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智慧健康系統(tǒng)架構
近年來，隨著物聯(lián)網技術和云計算、大數據等概念的興起，信息通信技術與健康產業(yè)的融合越來越深入。下面在分析物聯(lián)網與云計算的體系架構基礎上，結合我國健康產業(yè)的發(fā)展的實際需求，構建了智慧健康系統(tǒng)的體系架構。
1 智慧健康概念及核心技術
1.1 智慧健康概念
信息通信技術在醫(yī)療領域的應用產生了電子健康(e-health)的概念，電子健康的發(fā)展也對降低醫(yī)療成本和提高醫(yī)療效率起到了至關重要的作用。在電子健康的基礎上，隨著移動設備的發(fā)展和普及， 將醫(yī)療服務與帶有定位功能的移動設備結合成為一個可行的方案，移動健康(m-health)成為一個新的研究熱點。移動健康不僅具有電子健康所有的優(yōu)勢，還具有可監(jiān)控性，即時性和可及性等優(yōu)點。近年來，隨著物聯(lián)網的興起和感知傳感技術的發(fā)展，智慧健康的概念隨著產生[5-6]。智慧健康是指以智能技術，健康技術，網絡技術為支撐，為人類健康提供服務功能的復雜動態(tài)系統(tǒng)[7]。
1.2 醫(yī)療物聯(lián)網技術
隨著人類社會由工業(yè)時代買入信息時代，人們的醫(yī)療需求也由被動的醫(yī)療救治轉變?yōu)橹鲃咏】倒芾怼２粌H患者希望自身疾病能夠得到更加及時、專業(yè)的治療，普通的健康人也需要實時獲取自己的健康數據以便監(jiān)測自己的健康狀態(tài)。尤其隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程的加深，人口老齡化問題逐漸突出，疾病譜和生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化，慢性病和公共健康問題成為新的主要健康問題。這也對社會健康服務提出了更高的要求，慢性病的自我管理以及公共衛(wèi)生問題的監(jiān)控與預警必須要借助信息通信技術的幫助。物聯(lián)網技術在其中就起到了關鍵性的作用。一方面，物聯(lián)網的標識技術可以實時快捷的識別各種與醫(yī)療相關的信息，實現全面互聯(lián)互通的信息化醫(yī)療系統(tǒng)[8-9]。智慧健康系統(tǒng)可以協(xié)助醫(yī)院工作人員實現對人的智能化醫(yī)療和對物的智能化管理工作，支持通過采用采集、處理、存儲、傳輸、共享等過程，最終實現醫(yī)院內部的醫(yī)療信息、設備信息、藥品信息、人員信息、管理信息的信息化等，實現物資管理可視化、醫(yī)療信息數字化、醫(yī)療過程數字化、醫(yī)療流程科學化、服務溝通人性化[10]。另一方面，物聯(lián)網的傳感技術可以通過設置在人體上的感知節(jié)點采集人體重要的健康數據參數。這些健康數據經過處理后經無線網絡傳輸給醫(yī)療遠程終端，醫(yī)生在遠程終端上獲取健康數據從而判斷用戶的健康狀況并進行反饋，即實現了遠程醫(yī)療服務[11]。
1.3 健康大數據與云計算
健康領域的大數據主要由以下幾個方面構成：(1)生命的整體性和疾病的復雜性，具體包括疾病的遺傳和分子機制、基因和環(huán)境的交互作用以及病因學研究等數據;(2)醫(yī)院信息化迅速發(fā)展產生的諸如電子病歷、影像、檢查檢驗等數據;(3)基因檢測數據，隨著基因測序成本降低將大大促進基因測序數據的增長;(4)醫(yī)療物聯(lián)網建設，物聯(lián)網技術引入到健康領域，通過其感知技術和標識技術將采集大量的健康數據[12-13]。由此可見，傳統(tǒng)的數據庫技術完全無法滿足健康大數據在存儲、運算等方面的需求，傳統(tǒng)的數據分析方法也無法挖掘出其價值。利用云計算技術將是一個可行的解決途徑。根據美國國家技術與標準研究院(National Institute of Standards and Technology，NIST) 的定義，云計算是一種模型，它可以實現隨時隨地，便捷地，隨需應變地從可配置計算資源共享池中獲取所需的資源(例如，網絡、服務器、存儲、應用、及服務)，資源能夠快速供應并釋放，使管理資源的工作量和與服務提供商的交互減小到最低限度[14]。在智慧健康系統(tǒng)構建中，需要運用云計算技術實現數據儲存、運算、傳遞，使用大數據的深度挖掘(deep mining)和知識發(fā)現(knowledge discover in database，KDD)等相關方法從數據中挖掘出有價值的信息，用以支持醫(yī)療決策，提供大規(guī)模流行病預警等[15-16]。
