01數(shù)字技術(shù)概述
（1）數(shù)字技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
科技進步和創(chuàng)新是行業(yè)前進的核心。自18世紀以來，四次工業(yè)革命推動了社會變革：第一次以蒸汽機為標志，實現(xiàn)機械化生產(chǎn)；第二次以電力普及，進入規(guī)?；a(chǎn)；第三次以信息技術(shù)興起，迎來信息化時代；第四次則由云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)引領(lǐng)，邁向智能化社會。
智能社會有三個特征，即萬物感知、萬物互聯(lián)和萬物智能。
萬物感知：通過多感官渠道感知物理世界，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，實現(xiàn)情境感知、交互和沉浸式的用戶體驗；
萬物互聯(lián)：網(wǎng)絡(luò)連接萬物，將所有的數(shù)據(jù)實現(xiàn)在線聯(lián)接，并使其智能化；
萬物智能：大數(shù)據(jù)和人工智能的應(yīng)用將實現(xiàn)萬物智能，數(shù)字孿生將在個人、家庭、行業(yè)和城市中逐步普及，滿足物理世界更美好的需求，同時將出現(xiàn)數(shù)字化生存的第二人生，使精神世界更加富足。
物聯(lián)網(wǎng)概念最初由比爾蓋茨在1995年提出，但因技術(shù)限制未受重視。1999年，麻省理工的凱文·阿仕頓明確定義了物聯(lián)網(wǎng)，強調(diào)物品通過編碼、RFID等技術(shù)互聯(lián)。2005年，國際電信聯(lián)盟（ITU）定義物聯(lián)網(wǎng)為利用傳感設(shè)備，按協(xié)議將物品與互聯(lián)網(wǎng)連接，實現(xiàn)智能識別與監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)通過關(guān)鍵技術(shù)如云平臺、RFID和MEMS傳感器，實現(xiàn)設(shè)備的智能連接和管理，促進了自動化和智能化的發(fā)展，為各行各業(yè)提供了高效、可靠的解決方案。
物聯(lián)網(wǎng)平臺：一種云服務(wù)，為開發(fā)者提供設(shè)備連接、管理和數(shù)據(jù)分析等，支持業(yè)務(wù)自動化和智能化，通過API接口使企業(yè)能高效管理設(shè)備和流程。
射頻識別技術(shù)(RFID)：一種自動識別技術(shù)，通過無線電波識別物品，無需人工操作，適用于惡劣環(huán)境，廣泛應(yīng)用于物流追蹤、醫(yī)療識別等。
傳感技術(shù)：傳感器是物聯(lián)網(wǎng)信息采集的基礎(chǔ)，微機電系統(tǒng)集成了傳感器、執(zhí)行器和信號處理，提升了系統(tǒng)的自動化和智能化水平。
隨著近年來我國智慧醫(yī)院建設(shè)的推進，醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)在智慧醫(yī)院場景中得到了廣泛的應(yīng)用，主要的應(yīng)用場景包括醫(yī)療設(shè)備管理、醫(yī)療安全管理、醫(yī)院后勤管理、醫(yī)療廢棄物管理、智慧護理、病房服務(wù)等。5G是指第五代移動通信系統(tǒng)。2015年9月，ITU明確了5G的愿景和應(yīng)用場景，并提出了5G的關(guān)鍵能力指標。根據(jù)ITU的愿景白皮書，5G包含如下三類典型的應(yīng)用場景：
增強移動寬帶（eMBB）：4G服務(wù)的演進，主要服務(wù)于消費互聯(lián)網(wǎng)，支持更大的網(wǎng)絡(luò)帶寬和速率。
超高可靠性超低時延通信（uRLLC）：具有超低時延和超高可靠性的通信，應(yīng)用場景有工業(yè)制造、遠程手術(shù)、智能電網(wǎng)以及運輸安全等。
海量物聯(lián)網(wǎng)通信（mMTC）：支持海量終端的服務(wù)，連接設(shè)備數(shù)量龐大，所應(yīng)用的領(lǐng)域主要是物聯(lián)網(wǎng)。
5G技術(shù)作為通信領(lǐng)域的一次革命性進步，帶來了多項關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新。新波形技術(shù)（F-OFDM）提升了頻譜利用效率，滿足不同業(yè)務(wù)場景的網(wǎng)絡(luò)需求；信道編碼技術(shù)為高可靠性業(yè)務(wù)如無人駕駛和物聯(lián)網(wǎng)提供了堅實的信息傳輸保障；大規(guī)模天線技術(shù)（Massive MIMO）極大提升了系統(tǒng)的頻譜效率和容量；5G切片技術(shù)為行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了強有力的支持。
