持續的 COVID-19 大流行正在加劇醫療保健系統中已經存在的所有問題，例如人員短缺、資源不足以及患有既往疾病的患者人數不斷增加。

然而，每一次危機中總有機會。COVID-19 可能只是推動涉及物聯網 （IoT）的智能技術發展并催生醫療物聯網 （IoMT） 的催化劑。

與物聯網一樣，物聯網由收集數據的傳感器、存儲數據的云服務器以及執行數據分析和支持決策的算法組成。IoMT 有兩個主要應用：醫院護理和門診治療。

IoMT 如何讓醫療保健更智能

醫院總是面臨壓力：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理的質量。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。結果，員工總是因長時間工作而筋疲力盡，執行重復的手動任務，并由于這兩種情況而犯更多錯誤。

醫生和護士可以使用 IoMT 幫助他們專注于解決復雜的問題或做出復雜的決定。安裝在醫院設備上的 IoMT 傳感器可以幫助工作人員快速追蹤設備部件或安排主動維護以防止災難性故障。因此，醫院可以降低設備和維護成本。使用 IoMT 還可以更輕松地及時補充庫存并準確輸入數據。此外，IoMT 可以幫助監控員工對衛生的遵守情況和醫療廢物處理協議，這在大流行期間對于改善患者結果和員工安全尤其重要。此外，IoMT 收集和分析的大數據可以幫助管理人員監控患者和工作人員的健康狀況。

住院費用昂貴。醫院一直在努力通過增加遠程患者監控來平衡住院時間和床位的減少，以確保護理質量。例如，英格蘭的幾家醫院一直在嘗試對正在康復的 COVID-19 患者進行遠程監控。在試驗期間，患者佩戴小型監測設備，記錄他們的生命體征，如脈搏和氧氣水平，并在病情發生重大變化時提醒醫生。

遠程監測也適用于需要較少強度監測但確實需要長期持續監測的慢性病患者。許多研究表明，只有一半的患者在服藥時遵循指示；任何人都可以猜測他們遵循其他指示的程度，例如飲食和鍛煉。隨著時間的推移，患者對醫生指示的依從性可能會進一步下降，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生監控患者是否以及何時服藥。此外，移動工具允許醫療保健提供者和護理人員監控患者的活動和生活方式趨勢。

通常，對于一些患有慢性疾病的患者，藥物輸送需要更加靈活。例如，能夠實現自動胰島素輸送 （AID） 的系統，也稱為人工胰腺系統，對糖尿病患者來說是革命性的。AID 系統由血糖監測儀控制，該監測儀連續測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 指導的患者監測中受益。對帕金森病患者的持續監測可以產生有價值的步行數據。從這些數據中，醫生可以分析和檢測異常模式，例如帕金森病患者突然缺乏運動時的步態凍結。這樣，醫生可以調整他們對患者看護人的建議。此外，嵌入式 IoMT 可以幫助護理人員跟蹤阿爾茨海默病患者不可預測的活動和行為模式。

設計考慮和挑戰

IoMT 設計的三個關鍵考慮因素包括：

可靠的連接性

使用方便

能源效率

由于 IoMT 設備服務于具有特殊和關鍵需求的特定人群，因此它們需要展示最高水平的準確性和可靠性。遠程患者監測需要持續的數據收集和實時分析，以做出準確及時的醫療決策；數據收集、分析或決策的任何延遲都可能對患者有害。因此，可靠的設備連接是必要且至關重要的。

易用性將是 IoMT 設備的另一個關鍵設計考慮因素。患者將更有可能使用不會妨礙其活動或生活方式的可穿戴設備和其他 IoMT 設備。此外，患者構成了一個多元化的群體。許多人不是喜歡擺弄很酷的小玩意的技術愛好者。他們主要是出于必要而使用智能設備。此外，由于人口老齡化，許多患者可能年齡較大且對技術的了解程度較低。

最后，必須平衡 IoMT 設備的能耗和系統性能。持續的數據收集和分析需要高水平的系統性能。同時，要求患者繼續到醫院更換電池是不切實際的。這種情況將違背遠程患者監測目標并增加技術支持成本。因此，必須保持系統性能并提高能源效率以確保系統的可靠性。

設計案例

總體而言，IoMT 部署中最關鍵的組件是可穿戴診斷傳感器，沒有它們，進行遠程患者監測將是不可能的，甚至是危險的。

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防的。患者的哮喘可能由環境中的意外因素引發，例如空氣花粉、灰塵和溫度。患者可以在完全發病前數小時發現癥狀。對環境觸發因素和患者身體狀況的密切檢測和監測可以幫助患者采取必要措施，預防或至少盡量減少未來的攻擊，并降低住院費用。

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

為了收集和分析患者數據，Propeller Health 使用 Silicon Labs 的集成 BMG121 藍牙? SiP 模塊。它占用空間小（6.5 x 6.5 x 1.4 mm），PCB 總面積要求為 51 mm 2。此外，它還集成了藍牙智能應用所需的所有功能，包括藍牙無線電、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用程序，無需外部微控制器，從而降低成本。該設備可以使用標準的 3V 紐扣電池供電。

框圖

Propeller Health 創建的 IoMT 設備旨在用作藥物的補充數字解決方案。該設備有望幫助優化用藥的時間和劑量。

案例 2：LifeSignals 處理器和臨床級生物傳感器

持續的數據收集和分析是耗能的；但是，讓患者前來更換電池是不現實的，絕對不方便的。高性能和節能模塊是理想的解決方案。

LifeSignals 處理器和臨床級生物傳感器

由 LifeSignals 和 ST Microelectronics 聯合開發的片上系統 （SoC） 處理器可為醫療保健、健康和安全應用實現低功耗和線狀可靠性。

該 SoC 與多傳感器接口子系統、信號處理器子系統和多頻段無線電子系統高度集成，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經過定制設計，可在由紐扣電池供電的生物傳感器中實現超高功率效率；因此，傳感器可以連續運行數天。SoC 能夠快速開發低功耗、高可靠性的應用，在這些應用中，必須準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到云端。

包含 SoC 的 LifeSignals 可穿戴醫療生物傳感器結合了一次性和使用壽命。LifeSignals 生物傳感器可在連續運行五天后一次性使用，重量輕、舒適、防水，并提供臨床級的可靠性和準確性。

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測。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 多人身上進行了測試，這些人連續數天佩戴它進行遠程和動態心臟監測。

IoMT的未來會怎樣？

隨著 5G 的出現，物聯網應用可能會擴展到上述用例之外。例如，智能隱形眼鏡可以調節以幫助患者看到不同距離。另一個例子是使用 IoMT 來監測患者是否、何時、以及多少睡眠，以及這與患者的抑郁程度有何關系。

但是，數據安全問題將會越來越多。IoMT 的增長將意味著正在積累的患者數據量的快速增加。大型數據集是黑客的寶庫。因此，需要適當的網絡安全措施來保護這些數據。因此，FCC 正在加強物聯網設備的安全要求。

此外，由于 IoMT 設備用于治療患者并提供準確及時的護理，因此它們必須通過更高的標準，即 FDA（北美）、CE 和歐盟醫療器械法規的合規性和監管批準（歐盟），在受雇于醫療機構之前。

審核編輯：郭婷