加利福尼亞州的奧蘭治縣兒童健康中心正在與其他醫(yī)療機(jī)構(gòu)合作收集臨床圖像——核磁共振成像、超聲心動(dòng)圖等。其目標(biāo)是創(chuàng)建圖像存儲(chǔ)庫(kù)以分析洞察力，從而訓(xùn)練能夠幫助臨床醫(yī)生進(jìn)行診斷的算法。
盡管該計(jì)劃尚處于早期階段，但奧蘭治縣兒童健康中心副總裁兼首席信息官John Henderson已經(jīng)在考慮其組織需要哪些技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)智能系統(tǒng)。他說(shuō)，邊緣計(jì)算能夠?qū)Υ笪募M(jìn)行實(shí)時(shí)分析，這將是實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)工作的關(guān)鍵組成部分。
邊緣計(jì)算越來(lái)越被視為連接設(shè)備創(chuàng)建的數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分。它通常被定義為一種分布式計(jì)算范式，它將計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在物理上靠近數(shù)據(jù)生成和使用的地方。
在典型的邊緣計(jì)算設(shè)置中，位于網(wǎng)絡(luò)邊緣的邊緣服務(wù)器或網(wǎng)關(guān)存儲(chǔ)和處理由終端設(shè)備(如傳感器、攝像頭或智能手機(jī))收集的數(shù)據(jù)，并經(jīng)常將部分或全部數(shù)據(jù)發(fā)送到云端進(jìn)行額外處理。在某些情況下，初始處理是在終端設(shè)備本身執(zhí)行的，但無(wú)論哪種方式，初始數(shù)據(jù)處理和分析都發(fā)生在數(shù)據(jù)收集地點(diǎn)附近，而不是在遠(yuǎn)程云服務(wù)器或企業(yè)數(shù)據(jù)中心中。
在醫(yī)療保健領(lǐng)域，邊緣計(jì)算可以對(duì)傳感器和其他醫(yī)療設(shè)備收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。許多健康IT專家預(yù)測(cè)，正是這種計(jì)算和存儲(chǔ)能力，將通過(guò)提供近乎即時(shí)的處理來(lái)幫助改變醫(yī)療保健行業(yè)。
Henderson說(shuō)，“邊緣計(jì)算處于醫(yī)療保健應(yīng)用的早期階段，但這是我們正在研究的東西。”他將邊緣計(jì)算視為多種醫(yī)療保健場(chǎng)景中的關(guān)鍵支持技術(shù)。
邊緣計(jì)算可以通過(guò)處理來(lái)自醫(yī)療設(shè)備(如血糖監(jiān)測(cè)儀和血壓袖帶)的數(shù)據(jù)，然后提醒臨床醫(yī)生有問題的讀數(shù)，以支持先進(jìn)的遠(yuǎn)程患者監(jiān)測(cè)。當(dāng)各種部件在醫(yī)院設(shè)施中移動(dòng)時(shí)，它可以在各種部件通過(guò)醫(yī)院設(shè)施時(shí)對(duì)醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。此外，它還可以為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)課程提供按需內(nèi)容，邊緣計(jì)算設(shè)備的接近度確保體驗(yàn)沒有延遲。
研究機(jī)構(gòu)IDC公司的副總裁DaveMc Carthy說(shuō)，“邊緣計(jì)算允許醫(yī)療保健組織推出新功能并提高響應(yīng)速度。”他領(lǐng)導(dǎo)的分析師團(tuán)隊(duì)涵蓋共享公有云、專用私有云和邊緣計(jì)算策略。
無(wú)處不在的醫(yī)療保健
專家表示，醫(yī)療保健趨勢(shì)的融合正在推動(dòng)對(duì)邊緣計(jì)算的興趣和需求。
生成數(shù)據(jù)的端點(diǎn)設(shè)備呈指數(shù)增長(zhǎng)是推動(dòng)邊緣計(jì)算需求的重要因素之一。IDC公司公共部門集團(tuán)副總裁Lynne Dunbrack使用美國(guó)醫(yī)院協(xié)會(huì)對(duì)每張床位聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療設(shè)備的估計(jì)，以及美國(guó)醫(yī)院協(xié)會(huì)(AHA)統(tǒng)計(jì)的92萬(wàn)張醫(yī)院病床，計(jì)算出病床所有設(shè)備總數(shù)為920萬(wàn)到1380萬(wàn)臺(tái)。
與此同時(shí)，醫(yī)療保健行業(yè)正在加速采用算法、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能。該行業(yè)還在臨床護(hù)理和培訓(xùn)中采用更多的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)。所有這些用途都需要強(qiáng)大的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力，才能在醫(yī)療保健環(huán)境中有效地提供可用的結(jié)果。
