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物流寄情65：物聯網技術在智慧

醫療的應用

楊惟雯

因應人口結構高齡化所帶來的長期照護需求，各國政府紛紛擬定政策，希望利用Wi-Fi、藍牙、3G、GPS及RFID等無線技術，架構起移動式醫療網絡；且在遠距照護等議題發酵下，也帶動醫療產業結合物聯網進入下一個嶄新的應用階段。

一、物聯網技術在智慧醫療領域的主要應用

物聯網技術在智慧醫療領域的主要應用技術，主要在於物資管理視覺化技術、醫療資訊數位化技術、醫療過程數位化技術三個方面。

(一)醫療器械與藥品的監控管理

借助RFID技術，開始廣泛應用在醫療機構物資管理的視覺化技術，可以實現醫療器械與藥品的生產、配送、防偽、追溯，避免公共醫療安全問題，且實現藥品追蹤與設備追蹤，可從科研、生產、流動到使用過程的全方位即時監控，有效提升醫療品質並降低管理成本。

根據世界衛生組織的報導，全球假藥比例已經超過10%，銷售額超過320億元。中國藥學會有關資料顯示，我們每年至少有20萬人死於用錯藥與用藥不當，有11%～26%的不合格用藥人數。以及10%左右的用藥失誤病例。因此，RFID技術在對藥品與設備進行跟蹤監測、整頓規範醫藥用品市場中起到重要作用。

具體來說，物聯網技術在物資管理領域的應用方向有以下幾個方面：

1、醫療設備與藥品防偽。
標籤依附在產品上的身份標識具有唯一性，難以複製，可以起到查詢資訊和防偽打假的作用，將是假冒偽劣產品一個非常重要的查處措施。例如，把藥品資訊傳送到公共資料庫中，患者或醫院可以將標籤的內容和資料庫中的記錄進行核對，方便地識別假冒藥品。

2、全程即時監控。
藥品從科研、生產、流通到使用整個過程中，RFID標籤都可進行全方位的監控。特別是出廠的時候，在產品自行自動包裝時，安裝在生產線的讀取器可以自動識別每個藥品的資訊，傳輸到資料庫，流通的過程中可以隨時記錄中間資訊，實施全線監控。

3、醫療垃圾資訊管理。
通過實現不同醫院、運輸公司的合作，借助RFID技術建立一個可追蹤的醫療垃圾追蹤系統，實現對醫療垃圾運送到處理廠的全程跟蹤，避免醫療垃圾的非法處理。

(二)數位化醫院

物聯網在醫療資訊管理等方面具有廣闊的應用前景。目前醫院對醫療資訊管理的需求主要集中在以下幾個方面：身份識別、樣品識別、病案識別。其中，身份識別主要包括病人的身份識別、醫生的身份識別；樣品識別包括藥品識別、醫療器械識別、化驗品識別等；病案識別包括病況識別、體徵識別等。

具體應用分為以下幾個方面：

1、病患資訊管理。
病人的家族病史、既往病史、各種檢查、治療記錄、藥物過敏等電子健康檔案，可以為醫生制定治療方案提供幫助；醫生和護士可以做到對病患生命體征、治療化療等即時監測資訊，杜絕用錯藥、打錯針等現象，自動提醒護士進行發藥、巡查等工作。

2、醫療急救管理。
在傷患較多、無法取得家屬聯繫、危重病患等特殊情況下，借助RFID技術的可靠、高效的資訊儲存和檢驗方法，快速實現病人身份確認，確定其姓名、年齡、血型、緊急聯繫電話、既往病史、家屬等有關詳細資料，完成入院登記手續，為急救病患爭取了治療的寶貴時間。

尤其救護車中安裝3G視訊設備，病患在運送到醫院的途中，急診室可先瞭解病患的生理狀況，爭取黃金救援時機，如果地處偏遠，甚至可採取遠距醫療影像系統進行緊急搶救。

3、藥品存儲。
將RFID技術應用在藥品的存儲、使用、檢核流程中，簡化人工與紙本記錄處理，防止缺貨及方便藥品召回，避免類似的藥品名稱、劑量與劑型之間發生混淆，強化藥品管理，確保藥品供給及時、準備。

