物联网医学分级诊疗管理平台

第一节 物联网医学分级诊疗任务

分级诊疗是提升区域、全国甚至发展中国家医疗保健水平的迫切需求。但是我国大小医院之间资源和医师经验的差异，致使小医院存在“三低”（高端设备覆盖率低、技术掌握度低和认可度低）现状，仍会有大量患者涌到大医院求医问药，势必引发看名医病难、入名院难的 “二难”困境。同时由于大医院患者多，又引发专家诊疗时预防差、保健差、管理差和康复差的“四差”缺陷。为此，解决“三低、二难和四差”的问题有利于推行分级诊疗，复旦大学附属中山医院 上海市呼吸病研究所白春学教授研究的物联网医学的应用（图1-1）恰逢其时，为解决这些问题提供了最有效的技术平台，可以协调社区医院、区医院和医学中心分工，三级联动、高效精准地完成物联网医学五步法分级诊疗工作。

图1-1 物联网医学技术平台

社区医院主要工作为预防、筛查、患者教育，初步诊断，非急性加重期治疗和康复治疗。为保证医疗质量，与区医院和医学中心进行三级联动的物联网医学管理和双向转诊治疗。区医院工作主要为协助社区医院确诊和管理ARDS患者，与社区医院进行双向转诊，对于疑难病例与医学中心研究诊治方案。医学中心工作主要为急性呼吸衰竭（Acute respiratory distress syndrome, ARDS）管理、呼吸衰竭治疗及联网会诊。对于疑难病例协助区中心医院专家研究诊治方案。

第二节 物联网医学分级诊疗平台框架

物联网医学平台是云计算技术在医疗卫生领域的一种应用，它充分体现了云计算的技术架构，包含SaaS（software as a service, 软件即服务）、PaaS（platform as a service, 平台即服务）、IaaS（infrastructure as a Service, 基础设施即服务）三个服务层次，并延伸出多种服务模式。物联网医学平台框架也可细分为基础设施层、数据接口层、数据层、应用支撑层、业务层、展现层、统一的国家标准和统一的安全体系等（图1-2）。

云计算作为一种新型的计算模式，把IT资源、数据、应用作为服务通过互联网提供给用户。另外，云计算也是一种基础架构管理的方法论，由大量的计算资源组成IT资源池用于动态创建高度虚拟化的资源提供用户使用，这种资源池称为“云”，“计算”指计算应用，在产业和市场中，可以指一切IT有关的应用。云计算把网络中的各种资源，虚拟成计算机，向用户提供所需的计算资源，即网络成了计算机。用户在使用网络资源时，不需要了解“云”内部的结构和技术，直接使用相关资源。

云计算有三个维度的理解：首先，提供物理的资源，包括计算、存储、数据，当然还有网络等；其次，提供可以开发新的应用、新的服务、新的解决方案的平台；最后，作为一种服务保障，服务可以是软件、数据、安全等。 物联网医学云平台在此基础上划分了四个层次：

图1-2 物联网医学平台整体框架图

一、资源层

资源层位于物联网医学云平台系统体系的最底层。它包含了物理资源层和资源池层。物理资源层又包含了服务器、存储设备和各种网络设备等，而资源池层则是物联网医学云平台的软件及信息集合。云计算的提出动机就是要整合所有的软硬件资源，支持资源按需提供，按使用量付费。云计算的主要思想就是资源整合与资源共享，利用云计算将现有的硬件设备集合，有效地增强物联网医学云平台的存储能力、计算能力，满足物联网医学云平台服务能力不断提高的需求。

二、虚拟层

虚拟层包括虚拟服务器、虚拟存储器和虚拟网络。物联网医学云平台体现云计算的一个重要特点就是虚拟化，可以说是虚拟化为系统创造了“云”，同时也是云计算区别于传统计算模式的重要特点。虚拟化的目的是虚拟化出一个或多个相互隔离的执行环境，用于运行操作系统及应用，并且确保在虚拟出的环境中操作系统与应用的运行情况与在真实的物理设备上运行的情况基本相同。物联网医学云平台通过虚拟化技术，可以使得系统中的物理设施的资源利用率得到明显提高，可以有效地平衡系统的性能，还使得系统动态部署变得更加灵活、便捷。