與此同時(shí)，醫(yī)療保健正在擴(kuò)展到醫(yī)院和醫(yī)生檢查室之外，虛擬訪問、遠(yuǎn)程患者監(jiān)控和消費(fèi)者可穿戴設(shè)備創(chuàng)造了臨床醫(yī)生想要捕獲和分析的更多數(shù)據(jù)，以便他們可以隨時(shí)隨地提供護(hù)理。
IDC公司發(fā)布的《2021年全球健康產(chǎn)業(yè)預(yù)測(cè)調(diào)查》報(bào)告強(qiáng)調(diào)了這些趨勢(shì)：
·到2021年底，10家行業(yè)領(lǐng)先的腕戴式可穿戴設(shè)備公司中的7家將發(fā)布算法，能夠及早發(fā)現(xiàn)包括新冠病毒和流感在內(nèi)的傳染病的潛在跡象。
·到2024年，數(shù)據(jù)的激增將導(dǎo)致醫(yī)療機(jī)構(gòu)60%的IT基礎(chǔ)設(shè)施建立在數(shù)據(jù)平臺(tái)上，該平臺(tái)將使用人工智能來(lái)改進(jìn)流程自動(dòng)化和決策。
·為了為醫(yī)療保健專業(yè)人員提供身臨其境的培訓(xùn)并增強(qiáng)客戶體驗(yàn)，到 2025 年，60% 的提供商將從概念驗(yàn)證轉(zhuǎn)向全面部署 AR/VR 技術(shù)。
·到 2026 年，65% 的醫(yī)學(xué)成像工作流程將使用人工智能來(lái)檢測(cè)潛在疾病并指導(dǎo)臨床干預(yù)，50%的醫(yī)療成像工作流程將使用遠(yuǎn)程放射學(xué)來(lái)共享研究并改善與放射科醫(yī)生的聯(lián)系。
盡管大部分?jǐn)?shù)據(jù)最終會(huì)出現(xiàn)在集中式服務(wù)器中(無(wú)論是在云中還是在醫(yī)院的內(nèi)部部署數(shù)據(jù)中心)，但醫(yī)療IT 專家表示，其中很大一部分?jǐn)?shù)據(jù)需要收集、處理和存儲(chǔ)在更靠近其生成和消費(fèi)地的位置。
專家表示，由于將大量數(shù)據(jù)移動(dòng)到云端的高成本、網(wǎng)絡(luò)限制和延遲問題，醫(yī)療保健行業(yè)需要更強(qiáng)大的處理能力。
McCarthy說(shuō)，“邊緣計(jì)算在過(guò)去幾年變得如此重要的一個(gè)主要原因是人們?cè)谑褂迷品?wù)時(shí)遇到的限制。在生成大量數(shù)據(jù)并需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)分析的任何時(shí)候，都需要采用邊緣計(jì)算技術(shù)。”
總部位于賓夕法尼亞州丹維爾的醫(yī)療保健系統(tǒng)提供商Geisinger公司的首席技術(shù)官M(fèi)ike Angelakos表示，隨著他和他的同事在公司中推進(jìn)互聯(lián)醫(yī)療保健和其他數(shù)字計(jì)劃，看到了這些問題。
他指出，一些醫(yī)學(xué)圖像每張圖像的大小達(dá)到3GB到6GB，臨床醫(yī)生經(jīng)常在任何給定時(shí)間查看患者的多張圖像。
他說(shuō)，“而且因?yàn)樗鼈兲罅耍矣捎谒鼈冊(cè)谄聊簧系淖x取和呈現(xiàn)方式，無(wú)法將它們移動(dòng)到云端。將這些資料傳輸?shù)郊械姆?wù)器，應(yīng)用程序可以在那里分析這些資料，這不僅要花費(fèi)太多的費(fèi)用，而且在緊急情況下速度太慢。當(dāng)我們備份創(chuàng)傷的放射學(xué)圖像時(shí)，這些額外的時(shí)間對(duì)那些患者來(lái)說(shuō)影響重大。”
邊緣計(jì)算處在早期階段，但在未來(lái)會(huì)增長(zhǎng)
根據(jù)IDC公司發(fā)布的《2021年6月邊緣支出指南》，醫(yī)療保健提供商在邊緣計(jì)算(硬件、軟件和服務(wù))上的支出到2025年將達(dá)到103億美元，未來(lái)五年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為17%。
盡管這似乎是一筆巨額資金，但醫(yī)療IT領(lǐng)導(dǎo)人表示，邊緣計(jì)算在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于早期階段。此外，他們還注意到，當(dāng)今醫(yī)療領(lǐng)域邊緣存在的大部分計(jì)算能力都嵌入了終端設(shè)備中。
總部位于科羅拉多州的醫(yī)院、診所和醫(yī)療保健提供商UCHealth 公司的首席信息官Steve Hess 說(shuō)，“如果你進(jìn)一間病房，就會(huì)看到運(yùn)行四到五臺(tái)設(shè)備，例如心臟監(jiān)護(hù)儀，它們就是一種邊緣計(jì)算設(shè)備。他們都會(huì)采集患者數(shù)據(jù)并在端點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行可視化，因此現(xiàn)在已經(jīng)模糊了醫(yī)療設(shè)備和 IT 設(shè)備之間的界限。”