4、血液資訊管理。
將RFID技術應用到血液管理中，能夠有效避免條碼容量小的弊端，可以實現非接觸式識別，減少血液污染，實現多目標識別，提高資料獲取效率。

5、藥品製劑防誤。
通過在取藥、配藥過程中加入防誤機制，在處方開立、調劑、護理給藥、病人用藥、藥效追蹤、藥品庫存管理、藥品供應商進貨、保存期限及保存環境條件等環節實現對藥品製劑的資訊化管理，確認病患使用製劑之種類、記錄病人使用流向及保存批號等，避免用藥疏失，病患用藥安全。

6、醫療器械與藥品追溯。
通過準確記錄物品和患者身份，包括產品使用環節的基本資訊、不良事件所涉及的特定產品資訊、可能發生同樣品質問題產品的地區、問題產品所涉及的患者、尚未使用的問題產品位置等資訊，追溯到不良產品及相關病患，控制所有未投入使用的醫療器械與藥品，為事故處理提供有力支援。

7、資訊共用互聯。
通過醫療資訊和記錄的共用互聯，整合並形成一個發達的綜合醫療網路。一方面經過授權的醫生可以翻查病人的病歷、患史、治療措施和保險明細。患者也可以自主選擇或更換醫生、醫院；另一方面支援鄉鎮、社區醫院在資訊上與中心醫院實現無縫對接，能攻即時地獲取專家建議、安排轉診和接受培訓等。

8、新生兒防盜系統。
將大型綜合醫院的婦產科或婦兒醫院的母嬰識別管理、嬰兒防盜管理、通道許可權相結合，防止外來人員隨意進出。尤其，嬰兒出生後也要給嬰兒佩戴一個可以標示惟一性身份的“RFID腕帶”，並使嬰兒的資訊和母親的資訊具有惟一對應性，要確定是不是抱錯了嬰兒，只需對比母嬰的“RFID腕帶”資訊就可了，這就避免了嬰兒抱錯事件的發生。

9、報警系統。
通過對醫院醫療器械與病人的即時監控與跟蹤，説明病人發出緊急求救信號，防止病人私自出走，防止貴重器件毀損或被盜，保護溫度敏感藥品和實驗室樣本。

(三)遠端醫療監護

遠端醫療監護，主要是利用物聯網技術，構建以患者為中心，基於危急重病患的遠端會診和持續監護服務體系。遠端醫療監護技術的設計初衷是為了減少患者進醫院和診所的次數。

根據美國疾病控制中心(CDC)2005年的報告，大約50%的美國人至少患有一種慢性疾病，他們的治療費用占全美2萬億醫療支出的3/4以上。除了高額的高科技治療和手術費用外，醫生的例行檢查、實驗室檢測和其他監護服務支出大約有幾十億美元。

隨著遠端醫療技術的進步，高精尖感測器已經能夠實現在患者的體域網(body-area)範圍內實現有效同信，遠端醫療監護的重點也逐步從改善生活方式轉變為及時提供救命資訊、交流醫療方案。

實際應用上，社區居民的有關健康資訊可通過無線和視頻方式傳送到後方，建立個人醫療檔案，提高基層醫療服務品質;允許醫生進行虛擬會診，為基層醫院提供大醫院大專家的智力支援，將優質醫療資源向基層醫療機構延伸;構建臨床案例的遠端繼續教育服務體系等，提升基層醫院醫務人員繼續教育品質。

1、RFID助老人獨立生活的應用。

阿得雷德大學電腦科學家正在領導一個專案開發新的RFID感測器系統，説明老年人保持獨立生活和安全看護。研究人員採用RFID和感測器技術，自動識別和監測人的活動；能夠確定個人的正常例行維護，並在危險來臨時，及時地提供幫助，在人口老齡化的時代具有巨大的潛在價值。

