持續(xù)的 COVID-19 大流行正在加劇醫(yī)療保健系統(tǒng)中已經(jīng)存在的所有問題，例如人員短缺、資源不足以及患有既往疾病的患者人數(shù)不斷增加。

然而，每一次危機(jī)中總有機(jī)會(huì)。COVID-19 可能只是推動(dòng)涉及物聯(lián)網(wǎng) （IoT）的智能技術(shù)發(fā)展并催生醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng) （IoMT） 的催化劑。

與物聯(lián)網(wǎng)一樣，物聯(lián)網(wǎng)由收集數(shù)據(jù)的傳感器、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的云服務(wù)器以及執(zhí)行數(shù)據(jù)分析和支持決策的算法組成。IoMT 有兩個(gè)主要應(yīng)用：醫(yī)院護(hù)理和門診治療。

IoMT 如何讓醫(yī)療保健更智能

醫(yī)院總是面臨壓力：一方面他們需要降低成本，另一方面他們必須提高效率和病人護(hù)理的質(zhì)量。他們需要用更少的人員和更少的資源挽救更多的生命并治療更多的患者。結(jié)果，員工總是因長時(shí)間工作而筋疲力盡，執(zhí)行重復(fù)的手動(dòng)任務(wù)，并由于這兩種情況而犯更多錯(cuò)誤。

醫(yī)生和護(hù)士可以使用 IoMT 幫助他們專注于解決復(fù)雜的問題或做出復(fù)雜的決定。安裝在醫(yī)院設(shè)備上的 IoMT 傳感器可以幫助工作人員快速追蹤設(shè)備部件或安排主動(dòng)維護(hù)以防止災(zāi)難性故障。因此，醫(yī)院可以降低設(shè)備和維護(hù)成本。使用 IoMT 還可以更輕松地及時(shí)補(bǔ)充庫存并準(zhǔn)確輸入數(shù)據(jù)。此外，IoMT 可以幫助監(jiān)控員工對(duì)衛(wèi)生的遵守情況和醫(yī)療廢物處理協(xié)議，這在大流行期間對(duì)于改善患者結(jié)果和員工安全尤其重要。此外，IoMT 收集和分析的大數(shù)據(jù)可以幫助管理人員監(jiān)控患者和工作人員的健康狀況。

住院費(fèi)用昂貴。醫(yī)院一直在努力通過增加遠(yuǎn)程患者監(jiān)控來平衡住院時(shí)間和床位的減少，以確保護(hù)理質(zhì)量。例如，英格蘭的幾家醫(yī)院一直在嘗試對(duì)正在康復(fù)的 COVID-19 患者進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。在試驗(yàn)期間，患者佩戴小型監(jiān)測(cè)設(shè)備，記錄他們的生命體征，如脈搏和氧氣水平，并在病情發(fā)生重大變化時(shí)提醒醫(yī)生。

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)也適用于需要較少強(qiáng)度監(jiān)測(cè)但確實(shí)需要長期持續(xù)監(jiān)測(cè)的慢性病患者。許多研究表明，只有一半的患者在服藥時(shí)遵循指示；任何人都可以猜測(cè)他們遵循其他指示的程度，例如飲食和鍛煉。隨著時(shí)間的推移，患者對(duì)醫(yī)生指示的依從性可能會(huì)進(jìn)一步下降，慢性病患者也是如此。包含可攝入傳感器的智能藥瓶和藥物可以幫助醫(yī)生監(jiān)控患者是否以及何時(shí)服藥。此外，移動(dòng)工具允許醫(yī)療保健提供者和護(hù)理人員監(jiān)控患者的活動(dòng)和生活方式趨勢(shì)。

通常，對(duì)于一些患有慢性疾病的患者，藥物輸送需要更加靈活。例如，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)胰島素輸送 （AID） 的系統(tǒng)，也稱為人工胰腺系統(tǒng)，對(duì)糖尿病患者來說是革命性的。AID 系統(tǒng)由血糖監(jiān)測(cè)儀控制，該監(jiān)測(cè)儀連續(xù)測(cè)量身體的血糖水平以確定所需的胰島素量。

