邊緣計(jì)算如何改變醫(yī)療保健行業(yè)？

邊緣計(jì)算將有助于重塑醫(yī)療服務(wù)的提供方式、地點(diǎn)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(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)建一個(gè)圖像存儲(chǔ)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(jì)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(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)智能系統(tǒng)。他說，邊緣計(jì)算可以實(shí)時(shí)分析大文件，這將是實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)工作的關(guān)鍵組成部分。

邊緣計(jì)算越來越被認(rèn)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(jì)算范式。

在典型的邊緣計(jì)算設(shè)置中，由終端設(shè)備（如傳感器、攝像頭或智能手機(jī)）收集的邊緣服務(wù)器或網(wǎng)關(guān)存儲(chǔ)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(jìn)行額外處理。在某些情況下，初始處理是在終端設(shè)備本身進(jìn)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(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。

在醫(yī)療保健領(lǐng)域，邊緣計(jì)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(cè)，正是這種計(jì)算和存儲(chǔ)能力將有助于通過提供近乎即時(shí)的治療來改變醫(yī)療保健行業(yè)。

Henderson邊緣計(jì)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(rèn)為邊緣計(jì)算是各種醫(yī)療保健場(chǎng)景中的關(guān)鍵支持技術(shù)。

邊緣計(jì)算可以通過處理來自醫(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公司副總裁DaveMc Carthy邊緣計(jì)算允許醫(yī)療保健組織推出新、專用私有云和邊緣計(jì)算策略，邊緣計(jì)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(shì)的整合正在促進(jìn)對(duì)邊緣計(jì)算的興趣和需求。

指數(shù)增長(zhǎng)是促進(jìn)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)，以及美國醫(yī)院協(xié)會(huì)(AHA)醫(yī)院病床統(tǒng)計(jì)92萬張，病床總設(shè)備920萬至1380萬臺(tái)。

與此同時(shí)，醫(yī)療保健行業(yè)正在加快算法、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的使用。該行業(yè)在臨床護(hù)理和培訓(xùn)中也采用了更多的增強(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，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(shí)，醫(yī)療保健正在擴(kuò)展到醫(yī)院和醫(yī)生檢查室。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)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(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(jī)構(gòu)IT基礎(chǔ)設(shè)施建立在數(shù)據(jù)平臺(tái)上，利用人工智能改進(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)，增強(qiáng)客戶體驗(yàn) 2025 年，60% 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% 人工智能將用于檢測(cè)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(yuǎn)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?jǐn)?shù)據(jù)最終會(huì)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?jǐn)?shù)據(jù)需要收集、處理和存儲(chǔ)在更接近其生成和消費(fèi)的地方。

專家表示，醫(yī)療保健行業(yè)需要更強(qiáng)的處理能力，因?yàn)閷⒋罅繑?shù)據(jù)移動(dòng)到云端的高成本、網(wǎng)絡(luò)限制和延遲。

McCarthy邊緣計(jì)算在過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)并需要實(shí)時(shí)分析的任何時(shí)候，都需要使用邊緣計(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公司首席技術(shù)官M(fèi)ike 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(jì)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(dá)到3GB到6GB，臨床醫(yī)生經(jīng)常在任何時(shí)間檢查病人的多張圖像。

他說：因?yàn)樗鼈兲罅?，而且由于它們?cè)谄聊簧系淖x取和呈現(xiàn)，它們無法移動(dòng)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(fèi)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(shí)，這些額外的時(shí)間對(duì)那些病人有很大的影響。

邊緣計(jì)算處于早期階段，但未來會(huì)增長(zhǎng)