5G具有的“高帶寬、低時延、大連接”的特性，為其開啟物聯(lián)時代賦能各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型奠定了基礎(chǔ)。在智慧醫(yī)療方面，5G的高帶寬、低時延特性，可以將手術(shù)現(xiàn)場視頻清晰、實時、全景的送達遠端專家，輔助專家在遠程進行手術(shù)操作。此外，在遠程超聲診斷、遠程會診、遠程急救、智慧導(dǎo)診、移動醫(yī)護等場景，5G也大有用武之地。云計算技術(shù)起源于1983年“網(wǎng)絡(luò)即電腦”理念，2006年亞馬遜推出EC2服務(wù)，Google提出“云計算”概念，此后技術(shù)迅速發(fā)展。它允許集中計算和存儲資源，通過網(wǎng)絡(luò)按需提供給用戶，實現(xiàn)按使用付費，降低企業(yè)IT成本。云計算是多種技術(shù)的綜合運用，其關(guān)鍵技術(shù)有如下幾類：
虛擬化技術(shù)：云計算技術(shù)的核心之一，將物理硬件資源虛擬化為多個虛擬資源，從而實現(xiàn)資源的共享和靈活分配。
分布式計算：云計算技術(shù)的重要基礎(chǔ)，將計算任務(wù)分配到多個計算機上并行處理，從而大幅提高計算效率。
云端計算：將應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)存儲在遠程服務(wù)器上，從而使得用戶可以通過任何設(shè)備隨時隨地訪問這些服務(wù)。
多租戶：使大量用戶能夠共享同一堆棧的軟硬件資源。
云計算是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的關(guān)鍵底座，為各行各業(yè)的模式及業(yè)務(wù)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。云計算已經(jīng)在企業(yè)和生活的方方面面得到應(yīng)用，目前常見的云計算的應(yīng)用有存儲云、醫(yī)療云、金融云、教育云等。其中云計算在醫(yī)療行業(yè)中的主要應(yīng)用包括：電子病歷、醫(yī)學(xué)影像存儲、遠程醫(yī)療平臺、電子健康記錄等。“大數(shù)據(jù)”概念源自《大數(shù)據(jù)時代》一書，指無需隨機采樣，而是分析所有或盡可能多的數(shù)據(jù)。麥肯錫將其定義為超出傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫處理能力，具有海量規(guī)模、快速流轉(zhuǎn)、多樣類型和低價值密度的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾個方面：
分布式存儲技術(shù)：分布式存儲通過連接多個存儲節(jié)點形成統(tǒng)一存儲池，提供橫向擴展能力，實現(xiàn)大容量存儲和高IOPS，保障數(shù)據(jù)可靠性。
分布式計算框架：該框架將任務(wù)分解并分配給多個節(jié)點并行處理，提升計算效率。MapReduce、Spark等是常見框架。
分布式數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)分散在多個節(jié)點上，通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作，具有高可擴展性、容錯性和性能。
數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)：涵蓋數(shù)據(jù)預(yù)處理、多種挖掘算法、模型評估等，用于分析原始數(shù)據(jù)，提取有價值信息。
大數(shù)據(jù)發(fā)展至今已有非常廣泛的應(yīng)用場景和價值，能夠為各行各業(yè)的企業(yè)和組織提供決策支持、風(fēng)險管理、效率提升和業(yè)務(wù)創(chuàng)新等方面的幫助。大數(shù)據(jù)技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)中的應(yīng)用場景包括：電子病歷、健康管理、醫(yī)療影像分析、醫(yī)療資源管理、健康實時監(jiān)測、醫(yī)院數(shù)字化運營管理等。1956年達特茅斯會議上，一批科學(xué)家共同提出了“人工智能”的概念，人工智能作為新學(xué)科就此誕生。早期人工智能研究聚焦于推理、學(xué)習(xí)與語言理解，隨技術(shù)進步擴展至機器視覺、自然語言處理等，現(xiàn)已成為跨學(xué)科領(lǐng)域，在多行業(yè)廣泛應(yīng)用。人工智能關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾個方面：
