瞿康源 張娜 何娟 劉超 劉盈 張秋月

摘要：自2009年起，我國開始推行“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，所以亟需一種遠程智慧醫(yī)療服務(wù)模式來解決這一傳統(tǒng)問題，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)，同時開發(fā)網(wǎng)站和APP讓用戶和家庭醫(yī)生方便地進行數(shù)據(jù)的訪問，為目前“家庭醫(yī)生”醫(yī)療服務(wù)模式所面臨的問題提供技術(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：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2019）06-0286-03

1引言

長期以來“看病難、看病貴”一直是我國醫(yī)療服務(wù)行業(yè)的常態(tài)，國家也出臺了大量相關(guān)政策著手解決這個問題。我國于2009 年推出的《中共中央、國務(wù)院關(guān)于深化醫(yī)藥衛(wèi)生體制改革的意見》中強調(diào)讓民眾能夠得到家庭醫(yī)生的簽約服務(wù)[1]。通過“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)生團隊近900個，簽約超18萬人。家庭醫(yī)生團隊主要由家庭醫(yī)生、社區(qū)護士、公衛(wèi)醫(yī)師（含助理公衛(wèi)醫(yī)師）等組成，但平均一個團隊要負責(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，通過互聯(lián)網(wǎng)提供醫(yī)療服務(wù)已經(jīng)成為一種趨勢。當前的網(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)是用戶通過網(wǎng)站與醫(yī)生進行咨詢。近年來隨著一些常規(guī)的體檢設(shè)備（血壓計、血糖儀等）進入家庭，居家體檢越來越流行，但是這些體檢資料無法自動存儲問題，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)生評估健康狀態(tài)提供量化指標。

醫(yī)療硬件與互聯(lián)網(wǎng)之間勢必要互聯(lián)互通，實現(xiàn)對用戶進行遠程醫(yī)療服務(wù)，能夠讓用戶及時地得到就診建議，讓用戶的就診信息在各級醫(yī)院之間實現(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，IPv6和無線傳感網(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)，通過無線網(wǎng)絡(luò)將這些數(shù)據(jù)傳遞到遠端的服務(wù)平臺，建立人體生理信息庫，實現(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

隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，無線城市已經(jīng)實現(xiàn)了城市范圍的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋[4]，為物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供了通信基礎(chǔ)?；谖锫?lián)網(wǎng)的社區(qū)智慧醫(yī)療通過以無線方式將附著于人體上的生物參數(shù)傳感器進行連接，對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）進行匯集融合，通過IPv6網(wǎng)關(guān)將這些數(shù)據(jù)傳遞到遠端的數(shù)據(jù)中心并整合分布于社區(qū)家庭中的個體生理數(shù)據(jù)。通過可穿戴、可植入、可侵入微型醫(yī)療傳感器采集人體活動的健康數(shù)據(jù)、運動數(shù)據(jù)；以無線互聯(lián)方式建立便攜可移動的體域網(wǎng)，并通過IPv6網(wǎng)關(guān)進行初步處理后通過IPv6網(wǎng)絡(luò)向云數(shù)據(jù)存儲發(fā)送。云數(shù)據(jù)中心以安全方式存儲海量個人健康信息[6]。

采用基于IPv6的傳感器節(jié)點，每個傳感器都具有唯一的IPv6地址，并將采集到的數(shù)據(jù)通過Wi-Fi（藍牙、Zigbee等）發(fā)送到IPv6網(wǎng)關(guān)，由網(wǎng)關(guān)通過IPv6網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到云端服務(wù)器進行存儲，遠程客戶端通過IPv6網(wǎng)絡(luò)訪問云端服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)。同時為了避免采集數(shù)據(jù)混淆，在生理參數(shù)采集前，通過RFID標簽認證個人的身份[5]，從而保證所傳數(shù)據(jù)為本人生理參數(shù)。

通過對采集的數(shù)據(jù)進行分析，涵蓋用戶端與設(shè)備端，用戶數(shù)據(jù)能夠做到及時的上傳和處理，大數(shù)據(jù)平臺和后端服務(wù)相結(jié)合，可以對用戶進行智能管理，最后社區(qū)醫(yī)院和中心醫(yī)院形成二級聯(lián)動，家庭醫(yī)生認為社區(qū)醫(yī)院解決不了的問題及時轉(zhuǎn)診。基于社區(qū)智慧醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)體系如圖1所示，用戶通過體征傳感器采集用戶數(shù)據(jù)經(jīng)過網(wǎng)關(guān)送給服務(wù)器，醫(yī)生和用戶通過服務(wù)器訪問數(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)通過路由器發(fā)送到云端服務(wù)器進行存儲分析，家庭醫(yī)生可通過計算機或者手機APP查看簽約用戶的健康數(shù)據(jù)，同時個人用戶直接通過手機APP實時從云端服務(wù)器獲取采集到的自身健康數(shù)據(jù)，另外云端服務(wù)器通過大數(shù)據(jù)分析功能，通過采集到的用戶數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，從而做到對健康狀態(tài)可能發(fā)生的變化提前做出預(yù)警。

