物联网在医疗保健领域的应用与发展

# 物联网在医疗保健领域的应用与发展 ## 1. 医疗保健行业的变革愿景 医疗保健行业正致力于实现重大变革，这主要得益于周围涌现的各种创新技术，这些创新将解决该行业当前面临的诸多问题。医疗保健技术具备众多功能，例如将实时医疗数据与医疗和非医疗流的有用跟踪数据相结合，以及整合电子健康记录（EHRs）。 联网医疗设备正逐渐成为医疗保健系统的一部分。目前，我们需要关注医疗设备在信息集成和存储方面的能力。随着医疗物联网（Internet of Healthcare Things）的发展，理想的服务将与新的服务类别相结合并进行比较。未来几年，医疗物联网将对全球医疗物联网市场进行深入评估，涵盖增长驱动因素、供应商分析、定量评估以及行业价值链等方面。 目标受众包括： - 医疗设备制造商和供应商 - 物联网服务和应用开发者 - 医院、诊断中心和诊所 - 无线服务提供商 - 嵌入式系统提供商 ## 2. 设备间的通信 ### 2.1 5G 通信技术 人与物的第五代通信技术（万物互联）将实现可靠的网络连接，无线和有线通信将使用相同的基础设施进行通信。这种未来无处不在的超高带宽通信基础设施将推动未来的网络社会发展。 在医院中，各种传感器网络通过 Wi-Fi、6LoWPAN 以不同的拓扑结构（如星形、网状）连接，用于观测像圆柱形磁共振成像（MRI）机器等设备广播的数据。这些数据与患者相关，严格仅限医生访问。机器广播的数据和传感器观测的数据通过智能网关存储在数据仓库中。患者可以从这些信息中获得下一步行动的通知。 ### 2.2 医疗体域网（MBANs） 医疗体域网（MBANs）是由可穿戴在人体上的设备组成的网络，这些设备通过无线通信链路与未附着在身体上的编程器和/或控制器设备进行通信。其目的是测量和记录生理参数以及患者的其他信息，或执行诊断/治疗功能。 MBANs 是一种低功耗网络，由编程器/控制发射器、患者佩戴的一个或多个设备组成，这些设备通过辐射的单向/双向电子信号传输或接收相关设备控制命令和非语音数据，用于记录和测量患者身体参数以及其他信息以实现治疗功能（疾病治疗）。 医疗体域网的操作限制如下： - 医疗体域网必须在专业且授权的医疗保健专业人员的指导下提供给患者。 - MBANs 仅可用于诊断和治疗目的。 对 5G 通信技术的期望包括：与过去几年相比，无线带宽将提高 100 倍；高度优化；每个服务提供、存储和处理能实现最大程度的节能；提供多样化的通信和大数据分析服务；密集部署无线通信链路以连接数万亿个无线设备，服务数十亿人口；实现高级用户控制的隐私保护。 医疗体域网为目前通过大量电线将患者与机器连接的监测系统提供了使用低成本可穿戴传感器进行无线操作的可能。有线监测系统使患者行动不便，并且增加了出错和医院获得性感染的几率。MBANs 使医院能够监测更大比例的患者群体，并更快地识别需要干预的健康事件，从而带来更好的患者护理、改善的治疗结果和更低的成本。 例如，接受监测的住院患者患冠状动脉血栓形成后的存活几率约为 39%，而未接受监测的患者存活几率仅为 7%。美国联邦通信委员会（FCC）已批准在 2360 - 2400 MHz 频段为医疗设施内用于监测患者数据的 MBAN 设备的无线网络分配特定频谱。开放使用该频率范围的决定是为了降低其他无线设备（如手机）干扰 MBAN 传输的可能性。例如，飞利浦、高通等公司正在开发用于临床诊断的 MBAN 设备，以更低的成本提供更好的患者护理，这些设备能够远程监测患者的糖尿病、体重、心率和血压等情况，并将实时生物特征信息发送到医疗保健提供者的个人电脑、平板电脑和智能手机上。 ## 3. 物联网中的纳米技术 ### 3.1 纳米技术推动物联网发展 近期纳米技术的研究推动了物联网的发展。物联网是所有其他设备相互连接的核心概念。纳米网络可支持的应用示例包括智能药物管理、纳米级手术以及流行病传播检测和管理。纳米技术物联网的架构包括尺寸从一到几百纳米的设备。纳米机械可以在体内执行各种操作，它可以在体内创建整个纳米网络，并直接与外部设备进行通信。这种通信通过纳米路由器实现，纳米路由器充当数据接收器，将数据转发到微设备、智能手机或接入点。 有多种技术可用于在两个纳米设备之间提供通信介质，其中之一是分子通信，它是一种纳米电磁通信，包括在太赫兹频段传输和接收电磁射频波。由于其尺寸和操作范围的特点，这种通信类型很容易应用于纳米设备。它通过释放和响应特定分子来模拟信息的传输和接收。 ### 3.2 纳米技术医疗保健生态系统的架构要求 为了提供无