三、应用管理层

应用管理层是物联网医学云平台系统中最关键的一层。该层作为物联网医学云平台的后台管理层，动态管理资源和支持系统的相关业务，主要负责系统的容量规划、资源的动态部署、动态调度，监控、安全等。其中，容量规划就是系统总体上规划分布式的数据资源和计算资源，设计相应的分布式数据存储系统，定义资源的单元和生命周期；动态部署是系统提供标准化的资源模板，用户可以根据需求选择应用程序、计算资源、存储资源等模块进行快速部署；动态调度则是动态分配系统的虚拟化资源，保证各种资源都能得到有效利用；监控是实时监测各种资源的工作动态，非正常状态时能够报警并自动调整资源的分配；安全就是保证系统中数据信息的安全，从而保证云计算系统的正常运行。

四、业务表现层

业务表现层是物联网医学云平台的功能体现层。在物联网医学领域中，云计算中不仅要使该层完成基本的数据检索、数据存储等业务，还要提供各项网络服务，包括网上软件服务和网上平台服务等。在平台系统建立之初主要有数据存储系统、数据分析系统、用户管理系统等功能，但随着其不断成熟，逐渐朝着物联网医学康复、物联网医学服务、慢病管理、居家看护、紧急救助、网络就诊、音视频会诊等多种媒介的特色医疗服务的方向发展。物联网医学云平台业务表现层的拓展，是物联网医学云平台服务功能不断提高优化的基础。

当然，业务表现层还提供了访问物联网医学平台的几个途径，包括以下几种方式：

1. 公共服务网站   个人用户、社区医护人员、家庭医生可以通过公共服务网站获得各类信息。用户可通过电脑、手机、PAD登陆公共服务网站进行信息浏览和交互。公共服务网站框图如下（图1-3）：

图1-3  云平台公共服务网站

2. 手机APP   个人用户可以通过智能手机端，查阅个人病历、上报自测数据、紧急报警等（图1-4）；社区医护人员、家庭医生可以通过智能手机端，追踪个人用户康复情况，了解其健康信息，以及开展远程干预和进行医疗互动等。如下图所示，手机APP可实现各种疾病问卷量表功能（图1-5）。

图1-4  智能手机端

图1-5  患者手机端问卷量表

3. 智能终端   用于居民健康数据采集的智能终端包含智能监护终端、智能康复评估终端、人机交互终端设备。

（1）智能监护终端   包括家用生理六参数监护仪、睡眠监护仪、扩展性通用采集终端等；

（2）多功能智能康复系统   包括家用智能化康复设备、辅助运动器具、虚拟锻炼终端系列设备等；

（3）人机交互终端设备   老人手机、电脑、智能手机、老人PAD、家庭网关、机顶盒等。

此外，安全体系是物联网医学平台顺利建设的前提和基础。从物理安全、系统安全、运行安全和管理安全等方面全面构建安全防范体系，确保系统的可用性、机密性、完整性、可控性。医疗信息的可靠性可以通过工具进行加密，例如安全/多用途因特网邮件扩展协议、信息权限管理解决方案等。

为了保证系统的有效运行，同时与区级医疗平等外部平台无缝连接，同时考虑到与后续建设项目有效集成，物联网医学平台参考电子病历、健康档案国家标准，以及相关的国家医疗行业规范进行建设。

第三节 物联网医学分级诊疗病历档案的建立与管理

物联网医学病历档案的建立与管理是居家预防、保健、慢病管理和康复系统等的重要组成部分,与医疗保健紧密相联。

一、物联网医学病历档案的建立

获得授权的患者可以通过登录物联网医学平台建立个人物联网医学病历初始档案（也可由社区医疗人员协助建立物联网医学病历档案）。医学病历档案包括患者基本信息、个人疾病信息、健康信息等。初始档案建成后即可进行健康数据采集录入、就诊信息录入、化验结果录入等；物联网医学平台可以自动存储每一次看病就诊信息、健康数据采集信息，添加和充实物联网医学病历档案内容等。    