該系統的投入成本較低，不存在隱私問題和密集的監測監控，被監控物件(老年人)也無須另外穿戴物品。

2、智慧輪椅的應用。

智慧輪椅的任務是安全、便捷地把用戶送到目的地，完成既定任務。在運動過程中，輪椅既需要接受使用者的指令，又需結合環境資訊啟動自身避障、導航等功能模組，與移動機器人不同的是，在使用過程中，輪椅與用戶成為一個協同工作的系統。

在運動過程中，輪椅既需要接受使用者的指令，又需結合環境資訊啟動自身避障、導航等功能模組，與移動機器人不同的是，在使用過程中，輪椅與用戶成為一個協同工作的系統。這就要求在設計之初就把人這個因素納入考慮之中，所以，安全、舒適和容易操作應成為智慧輪椅設計中最重要的因素;使用者身體能力的差異決定了智慧輪椅需被設計為一個功能多元化，能滿足多種層次需要的電子系統，而模組化最能體現系統多功能化的特徵，每個使用者都能根據其自身殘障類型和程度選擇適當的模組集成，且設計者可以在現有基礎上通過增添功能模組，很方便地對輪椅功能進行改進。

智慧輪椅的總功能可以分為以下幾個子功能：環境感知及導航功能、控制功能、驅動功能和人機交互功能。通過對智慧輪椅的功能分析和模組劃分，再結合具體的研究內容和期望控制目標，本系統主要由感測器模組、驅動控制模組和人機交互模組3部分組成，硬體系統結構如圖1所示。其中感測器模組主要有內部狀態感知和外部環境感知兩部分構成，通過姿態感測器確定輪椅自身的位元姿資訊;通過編碼器的位移速度和距離獲得自定位資訊;視覺、超聲波和接近開關主要負責持續獲得周圍環境和障礙物的距離資訊。驅動控制模組我們採用後輪驅動的方式，每一個後輪配置一個電動機，在控制器的操作下實現電動輪椅的前進、後退和轉向。人機交互介面由操作杆和個人電腦介面資料登錄兩種方式，實現基本的人機交互功能。

智慧輪椅有2個獨立的驅動輪，各自配備一個電機碼盤。由2個電機碼盤的即時檢測資料構成了里程計式的相對定位感測器，同時安裝了傾角感測器和陀螺儀來測量輪椅在行進過程中的姿態狀態。超聲波感測器和接近開關被用於感知周圍環境資訊。為獲取更大範圍內的障礙物資訊，本系統配備了8個紅外感測器和8個超聲波感測器。另外安裝了一個CCD攝像頭用於判斷前方行進路程中的深度資訊。

能夠僅僅依靠兩個輪子完成車體的平衡。這個顯著特徵要求它有特殊的結構，基本的設計思想為：保持兩個輪子分別由獨立的直流電動機驅動，並且在一條軸線上，車體的重心保持在輪軸以上，使用檢測車體傾斜角度的感測器即時地獲取車體的姿態資訊，機器人的處理器將感測器信號進行處理，按照一定的控制演算法計算出控制量控制電動機的轉速和轉向，驅動機器人前進或後退，完成車體的平衡。

智慧輪椅採用一個傾角感測器和一個陀螺儀的組合構成姿態感測器來檢測車體平臺的運行姿態。傾角感測器用來測量輪椅偏離豎直方向的角度，陀螺儀用來測量角速度。

2、移動醫療。
通過監測體溫、心跳等一些生命體徵，為每個客戶建立一個包括該人體重、膽固醇含量、脂肪含量、蛋白質含量等資訊的身體狀況，即時分析人體健康狀況，並將生理指標資料回饋到社區、護理人或相關醫療單位，及時為客戶提供飲食調整、醫療保健方面的建議，也可以為醫院、研究院提供科研資料。

