[摘 要] 無線接入是醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)連接感知層到網(wǎng)絡(luò)層的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，本文對此提出了多功能網(wǎng)關(guān)、無線組網(wǎng)、終端分布等關(guān)鍵技術(shù)的解決方案。通過應(yīng)用實踐實現(xiàn)了異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，移動醫(yī)療設(shè)備、通信設(shè)備與手持智能終端無縫連接。醫(yī)院應(yīng)用實踐證明無線移動技術(shù)的應(yīng)用為確保醫(yī)療安全，提高醫(yī)療工作的質(zhì)量與效率發(fā)揮了重要作用。

　　0 前言

　　以醫(yī)院中泛在感知設(shè)備的互聯(lián)互通為特點的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了醫(yī)療健康信息自動化采集、智能化傳輸、全面化匯集、全局化決策分析和全流程輔助。隨著醫(yī)院計算機網(wǎng)絡(luò)的普及和醫(yī)療信息系統(tǒng)應(yīng)用需求的擴大，傳統(tǒng)的固定部署計算機的方式存在點位固定、布線復(fù)雜、移動受限等問題，制約了醫(yī)院信息化終端向移動性、便攜性、小型化的發(fā)展。無線網(wǎng)絡(luò)具有終端可移動性、接入靈活方便等特點，打破了傳統(tǒng)有線部署的局限性，在越來越多的醫(yī)院得到規(guī)?；慕ㄔO(shè)。大量異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)、移動醫(yī)療設(shè)備、智能終端、傳感器、RFID 標(biāo)簽等在醫(yī)院中的推廣應(yīng)用，逐漸改變傳統(tǒng)的信息化應(yīng)用模式，進一步提高醫(yī)療服務(wù)能力與效率，改善醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量與模式，實現(xiàn)面向全程健康管理的智慧醫(yī)療。

　　1 醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的總體架構(gòu)

　　醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的總體架構(gòu)由多層組成，由下至上分別為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、云平臺層和應(yīng)用層，見圖 1。感知層由各類終端設(shè)備與傳感器組成，包括移動或固聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)療設(shè)備、健康檢測設(shè)備，分別部署在家庭、社區(qū)以及醫(yī)療機構(gòu)，對不同對象進行識別、定位、狀態(tài)感知與采集。網(wǎng)絡(luò)層通過有線網(wǎng)、移動通信網(wǎng)和無線網(wǎng)的異構(gòu)互聯(lián)，連接醫(yī)院、社區(qū)和家庭，實現(xiàn)醫(yī)療健康信息的智能化傳輸。云平臺作為醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的運行支撐平臺，承擔(dān)著醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)連接、信息處理、數(shù)據(jù)存儲、網(wǎng)絡(luò)管理，為醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)提供支撐運行環(huán)境。同時，針對醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用需求，在各層面提供必要的安全隱私保障。應(yīng)用層直接面向使用者，緊密結(jié)合醫(yī)療業(yè)務(wù)需求，包括一系列應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)與界面，應(yīng)用層為醫(yī)療活動的參與者提供精確、高效、便捷、實時的應(yīng)用服務(wù)。移動終端通過無線網(wǎng)絡(luò)接入是構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)性工程，包括了異構(gòu)、多模態(tài)數(shù)據(jù)從感知層傳送到網(wǎng)絡(luò)層所涉及的平臺建設(shè)、技術(shù)手段、硬件設(shè)計、數(shù)據(jù)接口等。

　　2 無線組網(wǎng)方案

　　醫(yī)院無線網(wǎng)絡(luò)主要部署住院病區(qū)內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，見圖2。每個醫(yī)療樓宇設(shè)有一個核心交換機向上連接醫(yī)院主干網(wǎng)絡(luò)，向下連接樓層交換機。每層設(shè)有一個 POE（Power Over Ethernet）交換機，取獨立布放無線 AP（Access Point）的方式進行 WLAN（Wireless Local Area Network）覆蓋，平均每 4 個病房部署 1 臺 AP，POE 交換機通過五類線與 AP相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和供電。AP 采取 3 個頻點復(fù)用，同層之間相鄰、樓層之間上下相鄰的 AP 需避免相同頻點，以免造成同頻干擾。每個 AP 區(qū)域內(nèi)，部署 1 臺多功能無線物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，該設(shè)備能夠兼容 Bluetooth、Zigbee、RF 等無線通信方式，支持輕量級 IPv6 協(xié)議棧，將異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 TCP/IP 數(shù)據(jù)包，實現(xiàn)與有線局域網(wǎng)互通，從而實現(xiàn)各種無線物理設(shè)備互聯(lián)互通。AP與多功能網(wǎng)關(guān)的搭配使用，實現(xiàn)醫(yī)院無線通信的全面覆蓋。

