54、物联网与大数据在医疗保健领域的应用与挑战

物联网与大数据在医疗保健领域的应用与挑战

1. 物联网在医疗保健各方面的应用

物联网（IoT）在医疗保健领域正发挥着日益重要的作用，涵盖了从医院卫生管理到保险公司业务，再到患者个人护理等多个方面。

1.1 医院卫生与资产管理

医院患者的卫生状况至关重要，可通过支持物联网的卫生监测设备来实现，这些设备有助于防止患者受到污染。同时，物联网设备还能辅助管理资产，如药品库存控制和环境监测，包括检查冰箱温度、湿度和温度控制等。

1.2 健康保险公司的应用前景

物联网连接的智能设备在健康保险公司的业务中扮演着重要角色。保险公司能够利用从健康监测设备获取的数据进行承保和理赔流程。这些数据有助于识别欺诈性索赔，并确定适合承保的客户。在承保、定价、理赔处理和风险评估过程中使用物联网设备，有助于提高整个流程的透明度。随着物联网驱动的数据选择在所有业务运营中的普及，消费者将能够了解每个运营决策背后的思考过程和决策结果。健康保险公司还可以为消费者提供经济激励，鼓励他们使用和分享物联网设备提供的健康数据。例如，如果消费者使用物联网设备跟踪日常活动、遵守治疗方案和预防保健措施，他们可能会获得折扣、特权或积分。这将使保险公司能够显著降低索赔频率。物联网设备还可以通过记录和验证所收集的数据，帮助保险公司确保客户获得赔付。

1.3 患者的个性化护理

可穿戴设备，如健身带、血压和心率监测袖带、血糖仪等无线连接设备，使患者能够获得个性化护理。用户可以根据自己的需求个性化设置这些设备的功能，如卡路里计数提醒、锻炼提醒、医生预约提醒、血压波动提醒等。物联网对个人，特别是老年人产生了重大影响，因为它现在可以对健康问题进行持续监测。对于独居的家庭以及有亲属在附近的家庭来说，物联网也具有重要意义。家庭成员和关心患者健康的专家会收到关于患者日常活动变化或干扰的警报，因为任何变化或干扰都可能被视为潜在的健康风险。

1.4 重新定义医疗保健

医疗保健特定的物联网技术的日益普及带来了无限的潜力。这些连接的设备提供了大量的数据，可能会对医疗保健产生革命性的影响，其运作过程包括四个相互关联的阶段：
- 阶段1：设备部署 ：部署连接的设备，如传感器、执行器、监测器、探测器和视频系统，这些设备负责收集数据。
- 阶段2：数据转换 ：通常，来自传感器和其他设备的数据以模拟形式接收，需要将其整合并转换为数字形式，以便进行进一步处理。
- 阶段3：数据预处理与传输 ：数据数字化和聚合后，进行预处理、标准化，并发送到数据中心或云端。
- 阶段4：数据分析 ：在必要的层面上处理和分析最终数据。应用高级分析可以为有效的决策提供可操作的业务见解。

物联网正在重塑医疗保健行业，为患者提供更好的护理、改善治疗效果并降低成本，同时也为医疗保健提供者改善流程、工作流程、绩效和患者体验。物联网在医疗保健中的主要好处包括：
- 降低成本 ：物联网实现了对患者的实时监测，从而显著减少了不必要的医生就诊、住院和再入院次数。
- 改善治疗 ：使医生能够基于证据做出明智的决策，并带来绝对的透明度。
- 更快的疾病诊断 ：持续的患者监测和实时数据有助于在疾病早期甚至在疾病发展之前根据症状进行诊断。
- 主动治疗 ：持续的健康监测为主动医疗治疗打开了大门。
- 药品和设备管理 ：通过连接的设备，药品和医疗设备能够得到有效管理和利用，降低成本。
- 减少错误 ：物联网设备生成的数据不仅有助于有效决策，还能确保医疗保健运营的顺利进行，减少错误、浪费和系统成本。

