邊緣計算將如何改變醫(yī)療保健行業(yè)

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。其目標是創(chuàng)建圖像存儲庫以分析洞察力，從而訓練能夠幫助臨床醫(yī)生進行診斷的算法。

盡管該計劃尚處于早期階段，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)來實現(xiàn)這樣一個智能系統(tǒng)。他說，邊緣計算能夠?qū)Υ笪募M行實時分析，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算范式，它將計算和數(shù)據(jù)存儲在物理上靠近數(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)存儲和處理由終端設(shè)備(如傳感器、攝像頭或智能手機)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)收集地點附近，而不是在遠程云服務(wù)器或企業(yè)數(shù)據(jù)中心中。

在醫(yī)療保健領(lǐng)域，邊緣計算可以對傳感器和其他醫(yī)療設(shè)備收集的數(shù)據(jù)進行分析。許多健康IT專家預(yù)測，正是這種計算和存儲能力，將通過提供近乎即時的處理來幫助改變醫(yī)療保健行業(yè)。

Henderson說，“邊緣計算處于醫(yī)療保健應(yīng)用的早期階段，但這是我們正在研究的東西。”他將邊緣計算視為多種醫(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公司的副總裁DaveMc Carthy說，“邊緣計算允許醫(yī)療保健組織推出新功能并提高響應(yīng)速度?！彼I(lǐng)導的分析師團隊涵蓋共享公有云、專用私有云和邊緣計算策略。

無處不在的醫(yī)療保健

專家表示，醫(yī)療保健趨勢的融合正在推動對邊緣計算的興趣和需求。

生成數(shù)據(jù)的端點設(shè)備呈指數(shù)增長是推動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)統(tǒng)計的92萬張醫(yī)院病床，計算出病床所有設(shè)備總數(shù)為920萬到1380萬臺。

與此同時，醫(yī)療保健行業(yè)正在加速采用算法、機器學習和人工智能。該行業(yè)還在臨床護理和培訓中采用更多的增強現(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，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，醫(yī)療保健正在擴展到醫(yī)院和醫(yī)生檢查室之外，虛擬訪問、遠程患者監(jiān)控和消費者可穿戴設(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)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)的激增將導致醫(yī)療機構(gòu)60%的IT基礎(chǔ)設(shè)施建立在數(shù)據(jù)平臺上，該平臺將使用人工智能來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并增強客戶體驗，到 2025 年，60% 的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% 的醫(yī)學成像工作流程將使用人工智能來檢測潛在疾病并指導臨床干預(yù)，50%的醫(yī)療成像工作流程將使用遠程放射學來共享研究并改善與放射科醫(yī)生的聯(lián)系。

盡管大部分數(shù)據(jù)最終會出現(xiàn)在集中式服務(wù)器中(無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，其中很大一部分數(shù)據(jù)需要收集、處理和存儲在更靠近其生成和消費地的位置。

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

McCarthy說，“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)并需要對其進行實時分析的任何時候，都需要采用邊緣計算技術(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公司的首席技術(shù)官Mike Angelakos表示，隨著他和他的同事在公司中推進互聯(lián)醫(yī)療保健和其他數(shù)字計劃，看到了這些問題。

他指出，一些醫(yī)學圖像每張圖像的大小達到3GB到6GB，臨床醫(yī)生經(jīng)常在任何給定時間查看患者的多張圖像。

他說，“而且因為它們太大了，而且由于它們在屏幕上的讀取和呈現(xiàn)方式，無法將它們移動到云端。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，這不僅要花費太多的費用，而且在緊急情況下速度太慢。當我們備份創(chuàng)傷的放射學圖像時，這些額外的時間對那些患者來說影響重大?！?

邊緣計算處在早期階段，但在未來會增長

根據(jù)IDC公司發(fā)布的《2021年6月邊緣支出指南》，醫(yī)療保健提供商在邊緣計算(硬件、軟件和服務(wù))上的支出到2025年將達到103億美元，未來五年的復合年增長率為17%。

盡管這似乎是一筆巨額資金，但醫(yī)療IT領(lǐng)導人表示，邊緣計算在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于早期階段。此外，他們還注意到，當今醫(yī)療領(lǐng)域邊緣存在的大部分計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，“如果你進一間病房，就會看到運行四到五臺設(shè)備，例如心臟監(jiān)護儀，它們就是一種邊緣計算設(shè)備。他們都會采集患者數(shù)據(jù)并在端點對其進行可視化，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，未來幾年對邊緣計算技術(shù)的投資將會增長。隨著這種增長，一些人表示，邊緣計算將有助于改變提供醫(yī)療護理的方式、地點和速度。

