瞿康源 張娜 何娟 劉超 劉盈 張秋月

摘要：自2009年起，我國(guó)開始推行“家庭醫(yī)生”醫(yī)療服務(wù)模式，發(fā)展至今，傳統(tǒng)的家庭醫(yī)生提供上門醫(yī)療的服務(wù)方式卻難以滿足社區(qū)居民的健康需求，所以亟需一種遠(yuǎn)程智慧醫(yī)療服務(wù)模式來(lái)解決這一傳統(tǒng)問(wèn)題，為此本文提出了一種基于IPv6的社區(qū)智慧醫(yī)療服務(wù)體系構(gòu)建的方案，利用IPv6和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)搭建社區(qū)醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)，并采用高精度傳感器采集相關(guān)健康數(shù)據(jù)，同時(shí)開發(fā)網(wǎng)站和APP讓用戶和家庭醫(yī)生方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)的訪問(wèn)，為目前“家庭醫(yī)生”醫(yī)療服務(wù)模式所面臨的問(wèn)題提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：家庭醫(yī)生；IPv6技術(shù)；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；社區(qū)醫(yī)療

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2019）06-0286-03

1引言

長(zhǎng)期以來(lái)“看病難、看病貴”一直是我國(guó)醫(yī)療服務(wù)行業(yè)的常態(tài)，國(guó)家也出臺(tái)了大量相關(guān)政策著手解決這個(gè)問(wèn)題。我國(guó)于2009 年推出的《中共中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于深化醫(yī)藥衛(wèi)生體制改革的意見》中強(qiáng)調(diào)讓民眾能夠得到家庭醫(yī)生的簽約服務(wù)[1]。通過(guò)“家庭醫(yī)生”這一醫(yī)療服務(wù)模式，讓小病能夠在家門口解決以緩解大醫(yī)院的就醫(yī)服務(wù)壓力。

社區(qū)醫(yī)生作為家庭醫(yī)生的主要承擔(dān)者，依靠傳統(tǒng)的醫(yī)療服務(wù)方式仍無(wú)法滿足社區(qū)居民的基本醫(yī)療服務(wù)，以蕪湖市為例，根據(jù)蕪湖市政府政務(wù)公開數(shù)據(jù)，截至2018年底，蕪湖市共有家庭醫(yī)生團(tuán)隊(duì)近900個(gè)，簽約超18萬(wàn)人。家庭醫(yī)生團(tuán)隊(duì)主要由家庭醫(yī)生、社區(qū)護(hù)士、公衛(wèi)醫(yī)師（含助理公衛(wèi)醫(yī)師）等組成，但平均一個(gè)團(tuán)隊(duì)要負(fù)責(zé)200多人的上門醫(yī)療服務(wù)，服務(wù)壓力非常大。

為改變這種現(xiàn)狀，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供醫(yī)療服務(wù)已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療服務(wù)仍然限于傳統(tǒng)醫(yī)療模式的延伸，大多數(shù)是用戶通過(guò)網(wǎng)站與醫(yī)生進(jìn)行咨詢。近年來(lái)隨著一些常規(guī)的體檢設(shè)備（血壓計(jì)、血糖儀等）進(jìn)入家庭，居家體檢越來(lái)越流行，但是這些體檢資料無(wú)法自動(dòng)存儲(chǔ)問(wèn)題，也不能和醫(yī)生共享資料。為了打通居家體檢和社區(qū)家庭醫(yī)生之間的信息共享通道，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將居家體檢設(shè)備與云服務(wù)器連通，家庭醫(yī)生和用戶在通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)器上共享體檢數(shù)據(jù)，從而為醫(yī)生評(píng)估健康狀態(tài)提供量化指標(biāo)。

醫(yī)療硬件與互聯(lián)網(wǎng)之間勢(shì)必要互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)，能夠讓用戶及時(shí)地得到就診建議，讓用戶的就診信息在各級(jí)醫(yī)院之間實(shí)現(xiàn)共享，提高醫(yī)療技術(shù)[2][3]。由于IPv4地址資源緊張，物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療設(shè)備地址資源受限。近年來(lái)，IPv6和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的蓬勃發(fā)展為解決這種現(xiàn)狀提供了可能。本文設(shè)計(jì)了一種基于IPv6的智慧社區(qū)醫(yī)療服務(wù)體系，構(gòu)建一種泛在環(huán)境下提供社區(qū)醫(yī)療服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)。通過(guò)使用人體生物體征感知設(shè)備，采集用戶體征數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將這些數(shù)據(jù)傳遞到遠(yuǎn)端的服務(wù)平臺(tái)，建立人體生理信息庫(kù)，實(shí)現(xiàn)從傳感器到云端，再到APP和應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通路，并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析。

