基于医疗物联网的智能健康管理模型设计

王玺 徐灿 邱瑛

摘要：为了进一步提升医疗物联网的管理水平，本研究设计了一款功能完善、实用性强的智能健康管理模型，能够在集成物联网的基础建设下实现智能管理。基于此，本文首先概述物联网技术，然后从硬件软件、技术架构及安全性及其他设计需求入手，分析模型设计规范，而后基于组成部分的模型设计，通过数据管理、设备管理两方面为体系实施赋能，完成四级健康管理体系模型设计，最后以医院健康管理模型的具体应用为例阐述其作用与价值，旨在为相关技术人员提供借鉴和参考。

关键词：医疗物联网；智能健康管理；模型设计

一、物联网技术

物联网技术具有感知全面、处理智能化、传输可靠三大特点。通过在物品上设置不同识别码，可实现物品的识别、信息获取。智能处理指的是物联网利用大数据和人工智能等技术，对海量数据展开保存、分析、处理，从而实现跟踪、识别、定位不同物品的功能。可信传输是指在特定通讯协议的限制下，通过软件和硬件之间的相互连接确保数据的可靠传递。

二、物联网智能健康管理需求分析

（一）硬件软件设计需求

物联网智能终端主要负责采集和处理物联网设备上传的数据，是软硬件结合的嵌入式智能设备。一般包括：第一，传感器或者数据采集端口。负责采集和感知物理或环境变量，例如，环境数据、用户的生命体征数据、位置等信息。第二，数据转换或协议解析模块。将传感器的信号或医疗设备的协议转换为标准格式或协议，以便实现数据的传输和共享。第三，通信模块。将处理后的数据通过无线或有线通信方式传输到物联网平台服务器，进行存储、转发和数据分析。

（二）技术架构及安全性设计需求

1.技术架构设计需求

以医疗物联网为基础的智慧健康管理模型的医疗卫生服务信息系统中的物联网使用了四层技术结构，从下到上的顺序为感知层、传输层、平台层和应用层。感知层是物联网平台的最底层，主要包括各种传感器、执行器和智能设备等，可以对物理世界进行数据采集和监测。传输层主要负责数据的传输和通信，将感知层采集到的数据传输到平台层进行处理。平台层主要负责数据的存储、处理和分析，将传输层传输过来的数据进行分析和挖掘，提供数据服务和智能化决策，是物联网平台的核心。应用层主要提供智慧医疗、智慧管理和智慧服务等应用。

2.安全性设计需求

智能健康管理模型为实现安全的目的，需要具备以下特征：第一，保密性。要想确保智能终端具有某种程度的保密性，必须强化对收集装置中有关数据的实时防护与管理，并从根源上消除数据传输中可能出现的安全隐患。第二，整体性。在收发信息时，要确保相关信息的完整性，以保障接收者收到的信息完整、真实。第三，可用性。由合法使用者存取或查阅的资料，应具有相当的可用性，如果资料无法存取，说明资料被非法侵入或盗用。

（三）其他需求

物联网智能健康管理基于个人、家庭、社区、医院四个组成部分，还要设计数据、可移动医疗设备这两个主要信息和工作构成，实现数据联通各个健康管理操作指令，完成健康管理中的设备管理驱动。

三、物联网智能健康管理模型设计

（一）模型组成

传统的“医院—社区—家庭”三级医疗管理体制架构，是一种社区的综合性服务，而健康管理是其中的重要环节，而且在检测人的生命体征以及管理病人的慢性病时，需要利用相关的技术辅助，所以这种体系结构仅限于家庭，具有很大的局限性。而“个人—家庭—社区—医院”四级监控管理体系模型，可以实现全人、全过程、全方位的健康管理目标，模型主要包含以下层级：

1.个人层

个人层是智能健康管理模型的最基本层，包括个人的健康监测设备、移动终端设备、健康数据管理软件等。个人层的主要任务是实时监测和管理个人的健康状况，并将监测数据上传到上层的家庭层。在这一层，需要确保设备的数据采集准确可靠、移动设备的数据传输安全以及数据的保密性和隐私性。

2.家庭层

家庭层是个人层的上一层，包括家庭的智能健康管理设备、家庭网络、家庭数据中心等。家庭层的主要任务是监测和管理家庭成员的健康状况，并将监测数据上传到上层的社区层。在这一层，需要确保家庭网络的稳定性和安全性以及数据的准确性、实时性、合规性和隐私性。

