邊緣計算如何改變醫(yī)療保健行業(yè)？

邊緣計算將有助于重塑醫(yī)療服務(wù)的提供方式、地點和速度，但仍存在大規(guī)模使用的障礙。

奧蘭治縣兒童健康中心正在與其他醫(yī)療機構(gòu)合作，收集臨床圖像-核磁共振成像、超聲心動圖等。其目標(biāo)是創(chuàng)建一個圖像存儲庫來分析洞察力，以培養(yǎng)幫助臨床醫(yī)生診斷的算法。

盡管該計劃仍處于早期階段，但奧蘭治縣兒童健康中心副總裁兼首席信息官John Henderson我們一直在考慮組織需要什么技術(shù)來實現(xiàn)這樣一個智能系統(tǒng)。他說，邊緣計算可以實時分析大文件，這將是實現(xiàn)這項工作的關(guān)鍵組成部分。

邊緣計算越來越被認為是連接設(shè)備創(chuàng)建的數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。它通常被定義為一種接近數(shù)據(jù)生成和使用的分布式計算范式。

在典型的邊緣計算設(shè)置中，由終端設(shè)備（如傳感器、攝像頭或智能手機）收集的邊緣服務(wù)器或網(wǎng)關(guān)存儲和處理數(shù)據(jù)，并經(jīng)常將部分或全部數(shù)據(jù)發(fā)送到云進行額外處理。在某些情況下，初始處理是在終端設(shè)備本身進行的，但初始數(shù)據(jù)處理和分析發(fā)生在數(shù)據(jù)收集地點附近，而不是在遠程云服務(wù)器或企業(yè)數(shù)據(jù)中心。

在醫(yī)療保健領(lǐng)域，邊緣計算可以分析傳感器和其他醫(yī)療設(shè)備收集的數(shù)據(jù)。許多健康IT專家預(yù)測，正是這種計算和存儲能力將有助于通過提供近乎即時的治療來改變醫(yī)療保健行業(yè)。

Henderson邊緣計算正處于醫(yī)療保健應(yīng)用的早期階段，但這是我們正在研究的。他認為邊緣計算是各種醫(yī)療保健場景中的關(guān)鍵支持技術(shù)。

邊緣計算可以通過處理來自醫(yī)療設(shè)備(如血糖監(jiān)測儀和血壓袖帶)的數(shù)據(jù)，然后提醒臨床醫(yī)生有問題的讀數(shù)，以支持先進的遠程患者監(jiān)測。當(dāng)各種部件在醫(yī)院設(shè)施中移動時，它可以在各種部件通過醫(yī)院設(shè)施時對醫(yī)療設(shè)備進行實時管理。此外，它還可以為增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實培訓(xùn)課程提供按需內(nèi)容，邊緣計算設(shè)備的接近度確保體驗沒有延遲。

研究機構(gòu)IDC公司副總裁DaveMc Carthy邊緣計算允許醫(yī)療保健組織推出新、專用私有云和邊緣計算策略，邊緣計算允許醫(yī)療保健組織推出新功能，提高響應(yīng)速度。

醫(yī)療保健無處不在

專家表示，醫(yī)療保健趨勢的整合正在促進對邊緣計算的興趣和需求。

指數(shù)增長是促進邊緣計算需求的重要因素之一。IDC公司公共部門集團副總裁Lynne Dunbrack使用美國醫(yī)院協(xié)會對每張床位聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療設(shè)備的估計，以及美國醫(yī)院協(xié)會(AHA)醫(yī)院病床統(tǒng)計92萬張，病床總設(shè)備920萬至1380萬臺。

與此同時，醫(yī)療保健行業(yè)正在加快算法、機器學(xué)習(xí)和人工智能的使用。該行業(yè)在臨床護理和培訓(xùn)中也采用了更多的增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實。所有這些用途都需要強大的實時數(shù)據(jù)處理能力，以有效地在醫(yī)療保健環(huán)境中提供可用的結(jié)果。

與此同時，醫(yī)療保健正在擴展到醫(yī)院和醫(yī)生檢查室。虛擬訪問、遠程患者監(jiān)控和消費者可穿戴設(shè)備創(chuàng)建了更多臨床醫(yī)生想要捕獲和分析的數(shù)據(jù)，使他們能夠隨時隨地提供護理。

IDC公司發(fā)布的《2021年全球健康產(chǎn)業(yè)預(yù)測調(diào)查》報告強調(diào)了這些趨勢：

·到2021年底，10家行業(yè)領(lǐng)先的腕戴可穿戴設(shè)備公司中的7家將發(fā)布算法，盡快發(fā)現(xiàn)新冠肺炎、流感等傳染病的潛在跡象。

·到2024年，數(shù)據(jù)的激增將導(dǎo)致60%的醫(yī)療機構(gòu)IT基礎(chǔ)設(shè)施建立在數(shù)據(jù)平臺上，利用人工智能改進流程自動化和決策。