二、物联网医学病历档案的数据来源

1. 个人信息： 患者初次登陆物联网平台的时候，需要录入个人有关的诸如姓名、年龄、病史、家族遗传史等基本信息、个人疾病信息、健康信息等，这些信息也可由社区医疗人员协助录入，作为患者病历档案的最基本信息供以后查询检索使用。

2. 医院诊疗记录： 所建立的居家康复和慢病管理系统与医院HIS系统相联，在医院就诊的诊疗记录可自动录入，以供查询。

3. 医院化验检查记录： 通过与LIS系统互联将化验信息自动记入物联网医学病历档案；与MUSE系统互联将心电信息自动录入；与PACS系统互联将X线、CT、MRI检查结果自动录入并存储。

4. 个人健康数据采集信息： 可以利用健康终端居家采集，也可以到社区卫生服务中心或社区医疗点的健康屋的智能终端上进行健康数据采集，其结果可自动录入物联网医学病历档案。

三、物联网医学病历档案的管理

1. 权限管理：根据前期研究经验，本项目将不再采用发放健康卡等提供另类账号的方式（该方式容易使物联网医学病历管理给患者带来额外的负担），而是通过身份证或医保卡加密码的形式进行权限管理，便于病人随时随地对其健康状况进行查询和管理。

2. 智能分析：健康管理数据库与数学模型、标准数据库相连，利用数据库中多种分析模型及专家规则，对个人用户的用药、饮食、健康进行智能分析，将分析结果以短信形式告知个人用户或医护人员；对个人用户的各项检测指标进行智能分析，如未超标则将分析结果和注意事项以短信形式发给个人用户或医护人员，若超标则安排医护人员上门查看，检测数据也记入慢病管理数据库，同时医护人员可以调阅区级医疗平台上的个人用户健康档案，为诊断提供参考。如个人用户状况可控，则医护人员处理后将结果录入慢病管理数据库，平台自动发送定期化验、定期检查等信息；如个人用户状况危急，则医护人员为个人用户预约医院进行转诊。

3. 智能查询与智能调阅：可以通过通用终端如电脑、PDA、手机登录居家康复和慢病管理系统，查询和调阅个人物联网医学病历档案。

    物联网医学病历档案的查询和调阅会根据预先设定的规则和要求进行分类检索，对于受限的医护人员只能查询其范围内的档案资料，如果需要获取范围外的资料，需要向更高级的医护人员或管理人员申请方能获得相应的档案信息。

第四节 物联网医学分级诊疗服务框架的构建

一、物联网医学服务业务

物联网医学服务包括物联网医学教育、物联网医学会诊、物联网医学门诊、物联网医学诊断、物联网医学康复、物联网医学教学、物联网医学查房等。

1. 物联网医学教育：包括民众和医护人员的教育，具有全时空、三屏（手机、电脑、电视）合一的特点，教育内容涉及物联网医学疾病预防、保健、诊疗和康复。

2. 物联网医学会诊：指医护人员之间就某一医疗问题进行会诊，多发生在上下级医院之间，如医疗中心与社区卫生服务中心之间。比如复旦大学附属中山医院已开发出用于H7N9禽流感所致ARDS诊治的系统。

3. 物联网医学门诊、物联网医学诊断、物联网医学康复：用户通过手机、电脑、PAD等接入居家康复和慢病管理系统，医生利用PAD、电脑接入物联网医学平台，用户和医生之间建立视频连接，进行物联网医学问诊、物联网医学诊断、物联网医学康复指导；