　　3 移動終端設(shè)備

　　移動終端設(shè)備是生理信號或醫(yī)療數(shù)據(jù)采集與顯示的節(jié)點，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的起源之一。醫(yī)院中移動終端設(shè)備部署在臨床環(huán)境中，借助無線通信技術(shù)，能夠在移動狀態(tài)下向醫(yī)護人員、患者提供實時數(shù)據(jù)服務(wù)，具有其他固定式設(shè)備不具備的功能，主要特點如下 ：移動便攜性 ；低功耗抗干擾 ；在網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)唯一識別 ；可支持?jǐn)?shù)據(jù)與控制信息的無線傳遞 ；便于消毒。 目前醫(yī)院中成功應(yīng)用的移動終端包括 3 類。

　?。?）生理信號采集設(shè)備包括無線體溫計、無線血壓計、無線血氧儀與移動心電圖機。此類設(shè)備能夠采集患者常規(guī)生理參數(shù)，支持 24 h 實時測量，一般由患者隨身佩戴，減少了對患者活動的限制。

　　（2）移動醫(yī)護終端包括基于智能平板電腦的移動醫(yī)生工作站以及基于手持 PDA 與移動護理車的護理工作站。此類設(shè)備能夠執(zhí)行數(shù)據(jù)采集，信息錄入，RFID 標(biāo)簽掃描，設(shè)備定位等。

　?。?）院內(nèi)通訊設(shè)備主要是指患者佩戴各類無線呼叫器，該類設(shè)備由患者隨身攜帶，應(yīng)急情況下按動呼叫器按鈕可發(fā)出預(yù)警信息，根據(jù)無線網(wǎng)關(guān)獲得定位信息，兩類信息同時通過無線網(wǎng)絡(luò)可上傳到護理工作站。

　　4 接入方式

　　醫(yī)療無線網(wǎng)中所涉及的主要接入方式包括 WLAN、Bluetooth、ZigBee、RFID。根據(jù)應(yīng)用需求、設(shè)備功耗、傳輸距離、傳輸速度、使用環(huán)境等因素選擇移動終端設(shè)備最合適的接入方式。終端主要設(shè)備的無線接入方式選擇，見表 1。

　　在上述的無線傳輸方式中，無線醫(yī)療設(shè)備主要采用WLAN 或者藍(lán)牙方式，藍(lán)牙適用于病房內(nèi)小型的無線醫(yī)療終端設(shè)備，此類設(shè)備功耗低，活動區(qū)域有限，主要適合在幾個病房內(nèi)部署。院內(nèi)無線呼叫器主要采用 Zigbee 連接，Zigbee 的組網(wǎng)規(guī)模大于藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，通過多功能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)中的 Zigbee 模塊在病區(qū)范圍內(nèi)進行無線組網(wǎng)。WLAN 主要通過無線 AP 實現(xiàn)與醫(yī)院有線網(wǎng)之間的通信，由于其他無線接入方式在硬件接口、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)類型均不同，多功能醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可實現(xiàn)了異構(gòu)無線通信的數(shù)據(jù)統(tǒng)一，實現(xiàn)了各類醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備的接入。多功能網(wǎng)關(guān)是醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)中的一個實現(xiàn)多網(wǎng)匯一的關(guān)鍵設(shè)備。其主要功能如下。

　　（1）實現(xiàn)相互獨立、小規(guī)模、異構(gòu)的無線通信的互聯(lián)，將多個提供某種特定服務(wù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)融合成一個提供全面服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)，并且提供多種手段將物聯(lián)網(wǎng)接入到傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)上。

　?。?）傳感器節(jié)點的低功耗和低能量特點導(dǎo)致通過節(jié)點自身來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理并不現(xiàn)實，直接對數(shù)量龐大的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點進行控制的方式過于復(fù)雜，利用醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是實現(xiàn)對醫(yī)療設(shè)備管理的最佳選擇。醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)不僅要實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、協(xié)議翻譯以及路由聚合、地址分配和回收、數(shù)據(jù)匯聚、節(jié)點控制等功能，還將實現(xiàn)對設(shè)備提供的服務(wù)進行抽象和管理，為用戶提供方便的訪問接口。

　　5 應(yīng)用模式

　　5.1 移動生理信號采集

　　移動與無線技術(shù)實現(xiàn)了病區(qū)內(nèi)的床旁檢測與 24 h 隨身監(jiān)測。通過移動無線醫(yī)療終端臨床醫(yī)生可以進行患者生命體征參數(shù)長期監(jiān)測，包括血壓、血氧、心電、體溫等參數(shù)及相關(guān)波形。生理參數(shù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)结t(yī)院信息系統(tǒng)，系統(tǒng)將監(jiān)護設(shè)備上產(chǎn)生的患者數(shù)據(jù)信息實時記錄到電子病歷系統(tǒng)，確?；颊呱w征數(shù)據(jù)的定時定量自動采集與存儲。生理參數(shù)自動采集后電子病歷系統(tǒng)自動完成評估與評分，為醫(yī)生提供決策支持。對于手術(shù)室、監(jiān)護病房等特殊環(huán)境下監(jiān)護設(shè)備可直接移動在病人床旁使用，實現(xiàn)實時監(jiān)測生命體征，從而減少患者不便，保障患者安全。