·為了為醫(yī)療保健專業(yè)人員提供身臨其境的培訓(xùn)，增強客戶體驗 2025 年，60% 提供商將從概念驗證轉(zhuǎn)向全面部署 AR/VR 技術(shù)。

·到 2026 年，65% 人工智能將用于檢測潛在疾病，并指導(dǎo)臨床干預(yù)。50%的醫(yī)學(xué)成像將使用遠程放射學(xué)共享研究，改善與放射科醫(yī)生的聯(lián)系。

雖然大部分數(shù)據(jù)最終會出現(xiàn)在集中服務(wù)器中(無論是在云中還是在醫(yī)院內(nèi)部署數(shù)據(jù)中心)，但醫(yī)療保健IT 專家表示，很大一部分數(shù)據(jù)需要收集、處理和存儲在更接近其生成和消費的地方。

專家表示，醫(yī)療保健行業(yè)需要更強的處理能力，因為將大量數(shù)據(jù)移動到云端的高成本、網(wǎng)絡(luò)限制和延遲。

McCarthy邊緣計算在過去幾年變得如此重要的一個主要原因是人們在使用云服務(wù)時遇到的限制。在生成大量數(shù)據(jù)并需要實時分析的任何時候，都需要使用邊緣計算技術(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公司首席技術(shù)官Mike Angelakos他說，隨著他和他的同事在公司推廣互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療和其他數(shù)字計劃，他們看到了這些問題。

他指出，一些醫(yī)學(xué)圖像的大小達到3GB到6GB，臨床醫(yī)生經(jīng)常在任何時間檢查病人的多張圖像。

他說：因為它們太大了，而且由于它們在屏幕上的讀取和呈現(xiàn)，它們無法移動到云中。將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊械姆?wù)器，應(yīng)用程序可以在那里分析這些數(shù)據(jù)，這不僅花費了太多的成本，而且在緊急情況下也太慢了。當(dāng)我們備份創(chuàng)傷放射學(xué)圖像時，這些額外的時間對那些病人有很大的影響。

邊緣計算處于早期階段，但未來會增長

根據(jù)IDC公司發(fā)布的《2021年6月邊緣支出指南》，2025年邊緣計算(硬件、軟件、服務(wù))醫(yī)療保健提供商支出將達到103億美元，未來五年復(fù)合年增長率為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，邊緣計算在醫(yī)學(xué)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)學(xué)領(lǐng)域邊緣的大部分計算能力都嵌入到終端設(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 公司首席信息官Steve Hess 如果你進入一個病房，你會看到四到五個設(shè)備，比如心臟監(jiān)護儀，它們是邊緣計算設(shè)備。他們都會收集病人的數(shù)據(jù)，并在終點進行可視化，所以現(xiàn)在醫(yī)療設(shè)備和設(shè)備都模糊了 IT 設(shè)備之間的界限。

醫(yī)療IT專家預(yù)計，未來幾年對邊緣計算技術(shù)的投資將會增加。隨著這種增長，一些人說，邊緣計算將有助于改變提供醫(yī)療保健的方式、地點和速度。

Angelakos以試點項目為例。Geisinger該公司正在測試一個使用自動化和面部識別技術(shù)的平臺，以便患者可以通過智能手機注冊臨床治療，并在檢查前收到臨床人員的信息。

Angelakos在這種情況下，患者的智能手機將成為邊緣計算設(shè)備。它將有助于從患者和操作的角度簡化體驗。他補充說，該平臺將有助于限制注冊過程中的物理接觸點（減少細菌傳播）和紙張使用（節(jié)省資源）。

其他人為醫(yī)療保健領(lǐng)域的邊緣計算設(shè)想了更多變革性的機會。

韋恩州立大學(xué)計算機科學(xué)教授，邊緣計算和互聯(lián)網(wǎng)健康專家Weisong Shi以應(yīng)急服務(wù)的未來為例。在救護車上工作的醫(yī)務(wù)人員可以與車載醫(yī)療設(shè)備患者的生物特征數(shù)據(jù)一起拍照，并通過邊緣計算設(shè)備進行分析。然后，結(jié)果可以指導(dǎo)醫(yī)務(wù)人員在途中治療，并提醒急診室臨床醫(yī)生如何為患者的到來做好準(zhǔn)備。

Shi實施現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)計算的邊緣設(shè)備可以讓醫(yī)務(wù)人員進行現(xiàn)場評估，甚至有效治療患者，幫助減少不必要的醫(yī)院。

其他人則引用邊緣計算作為技術(shù)轉(zhuǎn)型能力的證據(jù)，以實現(xiàn)更有效的虛擬護理和遠程患者監(jiān)測。

Hess和許多其他醫(yī)療機構(gòu)一樣，UCHealth在新冠肺炎疫情期間，公司擴大了虛擬訪問的使用范圍。同時，醫(yī)療保健系統(tǒng)擴大了遠程監(jiān)測患者的能力。Hess他說，為了在這兩種情況下更好地為患者服務(wù)，他設(shè)想擁有邊緣計算和其他技術(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)，并為患者和臨床醫(yī)生提供意見。