醫(yī)療IT專家預(yù)計(jì)，未來(lái)幾年對(duì)邊緣計(jì)算技術(shù)的投資將會(huì)增長(zhǎng)。隨著這種增長(zhǎng)，一些人表示，邊緣計(jì)算將有助于改變提供醫(yī)療護(hù)理的方式、地點(diǎn)和速度。
Angelakos以一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目為例。 Geisinger公司正在測(cè)試一個(gè)使用自動(dòng)化和面部識(shí)別技術(shù)的平臺(tái)，以便患者可以通過(guò)智能手機(jī)注冊(cè)臨床就診，并在檢查前接收臨床工作人員的消息。
Angelakos說(shuō)，“在這種情況下，患者的智能手機(jī)將成為邊緣計(jì)算設(shè)備。它將有助于從患者的角度簡(jiǎn)化體驗(yàn)，也從操作的角度簡(jiǎn)化它。”他補(bǔ)充說(shuō)，該平臺(tái)將有助于限制注冊(cè)過(guò)程中的物理接觸點(diǎn)(減少細(xì)菌傳播)并減少紙張使用(節(jié)省資源)。
其他人則為醫(yī)療保健領(lǐng)域的邊緣計(jì)算設(shè)想了更多變革性的機(jī)會(huì)。
韋恩州立大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)教授、邊緣計(jì)算和互聯(lián)健康專家Weisong Shi以應(yīng)急服務(wù)的未來(lái)為例。在救護(hù)車上工作的醫(yī)務(wù)人員可以拍攝照片，這些照片可以與來(lái)自車載醫(yī)療設(shè)備的患者生物特征數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并由邊緣計(jì)算設(shè)備進(jìn)行分析。然后，其結(jié)果可以指導(dǎo)醫(yī)務(wù)人員在途中進(jìn)行治療，并可以提醒急診室臨床醫(yī)生如何最好地為患者的到來(lái)做好準(zhǔn)備。
Shi表示，執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算的邊緣設(shè)備可以讓醫(yī)務(wù)人員在現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估甚至有效治療患者，幫助減少不必要的醫(yī)院就診。
其他人則引用邊緣計(jì)算在實(shí)現(xiàn)更有效的虛擬護(hù)理和遠(yuǎn)程患者監(jiān)控方面的潛力，作為該技術(shù)轉(zhuǎn)型能力的證據(jù)。
Hess說(shuō)，與許多其他醫(yī)療機(jī)構(gòu)一樣，UCHealth公司在新冠疫情期間擴(kuò)大了虛擬訪問的使用范圍。與此同時(shí)，醫(yī)療保健系統(tǒng)擴(kuò)大了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)患者的能力。Hess表示，為了在這兩種情況下更好地為患者服務(wù)，他設(shè)想擁有由邊緣計(jì)算和其他技術(shù)(如人工智能)支持的數(shù)字工具，可以收集和分析患者生成的數(shù)據(jù)，為患者和臨床醫(yī)生提供見解。
他繼續(xù)說(shuō)，“我們對(duì)患者護(hù)理的思考方式在未來(lái)將涉及到保持健康，如果我們能夠弄清楚他們的正常健康狀況是什么，以及哪里有問題，就可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)母深A(yù)。所有這些都需要一些邊緣計(jì)算。我們需要患者的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將進(jìn)入邊緣的智能層。”
Hess表示，邊緣計(jì)算(無(wú)論是在患者的手機(jī)上還是在專用設(shè)備上進(jìn)行)對(duì)于在互聯(lián)網(wǎng)接入速度較慢甚至沒有互聯(lián)網(wǎng)接入的農(nóng)村地區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析尤為重要。
在醫(yī)療保健領(lǐng)域擴(kuò)展邊緣計(jì)算的障礙
據(jù)首席信息官和醫(yī)療IT研究人員稱，邊緣計(jì)算在醫(yī)療保健中的廣泛采用還需要數(shù)年時(shí)間，甚至可能需要十年或更長(zhǎng)時(shí)間。正如奧蘭治縣兒童健康中心的Henderson所說(shuō)，“邊緣計(jì)算得到廣泛應(yīng)用還為時(shí)過(guò)早;這是一個(gè)10年及以后的事情。”
專家表示，多種因素正在控制邊緣計(jì)算的部署。首先，醫(yī)療機(jī)構(gòu)通常有其他投資重點(diǎn)。首席信息官表示，為醫(yī)療設(shè)備和診斷設(shè)備提供資金，對(duì)患者治療和護(hù)理產(chǎn)生直接影響，這通常是有先例的。