3.社区层

社区层作为家庭层的上一层，负责社群的医疗保健信息的实时汇总和反馈，将采集到的非正常生理信息及时有效地反馈给患者，主要设施包括社区健康监测中心、社区智慧医疗系统、社区数据中心等。社区层的主要任务是监测和管理社区居民的健康状况，并将监测数据上传到上层的医院层。在这一层，需要确保数据的可访问性和安全性、共享和交换的便捷性和及时性以及数据的精准性和质量。作为连接医院和家庭的重要桥梁，提供以下服务：第一，医疗资源分配服务。将医疗资源分配到家庭和社区，通过互联网和移动互联网等技术手段提供在线、方便、快捷的医疗咨询和服务，解决患者看病难、看病贵等问题。第二，医患信息共享服务。将患者的健康数据和诊疗信息等共享给医生和医院，提供个性化的医疗服务。同时，将医生的诊疗建议和处方等信息反馈给患者和家庭，提高医患沟通和协作的效率。第三，社区医疗协作服务。协调和组织社区医疗资源，提供基本的医疗服务和初级预防保健服务，协助家庭和患者进行健康管理和疾病预防。与医院和其他医疗机构进行合作和协作，共同推进分级诊疗和智能健康管理等工作。

4.医院层

通过有效融合医院级和社区服务中心，可以得到病人的病例数据并与HIS系统形成连接，实现远程医疗服务的目标。医院层是智能健康管理模型的最高层，包括医院健康管理中心、医院信息化平台和医院数据中心等，主要任务是分析和管理社区居民的健康状况，并提供定制化的医疗服务。在这一层需要确保数据的安全性和隐私性、数据分析和挖掘的准确性和及时性以及医疗服务的个性化和定制化。

（二）各组成部分健康模型设计

1.个人健康模型设计

用来自动化管理个人健康状态，要确保在非固定健康监测环境中，患者能在整个医疗物联网中全面采集、传输和分析获得的健康数据。移动医疗服务是保障人群健康服务质量的关键。

2.家庭健康模型设计

随着物联网技术的快速发展，医学检测装置的体积变小，功能变得更加强大，所以日常的健康监测可以在住户的家里进行，借助互联网，可以全面采集住户的各种健康信息，并将获取的结果安全可靠地传输给卫生数据中心。此外，家庭医疗仪器还应具备操作简便、安全可靠、能够识别次序的能力。

3.社区健康服务模型设计

在“医疗物联网”环境下，社区卫生服务是一个信息处理规模巨大的重要复合系统，对其共享信息数据的高度集成特性提出了更高需求。利用云计算技术，建立社区卫生服务模型，并以个人电子健康档案为基础，利用物联网技术，建立一个居民和社区服务中心以及医疗管理平台。在具体的设计过程中，系统使用远程生命体征监测技术，最大程度上利用患者家属的各种健康参数信息。

4.医院健康管理信息化模型设计

医疗保健服务质量直接关系到人民的身体健康，而药物又与病人的生活息息相关。在医疗行业中，采用物联网技术对患者、医疗设备、医疗废弃物等各类物质进行实时追踪和检测，并采用结合患者信息进行数据分析，将医疗事故发生的概率降低到最小，进而自动优化和改进医疗管理过程。此外，在使用物联网技术的环境中，所有患者都可以使用基于物联网技术的智能穿戴设备，这些智能穿戴设备可以安全地传输和保存患者的实时健康数据、个人基本信息以及药物过敏史等相关信息。

（三）医疗物联网智能健康数据管理

1.相关数据管理技术

医疗行业与人们的日常生活息息相关，随着物联网技术的不断发展，越来越多的企业开始将其应用于医疗卫生领域，并逐步形成了一个卫生物联网体系。然而，多数医疗物联网中的数据与病人的生命状态紧密相连，如果被窃取或篡改，会泄露病人的隐私。因此，如何充分发挥物联网技术的优势，保障医疗卫生领域的数据安全，是当前迫切需要解决的问题。在现有的医疗物联网中，海量的医疗信息被存储在云中，对病人和医疗信息的存取和控制是保障医疗信息安全的关键。基于属性的密码学是一种极具应用前景的“一对多”信息分享与细粒度访问，在医疗物联网中具有广泛的应用前景。

2.医疗数据共享加密方案

针对数据共享中无法达到机密性和数据一致性，患者隐私易被泄露，建立患者可控的医疗数据细粒度共享方案。采用基于密文策略的密码算法，对病人的医学信息进行加密，并将其上传到分布的星际文件系统中，然后将其上传到医学信息公开云中。为病人提供可信的医学信息共享环境，并对医学信息进行弹性的存取控制。从性能与效率两个层面，构建一套基于明文重加密的卫生健康信息细粒度共享机制，突破云环境下卫生健康信息细粒度共享的存取策略更新困难、解密代价高等难题，实现卫生健康信息的解密，并按需生成密钥，再将密钥提交给云端服务。