4、RFID腕帶的應用。

在不久的將來，手機將變成每個人的私人醫生。

大家估計都有親身感受，在醫院排隊掛號是很常見的事情，等待和焦慮是人們臉上最常見的表情，這份苦有時會比病痛更加折磨人。病人因為看病難叫苦不迭，而面對每天成千上萬的門診病患，醫院也深感不堪重負。但在不久的將來，這些都會改變。專家將“住進”手機，而手機則變成每個人的私人醫生，這是昨天中國生物醫學工程學會副理事長，中國工程院院士俞夢孫給人們展望的健康物聯網的前景。

每個人生病都想找專家看，但是專家很少，怎麼能服務所有的人呢?可是在未來這將變成現實。專家最重要的是經驗，而這些經驗往往是根據病人生病所得的資料指標累積而來的，如果能夠把一個專家經驗的資料庫積累起來，當這個資料庫的參數足夠豐富的時候，只要病人把自己生病的參數指標輸入進來，資料庫就會自動給病人看病，而這個資料庫最終就是“機器人專家”。

這些生澀的資料庫可能很多市民都不明白，但是舉例說明，如果一個專家專門看癌症，那麼只要收集足夠多的這個專家的治療方案，這些治療方案再結合病人的病理指標，也就建立了一個專家的資料庫模型，例如當有一萬個白血病人的資料庫指標被收集，那麼這個資料庫就有一萬種對於白血病治療的解決方案，也就是說一個普通的白血病人，只要把各項化驗參數輸入這個資料庫中，資料庫就會自動根據以往的專家經驗從而產生治療方案，而這個治療方案就是這個專家的日常治療經驗。這樣的資料庫最終將變成軟體內置到手機裡，一旦生病，手機中的軟體將自動治療，而如果遇到無法判斷的情況後，專家將親自出馬通過互聯網對病人進行治療。屆時每個市民的手機都會是一個“機器私人醫生”。

5、GPS定位心臟病人的應用。

每個人都要建立自己的健康資料庫。一位心臟病人，如果建立了數位健康檔案，一旦心率出現異常甚至高危，資料會立即傳回我們的系統，通過GPS定位，我們可以幫助病人立即撥打120，聯繫最近的醫院進行救助。

這是一個簡單的物聯網應用，但是以後每個市民的家中都會有一個體檢設備，市民只要把手掌放到這個設備上，然後設備就會採集血壓，心跳，脈搏，體溫等多種因素，而未來甚至一些簡單的化驗也能在設備上完成，這些資料獲取以後將自動傳遞到醫院的資料中心，一旦出現情況，醫生會提示入院進一步檢查，或者就近採取救治措施。如果有需要，以後人們的體檢可能是每天進行。

6、看病只要“一卡、一腕帶” 。

每次進入地鐵人們都覺得非常輕鬆，刷下卡就什麼都解決了。

在健康物聯網中，看病也像坐地鐵一樣，只要一張卡就全部解決了。

在醫療過程中，患者以身份證作為惟一的合法身份證明在特定的自動辦卡機(讀寫器)上進行掃描，並存入一定數量的備用金，幾秒鐘自動辦卡機就會生成一張“RFID就診卡”(也可使用由專用的醫保卡)，完成掛號。患者持卡可直接到任何一個科室就診，系統自動將該患者資訊傳輸到相應科室醫生的工作站上，在診療過程中，醫生開具的檢查、用藥、治療資訊都將傳輸到相應的部門，患者只要持“RFID就診卡”在相關部門的讀寫器上掃描一下就可進行檢查、取藥、治療了，不再需要因劃價、交費而往返奔波。就診結束後，可持卡到收費處列印發票和費用清單。

另外與“RFID就診卡”對應的是住院使用的“RFID腕帶”，其中包括患者姓名、性別、年齡、職業、掛號時間、就診時間、診斷時間、檢查時間、費用情況等資訊。患者身份資訊的獲取無須手工輸入，而且資料可以加密，確保了患者身份資訊的惟一來源，避免手工輸入可能產生的錯誤，同時加密維護了資料的安全性。此外，腕帶還有定位功能，佩戴腕帶的人再也不能偷偷溜出醫院了。