機器學(xué)習(xí)：讓計算機通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)模式進行預(yù)測和決策，核心在于不斷優(yōu)化算法，廣泛應(yīng)用于自然語言處理、圖像識別和智能推薦等領(lǐng)域。
知識圖譜：以圖形化方式描述實體間關(guān)系，構(gòu)建結(jié)構(gòu)化知識庫，由實體、屬性和關(guān)系組成，應(yīng)用于搜索引擎、智能客服和自然語言處理等。
自然語言處理（NLP）：使計算機理解、處理、生成自然語言，包括文本分析、語音識別等，應(yīng)用于對話系統(tǒng)、智能客服，提升人機交互效率。
計算機視覺：模擬人類視覺，通過算法分析圖像和視頻，用于自動駕駛、安防監(jiān)控等，實現(xiàn)對象識別、運動檢測等多種視覺任務(wù)。
人工智能可以自動化處理大量重復(fù)性任務(wù)，提高工作效率。在一些需要高精度的領(lǐng)域，人工智能可以輔助人類進行決策，從而提高效率和準確性。人工智能技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)中主要應(yīng)用于如下幾個方面：輔助診斷、精準醫(yī)療、圖像識別、醫(yī)學(xué)知識庫、醫(yī)療決策支持系統(tǒng)等。區(qū)塊鏈技術(shù)起源于比特幣，由中本聰在2008年提出，基于P2P網(wǎng)絡(luò)、加密等技術(shù)構(gòu)建電子現(xiàn)金系統(tǒng)。2009年，比特幣的創(chuàng)世區(qū)塊誕生，標志著世界首條區(qū)塊鏈的問世。區(qū)塊鏈并不是一種全新的技術(shù)，而是一系列技術(shù)的綜合，是在現(xiàn)有加密技術(shù)上，利用分布式賬本和共識機制保障數(shù)據(jù)在流轉(zhuǎn)中不被篡改。區(qū)塊鏈主要包含如下技術(shù)：
分布式存儲：跨多個服務(wù)器存儲數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的可用性、備份與災(zāi)難恢復(fù)能力，避免單點故障，確保存儲效率和安全性。
加密算法：區(qū)塊鏈中使用哈希運算和數(shù)字簽名等加密算法保障信息安全。哈希算法生成數(shù)據(jù)的固定長度“指紋”，數(shù)字簽名通過公私鑰對驗證身份，確保交易安全。
共識機制：通過節(jié)點間投票快速驗證交易，解決分布式系統(tǒng)中的信任問題，保證數(shù)據(jù)一致性和系統(tǒng)安全性。
智能合約：1994年由尼克·薩博提出，區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)解決了信任問題，使得智能合約得以實現(xiàn)，自動執(zhí)行合同條款。
區(qū)塊鏈從2008年發(fā)展至今，已成為圍繞數(shù)據(jù)可信流轉(zhuǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。區(qū)塊鏈已經(jīng)在政務(wù)、醫(yī)療、金融、工業(yè)、數(shù)字資產(chǎn)這5個領(lǐng)域開始得到應(yīng)用，其中在醫(yī)療場景的應(yīng)用如下：病歷管理、隱私保護、藥品溯源等。智慧醫(yī)院建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀智慧醫(yī)院是利用物聯(lián)網(wǎng)、5G、云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等新一代數(shù)字技術(shù)，建設(shè)醫(yī)療信息完整共享、跨部門服務(wù)、以患者為中心的醫(yī)療信息管理和服務(wù)體系，實現(xiàn)醫(yī)療信息互聯(lián)、共享協(xié)作、臨床創(chuàng)新、科學(xué)診斷等功能的醫(yī)院。智慧醫(yī)院的目標是提高醫(yī)院運營水平，優(yōu)化診前、診中、診后醫(yī)療服務(wù)環(huán)節(jié)的體驗，實現(xiàn)醫(yī)療資源的合理配置。主要包括三大領(lǐng)域：
面向醫(yī)務(wù)人員的智慧醫(yī)療：以電子病歷為核心的信息化建設(shè)，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的集成和互通，支持臨床決策和科研創(chuàng)新。
面向患者的智慧服務(wù)：通過移動應(yīng)用、自助終端、遠程醫(yī)療等方式，為患者提供便捷、高效、個性化的就醫(yī)體驗。