Henderson解釋說(shuō)，“新技術(shù)成為主流并真正被接受需要一段時(shí)間，因?yàn)檫@涉及投資，當(dāng)查看醫(yī)療保健必須進(jìn)行的各種投資時(shí)，希望確保它們處于正確的位置。”
例如，Shi和一些同事開發(fā)了一個(gè)連接緊急醫(yī)療服務(wù)(EMS)的原型，他們將其命名為STREMS，用于緊急醫(yī)療服務(wù)(EMS)的智能實(shí)時(shí)院前通信系統(tǒng)，但該提案尚未獲得資助。
另一方面，許多機(jī)構(gòu)尚未投資于其他推動(dòng)邊緣計(jì)算能力需求的技術(shù)組件。病人床邊的許多醫(yī)療設(shè)備都配備了嵌入式計(jì)算能力，因此已經(jīng)在發(fā)揮作用。有一類新興的人工智能工具用于分析患者生成的數(shù)據(jù)，但尚未廣泛部署。許多端點(diǎn)和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備也是如此。
Shi指出，事實(shí)上，許多醫(yī)療機(jī)構(gòu)仍在努力全面集成它們部署多年的所有應(yīng)用程序和系統(tǒng)，集成對(duì)于在邊緣利用患者數(shù)據(jù)至關(guān)重要。
此外，醫(yī)療機(jī)構(gòu)必須為使用邊緣計(jì)算的計(jì)劃制定強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)政策和程序，不僅要保護(hù)敏感的患者數(shù)據(jù)，還要確定每個(gè)用例所需的正確數(shù)據(jù)。否則，它們最終可能會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生噪音而不是價(jià)值。
Shi說(shuō)，“挑戰(zhàn)在于創(chuàng)造整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，而其鏈條如此之長(zhǎng)。雖然可能在邊緣計(jì)算方面取得進(jìn)步，但這本身并不能真正改變整個(gè)事情。”
事實(shí)上，總部在賓夕法尼亞州阿倫敦的Lehigh Valley公司高級(jí)副總裁兼首席信息官M(fèi)ichael Minear表示，他并不認(rèn)為邊緣計(jì)算是一項(xiàng)關(guān)鍵需求。他說(shuō)，“我們非常關(guān)注臨床設(shè)備(例如CT掃描儀和數(shù)字輸液泵)，對(duì)我們來(lái)說(shuō)，這些在患者護(hù)理方面具有高度戰(zhàn)略性和重要意義。”
此外，Minear表示，他已經(jīng)具備處理其機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)的IT能力。他的醫(yī)療保健系統(tǒng)中的臨床設(shè)備每天向其電子健康記錄(EHR)系統(tǒng)上傳近2700萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。但是可以在本地網(wǎng)絡(luò)和本地服務(wù)器上運(yùn)行這些設(shè)備。鑒于此，Minear表示，他沒有遇到需要投資邊緣計(jì)算來(lái)解決的與云計(jì)算相關(guān)的延遲問題。
邊緣計(jì)算在互聯(lián)護(hù)理方面的價(jià)值
Dunbrack承認(rèn)，邊緣計(jì)算對(duì)于在本地運(yùn)行大量系統(tǒng)的企業(yè)來(lái)說(shuō)并不重要，但她仍然認(rèn)為邊緣計(jì)算是現(xiàn)代醫(yī)療保健中一個(gè)有價(jià)值的變革性組成部分。
她說(shuō)，邊緣計(jì)算減少了網(wǎng)絡(luò)延遲。它無(wú)需將所有本地生成的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_(tái)或內(nèi)部部署數(shù)據(jù)中心，從而保留所需的帶寬，并控制傳輸和集中存儲(chǔ)成本。它可以通過(guò)限制數(shù)據(jù)向本地設(shè)備的移動(dòng)以及限制在一個(gè)地點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)范圍來(lái)帶來(lái)安全優(yōu)勢(shì)。
Dunbrack說(shuō)，邊緣計(jì)算的最大價(jià)值實(shí)際上在于它能夠處理和分析靠近患者身體的數(shù)據(jù)，而不會(huì)因網(wǎng)絡(luò)速度而產(chǎn)生任何延遲;即使外部網(wǎng)絡(luò)關(guān)閉，邊緣計(jì)算也能提供良好的性能。
她說(shuō)，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)互聯(lián)醫(yī)療以及無(wú)處不在的醫(yī)療保健至關(guān)重要。
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