當有人強制拆除“RFID腕帶”或患者超出醫院規定的範圍時，系統會進行報警;佩戴帶有監控生命體征(呼吸、心跳、血壓、脈搏)的並設定“危急值”的“RFID腕帶”，可24小時監控生命體征變化，當達到“危急值”時系統會立即自動報警，從而使醫護人員在第一時間進行幹預。而在醫療過程中，對患者進行的諸如檢驗、攝片、手術、給藥等工作，均可以通過“RFID腕帶”確認患者的資訊，並記錄各項工作的起始時間，確保各級各類醫護及檢查人員執行醫囑到位，不發生錯誤，從而對整個診療過程實施全程品質控制。

患者可通過“RFID腕帶”在指定的讀寫器上隨時查閱醫療費用的發生情況，並可自行列印費用結果，以及醫保政策、規章制度、護理指導、醫療方案、藥品資訊等內容，從而提高患者獲取醫療資訊的容易度和滿意度。

二、台灣物聯網的醫療照護應用現況

根據行政院經建會人口預估，2020年台灣高齡人口比率將攀升至14%，人口老化速率在全球將僅次於日本。

早在2004年，台灣就已經有應用RFID技術的物聯網醫療照護應用U-Healthcare計畫；

在2009年由行政院衛生署配合國家「振興經濟擴大公共建設方案」推動具物聯網概念的「加速辦理智慧醫療照護計畫」，其中分項計畫「醫院安全關懷RFID計畫」即是將RFID技術導入醫院資訊系統中，其5大運用項目可以觀察出未來醫療發展的雛形。
1.用藥安全辨識：藥包機自動辨識供補管理、藥品圖文輔助辨識。藥品派送運用RFID核對，提供病人用藥安全服務。
2.流程管理追蹤：住院照護流程式控制管、貴重儀器管理。
3.長期照護管控：健康行動醫療照護，運用RFID監控示警，觀察病人活動量且掌握病人行蹤安全。
4.隔離病患管控：有效管制病人門禁，即時掌握病患活動範圍，預防院內感染及交互感染。
5.門禁管理：將RFID運用於特殊治療區如手術室、呼吸照護病房等的門禁管理，加強安全照護。即時動態中央聯網記錄，掌握病人及人員進出動態，防止病人進入危險區域，加強病患及員工人身安全。

在2008年行政院科技顧問會議中，更進一步提出以先前e-Taiwan (2002年)、M-Taiwan(2005年) 為基礎的i-Taiwan(2009年) 「智慧生活科技運用」計畫，結合次世代寬頻網路、數位電視網與感知網路，建構包含節能永續、智慧便捷、舒適便利、農業休閒、安全防災、醫療照護等六大應用領域。

三、物聯網在醫療照護應用上的技術難題

目前物聯網的醫療照護應用仍有幾個技術難題需要解決：

1. 動態組網與大規模網路中節點移動性管理：當監護系統擴展到社區、城市甚至全國時，其網路規模巨大，並且監護節點與基站都具有一定的移動性。因此，必須設計一種合適的網路拓撲管理結構以及節點移動性管理方法。

2. 資料完整性與資料壓縮：節點有時需要長達24小時的監測人體參數，所採集到的資料量大，而存儲容量小，常採用壓縮演算法來減少資料的存儲與傳輸量，然而，傳統資料的壓縮演算法成本高不適合感測器節點。另外，壓縮演算法不能損壞原始資料，否則會造成誤診。

3. 資料安全性：無線感測器網路節點採用自組織方式組成網路，容易受到攻擊，此外，病人的資訊需要保密。感測器節點計算能力相當有限，傳統的安全和加密技術都不適用。因此，必須設計一種適合感測器節點的加演算法。

總之，智慧醫療提供多種服務，包括慢性疾病的長期治療、預防和及早期檢測三種方向，透過物聯網技術，其發展到最終將會是建立一個連結醫院內部到院外，甚至與病人相連結的系統。