　　5.2 患者應(yīng)急呼叫

　　患者在住院期間佩戴無線呼叫器，實現(xiàn)應(yīng)急情況下緊急呼叫，無論患者在住院病房、物理治療室、急救病房、輸液室、衛(wèi)生間等位置，只要屬于無線覆蓋范圍內(nèi)，應(yīng)急呼叫器保持與無線網(wǎng)關(guān)之間的連接?；颊叱霈F(xiàn)意外或者緊急情況下，呼叫器通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)出預(yù)警信息，直接傳導(dǎo)到護士站。根據(jù)給呼叫器連接的網(wǎng)關(guān)可實現(xiàn)迅速的定位，確保提醒醫(yī)護人員到達現(xiàn)場處置。

　　5.3 移動醫(yī)生工作站

　　移動醫(yī)生工作站主要用于無線查房，醫(yī)生在查房的過程中，手持便攜式的智能移動終端如平板電腦，PDA 等可直接連接到 WLAN。移動終端主要實現(xiàn)兩個功能，一是便于醫(yī)生隨時調(diào)取患者的電子病歷信息，二是可根據(jù)患者當(dāng)時的具體病情直接在設(shè)備上下醫(yī)囑。通過移動工作站的方式有助于醫(yī)護人員更加準(zhǔn)確、及時、全面的了解患者的病史詳情和治療過程。無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，避免傳統(tǒng)紙質(zhì)病歷記錄本的不便與調(diào)用困難，有助于患者也能夠得到及時、準(zhǔn)確的診治。

　　5.4 移動護理工作站

　　移動護理工作站通過 PDA 或者移動護理車上的 WiFi網(wǎng)卡連接 WLAN。移動護理車實現(xiàn)床旁的閉環(huán)醫(yī)囑執(zhí)行和給藥確認(rèn)功能。通過掃描患者腕帶標(biāo)識、藥品單劑量包裝標(biāo)識，從而記錄護士執(zhí)行操作與執(zhí)行時間，同時實現(xiàn)對醫(yī)囑執(zhí)行過程的信息支持和給藥時醫(yī)囑—患者—藥品的計算機輔助查對，一旦出現(xiàn)給藥錯誤時終端設(shè)備自動進行提醒。無線移動護理的實施實現(xiàn)了對醫(yī)囑實際執(zhí)行的全過程跟蹤，醫(yī)囑的生命周期的閉環(huán)式管理，極大程度提高醫(yī)療質(zhì)量、減少醫(yī)療差錯。護士還可在護理工作站上進行生命體征調(diào)取、護理文書的錄入、患者健康教育、不良事件上報等操作。

　　5.5 醫(yī)療設(shè)備標(biāo)簽管理

　　無線物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)備管理中主要運用無線 PDA 與 RFID 識別技術(shù)。重點對醫(yī)院內(nèi)規(guī)模大或價值高的醫(yī)療設(shè)備或者基礎(chǔ)設(shè)備進行統(tǒng)一的 RFID 標(biāo)簽管理。在進行設(shè)備盤點時，通過PDA 掃描 RFID 可對重要設(shè)備進行自動識別，并實時采集設(shè)備的標(biāo)識、定位、保養(yǎng)記錄與運行狀態(tài)。由于無線 PDA 能夠在全院范圍內(nèi)與 WLAN 相連，管理人員手持 PDA 直接在設(shè)備應(yīng)用的臨床現(xiàn)場可調(diào)取設(shè)備管理數(shù)據(jù)庫內(nèi)的基本信息進行核對，同時將現(xiàn)場的設(shè)備維保信息直接錄入到數(shù)據(jù)庫。

　　6 結(jié)論

　　移動與無線技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)成為行業(yè)的熱點，醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的無線終端應(yīng)用模式在很多方面改善我們的醫(yī)療系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)的工作方式，創(chuàng)新出新的管理模式。物聯(lián)網(wǎng)還可以在病人身份管理、移動醫(yī)囑、診療體征錄入、移動藥物管理、移動檢驗標(biāo)本管理、移動病案管理、嬰兒防盜、護理流程、臨床路徑等應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。無線、有線網(wǎng)絡(luò)和各應(yīng)用系統(tǒng)的有機結(jié)合，在醫(yī)院中實現(xiàn)了醫(yī)療、管理信息的廣泛采集、高度共享和有效利用，從而達到提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量、安全與效率的根本目的。