李达：医疗物联网基础设施的跨场景扩展与标准化建设挑战

　　物联网是通过信息传感设备，按照约定的协议，将任何物体与网络相连接，实现信息的交换和通信，进而实现智能化的识别、定位、跟踪、监控等功能。医疗物联网是物联网的细分场景，通过感知和通信技术，将各类基础设施与医院信息系统连接在一起，实现医疗专业数据的交互和医疗场景的应用。

　　在提到两者的异同时，解放军总医院派驻第一医学中心信息室主任李达说道：物联网与医疗物联网在应用范围、深度以及数字化建设方面均有不同。医疗物联网侧重于更专业的数据和更复杂的数据分析，旨在提高医疗业务的工作效率和质量；在关键技术方面，医疗物联网与物联网类似，主要包括：采集、传输、存储与数据治理，以及贯穿全过程的安全认证技术；在技术架构上，主要分为感知层、网络层、应用层（平台层+应用层）。在实践中，医疗物联网建设也面临诸多挑战。

从ICU到全院的实践

　　重症监护病房（ICU）与普通病区和门诊差异明显，其特点包括：多系统切换，耗时成本高。重症监护室内有多个移动工作站和固定工作站，设备与系统繁多，医生护士需要不断切换、观察和采集数据；ICU的医护人员配比不足，ICU的患者通常生命体征不稳定，病情危急，照护难度大；另外由于工作繁重，医疗文书记录可能不及时、不规范，医护患（患者家属）沟通协作不畅等。

　　而物联网技术能够有效赋能ICU，实现数据互通与设备连接，帮助医护人员及时进行诊断和做好治疗方案。

　　首先，构建ICU物联网平台，利用物联网技术从监护仪、呼吸机中实时获取生命体征、异常告警、心电波形等连续生理数据，经过流数据并行接入、数据标准化解析、主题数据分发、主索引数据整合、数据深度存储等一系列数据治理操作，构建形成ICU标准数据集，满足业务系统的数据使用需求。同时将物联网数据与临床诊疗数据、HIS系统数据等相结合，构建了ICU医疗数据模型，并利用大数据、人工智能等技术开发了一些应用，如远程智能预警、远程监测数据管理等。

　　该平台整体架构由感知层、网络层、平台层与应用层组成。其中，网络层为应对患者及设备的移动性需求，采用集成Wi-Fi或物联网网关的通信模块，确保持续、稳定的生命体征数据回传。

　　为连接ICU内各类设备，部署了以下三种物联方案：

　　● 直接网络接入：适用于监护仪，直接对接数据采集服务与工作站。

　　● 串口网关桥接：适用于呼吸机、麻醉机等，通过床旁服务器（边缘网关）进行协议转换与数据上传。

　　● 智能适配器解析：适用于输液泵等，通过随身适配器（边缘计算单元）完成数据采集、解析、标准化，并以HL7格式推送至服务器（C/S架构）。

　　此三种网络体系覆盖了核心医疗设备，定位等其他需求则采用独立技术解决方案。

　　为实现异构医疗设备数据的统一采集与解析，医院构建了一套标准化的处理流程：基于IHE-PCD框架进行数据标准化，该框架明确标识了生理体征数据和生理波形数据所属的事物类型，以及用于封装传输的消息类型。在技术实现上，针对设备输出的原始比特流，采用时序数据库进行高效处理；在数据标准化与转换中，遵循HL7标准，并利用Rosetta术语映射表确保语义一致。同时，流程中包含对设备脱机、数据噪声等质量问题的侦测与清洗机制，以保障数据可用性与可靠性。

　　在全院医疗物联网应用方面，李达说到：我们遵循数据采集、传输、平台层标准化、转换和应用的流程。通过边缘网关采集各类连接（如Wi-Fi、有线、RFID、串口通信等）数据，传输至IoT平台，利用医疗设备数据建立模型，最终存储于分布式数据库平台，供科研、临床、资产管理等应用使用。同时，医院开发了患者生理状态预警系统、呼吸机脱机试验系统等，有效减轻医护工作负担。这种模式在压力较大的重症监护环境中具有借鉴意义。