Angelakos以一個試點項目為例。 Geisinger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就診，并在檢查前接收臨床工作人員的消息。

Angelakos說，“在這種情況下，患者的智能手機將成為邊緣計算設(shè)備。它將有助于從患者的角度簡化體驗，也從操作的角度簡化它?！彼a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)并減少紙張使用(節(jié)省資源)。

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

韋恩州立大學計算機科學教授、邊緣計算和互聯(lián)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)人員可以拍攝照片，這些照片可以與來自車載醫(yī)療設(shè)備的患者生物特征數(shù)據(jù)進行整理，并由邊緣計算設(shè)備進行分析。然后，其結(jié)果可以指導醫(yī)務(wù)人員在途中進行治療，并可以提醒急診室臨床醫(yī)生如何最好地為患者的到來做好準備。

Shi表示，執(zhí)行現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)計算的邊緣設(shè)備可以讓醫(yī)務(wù)人員在現(xiàn)場評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算在實現(xiàn)更有效的虛擬護理和遠程患者監(jiān)控方面的潛力，作為該技術(shù)轉(zhuǎn)型能力的證據(jù)。

Hess說，與許多其他醫(yī)療機構(gòu)一樣，UCHealth公司在新冠疫情期間擴大了虛擬訪問的使用范圍。與此同時，醫(yī)療保健系統(tǒng)擴大了遠程監(jiān)測患者的能力。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，“我們對患者護理的思考方式在未來將涉及到保持健康，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，就可以進行適當?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。

在醫(yī)療保健領(lǐng)域擴展邊緣計算的障礙

據(jù)首席信息官和醫(yī)療IT研究人員稱，邊緣計算在醫(yī)療保健中的廣泛采用還需要數(shù)年時間，甚至可能需要十年或更長時間。正如奧蘭治縣兒童健康中心的Henderson所說，“邊緣計算得到廣泛應(yīng)用還為時過早;這是一個10年及以后的事情?！?

專家表示，多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，為醫(yī)療設(shè)備和診斷設(shè)備提供資金，對患者治療和護理產(chǎn)生直接影響，這通常是有先例的。

Henderson解釋說，“新技術(shù)成為主流并真正被接受需要一段時間，因為這涉及投資，當查看醫(yī)療保健必須進行的各種投資時，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)的智能實時院前通信系統(tǒng)，但該提案尚未獲得資助。

另一方面，許多機構(gòu)尚未投資于其他推動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)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。許多端點和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備也是如此。

Shi指出，事實上，許多醫(yī)療機構(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)，集成對于在邊緣利用患者數(shù)據(jù)至關(guān)重要。

此外，醫(yī)療機構(gòu)必須為使用邊緣計算的計劃制定強有力的數(shù)據(jù)政策和程序，不僅要保護敏感的患者數(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)生過多的數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生噪音而不是價值。

Shi說，“挑戰(zhàn)在于創(chuàng)造整個生態(tài)系統(tǒng)，而其鏈條如此之長。雖然可能在邊緣計算方面取得進步，但這本身并不能真正改變整個事情。”

事實上，總部在賓夕法尼亞州阿倫敦的Lehigh Valley公司高級副總裁兼首席信息官Michael Minear表示，他并不認為邊緣計算是一項關(guān)鍵需求。他說，“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)，對我們來說，這些在患者護理方面具有高度戰(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2700萬個數(shù)據(jù)點。但是可以在本地網(wǎng)絡(luò)和本地服務(wù)器上運行這些設(shè)備。鑒于此，Minear表示，他沒有遇到需要投資邊緣計算來解決的與云計算相關(guān)的延遲問題。

邊緣計算在互聯(lián)護理方面的價值

Dunbrack承認，邊緣計算對于在本地運行大量系統(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)療保健中一個有價值的變革性組成部分。

她說，邊緣計算減少了網(wǎng)絡(luò)延遲。它無需將所有本地生成的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_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成本。它可以通過限制數(shù)據(jù)向本地設(shè)備的移動以及限制在一個地點收集的數(shù)據(jù)范圍來帶來安全優(yōu)勢。

Dunbrack說，邊緣計算的大價值實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，邊緣計算也能提供良好的性能。

她說，這對于實現(xiàn)互聯(lián)醫(yī)療以及無處不在的醫(yī)療保健至關(guān)重要。

當前題目：邊緣計算將如何改變醫(yī)療保健行業(yè)
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