构建更加智能的医疗设备监视解决方案

构建更加智能的医疗设备监视解决方案简介：在理解技术如何实现我们与世界的交流方面，SmarterPlanet™计划扮演着主要角色。观察和处理传感器数据以从物质世界提取本质信息是许多这些计划的任务。本部分将查看一个虚构的远程内科病人监视系统，该系统旨在降低成本的同时提高病患看护的质量。本文描述了来自不同类型的连接设备的信息如何执行远程收集、合并、过滤并可靠地传递到一个中央监视系统，医疗服务服务者可以在中央监视系统中监视、诊断甚至治疗患者的疾病。一个连接的医疗系统使整个系统变得更加智能，同时由于提高了准确性、改善了响应时间，降低了成本，因此实现了显著的价值——并且从整体上改进了医疗体验和结果。简介过去，需要在现场亲自对病人的健康情况进行监视。病人必须访问某种医疗设备来收集并分析他或她的关键统计数据，从而获得有关其所患疾病的警示、趋向和异常。这是一个庞大的手动过程，病人和医疗服务提供者都需要投入时间和资源。并且，这也是一个不方便的和有缺陷的过程。医疗保健的有效性决定了用于找出并诊断那些有可能危害病人健康的疾病需要多长时间。因此，频繁的、一致的健康监视可以帮助改进医疗保健的效果，同时降低整体成本。本文将描述家庭健康监视器与IBM®WebSphere®SensorEvents的集成如何用于创建一个更智能的医疗解决方案。在描述在这些解决方案中使用IBM技术如何帮助通过更好的病患监视实现改善的医疗看护时，本文将：讨论一个样例医疗解决方案及其组件。定义该解决方案的架构。描述一个示例用例来演示解决方案的各个方面。解释用例的样例代码。健康监视医疗成本在过去几十年中以惊人的速度增长。除了针对目前的疾病发现新的治疗方法外，医疗行业也进一步关注了疾病的预防和早期干预，从而帮助避免一些可以预防的疾病及其相关成本。但是，随之出现的是长期监视和治疗的成本。为了实现有效的治疗，必须针对每个病患进行量身定制，并且会随着病人病情的变化而随时间改变。面向早期检测和持续治疗的一大挑战就是病患监视所涉及的时间和成本。如果在检测和监视病人健康的过程中能够减少专业人员的干预，同时不会影响监视的质量——事实上，有可能会改善监视质量——保证在发生病情变化时响应的有效性和及时性，那么将获得更好的病患体验和结果，同时可以降低整体成本。另一种思考方式就是提供病人健康状况的可见性。家庭健康监视的先行者ContinuaHealthAlliance是由关注个人健康护理的医疗保健和技术公司组成的非营利性质的开放联盟。这个联盟主要致力于基本生命监视过程中围绕生理信号监视（或远程病患监视）的标准，从而确定脉搏与血压数据、体重计、葡萄糖测定仪、体能监视器、药物监视器等等之间的结合点，这样最终会实现对病人健康状况的全面了解。针对医疗系统的解决方案变得越来越智能。物联化（Instrumented）智能化的第一步是通过物联化实现。物联为健康的可见性提供了基础。在医疗保健中，物联意味着医疗设备，比如心率监视器、脉搏血氧计、葡萄糖测定仪以及血压监测计。如今，许多医生的办公室都使用电子监控监测仪，提高了仪表读数的可靠性和准确性，一些仪器甚至适合那些非专业人士使用，并且也能够获得相同的可靠性。这类设备的数量在不断增长，在家庭中将这些设备与远程健康数据收集结合起来也变得越来越可行。例如，令人兴奋的新设备出现在市场上，比如药物剂量监测器，它可以在使用药物时通知医疗系统。互连化尽管这些设备都实现了数字化，但是如今获取的大部分读数仍然需要手工执行和抄写。它们仍然主要存在于医生的办公室，因此，仍然需要患者去医院看病，需要医疗专业人员来获取仪表读数并将它们抄写到病人的记录表，医生需要阅读这个图表并解释检查结果。这个基本的过程耗费时间、成本很高并且也不方便，对于那些患有重病、长期疾病、失去活动能力或年纪较大的病人，更是如此。为了将医疗监视和成本缩减推进到一个新的高度，需要实现两件事情：需要将这些仪器从医生的办公室移动到患者那里，需要将这些仪器与医疗服务提供者连接起来。