2 智慧健康體系架構
智慧健康系統(tǒng)的架構設計秉持著開放性、兼容性以及可擴展性的原則。在研究物聯(lián)網及云計算體系架構設計的基礎上，結合健康產業(yè)的實際業(yè)務需求，智慧健康系統(tǒng)的體系架構應分為五層，分別為物理層、感知層、數據層、網絡層、應用層，見圖1。物理層即為健康體系中涉及到的人和物。人包括醫(yī)生、護士、患者以及其他與健康相關或有健康需求的人員。物即為健康相關物資，包括醫(yī)療設備， 藥品，醫(yī)用消耗品等健康相關的實體物品。感知層一方面是通過標識技術如RFID 對健康相關實體進行標識，以便后續(xù)的計算機化的管理;另一方面是通過傳感技術如可穿戴設備，從感知節(jié)點獲取人體的健康數據并上傳�？紤]到健康數據的復雜性和精準性的要求，感知層對采集的數據需要進行初步的加工，對數據的標準化程度決定了后續(xù)分析處理結果的可靠性，顯得尤為重要。數據層主要指在醫(yī)院內部信息化系統(tǒng)基礎上形成的大數據與云計算平臺。數據層應具有開放的接口以供各數據平臺之間的數據互聯(lián)互通，實現真正意義上的云存儲和數據共享。網絡層主要針對數據的傳輸和安全保密。隨著移動通信技術的迅速發(fā)展，網絡傳輸的方式多種多樣，既有有線網絡也有無線網絡，通過無線WiFi、3G/4G 移動網絡、局域網和Internet 等，實現全方位的網絡覆蓋。應用層可實現的功能多種多樣，例如健康監(jiān)測、流行病預警、電子病歷瀏覽、遠程醫(yī)療等等。
3討論
3.1 加快產業(yè)標準建設
智慧健康涉及到醫(yī)療、計算機、通信、物聯(lián)網、大數據等諸多領域，如何促進各個領域內部及相互之間的互聯(lián)互通是智慧健康亟待解決的第一個問題，加快推進各領域的標準建設就顯得尤為重要。針對智慧健康架構而言，標準建設主要集中在以下幾個方面：(1)物聯(lián)網領域的標識體系、采集數據的標準化;(2)衛(wèi)生保健領域的術語、數據字典、共享文檔等諸多標準;(3)大數據領域的數據庫結構、數據庫接口標準等;(4)通信領域的網絡接口標準，運行環(huán)境安全性標準等。行政管理部門應發(fā)揮其主導作用，促進各交叉行業(yè)間的合作，組織專業(yè)人員，加快相應標準規(guī)范的制定[17-18]。
3.2 加快傳感器的研發(fā)及產業(yè)化
由于醫(yī)療本身的復雜性、敏感性以及隱私性，對醫(yī)療和健康管理專用的各類傳感器提出了更高的要求。在加快傳感器研發(fā)及產業(yè)化的過程中需注意以下三個問題：第一, 醫(yī)學是精準科學，對健康數據的精度要求非常高，傳感器務必保障其數據真實準確[19-20];第二，無線網絡環(huán)境十分復雜，通過WIFI 和移動3/4G 傳輸數據安全性和傳輸效率均無法保證, 如何使得健康數據及時高效且不失真的傳輸需要引起重視[21-22]; 第三，目前市場上在用的健康專用傳感器基本都是通過私有協(xié)議與封閉專用平臺對接, 開放性差，缺乏行業(yè)公認的公用協(xié)議, 中國移動已經在前幾年推出了規(guī)范物聯(lián)網終端與M2M 平臺間數據通信和用于終端規(guī)范管理的WMMP 協(xié)議, 值得智慧醫(yī)療產業(yè)在發(fā)展專用傳感器時借鑒[23-24]。
3.3 注重隱私安全
智慧健康系統(tǒng)的數據來源十分復雜，采集到的數據可能不止反應了個人的健康狀況，還可能顯示其興趣愛好、社會地位、家庭住址、收入、宗教信仰等等。尤其當這些相當私密的信息與健康數據夾雜在一起，更加加大了數據處理的難度[25]。對于個人隱私數據的保護，一方面要從技術上進行探索， 在數據流通的每一個環(huán)節(jié)，應用隱私安全保護的工具和方法;另一方面需從政府監(jiān)管和法律層面入手， 出臺相應的法律法規(guī)，明確個人隱私數據的邊界和監(jiān)管的實體職權部門，對隱私泄露行為嚴厲打擊。希望通過各方共同努力，智慧健康系統(tǒng)能夠更安全、更智能，更好的為人民提供方便快捷高效的健康服務。
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