然而，医疗物联网也面临着各种障碍，如数据安全问题。随着越来越多的物联网连接设备捕获大量数据，特别是敏感信息，人们开始关注数据的安全性。因此，实施适当的安全措施是必要的。

2. 信息安全与物联网

2.1 信息安全威胁

物联网面临着多种信息安全威胁，包括软件攻击、身份盗窃、破坏、物理盗窃和数据勒索等。具体威胁如下：
| 威胁类型 | 具体示例 |
| ---- | ---- |
| 软件攻击 | 病毒、恶意软件、蠕虫、勒索软件（如WannaCry）和特洛伊木马等 |
| 身份盗窃 | 钓鱼邮件或网站用于窃取知识产权或登录凭证，以获得未经授权的访问 |
| 破坏 | 目标是降低关键信息资产的可用性，侵蚀信任并降低生产力，直到组织为其服务支付费用 |
| 物理盗窃 | 随着大多数技术（如手机和笔记本电脑）变得更加便携，信息和设备盗窃变得更加普遍 |
| 数据勒索 | 需要访问信息并保留它，直到支付赎金 |

对于企业来说，最大的安全威胁往往来自于容易受到社会工程或网络钓鱼攻击的用户或内部人员。因此，在组织的各个层面实施网络安全意识和安全培训至关重要。

2.2 应对信息安全威胁的选择

当识别出危险时，用户有以下几种选择：
- 降低风险 ：通过使用安全措施或对策来减少、最小化或消除危险和漏洞。
- 转移风险 ：通过购买保险或将业务外包给其他公司或团体来转移风险。
- 接受风险 ：如果对策成本超过因漏洞或网络攻击造成的损失成本，则接受风险。

2016年，欧洲议会和理事会通过了《通用数据保护条例》（GDPR），所有欧盟企业都有义务解决信息安全侵犯问题。企业现在需要：
- 提供数据泄露警报
- 任命数据保护官员
- 获得用户处理数据的许可
- 对数据进行隐私匿名化处理

对于大多数全球企业来说，需要一个全面的事件管理计划和彻底的数据泄露检测机制。

3. 医学中的数据安全与物联网

3.1 物联网医疗保健的好处

近年来，医疗保健行业发生了重大变革，特别是随着物联网设备的快速发展。持续的疫情为物联网设备和远程医疗服务的更快采用铺平了道路。物联网在医疗保健中的关键优势包括：
- 改善预防医学 ：由于物联网数据的增加，知识得到提升，能够在没有明显症状的情况下快速诊断，减少了人为错误和管理不善的风险。
- 自动化医疗流程 ：医疗应用程序可以帮助医疗保健提供者确定患者是否服用了额外的处方药，整个过程有可能实现自动化。
- 匿名数据传输 ：在安全的操作下，信息可以从一个设备传递到另一个设备，个人数据可以完全匿名地直接传输给医生。
- 健康数据收集与远程服务需求增加 ：物联网设备可以收集和发送血压、氧气、血糖水平、体重和心电图等健康数据。随着客户对自身健康的关注和对生活质量的追求，对远程健康服务的需求也在增加。

然而，物联网设备在医疗保健领域的市场渗透率不断提高，也为网络犯罪分子提供了利用设备漏洞的机会。勒索软件已成为对医疗保健组织最危险的网络威胁。

3.2 医学中信息安全与物联网的挑战

医疗保健公司的首要任务是拯救生命和治疗患者，因此他们无法承受系统停机数小时。这导致许多过时的系统和软件仍然在使用，而这些系统往往缺乏关键的网络安全措施。在紧急情况下，许多旨在保护人类生命的精心规划的协议、程序、安全检查和医疗人员培训可能会被忽视。

医疗物联网技术虽然提供了新的治疗跟踪和增强方式，同时降低了患者和设备的成本，但许多先进设备包含未识别的安全特性。从WiFi到智能MRI泵等连接的医疗设备增加了攻击面，引发了安全问题，包括隐私担忧和潜在的隐私法违规。此外，大多数医院缺乏物联网设备与其他设备之间的网络分段，这意味着本地部署的每个设备都可能对整个组织产生全球影响，特别是当患者的医疗和敏感信息在设备和部门之间横向传递时。