他繼續(xù)說：我們對患者護理的思維方式將涉及到未來的健康保持。如果我們能找出他們的正常健康狀況和問題，我們可以進行適當(dāng)?shù)母深A(yù)。所有這些都需要一些邊緣計算。我們需要患者的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將進入邊緣的智能層。

Hess表示，邊緣計算(無論是在患者的手機上還是在專用設(shè)備上進行)對于在互聯(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)進行數(shù)據(jù)分析尤為重要。

擴大醫(yī)療保健領(lǐng)域邊緣計算障礙

根據(jù)首席信息官和醫(yī)療IT研究人員表示，邊緣計算在醫(yī)療保健中的廣泛應(yīng)用需要幾年甚至十年或更長時間。就像奧蘭治縣兒童健康中心一樣Henderson邊緣計算被廣泛使用太早；這是10年或以后的事情。

專家表示，各種因素正在控制邊緣計算的部署。首先，醫(yī)療機構(gòu)通常有其他投資重點。首席信息官表示，通常有先例為醫(yī)療設(shè)備和診斷設(shè)備提供資金，直接影響患者的治療和護理。

Henderson解釋說：新技術(shù)需要一段時間才能成為主流，真正被接受，因為它涉及投資。當(dāng)檢查醫(yī)療保健必須進行的各種投資時，我們希望確保它們處于正確的位置。

例如，Shi與一些同事開發(fā)緊急醫(yī)療服務(wù)(EMS)他們把原型命名為STREMS，緊急醫(yī)療服務(wù)(EMS)智能實時院前通信系統(tǒng)，但該提案尚未得到資助。

另一方面，許多機構(gòu)還沒有投資于其他促進邊緣計算能力需求的技術(shù)組件。病人床邊的許多醫(yī)療設(shè)備都配備了嵌入式計算能力，因此已經(jīng)發(fā)揮了作用。有一種新興的人工智能工具來分析患者生成的數(shù)據(jù)，但尚未廣泛部署。許多端點和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備也是如此。

Shi事實上，許多醫(yī)療機構(gòu)仍在努力整合他們多年來部署的所有應(yīng)用程序和系統(tǒng)，這對于邊緣使用患者數(shù)據(jù)至關(guān)重要。

此外，醫(yī)療機構(gòu)必須制定強有力的數(shù)據(jù)政策和程序，使用邊緣計算計劃，不僅要保護敏感患者的數(shù)據(jù)，還要確定每個用例所需的正確數(shù)據(jù)。否則，它們最終可能會產(chǎn)生太多的數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生噪音而不是價值。

Shi挑戰(zhàn)在于創(chuàng)造整個生態(tài)系統(tǒng)，它的鏈條太長了。雖然邊緣計算可能會取得進展，但這本身并不能真正改變整個事情。

事實上，總部位于賓夕法尼亞州阿倫敦Lehigh Valley公司高級副總裁兼首席信息官Michael Minear他說，他不認為邊緣計算是一個關(guān)鍵要求。我們非常重視臨床設(shè)備，他說CT掃描儀和數(shù)字輸液泵對我們來說具有很高的戰(zhàn)略意義和重要意義。

此外，Minear他說他已經(jīng)有能力處理他的機構(gòu)數(shù)據(jù)了IT能力。他醫(yī)療保健系統(tǒng)中的臨床設(shè)備每天記錄電子健康記錄(EHR)該系統(tǒng)上傳了近2700萬個數(shù)據(jù)點。但這些設(shè)備可以在本地網(wǎng)絡(luò)和本地服務(wù)器上運行。鑒于此，Minear他說，他沒有遇到與云計算相關(guān)的延遲問題，需要投資邊緣計算來解決。

邊緣計算在互聯(lián)網(wǎng)護理中的價值

Dunbrack承認邊緣計算對于在當(dāng)?shù)剡\行大量系統(tǒng)的企業(yè)來說并不重要，但她仍然認為邊緣計算是現(xiàn)代醫(yī)療保健中有價值的變革組成部分。

她說，邊緣計算減少了網(wǎng)絡(luò)延遲。它不需要將所有本地生成的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_或內(nèi)部部署的數(shù)據(jù)中心，以保留所需的帶寬，并控制傳輸和集中存儲的成本。它可以通過限制數(shù)據(jù)到本地設(shè)備的移動和在一個地點收集的數(shù)據(jù)范圍來帶來安全優(yōu)勢。

Dunbrack邊緣計算的最大價值實際上是它可以處理和分析接近患者身體的數(shù)據(jù)，而不會因網(wǎng)絡(luò)速度而延遲；即使外部網(wǎng)絡(luò)關(guān)閉，邊緣計算也能提供良好的性能。

她說，這對實現(xiàn)互聯(lián)醫(yī)療和無處不在的醫(yī)療保健至關(guān)重要。