4. 物联网医学教学：医疗中心进行教学活动时，利用物联网医学平台视频会议系统，在社区医院建立分会场，会场可互动，过程可自动记录；

5. 物联网医学查房：医疗中心进行查房时，利用物联网医学平台视频会议系统，在社区医院可同步收看，并参与互动，过程可自动记录。

物联网医学服务业务包括医院间的物联网医学会诊、医生与病人间的物联网医学门诊、物联网医学预约等。

二、软件框架结构

物联网医学服务系统主要分为三个子系统：物联网医学中心服务平台、物联网医学中心医师端、物联网医学中心管理平台。

1. 物联网医学中心服务平台   主要为患者提供物联网医学服务预约、物联网医学门诊、网络诊疗、健康教育、物联网医学支付、物联网医学开药等功能支持。其中物联网医学服务预约提供历史预约记录查询、查询排班表和预约申请等功能模块；物联网医学门诊提供视频会话功能模块和生理数据采集模块的支持；网络诊疗提供录像数据上传和病症描述录入功能模块的支持；健康教育需要视频播放和网页浏览功能模块的支持。

2. 物联网医学中心医师端   主要为医生提供排班表、物联网医学门诊、网络诊疗等功能支持。排班表由排班计划、停诊计划、预约审核功能模块组成；物联网医学门诊需要视频会话、显示病人生理数据和物联网医学设备参数设置功能；网络诊疗需要为医生提供病症查阅和诊断回复功能。

3. 物联网医学中心管理平台   主要为管理员提供医疗机构管理、人员管理、角色权限管理、设备管理等功能。医疗机构管理是对医院信息和科室信息进行管理，人员管理分为医护人员管理和病人管理，权限管理可以创建角色并为角色进行功能权限设置，设备管理是提供使用中的设备在系统中进行登录和查看设备状态的功能。

三、慢病管理业务

1. 指标检测：对于正常个人用户，可通过多种接入健康服务物联网医学平台的智能终端对各类指标进行自测，同时将用药情况、饮食情况、运动情况通过手机或网络录入慢病管理数据库；对于非正常个人用户，则由医护人员、志愿者、看护人员进行辅助检测及数据录入。

2. 趋势追踪：针对录入物联网医学平台的长周期数据，可以通过多种不同组合条件查阅各类指标参数的趋势图形，了解个人用户的指标趋势发展变化和方向，为下一阶段的管理提供经验和参考。

3. 智能分析：慢病管理数据库与数学模型、标准数据库相连，利用数据库中多种分析模型及专家规则，对个人用户的用药、饮食、健康情况进行智能分析，并将分析结果以短信形式告知个人用户或医护人员。对个人用户的各项检测指标进行智能分析，如未超标则将分析结果和注意事项以短信形式发给个人用户或医护人员；若超标则安排医护人员上门查看，检测数据也记入慢病管理数据库，同时医护人员可以调阅区级医疗平台上的个人用户健康档案，为诊断提供参考。如个人用户状况可控，则医护人员处理后将结果录入慢病管理数据库，平台自动发送定期化验、定期检查等信息；如个人用户状况危急，则医护人员为个人用户预约医院进行转诊。

四、物联网医学康复、评估业务

    慢性气道疾病（如：哮喘、慢阻肺和睡眠呼吸暂停综合症）患者在家应用物联网医学康复设备进行康复锻炼，医师利用物联网医学服务平台对患者进行物联网医学指导以及评估，并可根据患者恢复情况，适时修改康复方案。

五、健康咨询业务

健康咨询业务分为普通健康教育和在线健康咨询，在线健康咨询又分为非实时在线咨询和实时在线咨询，后者又分为健康咨询模式和专家在线诊疗模式。

1. 普通健康教育：个人用户通过手机、电脑等选择物联网医学平台上的普通健康教育，通过症状和疾病两个维度搜寻健康知识数据库，搜索到的健康知识仍通过手机、电脑等反馈给个人用户。

2. 非实时在线健康咨询：个人用户通过手机、电脑选择物联网医学平台上的非实时在线健康咨询，个人用户将想要咨询的内容通过以上终端输入物联网医学平台，平台专家库利用多种专家规则和数学模型对个人用户咨询的内容进行分析，选择合适专家并将个人用户的问题推送到专家的客户端，专家上线后，回答个人用户的问题并将回复发送给个人用户提问时的终端。