在购买医疗设备时，安全通常不是设备购买或安装阶段的一部分，而是作为附加项购买。这种缺乏集成安全措施的做法增加了由于系统设计错误、缺乏审计日志、未经授权的访问控制或设备周围缺乏流程而导致人为错误的风险。许多医疗机构接受自带设备（BYOD）政策，但这被许多机构认为不符合规定。医生和医学生有时会将自己的个人设备带到医院，尽管有法律限制使用个人设备，但专注于改善患者护理的专业人员可能会无意中违反政策。

以下是一些常见的攻击手段：
- 隐藏的HTTPS隧道 ：攻击者在医疗保健网络中最常用的方法之一是使用隐蔽的HTTPS隧道来隐藏其控制和通信。这种数据显示了长时间的外部联系，多个会话看起来像是标准的加密网络流量。当攻击者使用HTTPS隧道进行命令和控制时，通信往往看起来来自服务提供商。健康安全团队很难确定设备是否连接到远程目的地，因为不清楚哪些端口应该允许在网络内外进行通信，而且文档往往落后于版本和升级。
- 隐藏的DNS隧道 ：构建隐藏的DNS隧道是在医疗网络中隐藏数据泄露行为最广泛使用的方法。医院患者数据的流动很常见，这可能来自多种来源，包括出站网络流量。DNS通信与隐藏的DNS隧道相关，物联网设备的正常操作可能表现为“砸抢”行为。当患者医疗记录因配置错误和数据传输系统的访问而暴露时，攻击者更容易渗透。
- 勒索软件和僵尸网络 ：尽管许多医疗机构在过去几年中成为勒索软件攻击的受害者，但研究表明，2018年下半年勒索软件的风险有所降低。然而，在数据被加密和临床行动受到阻碍之前，尽快识别和防止勒索软件攻击仍然至关重要。另一方面，僵尸网络攻击在医疗保健领域比在其他行业更为普遍，而且僵尸网络攻击是无差别的，不针对特定组织。

下面是物联网数据处理的流程图：

graph LR
    A[设备部署] --> B[数据转换]
    B --> C[数据预处理与传输]
    C --> D[数据分析]

综上所述，物联网和大数据在医疗保健领域具有巨大的潜力，但也面临着诸多挑战，特别是在信息安全和数据隐私方面。医疗保健行业需要采取积极措施来应对这些挑战，以充分发挥物联网和大数据的优势，为患者提供更好的医疗服务。

物联网与大数据在医疗保健领域的应用与挑战

4. 大数据在医疗保健中的应用

大数据在医疗保健领域正逐渐崭露头角，尽管面临一些挑战，但它为医疗行业带来了前所未有的机遇。

4.1 大数据的特点与来源

医疗保健领域的大数据具有三个显著特点，被称为“3Vs”：
- 大量性（Volume） ：数据广泛可用，涵盖了电子医疗记录、医疗影像、基因序列、支付方记录、药品信息、可穿戴设备和医疗设备等多个来源，规模庞大。
- 高速性（Velocity） ：信息流动快速，跨越了医疗行业巨大的数字世界。
- 多样性（Variety） ：数据结构和特征十分多样化，因为它来自不同的数据源。

这些特点使得大数据难以纳入传统数据库，也给行业高管分析和利用其巨大潜力带来了挑战。

4.2 大数据在医疗保健中的应用现状与挑战

尽管大数据分析在医疗保健中的应用潜力巨大，但目前其应用落后于其他行业。主要问题包括数据隐私、安全、数据孤岛和财务限制等。与之形成对比的是，金融服务、保险、媒体、娱乐、制造和物流等行业中，80%的经理报告称他们在大数据处理方面的投资“成功”，超过五分之一的人宣称他们的大数据项目对组织具有“变革性”。