面临挑战及解决方案

　　通过ICU物联网建设，医院认识到，将其推广至全院（包括检查检验科室、病房、门诊、手术室、急诊等）可能将面临更多挑战，主要包括：

　　1.设备多样性：医院设备种类与型号繁杂，协议与接口各异，数据解析方式不一，导致平台接入复杂。信息部门与医工部门应建立协同机制，在设备采购时参与评估，力求统一标准。理想状态是统一协议和网络，但现实中需在采购环节加以控制，包括安全性评估等。

　　2.通信方式多样：通用通信协议、医疗行业专用协议、设备专用协议以及物联网协议种类多样。物联网应用是从底层设备到顶层应用的完整链条，是医院信息系统中较为复杂的流程系统。

　　3.网络融合困难：涉及有线网、无线网及移动网络等多重环境。在网络层面，需保障服务质量并区分传输优先级，同时解决协议标准化不足与网络设备兼容性问题；在数据层面，单张病床产生的数据量巨大，必须对其传输、处理与存储需求进行全面评估。

　　4.数据多源异构：包括串口数据、流式数据、图像数据、视频数据等，导致不同系统（如监护仪与HIS系统）未连接，数据无法对接；同时时间不同步，致使部分数据对临床诊疗护理等价值有限。

　　5.边缘侧处理瓶颈：ICU采用了边缘、终端和云端混合模式，面临计算资源、隐私及数据质量、存储策略等问题。未来可能借助人工智能实现数据清洗和精简，优化数据处理流程。

　　6.标准体系欠缺：将ICU系统推广至全院或其他专科ICU时，设备差异导致的互操作性差是其核心问题，这主要表现在设备与IT系统、设备之间以及IT系统内部，缺乏统一标准。

　　7.语义映射标准缺失：数据标准化后，语义映射标准仍不完善。

　　8.安全隐私风险：物联网应用模糊了网络边界，患者数据随处可连，面临开源漏洞、数据溯源、数据确权等安全问题。

　　在ICU物联网建设中，医院连接了100多台监护仪、几十台呼吸机、输液泵等设备，大型设备（如核磁、CT）标准化程度较高，而小型设备标准化程度低。在全院场景扩展中，这些问题将变得更加复杂。

　　面对这些挑战，是否应该统一标准？李达谈到：首先，建议建立统一的基础设施底座，包括网络、接入、协议等。无论是新建医院还是现有医院，都应将物联网基础设施统一规划、建设和监管，避免各科室各自为政。

　　其次，建立统一的数据处理平台，解决数据存储、治理和应用问题。在实施建设中需提前规划，采用分布式存储、分布式数据库等技术。

　　第三，建立统一的应用框架、建设规范和技术架构，使信息科工程师在建设过程中有章可循。这样在全院物联网场景扩展中才能事半功倍。

　　医疗物联网的根本目的是优化医疗流程，更好地服务医护患三方。只有将数据用起来，才能让各方感受到物联网带来的效益。

未来展望

　　物联网基础设施的发展历程，从早期的信息互联阶段，逐步演进到万物互联，再到当前以数字孪生为代表的深度融合阶段，体现了物理世界与数字世界持续整合的趋势。理想的物联网基础设施需具备全面感知、可靠传递和智能处理的核心特征。在实际建设过程中，物联网并非构建一个全新的独立网络，而是在医疗网、互联网等现有行业专网的基础上，进一步增强网络能力，实现良好的可扩展性与透明性，从而使用户能够无感知地接入各类设备。此外，物联网基础设施还应满足一致性、可伸缩性等关键属性，以支撑其规模化、灵活化的应用需求。同时，在医疗物联网标准规范方面，需完善安全规范、数据规范、应用标准、互联互通标准及互操作标准。

　　现在，医疗物联网正朝着智能化方向不断演进。尽管当前人工智能技术备受关注，但医疗物联网实际上是人工智能与大数据的根基。缺乏医疗物联网，就难以获得足够的相关数据来支撑医护人员有效的分析与研判。李达最后总结到：目前医院信息系统中已有的数据（如影像资料、电子病历、结构化的HIS数据等）已具备一定规模，然而要实现更深层次的智能化，离不开医疗物联网的进一步拓展。未来，人工智能将与医疗物联网及大数据深度融合，处理目前尚难以解析的复杂信息。同时，基因数据、蛋白质组学等多类生物信息也将逐步融入这一体系。医疗物联网的发展还将有力推动医疗资源的互联与共享，而与之相配套的安全体系也亟待进一步完善。