如果无法实现连接的话，远程监视并不比办公室内的读数更有价值。这种连接还意味着多个医疗服务提供者可以从实时数据获益：多名医生和专家可以同时跟踪一名身患多种疾病的病人。一个健康管理组织也可以监视数据、提供建议，或者批准病人转诊或进行见效更快的高级治疗，因为他们已经具备了病人的所有被监视的统计数据。这还有助于减少医疗诈骗，因为保险公司将需要访问原始的医疗数据。智能化当被监视的传感器数据可以由参与到病人治疗的医疗服务提供者查看时，整个系统就变得智能化：可以智能地监视传感器数据，可以每天自动化完成一些例行工作，可以避免经常会浪费医疗服务提供者的时间和资源的低价值操作。例如，血压、葡萄糖和氧气读数必须定期读取，但是大部分情况下，如果它们保持在一个合理的、正常的范围，那么就不需要向医护人员发出警报。对于异常读数，比如心率升高，血压降低、血糖（葡萄糖）升高或体温升高（预示着发烧或发生感染），那么将需要通知医生。类似地，对于更长期的趋势，比如体重随时间增加（对于心力衰竭的病人表示心脏承受了压力，对于糖尿病患者意味着体液渚留），那么医生也会对这些数据感兴趣。将病人送回家的决定常常受到成本控制的影响；针对病人呆在护理病房的成本，医疗系统尝试平衡对持续监视和随时预备可用医师的需求。一个病情比较稳定的病人可以被送回家并使用远程监视。大多数病人都可以通过这种方式得到良好的治疗，不需要进一步的干预；如果确实发生了某种状况，医疗系统将捕捉到它并进行响应。然而，如今涉及了一个更复杂的系统，包括备用健康监视和家庭护理机构，从而增加了治疗的费用。比如，一名药剂师一次只能监视40名病人，需要每周给每一名病人打电话（如果不是每天的话），收集状态和自我治疗读数，检查设备条件（电池、堵塞等等），并检查手头的药物剂量和数量。通过连接到一个药物监视器，系统可以远程地监视用药量，并在病人忘记服药或用错药或服药不当时智能地发出警告。对于轻度的违规行为，通过使用智能的、连接的通知系统，家庭成员将收到警告并进行简单的、不重要的干预，从而进一步降低了治疗开销。解决方案架构在物联化、互连化和智能化的整个过程中，一个困难重重的供应链系统被转化为一个更加智能的系统：更准确、更可靠、更高效以及更开放，并最终变得更有价值。图1.更智能的医疗参考架构这个医疗参考架构（图1）的组成元素包括：数据捕捉在实现一个智能医疗系统时，DataCaptureandDelivery组件构成了连接设备的主要集成点，成为了传感器设备与IBMWebSphereSensorEvents服务器之间的处理链的第一站。WebSphereSensorEvents的数据捕捉组件包含一个软件堆栈，这个软件堆栈驻留在传感器设备中，或接近于传感器设备。它提供了一个框架来为设备通信构建设备适配器，面向具有低延迟需求的业务逻辑，并积极地管理设备，比如扫描器、传送带、分流器（diverter）等等。在一个智能医疗系统中，传感器将是无线的，USB、Ethernet或串行连接的医疗监视设备，比如血压（BP）、葡萄糖、心率、EKG以及脉搏血氧计。DataCaptureandDelivery组件提供了一个框架来规范化、过滤、整理和总结这些数据，去掉无关的数据或是压缩数据量来减轻带宽和服务器负载。DataCaptureandDelivery还可以缓冲数据，处理不可靠的通信，这样就不需要由应用程序逻辑来执行这项工作。WebSphereSensorEventsWebSphereSensorEvents服务器变为被称作RemotePatientMonitoringServer(RPMS)的服务器，这是完整RemotePatientMonitoringSystem的一部分，这个系统包含了连接到一个医疗设备网关的各种医疗设备，而医疗设备网关连接到了RPMS。WebSphereBusinessEventsRPMS的真正价值在于能够在医疗设备消息流经系统时从中发现重要的模式或值得引起注意的读数。