不过，医疗行业目前有两个趋势有利于大数据的应用：
- 从服务收费模式向价值医疗模式转变 ：传统的服务收费模式根据医疗服务的操作给予医护人员经济奖励，而现在正逐渐向基于患者群体健康的价值医疗模式转变。通过健康数据分析，可以测量和跟踪人群健康状况，促进这种转变。
- 提升效率和最佳实践知识 ：大规模数据分析可以提供基于证据的信息，随着时间的推移提高效率，并加深对任何疾病最佳实践的了解。

4.3 大数据在医疗保健中的具体应用案例

• 消费者健康监测设备 ：像Fitbit活动追踪器和苹果手表等消费设备可以监测人们的身体活动水平，并报告特定的健康模式。这些数据会传输到云服务器，医生可以利用这些数据作为整体健康和 wellness 计划的一部分。例如，Fitbit 与联合健康保险公司合作，激励其保险客户每年进行常规锻炼，最高可获得1500美元的奖励。
• 医疗应用程序 ：Informed Data Systems 的适用于安卓和苹果系统的 One - Drop 应用程序，为糖尿病患者的糖化血红蛋白（A1c）带来了显著改善。苹果的 HealthKit、CareKit 和 ResearchKit 利用苹果的移动设备，让患者管理自己的疾病，研究人员从全球数亿人那里收集数据。

5. 应对物联网与大数据挑战的建议

为了充分发挥物联网和大数据在医疗保健领域的优势，应对所面临的挑战，以下是一些建议：
| 应对方面 | 具体建议 |
| ---- | ---- |
| 信息安全 |
| | - 实施全面的网络安全意识和安全培训，提高员工对网络安全威胁的认识。 |
| | - 建立完善的事件管理计划和数据泄露检测机制，及时发现和应对安全事件。 |
| | - 遵循相关法规，如 GDPR，确保数据的隐私和安全。 |
| 医疗设备安全 |
| | - 在设备购买和安装阶段就将安全纳入考虑，而不是作为附加项。 |
| | - 加强设备的网络分段，减少攻击面，防止敏感信息在设备和部门之间的横向传播。 |
| | - 对设备进行定期的安全检查和更新，识别和修复潜在的安全漏洞。 |
| 大数据应用 |
| | - 解决数据隐私和安全问题，建立严格的数据访问和使用规则。 |
| | - 打破数据孤岛，促进不同数据源之间的整合和共享。 |
| | - 加大对大数据分析技术的投资，提高数据分析能力，以更好地利用大数据的价值。 |
| 人员管理 |
| | - 规范自带设备（BYOD）政策，加强对个人设备使用的管理和监督，避免违规行为。 |
| | - 确保医疗人员在使用物联网和大数据技术时，严格遵守相关的安全和隐私规定。 |

6. 未来展望

物联网和大数据在医疗保健领域的发展前景广阔。随着技术的不断进步，我们可以预见以下趋势：
- 更智能的医疗设备 ：未来的医疗设备将更加智能化，能够自动监测、诊断和治疗疾病，提供更加个性化的医疗服务。
- 精准医疗的实现 ：通过结合大数据分析和基因测序等技术，医生可以根据患者的个体特征制定更加精准的治疗方案，提高治疗效果。
- 医疗生态系统的整合 ：物联网和大数据将促进医疗保健生态系统的整合，包括医院、保险公司、制药公司和患者之间的信息共享和协作，提高整个医疗系统的效率和质量。

然而，要实现这些愿景，还需要克服许多技术、安全和法规方面的挑战。医疗行业需要不断创新和改进，以适应物联网和大数据时代的发展需求。

下面是物联网与大数据在医疗保健领域应用的整体流程图：

graph LR
    A[物联网设备与大数据源] --> B[数据收集与传输]
    B --> C[数据处理与分析]
    C --> D[医疗决策与服务]
    D --> E[患者健康改善]
    E --> F[反馈与优化]
    F --> A

总之，物联网和大数据为医疗保健领域带来了巨大的机遇，但同时也伴随着诸多挑战。只有通过加强信息安全、优化设备管理、提升大数据应用能力和规范人员行为等多方面的努力，才能充分发挥它们的优势，为医疗保健行业的发展和患者的健康福祉做出更大的贡献。