2 IPv6的智慧社區(qū)醫(yī)療服務(wù)體系

IPv6的智慧社區(qū)醫(yī)療服務(wù)體系包括基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和應(yīng)用層的智慧醫(yī)療服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)體系設(shè)計(jì)了一種基于IPv6構(gòu)建的智慧醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)。

2.1基于物聯(lián)網(wǎng)的社區(qū)智慧醫(yī)療體系

隨著無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，無(wú)線城市已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了城市范圍的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋[4]，為物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供了通信基礎(chǔ)。基于物聯(lián)網(wǎng)的社區(qū)智慧醫(yī)療通過(guò)以無(wú)線方式將附著于人體上的生物參數(shù)傳感器進(jìn)行連接，對(duì)采集不同的生理特征的數(shù)據(jù)（如體溫、血壓、心率，呼吸、血糖等）進(jìn)行匯集融合，通過(guò)IPv6網(wǎng)關(guān)將這些數(shù)據(jù)傳遞到遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心并整合分布于社區(qū)家庭中的個(gè)體生理數(shù)據(jù)。通過(guò)可穿戴、可植入、可侵入微型醫(yī)療傳感器采集人體活動(dòng)的健康數(shù)據(jù)、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；以無(wú)線互聯(lián)方式建立便攜可移動(dòng)的體域網(wǎng)，并通過(guò)IPv6網(wǎng)關(guān)進(jìn)行初步處理后通過(guò)IPv6網(wǎng)絡(luò)向云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)發(fā)送。云數(shù)據(jù)中心以安全方式存儲(chǔ)海量個(gè)人健康信息[6]。

采用基于IPv6的傳感器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)傳感器都具有唯一的IPv6地址，并將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)Wi-Fi（藍(lán)牙、Zigbee等）發(fā)送到IPv6網(wǎng)關(guān)，由網(wǎng)關(guān)通過(guò)IPv6網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到云端服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)，遠(yuǎn)程客戶端通過(guò)IPv6網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)云端服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)。同時(shí)為了避免采集數(shù)據(jù)混淆，在生理參數(shù)采集前，通過(guò)RFID標(biāo)簽認(rèn)證個(gè)人的身份[5]，從而保證所傳數(shù)據(jù)為本人生理參數(shù)。

通過(guò)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，涵蓋用戶端與設(shè)備端，用戶數(shù)據(jù)能夠做到及時(shí)的上傳和處理，大數(shù)據(jù)平臺(tái)和后端服務(wù)相結(jié)合，可以對(duì)用戶進(jìn)行智能管理，最后社區(qū)醫(yī)院和中心醫(yī)院形成二級(jí)聯(lián)動(dòng)，家庭醫(yī)生認(rèn)為社區(qū)醫(yī)院解決不了的問(wèn)題及時(shí)轉(zhuǎn)診?；谏鐓^(qū)智慧醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)體系如圖1所示，用戶通過(guò)體征傳感器采集用戶數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)送給服務(wù)器，醫(yī)生和用戶通過(guò)服務(wù)器訪問(wèn)數(shù)據(jù)。

2.2社區(qū)智慧醫(yī)療服務(wù)體系

采集到的用戶健康數(shù)據(jù)通過(guò)路由器發(fā)送到云端服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)分析，家庭醫(yī)生可通過(guò)計(jì)算機(jī)或者手機(jī)APP查看簽約用戶的健康數(shù)據(jù)，同時(shí)個(gè)人用戶直接通過(guò)手機(jī)APP實(shí)時(shí)從云端服務(wù)器獲取采集到的自身健康數(shù)據(jù)，另外云端服務(wù)器通過(guò)大數(shù)據(jù)分析功能，通過(guò)采集到的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，從而做到對(duì)健康狀態(tài)可能發(fā)生的變化提前做出預(yù)警。

由于個(gè)人生理參數(shù)信息屬于個(gè)體隱私數(shù)據(jù)，智慧醫(yī)療數(shù)據(jù)的安全保護(hù)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如何讓智慧醫(yī)療在有效的安全機(jī)制下逐步發(fā)展已經(jīng)是必須要解決的問(wèn)題[7]。通過(guò)在IPv6網(wǎng)關(guān)端增加數(shù)據(jù)加密模塊，可以保障數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)中的安全傳輸[3]。在服務(wù)端，采用第三方提供的安全可靠云服務(wù)器安全解決方案來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)的安全，實(shí)現(xiàn)安全可控的數(shù)據(jù)訪問(wèn)，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)人敏感數(shù)據(jù)的安全。