3. 实时在线健康咨询：个人用户通过手机、电脑选择物联网医学平台上的实时在线健康咨询，个人用户将想要咨询的内容通过以上终端输入物联网医学平台，实时在线的医护人员对个人用户的医疗要求进行实时反馈，内容包括简单疾病的处理、化验结果和影像学检查的结果分析，对于不能解答的问题给予下一步指导，如提供相关专家、下一步重点检查项目等。

4. 实时在线专家诊疗：个人用户通过手机、电脑选择物联网医学平台上的实时在线专家诊疗，个人用户将想要咨询的内容通过以上终端输入物联网医学平台，平台专家库利用多种专家规则和数学模型对个人用户咨询的内容进行分析，选择合适的在线专家并将专家信息通过手机、电脑反馈给个人用户，个人用户自行选择合适的专家后与该在线专家建立联系，在线专家回答个人用户的问题并将回复发送给个人用户提问时的终端。

六、居家看护业务

居家看护业务通过授权患者家属和家庭医师查询和检阅患者个人用户最新的健康信息，实现患者家属或家庭医师通过手机、电脑登陆物联网医学平台异地即时地了解患者最近的身体状况，并在患者健康信息异常时，可以适时跟社区医疗人员沟通，让其上门介入协助，从而实现远程的居家看护功能。

七、紧急救助业务

   患者用户或者社区医疗人员上传健康数据采集信息后，物联网医学平台会对患者用户的各项检测指标进行智能分析，如超标则会按照预先设定的要求，将超标信息发送到家庭医师或者患者家属的手机上去，并及时提醒家庭医师上门干预或者家属联系医院进行紧急救助。

第五节 物联网医学分级诊疗平台的部署和运营

一、物联网医学平台的部署

图1-6 物联网医学平台部署图

物联网医学平台的系统部署图如图1-6所示。远程中心管理平台、远程中心医师端和远程中心服务平台部署在web服务器上。

视频服务器用于实现对音视频功能的管理，包括音视频会话的建立、音视频数据的压缩和解码、音视频数据的实时转发和网络传输等。同时视频会议优先使用P2P的方式进行传输，在网络状况较差的环境下，会通过视频服务器进行信号增强并中转。数据库（主）和数据库（备）用于存放采集的生理数据，诊断报告等，两台服务器使用镜像备份的模式，以保证数据的安全性。

个人用户家庭中的医疗设备通过终端软件访问业务服务器提供的Webservice接口，实现数据的存储以及与web服务器的作业交互等，Webservice接口分为业务层、功能逻辑层、数据层，其中业务层负责对外提供相应的应用接口，数据层实现对数据库的访问。

医院医生可以选择手机、平板或者电脑，通过internet访问web服务器，并且通过底层接口调阅数据库服务器中的数据。

用于居民健康数据采集的智能终端（包含智能监护终端、智能康复评估终端、人机交互终端设备）采集到的数据，服务器需要能够通过internet访问到，并提供相应的数据服务接口，从而实现医患之间的健康采集数据实时交流。

二、物联网医学平台的运营

物联网医学平台的运营需要考虑平台流量监控、用户行为、平台更新维护、平台推广等方面。

1. 在平台功能完成初期，需要对平台进行市场分析，根据平台的用户数量和网络条件，对平台进行负载和性能测试，测试平台的兼容性以及服务器的稳定性、安全性等。

2. 在完成平台测试之后，将要对平台开展试运行，试运行涉及用户数量和范围相对较少，可以对平台的具体业务和操作流程进行验证，考验平台在真实环境中的运行性能和安全，并同时对出现的问题进行维护和改进。

3. 试运行结束后，可以根据试运行的结果，有效展开平台的推广工作，制定平台推广方案，并且根据运行及时调整平台功能和运行策略，并且进一步开拓新的业务，完善平台功能。

（周建，李静，白春学）