（四）医疗物联网可移动医疗设备管理

1.全面联网实时监控

促进设备使用提质增效，可移动医疗设备可以利用一系列配套的软硬件，将以单个可移动医疗设备为单位的使用数据，通过智能感知终端，实时采集设备开机、关机、使用时间和能耗数据，并反馈到服务器端，从而全方面监控各医疗设备。除此之外，通过搭建物联网平台，还可以构建一套统一的评价体系。设备监控平台设置了监管管理、成本效益分析、日常管理、科室、采购辅助、统计分析六大类指标，展开多目标评价，可以度量设备效益，也可以公正考核管理人员绩效，为医院提供相应的决策支持。

2.全生命周期记录

减少了设备的购买和运行费用，在每台可拆卸的医疗设备进入医院后，院方都会提供一个电子标签，实现对设备的全寿命周期的记录和跟踪。通过在各个病区出入口增设的电子栅栏，使用物联网技术，读取每台设备上的电子标签，从而快速检测医疗设备的移动范围和位置，并将其与使用记录、使用状态进行组合，如果设备移出了使用和管理区域，就会报警提示。利用电子标识与电子栅栏的交互作用，跟踪医疗设备运行路径，从而解决设备运行过程中的断链问题。根据目前的供求状况，采取相应的采购措施，以减少资源浪费，确保供应及时。

3.创建共享资源池

应用无感技术，利用无感借用、归还模式，减少系统填单、层层审批的工作过程，利用RFID系统的一系列软硬件，捕捉医疗设备的运动轨迹，并自动生成借用、归还单据，从而满足临床医生的简单操作需求；同时还设立了一个“护士长”的审核环节，严格监控院感和消毒。利用最新的无感技术，可以简化共享系统的运行，确保在实际的运行过程中，有效管理和控制重要的消毒节点，保证医疗的安全性。利用仪器的实时监测功能，评估各个科室的仪器设备，分析仪器的收支状况，进一步优化医疗设备的使用情况。

四、医院健康管理中医疗物联网的具体应用

（一）床旁服务终端与感染监控管理

床边服务终端利用物联网网络，以一种更简便、更直观的方式，将各种医疗信息和资源链接到床边，医护人员可以在任何时候查询患者的基本信息及各项指标，不需随身携带并翻阅电子资料，搭建了一座医护人员和患者信息交互与沟通的桥梁。通过构建院内感染监控管理系统，用“计算机盯人”的方式来取代人工，可以全面处理感染控制的每个环节，强化监控和数据采集，并进行趋势分析和判断。

（二）用药安全应用系统

为了避免药物滥用，保障患者的人身安全，提升服务品质，本研究还研发了一套药品感知与识别、特殊药品跟踪、输液管理系统，利用图像识别或构建条形码数据库识别药品，从而可以有效协助发药人员正确分发药品，降低错误出现的概率，提升患者的服务满意度和医疗品质。

五、结语

综上所述，本研究建立了一个健康管理体系模型，该模型通过数据管理、可移动医疗设备管理方式赋能，实时跟踪和检测病人、医疗设备、医疗废弃物等各种物资，并利用正确的病人标识，降低医疗事故出现的概率，从而实现自动化医疗管理流程，安全化存储、共享和管理医疗数据，可移动医疗设备的管理。未来将继续研究实践，理论联系实际，争取推动医疗进步。

参考文献：

[1]王璐.医疗物联网下的智慧健康管理模型[J].医学信息学杂志，2017，38（10）：22-25.

[2]冉鹏，谢金洁.物联网技术在远程医疗系统中的应用现状[J].物联网技术，2022，12（08）：88-89+92.

[3]谢栋梁，李文源，谭剑，等.基于物联网的医疗健康服务信息系统设计与实现[J].电子世界，2019（12）：179-180.

[4]刘蓉蓉，蔡士东，王丹丹，等.基于物联网技术的健康监测大数据平台设计[J].海峡科技与产业，2021，34（03）：44-46.

作者简介：王玺（1980），男，山西省晋中市人，主要研究方向为物联网；徐灿（1976），男，浙江省金华市人，主要研究方向为物联网；邱瑛（1977），女，浙江省湖州市人，主要研究方向为物联网。