社區(qū)智慧醫(yī)療服務(wù)體系如圖2所示，設(shè)備端采集經(jīng)過(guò)RFID認(rèn)證的個(gè)體數(shù)據(jù)，用戶通過(guò)手機(jī)或者計(jì)算機(jī)查看個(gè)人健康檔案或者問(wèn)診醫(yī)生。服務(wù)器端提供數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理，進(jìn)一步提供健康數(shù)據(jù)的分析。醫(yī)生通過(guò)訪問(wèn)服務(wù)器根據(jù)用戶生理數(shù)據(jù)和既往信息提出建議。

3硬件和軟件設(shè)計(jì)

基于IPv6的社區(qū)智慧醫(yī)療服務(wù)需要在硬件上完成數(shù)據(jù)采集和射頻發(fā)送，在網(wǎng)關(guān)上完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，在服務(wù)器和客戶端實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)。

3.1主要硬件

社區(qū)智慧醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)硬件含有人體特征感知模塊、通信模塊以及嵌入式系統(tǒng)。感知模塊用于感知和采集個(gè)體的生理參數(shù)，當(dāng)前市場(chǎng)上一些生理參數(shù)感知的傳感器可用于采集生理數(shù)據(jù)。如Dallas公司生產(chǎn)的DS18B20可用于準(zhǔn)確測(cè)量體溫的溫度傳感器，Maxim公司的MAX30102生物傳感器可用于測(cè)量心率和血氧，亞德諾半導(dǎo)體生產(chǎn)的用于ECG及其他生物電測(cè)量模塊AD8232等。這些傳感器可用于實(shí)現(xiàn)對(duì)人體健康數(shù)據(jù)的采集。

在采集終端可采用意法半導(dǎo)體STM32系列單片機(jī)，集成51單片機(jī)的TI公司CC2530 等芯片，在采集精度上STM32單片機(jī)優(yōu)于CC2530。在實(shí)際系統(tǒng)部署中可根據(jù)實(shí)際需求選用。通信模塊可選用支持IEEE 802.15.4的CC2530，CC2630和JN5168等。為了兼容不同的通信協(xié)議，也可以選用支持Wi-Fi通信的通信模塊，如樂鑫信息科技的ESP8266（Wi-Fi）模塊等，此外提供單片機(jī)也可以連接藍(lán)牙模塊。

網(wǎng)關(guān)需要安裝Linux以支持IPv6網(wǎng)關(guān)[8]，三種不同的節(jié)點(diǎn)模塊以不同的方式與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信，為了支持不同的通信協(xié)議，IPv6 網(wǎng)關(guān)將三種不同的通信統(tǒng)一處理，保證Zigbee，藍(lán)牙、Wi-Fi 子網(wǎng)同時(shí)在 IPv6 網(wǎng)關(guān)上通信。為了在采集人體生理參數(shù)的節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)IPv6通信，需要在單片機(jī)上運(yùn)行支持IPv6的Contiki的操作系統(tǒng)。Contiki OS 包括一個(gè)多任務(wù)核心、TCP/IP協(xié)議棧（uIPv6）以及低能耗的無(wú)線通訊棧Rime[9]。單片機(jī)通串口與通信模塊進(jìn)行通信，將采集數(shù)據(jù)以IPv6格式數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)對(duì)應(yīng)的通信模塊接收數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器上。

3.2 社區(qū)智慧醫(yī)療服務(wù)網(wǎng)站設(shè)計(jì)

為方便用戶的使用和家庭醫(yī)生的管理工作，本方案設(shè)計(jì)并制作了一個(gè)網(wǎng)站來(lái)提升用戶體驗(yàn)和家庭醫(yī)生的工作效率，用戶只需輸入網(wǎng)址并進(jìn)行賬號(hào)登錄即可查看采集的個(gè)人健康數(shù)據(jù)，家庭醫(yī)生也可在登錄網(wǎng)站后對(duì)簽約的用戶進(jìn)行健康管理。

3.2.1 功能設(shè)計(jì)

網(wǎng)站的頁(yè)面只要有用戶頁(yè)面和家庭醫(yī)生頁(yè)面，使用不同賬號(hào)登錄顯示的功能和頁(yè)面會(huì)有所不同，并以用戶和醫(yī)生的需求為導(dǎo)向，逐步優(yōu)化進(jìn)行迭代升級(jí)。

圖3功能設(shè)計(jì)流程圖展示了用戶和家庭醫(yī)生使用賬號(hào)和密碼進(jìn)行登陸，服務(wù)器自動(dòng)識(shí)別賬戶類型從而進(jìn)入相應(yīng)的功能界面。