面向管理者的智慧管理：通過大數(shù)據(jù)分析、智能決策、自動化流程等手段，實現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)部各項資源和業(yè)務(wù)的精細化管理。
目前，我國智慧醫(yī)院建設(shè)可分為兩個階段。第一階段基于信息化、互聯(lián)網(wǎng)化、物聯(lián)網(wǎng)化的建設(shè)，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和流程優(yōu)化。第二階段是基于云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的應(yīng)用，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘和智能化服務(wù)。未來，隨著技術(shù)的發(fā)展和需求的變化，智慧醫(yī)院還將不斷創(chuàng)新和升級。
（2）國內(nèi)外智慧醫(yī)院建設(shè)現(xiàn)狀及優(yōu)秀實踐國內(nèi)智慧醫(yī)院建設(shè)在信息化技術(shù)應(yīng)用上取得顯著進展，提高了醫(yī)療服務(wù)效率和質(zhì)量。然而，建設(shè)不均衡，一線城市與偏遠地區(qū)差距顯著。數(shù)據(jù)安全和隱私保護問題突出，信息孤島現(xiàn)象普遍，亟需統(tǒng)一標準和加強技術(shù)創(chuàng)新。北京協(xié)和醫(yī)院、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院和中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院等作為優(yōu)秀實踐案例，通過建設(shè)電子病歷系統(tǒng)、遠程會診平臺、智能導(dǎo)診系統(tǒng)等，實現(xiàn)了醫(yī)療信息的數(shù)字化管理和共享。這些醫(yī)院的智能化設(shè)備和系統(tǒng)不僅提高了診療效率，還增強了醫(yī)患溝通，減少了醫(yī)療差錯，提升了患者滿意度。此外，智慧醫(yī)院建設(shè)還包括了與科研機構(gòu)和高校的合作，推動了醫(yī)療技術(shù)的創(chuàng)新和醫(yī)療模式的變革。這些成功經(jīng)驗對其他醫(yī)院具有重要的借鑒意義，展現(xiàn)了智慧醫(yī)院建設(shè)在技術(shù)引領(lǐng)、服務(wù)改善、數(shù)據(jù)驅(qū)動和合作共享方面的積極影響。國外智慧醫(yī)院建設(shè)相對較早，并且在某些領(lǐng)域取得了顯著成果。發(fā)達國家在智慧醫(yī)院建設(shè)上領(lǐng)先，如美國醫(yī)院在電子健康記錄系統(tǒng)的使用上表現(xiàn)突出。亞太地區(qū)正在加速發(fā)展，新加坡通過資金投入推動醫(yī)療數(shù)字化。日本計劃建立人工智能醫(yī)院以緩解醫(yī)生短缺。盡管取得了進展，但各國在智慧醫(yī)院建設(shè)上仍面臨技術(shù)標準化、數(shù)據(jù)保護和資源共享等挑戰(zhàn)。美國的Mayo Clinic利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)建立了智慧診斷系統(tǒng)和智能手術(shù)室，提高了診療個性化和智能化護理水平。瑞典的Karolinska University Hospital通過物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)建立了智慧住院部和智能藥物配送系統(tǒng)，實現(xiàn)了醫(yī)療資源的智能調(diào)度和信息實時共享。丹麥的Herlev Hospital引入人工智能和遠程醫(yī)療技術(shù)，建立了智能導(dǎo)診和遠程會診平臺，改善了患者就醫(yī)體驗和醫(yī)生溝通協(xié)作。智慧醫(yī)院的建設(shè)是一個復(fù)雜且持續(xù)的過程，在推動醫(yī)療行業(yè)向更高效、更智能的方向發(fā)展的同時，也面臨著多方面的挑戰(zhàn)，包括：統(tǒng)一建設(shè)規(guī)范和標準的缺乏，數(shù)據(jù)孤島和數(shù)據(jù)價值發(fā)揮難題，數(shù)據(jù)安全和隱私保護的挑戰(zhàn)，運營管理模式的滯后。
圖片來源：圖精靈|數(shù)字技術(shù)賦能智慧醫(yī)院建設(shè)白皮書
文章來源：鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院&華為技術(shù)有限公司|數(shù)字技術(shù)賦能智慧醫(yī)院建設(shè)白皮書
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