由于個人生理參數(shù)信息屬于個體隱私數(shù)據(jù)，智慧醫(yī)療數(shù)據(jù)的安全保護是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如何讓智慧醫(yī)療在有效的安全機制下逐步發(fā)展已經(jīng)是必須要解決的問題[7]。通過在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)器安全解決方案來保護數(shù)據(jù)的安全，實現(xiàn)安全可控的數(shù)據(jù)訪問，從而實現(xiàn)個人敏感數(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RFID認證的個體數(shù)據(jù)，用戶通過手機或者計算機查看個人健康檔案或者問診醫(yī)生。服務(wù)器端提供數(shù)據(jù)的存儲與管理，進一步提供健康數(shù)據(jù)的分析。醫(yī)生通過訪問服務(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

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)器和客戶端實現(xiàn)軟件設(shè)計。

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體的生理參數(shù)，當前市場上一些生理參數(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可用于準確測量體溫的溫度傳感器，Maxim公司的MAX30102生物傳感器可用于測量心率和血氧，亞德諾半導(dǎo)體生產(chǎn)的用于ECG及其他生物電測量模塊AD8232等。這些傳感器可用于實現(xiàn)對人體健康數(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，集成51單片機的TI公司CC2530 等芯片，在采集精度上STM32單片機優(yōu)于CC2530。在實際系統(tǒng)部署中可根據(jù)實際需求選用。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，此外提供單片機也可以連接藍牙模塊。

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)點模塊以不同的方式與網(wǎng)關(guān)進行通信，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，藍牙、Wi-Fi 子網(wǎng)同時在 IPv6 網(wǎng)關(guān)上通信。為了在采集人體生理參數(shù)的節(jié)點上實現(xiàn)IPv6通信，需要在單片機上運行支持IPv6的Contiki的操作系統(tǒng)。Contiki OS 包括一個多任務(wù)核心、TCP/IP協(xié)議棧（uIPv6）以及低能耗的無線通訊棧Rime[9]。單片機通串口與通信模塊進行通信，將采集數(shù)據(jù)以IPv6格式數(shù)據(jù)報發(fā)送到網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)對應(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

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

3.2.1 功能設(shè)計

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

圖3功能設(shè)計流程圖展示了用戶和家庭醫(yī)生使用賬號和密碼進行登陸，服務(wù)器自動識別賬戶類型從而進入相應(yīng)的功能界面。

目前用戶端的主要功能有查看個人實時健康數(shù)據(jù)、獲取醫(yī)生建議、健康預(yù)警機制和向醫(yī)生咨詢健康問題。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)中心中存儲采集數(shù)據(jù)的用戶健康數(shù)據(jù)庫中提取，同時大數(shù)據(jù)分析功能可以及時向用戶發(fā)出健康預(yù)警并供醫(yī)生參考，用戶咨詢的問題進入數(shù)據(jù)中心的用戶咨詢數(shù)據(jù)庫，可供醫(yī)生進行提取查看并且所有的回復(fù)和健康建議進入建議數(shù)據(jù)庫，方便用戶進行提取查看。

3.2.2網(wǎng)站后臺及服務(wù)器

為保護用戶數(shù)據(jù)安全，同時縮短開發(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)站的運營，并采用阿里云提供的IPv6解決方案，真正實現(xiàn)整個智慧社區(qū)醫(yī)療服務(wù)體系在IPv6網(wǎng)絡(luò)下運行。

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)庫存儲結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，OSS對象存儲來存儲圖片等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。另外基于阿里云構(gòu)建出一個相對安全和隔離的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，即VPC專有網(wǎng)絡(luò)，以此來保證整個體系的運行安全和數(shù)據(jù)安全。

3.3 APP設(shè)計

近年來移動互聯(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，同時也能大大提高家庭醫(yī)生的工作效率。

APP在設(shè)計之初就分別開發(fā)了用戶端和醫(yī)生端，使用賬號和密碼并選擇不同的身份登錄進入相應(yīng)的界面。用戶端可查看個人健康數(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)中心用來存儲采集數(shù)據(jù)的健康數(shù)據(jù)庫中調(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顯示了用戶訪問的界面。

4結(jié)束語

從“看病難、看病貴”的背景到“家庭醫(yī)生”政策的出臺，可以看出我國一直致力于改善醫(yī)療服務(wù)環(huán)境。隨著時代的發(fā)展和技術(shù)的進步，及時引入前沿技術(shù)對醫(yī)療服務(wù)行業(yè)的進步起著至關(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)所帶來的不便，用戶和醫(yī)生都只需通過采集健康數(shù)據(jù)的傳感器就可以實時檢測并查看健康數(shù)據(jù)，省去了上門采集的煩瑣，同時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)。可以說基于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和醫(yī)生工作效率，可是這還遠遠不夠，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，創(chuàng)新醫(yī)療服務(wù)模式，提高醫(yī)療服務(wù)能力，為我國醫(yī)療服務(wù)行業(yè)發(fā)展做出貢獻。

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【通聯(lián)編輯：光文玲】