目前用戶端的主要功能有查看個(gè)人實(shí)時(shí)健康數(shù)據(jù)、獲取醫(yī)生建議、健康預(yù)警機(jī)制和向醫(yī)生咨詢健康問(wèn)題。醫(yī)生端的主要功能有查看簽約用戶的健康數(shù)據(jù)和健康問(wèn)題咨詢。其中，健康數(shù)據(jù)從服務(wù)器數(shù)據(jù)中心中存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)的用戶健康數(shù)據(jù)庫(kù)中提取，同時(shí)大數(shù)據(jù)分析功能可以及時(shí)向用戶發(fā)出健康預(yù)警并供醫(yī)生參考，用戶咨詢的問(wèn)題進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的用戶咨詢數(shù)據(jù)庫(kù)，可供醫(yī)生進(jìn)行提取查看并且所有的回復(fù)和健康建議進(jìn)入建議數(shù)據(jù)庫(kù)，方便用戶進(jìn)行提取查看。

3.2.2網(wǎng)站后臺(tái)及服務(wù)器

為保護(hù)用戶數(shù)據(jù)安全，同時(shí)縮短開發(fā)周期和節(jié)約開發(fā)成本，本方案使用阿里云服務(wù)器支撐網(wǎng)站的運(yùn)營(yíng)，并采用阿里云提供的IPv6解決方案，真正實(shí)現(xiàn)整個(gè)智慧社區(qū)醫(yī)療服務(wù)體系在IPv6網(wǎng)絡(luò)下運(yùn)行。

圖4技術(shù)架構(gòu)圖所示為本方案使用阿里云ECS服務(wù)器配置IPv6服務(wù)和IPv6地址，并用RDS云數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，OSS對(duì)象存儲(chǔ)來(lái)存儲(chǔ)圖片等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。另外基于阿里云構(gòu)建出一個(gè)相對(duì)安全和隔離的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，即VPC專有網(wǎng)絡(luò)，以此來(lái)保證整個(gè)體系的運(yùn)行安全和數(shù)據(jù)安全。

3.3 APP設(shè)計(jì)

近年來(lái)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展，故本方案也開發(fā)出一款A(yù)PP方便用戶使用，同時(shí)也能大大提高家庭醫(yī)生的工作效率。

APP在設(shè)計(jì)之初就分別開發(fā)了用戶端和醫(yī)生端，使用賬號(hào)和密碼并選擇不同的身份登錄進(jìn)入相應(yīng)的界面。用戶端可查看個(gè)人健康數(shù)據(jù)和獲取醫(yī)生建議，醫(yī)生端可查看簽約的用戶健康數(shù)據(jù)以及發(fā)送建議。所有的健康數(shù)據(jù)依然是從服務(wù)器數(shù)據(jù)中心用來(lái)存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)的健康數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取，并且APP中用戶咨詢和醫(yī)生建議流程與網(wǎng)站功能的流程基本相同。圖5顯示了用戶訪問(wèn)的界面。

4結(jié)束語(yǔ)

從“看病難、看病貴”的背景到“家庭醫(yī)生”政策的出臺(tái)，可以看出我國(guó)一直致力于改善醫(yī)療服務(wù)環(huán)境。隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，及時(shí)引入前沿技術(shù)對(duì)醫(yī)療服務(wù)行業(yè)的進(jìn)步起著至關(guān)重要的作用，而基于IPv6的社區(qū)智慧醫(yī)療服務(wù)體系構(gòu)建正是為遠(yuǎn)程醫(yī)療的服務(wù)模式提供了一種良好的解決方案和思路，大大改善了傳統(tǒng)家庭醫(yī)生上門服務(wù)所帶來(lái)的不便，用戶和醫(yī)生都只需通過(guò)采集健康數(shù)據(jù)的傳感器就可以實(shí)時(shí)檢測(cè)并查看健康數(shù)據(jù)，省去了上門采集的煩瑣，同時(shí)APP和網(wǎng)站的開發(fā)建設(shè)也開拓了用戶和醫(yī)生的溝通渠道，使得家庭醫(yī)生能夠便捷地為簽約用戶提供更好的醫(yī)療服務(wù)?？梢哉f(shuō)基于IPv6的社區(qū)智慧醫(yī)療服務(wù)體系構(gòu)建大大提升了用戶體驗(yàn)和醫(yī)生工作效率，可是這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，我們將更加致力于深入挖掘用戶需求，加速產(chǎn)品迭代和架構(gòu)升級(jí)，創(chuàng)新醫(yī)療服務(wù)模式，提高醫(yī)療服務(wù)能力，為我國(guó)醫(yī)療服務(wù)行業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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【通聯(lián)編輯：光文玲】