其他慢性非代謝性疾病，如帕金森氏癥和阿爾茨海默氏癥，也可以從 IoMT 指導(dǎo)的患者監(jiān)測(cè)中受益。對(duì)帕金森病患者的持續(xù)監(jiān)測(cè)可以產(chǎn)生有價(jià)值的步行數(shù)據(jù)。從這些數(shù)據(jù)中，醫(yī)生可以分析和檢測(cè)異常模式，例如帕金森病患者突然缺乏運(yùn)動(dòng)時(shí)的步態(tài)凍結(jié)。這樣，醫(yī)生可以調(diào)整他們對(duì)患者看護(hù)人的建議。此外，嵌入式 IoMT 可以幫助護(hù)理人員跟蹤阿爾茨海默病患者不可預(yù)測(cè)的活動(dòng)和行為模式。

設(shè)計(jì)考慮和挑戰(zhàn)

IoMT 設(shè)計(jì)的三個(gè)關(guān)鍵考慮因素包括：

可靠的連接性

使用方便

能源效率

由于 IoMT 設(shè)備服務(wù)于具有特殊和關(guān)鍵需求的特定人群，因此它們需要展示最高水平的準(zhǔn)確性和可靠性。遠(yuǎn)程患者監(jiān)測(cè)需要持續(xù)的數(shù)據(jù)收集和實(shí)時(shí)分析，以做出準(zhǔn)確及時(shí)的醫(yī)療決策；數(shù)據(jù)收集、分析或決策的任何延遲都可能對(duì)患者有害。因此，可靠的設(shè)備連接是必要且至關(guān)重要的。

易用性將是 IoMT 設(shè)備的另一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)考慮因素?；颊邔⒏锌赡苁褂貌粫?huì)妨礙其活動(dòng)或生活方式的可穿戴設(shè)備和其他 IoMT 設(shè)備。此外，患者構(gòu)成了一個(gè)多元化的群體。許多人不是喜歡擺弄很酷的小玩意的技術(shù)愛好者。他們主要是出于必要而使用智能設(shè)備。此外，由于人口老齡化，許多患者可能年齡較大且對(duì)技術(shù)的了解程度較低。

最后，必須平衡 IoMT 設(shè)備的能耗和系統(tǒng)性能。持續(xù)的數(shù)據(jù)收集和分析需要高水平的系統(tǒng)性能。同時(shí)，要求患者繼續(xù)到醫(yī)院更換電池是不切實(shí)際的。這種情況將違背遠(yuǎn)程患者監(jiān)測(cè)目標(biāo)并增加技術(shù)支持成本。因此，必須保持系統(tǒng)性能并提高能源效率以確保系統(tǒng)的可靠性。

設(shè)計(jì)案例

總體而言，IoMT 部署中最關(guān)鍵的組件是可穿戴診斷傳感器，沒有它們，進(jìn)行遠(yuǎn)程患者監(jiān)測(cè)將是不可能的，甚至是危險(xiǎn)的。

案例 1：螺旋槳健康

哮喘雖然無法治愈，但完全可以控制。它甚至可能是可以預(yù)防的?；颊叩南赡苡森h(huán)境中的意外因素引發(fā)，例如空氣花粉、灰塵和溫度?；颊呖梢栽谕耆l(fā)病前數(shù)小時(shí)發(fā)現(xiàn)癥狀。對(duì)環(huán)境觸發(fā)因素和患者身體狀況的密切檢測(cè)和監(jiān)測(cè)可以幫助患者采取必要措施，預(yù)防或至少盡量減少未來的攻擊，并降低住院費(fèi)用。

Propeller Health 著手創(chuàng)建一種價(jià)格合理、用戶友好的交互式設(shè)備，以幫助哮喘和慢性阻塞性肺病 （COPD） 患者了解最容易引發(fā)其癥狀的因素。確保可靠的設(shè)備連接對(duì)于設(shè)備的有效性至關(guān)重要。