WebSphereBusinessEvents在这个参考架构中履行了这一职责。它为解决方案构建者和用户提供了一个平台，用于编写有关数据模式的检测规则。当检测到一个模式后，将执行某些操作，比如通知医师或看护护士，或者将事件转发给ElectronicHealthRecord(EHR)系统。如果需要的话，一条WebSphereBusinessEvents规则可以驱动某个操作，一直到医疗设备本身，也许为了获得更多数据，会使用另一个读数来检查存在疑问的读数，或者提高监视的频率来实现更密切的监视。WebSphereBusinessMonitorWebSphereBusinessMonitor为医疗服务提供者提供了各种设施来更轻松地监视WebSphereBusinessEvents或WebSphereSensorEvents输出，从而找出可疑的趋势。监视可以采用各种指示板、图表或图形的形式。医疗服务提供者随后可以使用这些数据来决定是否将信息转发给EHR系统或IBMCognos®BusinessIntelligence，以使用其他病人历史记录来进行进一步的分析。IBMCognosBusinessIntelligence来自医疗设备的数据被发送到PRMS并被持久保存。WebSphereBusinessEvents将根据所需的一组规则监视事件。WebSphereBusinessMonitor显示来自设备的数据呈现的模式。尽管设备数据为医生提供了大量以前没有的信息，但是仅仅使用设备数据还不足以进行完整的诊断。医师要想提供具有可行性的建议，解决方案必须能够提供分析功能。IBMCognos是一个为医疗人员提供了必要的分析功能的平台，使他们能够根据病人的病史和患有类似疾病的病人的成功治疗案例迅速给出准确的建议。有一些EHR系统包含了Cognos实现其分析功能。ElectronicHealthRecord系统EHR是用于存储病人健康档案的主存储库。该存储库存储了相关的医疗设备数据、实验室结果、看病历史、住院记录，等等。架构的这一部分超出了本文的讨论范围，但需要注意的是，EHR系统是一个完整的智能医疗解决方案的不可或缺的部分。将医疗设备连接到WebSphereSensorEvents出于成本和复杂性的考虑，大多数设备并不具备广域网联网功能。它们很可能使用Bluetooth、RS-232串行、USB，或者是Wi-Fi，因此它们可能只能够在本地连接（想象一下每个监视器都具备它自己的cell数据调试解调器和相关的计划成本！）。您需要一个本地的中央连接点，它能够支持以上几种连接类型。来自不同制造商的同一类型的所有设备都应该在API中对数据格式和生命周期管理（即部署、启动、停止、配置和移除）进行规范化。每个设备接口都需要管理与设备的连接，通过定制的设备协议进行交互，并提供一个规范化的、面向外部的API。它随后需要收集和处理数据，对数据进行过滤并规范化为一种标准格式，然后管理通信并把事件提交给服务器。每个设备都是一个面向本地业务逻辑的平台，需要满足快速响应、低延迟、负载分配、带宽节约和高可用性。这正是DataCaptureandDelivery扮演的角色。对于我们的样例连接健康系统，DataCaptureandDelivery充当了一个收集和控制点，面向那些已经进行了连接但不太智能的设备。在每个家庭中将有一个数据捕捉健康网关，面向所有家庭成员，为他们提供了一种方法来管理自己的数据——在重视个人信息安全性的时代，这是一项重要的考虑。DataCaptureandDelivery因为所有这些原因而存在。要与样例场景中使用的医疗设备交互，将使用IBMDataCaptureandDeliveryToolkitforWebSphereSensorEvents创建一个定制的设备代理包。这个包需要使用三个类来处理以下三种关键职责：Activator：管理代理的生命周期（启动，停止）。Advisor：配置代理并在配置改变时更新代理。