根據(jù)IDC公司發(fā)布的《2021年6月邊緣支出指南》，2025年邊緣計(jì)算(硬件、軟件、服務(wù))醫(yī)療保健提供商支出將達(dá)到103億美元，未來五年復(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)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(jì)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(jìn)入一個(gè)病房，你會(huì)看到四到五個(gè)設(shè)備，比如心臟監(jiān)護(hù)儀，它們是邊緣計(jì)算設(shè)備。他們都會(huì)收集病人的數(shù)據(jù)，并在終點(diǎn)進(jìn)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(jì)，未來幾年對(duì)邊緣計(jì)算技術(shù)的投資將會(huì)增加。隨著這種增長(zhǎng)，一些人說，邊緣計(jì)算將有助于改變提供醫(yī)療保健的方式、地點(diǎn)和速度。

Angelakos以試點(diǎn)項(xiàng)目為例。Geisinger該公司正在測(cè)試一個(gè)使用自動(dòng)化和面部識(shí)別技術(shù)的平臺(tái)，以便患者可以通過智能手機(jī)注冊(cè)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(jī)將成為邊緣計(jì)算設(shè)備。它將有助于從患者和操作的角度簡(jiǎn)化體驗(yàn)。他補(bǔ)充說，該平臺(tái)將有助于限制注冊(cè)過程中的物理接觸點(diǎn)（減少細(xì)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(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)網(wǎng)健康專家Weisong Shi以應(yīng)急服務(wù)的未來為例。在救護(hù)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(jì)算設(shè)備進(jìn)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(shí)施現(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)人員進(jìn)行現(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。

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

Hess和許多其他醫(yī)療機(jī)構(gòu)一樣，UCHealth在新冠肺炎疫情期間，公司擴(kuò)大了虛擬訪問的使用范圍。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(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)，并為患者和臨床醫(yī)生提供意見。

他繼續(xù)說：我們對(duì)患者護(hù)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(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。

擴(kuò)大醫(yī)療保健領(lǐng)域邊緣計(jì)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(jì)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(zhǎng)時(shí)間。就像奧蘭治縣兒童健康中心一樣Henderson邊緣計(jì)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(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，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(hù)理。

Henderson解釋說：新技術(shù)需要一段時(shí)間才能成為主流，真正被接受，因?yàn)樗婕巴顿Y。當(dāng)檢查醫(yī)療保健必須進(jìn)行的各種投資時(shí)，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(shí)時(shí)院前通信系統(tǒng)，但該提案尚未得到資助。

另一方面，許多機(jī)構(gòu)還沒有投資于其他促進(jìn)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)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(diǎn)和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備也是如此。

Shi事實(shí)上，許多醫(yī)療機(jī)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(duì)于邊緣使用患者數(shù)據(jù)至關(guān)重要。

此外，醫(yī)療機(jī)構(gòu)必須制定強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)政策和程序，使用邊緣計(jì)算計(jì)劃，不僅要保護(hù)敏感患者的數(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)生太多的數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生噪音而不是價(jià)值。

Shi挑戰(zhàn)在于創(chuàng)造整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，它的鏈條太長(zhǎng)了。雖然邊緣計(jì)算可能會(huì)取得進(jìn)展，但這本身并不能真正改變整個(gè)事情。

事實(shí)上，總部位于賓夕法尼亞州阿倫敦Lehigh Valley公司高級(jí)副總裁兼首席信息官M(fèi)ichael Minear他說，他不認(rèn)為邊緣計(jì)算是一個(gè)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(duì)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(jī)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(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。但這些設(shè)備可以在本地網(wǎng)絡(luò)和本地服務(wù)器上運(yùn)行。鑒于此，Minear他說，他沒有遇到與云計(jì)算相關(guān)的延遲問題，需要投資邊緣計(jì)算來解決。

邊緣計(jì)算在互聯(lián)網(wǎng)護(hù)理中的價(jià)值

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

她說，邊緣計(jì)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_(tái)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(chǔ)的成本。它可以通過限制數(shù)據(jù)到本地設(shè)備的移動(dòng)和在一個(gè)地點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)范圍來帶來安全優(yōu)勢(shì)。

Dunbrack邊緣計(jì)算的最大價(jià)值實(shí)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(huì)因網(wǎng)絡(luò)速度而延遲；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，這對(duì)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)醫(yī)療和無處不在的醫(yī)療保健至關(guān)重要。