智慧医疗的关键技术支撑体系
现阶段,对于医疗行业来说,数字化、智能化已经成为必然的发展趋势。在物联网、边缘计算等技术的赋能下,智慧医疗行业将实现快速发展,市场规模不断壮大,发展空间异常广阔。
物联网
物联网技术是现代通信技术的一个重要分支,是基于各种先进的识别技术与传感装置,实现人与人、人与物、物与物的泛在连接,从而提升工作效率,并实现物品和过程的智能化管理。
医疗健康物联网是指将物联网相关技术应用于医疗健康领域,让设备、环境、医护人员、患者及健康管理者之间全方位连接,借助各类先进的信息技术对海量医疗数据进行收集、整合、分析、处理、应用、管理和共享,以数据为引擎,全面推动医疗健康事业的信息化发展,为患者提供高效、便捷、智能化、个性化的医疗健康服务。
现阶段,医疗健康物联网主要有以下两个应用方向。
●智慧医院:医疗健康物联网基于互联互通的网络、系统和设备,能够打造自动化的医疗流程,规范诊疗行为,提升医疗效率,降低医疗风险。同时,医疗健康物联网可以通过对数据的分析,掌握各个医疗部门的接诊情况及医疗资源配置情况等,整合医疗资源并进行优化配置,实现智慧化的医疗服务。具体来看,智慧医院包括电子病历、患者身份自动识别、患者身体指标自动采集、移动诊疗、移动查房和护理、医疗机器人、医疗物资智能化管理等应用场景。
●健康管理:智慧医院可以借助医疗物联网实现与社区、家庭、居民的实时互联,对人们的身体健康状况进行动态监控,并收集人们的医疗需求,结合人们的生活习惯提供个性化的健康管理建议,提升人们的健康管理意识,实现病症精准治疗及未病预防,从而实现全员身体素质提升。健康管理具体包括健康教育、保健卫生知识咨询、妇幼保健、慢性病监护、老年病监护等应用场景。
边缘计算
边缘计算是一种分布式数据处理技术,是指在靠近始发源的一侧依托物联网平台进行数据计算,就近提供服务,提升网络服务效率。也就是说,边缘计算支持客户数据在源头或就近的服务器上处理,从而减轻云端计算的压力,同时快速响应客户的服务需求,提升服务效率。实际上,边缘计算是基于移动计算的一种技术。随着新一代信息技术的发展和应用,计算机组件的体积逐渐缩小,且成本也越来越低,同时物联网设备数量逐渐增多,这为边缘计算提供了优越的应用和发展环境。
在医疗领域,医疗服务的特殊性决定了数据快速响应服务的重要性,这也为边缘计算在医疗领域的应用奠定了基础。在智慧医疗中,边缘计算拥有广泛的应用场景,较为常见的有远程诊疗、边缘协作等。基于边缘计算的远程诊疗能够快速处理患者提供的数据,从而让医生快速、精确地诊断患者的病情。此外,在医疗领域,边缘协作也非常重要,互联互通的边缘节点之间可以通过数据共享实现高效协作,从而实现对某些紧急病情或传染性疾病的控制和治疗。
以新型冠状病毒感染的控制和治疗为例,医院、药房、药企、保险公司、政府等都可以作为边缘节点,各个节点之间通过数据流通共享,医院节点可以将新型冠状病毒肺炎感染症状、感染人数、治疗方案和成本等信息共享给其他节点,其他节点再根据这些信息调整应对策略。药房和药企可以根据共享的数据明确当前医院的药品需求,药房可以合理调整药品采购计划,平衡药品库存,药企可以调整药品生产策略,着重生产当前急需的药品;保险公司可以研发与新型冠状病毒感染相关的保险产品,并根据疫情的严重程度实现精确定价;政府可以及时制定疫情防控政策,防止疫情进一步蔓延。
网络切片
5G网络切片是在统一的物理网络基础设施上进行切割,分离出多个逻辑独立的虚拟端到端网络,每个虚拟网络的运行互不影响。基于这一特性,5G网络切片能够灵活应对不同的需求和服务。每个独立的虚拟网络都有自己独特的时延,并且可以实现数据的安全、高速率传输。通常,5G网络可以根据应用场景的不同分为移动宽带、海量物联网和任务关键性物联网,这3类应用场景可以满足多种不同的需求。