為了收集和分析患者數(shù)據(jù)，Propeller Health 使用 Silicon Labs 的集成 BMG121 藍(lán)牙? SiP 模塊。它占用空間?。?.5 x 6.5 x 1.4 mm），PCB 總面積要求為 51 mm 2。此外，它還集成了藍(lán)牙智能應(yīng)用所需的所有功能，包括藍(lán)牙無線電、軟件堆棧和基于 GATT 的配置文件。此外，它可以托管最終用戶應(yīng)用程序，無需外部微控制器，從而降低成本。該設(shè)備可以使用標(biāo)準(zhǔn)的 3V 紐扣電池供電。

框圖

Propeller Health 創(chuàng)建的 IoMT 設(shè)備旨在用作藥物的補(bǔ)充數(shù)字解決方案。該設(shè)備有望幫助優(yōu)化用藥的時(shí)間和劑量。

案例 2：LifeSignals 處理器和臨床級(jí)生物傳感器

持續(xù)的數(shù)據(jù)收集和分析是耗能的；但是，讓患者前來更換電池是不現(xiàn)實(shí)的，絕對(duì)不方便的。高性能和節(jié)能模塊是理想的解決方案。

LifeSignals 處理器和臨床級(jí)生物傳感器

由 LifeSignals 和 ST Microelectronics 聯(lián)合開發(fā)的片上系統(tǒng) （SoC） 處理器可為醫(yī)療保健、健康和安全應(yīng)用實(shí)現(xiàn)低功耗和線狀可靠性。

該 SoC 與多傳感器接口子系統(tǒng)、信號(hào)處理器子系統(tǒng)和多頻段無線電子系統(tǒng)高度集成，從而增加了其多功能性。此外，以 Wi-Fi 為中心的無線電子系統(tǒng)經(jīng)過定制設(shè)計(jì)，可在由紐扣電池供電的生物傳感器中實(shí)現(xiàn)超高功率效率；因此，傳感器可以連續(xù)運(yùn)行數(shù)天。SoC 能夠快速開發(fā)低功耗、高可靠性的應(yīng)用，在這些應(yīng)用中，必須準(zhǔn)確捕獲患者的生命體征并通過無線接收器將其安全地傳輸?shù)皆贫恕?/p>

包含 SoC 的 LifeSignals 可穿戴醫(yī)療生物傳感器結(jié)合了一次性和使用壽命。LifeSignals 生物傳感器可在連續(xù)運(yùn)行五天后一次性使用，重量輕、舒適、防水，并提供臨床級(jí)的可靠性和準(zhǔn)確性。

它可用于診斷前、住院篩查或診斷后、門診所有生命體征的監(jiān)測(cè)。這些包括 2 通道心電圖、心率、呼吸頻率、皮膚溫度、咳嗽頻率和心音。到目前為止，該生物傳感器已在 10，000 多人身上進(jìn)行了測(cè)試，這些人連續(xù)數(shù)天佩戴它進(jìn)行遠(yuǎn)程和動(dòng)態(tài)心臟監(jiān)測(cè)。

IoMT的未來會(huì)怎樣？

隨著 5G 的出現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可能會(huì)擴(kuò)展到上述用例之外。例如，智能隱形眼鏡可以調(diào)節(jié)以幫助患者看到不同距離。另一個(gè)例子是使用 IoMT 來監(jiān)測(cè)患者是否、何時(shí)、以及多少睡眠，以及這與患者的抑郁程度有何關(guān)系。

但是，數(shù)據(jù)安全問題將會(huì)越來越多。IoMT 的增長將意味著正在積累的患者數(shù)據(jù)量的快速增加。大型數(shù)據(jù)集是黑客的寶庫。因此，需要適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)安全措施來保護(hù)這些數(shù)據(jù)。因此，F(xiàn)CC 正在加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安全要求。

此外，由于 IoMT 設(shè)備用于治療患者并提供準(zhǔn)確及時(shí)的護(hù)理，因此它們必須通過更高的標(biāo)準(zhǔn)，即 FDA（北美）、CE 和歐盟醫(yī)療器械法規(guī)的合規(guī)性和監(jiān)管批準(zhǔn)（歐盟），在受雇于醫(yī)療機(jī)構(gòu)之前。

審核編輯：郭婷