智慧医疗的发展离不开数据和技术的支撑,并且会对数据传输速率提出更高的要求,而5G网络切片技术恰好可以满足这一要求,并且与智慧医疗的契合度非常高,因此,智慧医院可以利用5G网络切片技术进行医疗数据的传输和共享,从而为远程医疗、远程手术等场景提供数据支撑。
人工智能
人工智能技术是新一代信息技术的一个重要领域,是研究和探索利用计算机模拟人的思维、意识和行为的一种新兴的科学技术,并据此研发类似于人脑的智能计算机。现阶段,人工智能的研究方向包括自然语言处理、语言识别、图像识别、专家系统、机器人等。近年来,随着人工智能的持续进步,其在各个行业领域的应用也不断深化,并推动各个行业领域朝着智能化的方向发展。
在医疗健康领域,人工智能技术拥有广阔的应用和创新空间,甚至可以说,智慧医疗的发展主要依赖于人工智能技术的应用。人工智能技术与医疗健康领域的融合,可以实现智能化的医疗流程,包括语音录入病历、健康大数据智能化分析、医疗影像辅助诊断、诊疗智能机器人等。医疗智能化一方面可以提升医疗效率和准确率,为患者提供高效的医疗服务体验;另一方面也可以促进医护人员和医疗资源的优化配置,缓解医护人力不足的问题,减轻医护人员的压力。
VR/AR/MR
虚拟现实技术(Virtual Reality,VR)也被称为虚拟环境或人工环境,是指能够基于现实世界的环境,借助计算机创建一种虚拟世界的技术。在这个虚拟世界中,人们可以像在现实世界中一样进行感知和操作。VR具有多感知性、沉浸感、交互性、自主性的特征。
增强现实技术(Augmented Reality,AR)是能够无缝地集成现实世界和虚拟世界的一种技术,其原理是精确计算摄影机影像的位置和角度,并将虚拟图像实时、无缝地添加上去,使其能够呈现与人们预想相符却在现实中无法实现的画面。随着信息技术的发展,AR技术不断进步,并在越来越多的领域中被应用。
混合现实技术(Mixed Reality,MR)实际上是更高阶的虚拟现实技术,其能够合理有序地推进现实场景和虚拟环境的合并与交互,同时打造一个连接现实世界、虚拟世界和用户的桥梁,并支持三者进行信息反馈和动态交互,为用户带来更强烈的沉浸感。
在医疗领域,AR/VR/MR技术的应用能够支持多种医疗场景的模拟,从而推动医疗技术的升级。现阶段,AR/VR/MR技术主要在教育培训、康复训练、临床辅助、心理障碍、视力障碍、个性化健身6个方面应用较为深入。
例如,AR/VR/MR技术应用于手术模拟训练或诊疗教育培训中,可以为医生提供沉浸式、可交互的虚拟操作环境,从而提升训练或培训的效果。VR技术应用于肢体康复训练中,一方面可以提升康复效果,另一方面可以治疗因肢体损伤产生的心理疾病。在具体实践中,患者通过佩戴VR眼镜和传感器进入虚拟世界,并在虚拟世界中看到和感受到自己的肢体,同时能够控制肢体的活动,从而有效缓解病情。AR技术可以用于临床辅助,例如辅助诊疗、辅助手术等。
云计算
云计算技术是分布式计算的一个分支,是指通过网络将庞大的数据计算处理程序分解,得到无数个数据计算小程序,在进行大规模的数据处理时,无数个小程序会快速完成数据的计算和处理,再将数据处理结果汇总并回传给用户。云计算技术的主要特征是大规模、虚拟化、灵活性、可靠性、扩展性及按需部署,其应用能够实现数据处理速率的颠覆式升级。
云计算技术应用于医疗健康领域,可以实现海量医疗数据的收集、存储、处理和应用。云计算技术的应用一方面可以让医疗数据互联互通,从而实现医院内各部门、各系统的协同运作,提升医院的运行效率;另一方面通过对医疗数据的动态整合与快速分析,实现医疗流程自动化、高效化运行,从而提升医疗服务效率。