邊緣計(jì)算(suàn)将如何改變醫(yī)療保健行業

邊緣計(jì)算(suàn)将有助于重塑醫(yī)療服務的提供方式、地點和(hé)速度，但(dàn)大(dà)規模采用(yòng)的障礙仍然存在。 加利福尼亞州的奧蘭治縣兒童健康中心正在與其他(tā)醫(yī)療機構合作(zuò)收集臨床圖像——核磁共振成像、超聲心動圖等。其目标是創建圖像存儲庫以分析洞察力，從(cóng)而訓練能(néng)夠幫助臨床醫(yī)生進行診斷的算(suàn)法。 盡管該計(jì)劃尚處于早期階段，但(dàn)奧蘭治縣兒童健康中心副總裁兼首席信息官John Henderson已經在考慮其組織需要哪些(xiē)技術來(lái)實現(xiàn)這(zhè)樣一個智能(néng)系統。他(tā)說，邊緣計(jì)算(suàn)能(néng)夠對(duì)大(dà)文(wén)件進行實時(shí)分析，這(zhè)将是實現(xiàn)這(zhè)項工(gōng)作(zuò)的關鍵組成部分。 邊緣計(jì)算(suàn)越來(lái)越被視(shì)爲連接設備創建的數據生态系統中的重要組成部分。它通常被定義爲一種分布式計(jì)算(suàn)範式，它将計(jì)算(suàn)和(hé)數據存儲在物理(lǐ)上(shàng)靠近數據生成和(hé)使用(yòng)的地方。 在典型的邊緣計(jì)算(suàn)設置中，位于網絡邊緣的邊緣服務器或網關存儲和(hé)處理(lǐ)由終端設備(如傳感器、攝像頭或智能(néng)手機)收集的數據，并經常将部分或全部數據發送到(dào)雲端進行額外(wài)處理(lǐ)。在某些(xiē)情況下(xià)，初始處理(lǐ)是在終端設備本身執行的，但(dàn)無論哪種方式，初始數據處理(lǐ)和(hé)分析都發生在數據收集地點附近，而不是在遠程雲服務器或企業數據中心中。 在醫(yī)療保健領域，邊緣計(jì)算(suàn)可以對(duì)傳感器和(hé)其他(tā)醫(yī)療設備收集的數據進行分析。許多健康IT專家預測，正是這(zhè)種計(jì)算(suàn)和(hé)存儲能(néng)力，将通過提供近乎即時(shí)的處理(lǐ)來(lái)幫助改變醫(yī)療保健行業。 Henderson說，“邊緣計(jì)算(suàn)處于醫(yī)療保健應用(yòng)的早期階段，但(dàn)這(zhè)是我們正在研究的東西。”他(tā)将邊緣計(jì)算(suàn)視(shì)爲多種醫(yī)療保健場景中的關鍵支持技術。 邊緣計(jì)算(suàn)可以通過處理(lǐ)來(lái)自(zì)醫(yī)療設備(如血糖監測儀和(hé)血壓袖帶)的數據，然後提醒臨床醫(yī)生有問題的讀數，以支持先進的遠程患者監測。當各種部件在醫(yī)院設施中移動時(shí)，它可以在各種部件通過醫(yī)院設施時(shí)對(duì)醫(yī)療設備進行實時(shí)管理(lǐ)。此外(wài)，它還可以爲增強現(xiàn)實和(hé)虛拟現(xiàn)實培訓課程提供按需内容，邊緣計(jì)算(suàn)設備的接近度确保體驗沒有延遲。 研究機構IDC公司的副總裁DaveMc Carthy說，“邊緣計(jì)算(suàn)允許醫(yī)療保健組織推出新功能(néng)并提高(gāo)響應速度。”他(tā)領導的分析師團隊涵蓋共享公有雲、專用(yòng)私有雲和(hé)邊緣計(jì)算(suàn)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(duì)邊緣計(jì)算(suàn)的興趣和(hé)需求。 生成數據的端點設備呈指數增長是推動邊緣計(jì)算(suàn)需求的重要因素之一。IDC公司公共部門(mén)集團副總裁Lynne Dunbrack使用(yòng)美(měi)國醫(yī)院協會(huì)對(duì)每張床位聯網醫(yī)療設備的估計(jì)，以及美(měi)國醫(yī)院協會(huì)(AHA)統計(jì)的92萬張醫(yī)院病床，計(jì)算(suàn)出病床所有設備總數爲920萬到(dào)1380萬台。 與此同時(shí)，醫(yī)療保健行業正在加速采用(yòng)算(suàn)法、機器學習和(hé)人工(gōng)智能(néng)。該行業還在臨床護理(lǐ)和(hé)培訓中采用(yòng)更多的增強現(xiàn)實和(hé)虛拟現(xiàn)實。所有這(zhè)些(xiē)用(yòng)途都需要強大(dà)的實時(shí)數據處理(lǐ)能(néng)力，才能(néng)在醫(yī)療保健環境中有效地提供可用(yòng)的結果。 與此同時(shí)，醫(yī)療保健正在擴展到(dào)醫(yī)院和(hé)醫(yī)生檢查室之外(wài)，虛拟訪問、遠程患者監控和(hé)消費者可穿戴設備創造了(le)臨床醫(yī)生想要捕獲和(hé)分析的更多數據，以便他(tā)們可以随時(shí)随地提供護理(lǐ)。 IDC公司發布的《2021年全球健康産業預測調查》報(bào)告強調了(le)這(zhè)些(xiē)趨勢： ·到(dào)2021年底，10家行業領先的腕戴式可穿戴設備公司中的7家将發布算(suàn)法，能(néng)夠及早發現(xiàn)包括新冠病毒和(hé)流感在内的傳染病的潛在迹象。 ·到(dào)2024年，數據的激增将導緻醫(yī)療機構60%的IT基礎設施建立在數據平台上(shàng)，該平台将使用(yòng)人工(gōng)智能(néng)來(lái)改進流程自(zì)動化和(hé)決策。 ·爲了(le)爲醫(yī)療保健專業人員提供身臨其境的培訓并增強客戶體驗，到(dào) 2025 年，60% 的提供商将從(cóng)概念驗證轉向全面部署 AR/VR 技術。 ·到(dào) 2026 年，65% 的醫(yī)學成像工(gōng)作(zuò)流程将使用(yòng)人工(gōng)智能(néng)來(lái)檢測潛在疾病并指導臨床幹預，50%的醫(yī)療成像工(gōng)作(zuò)流程将使用(yòng)遠程放(fàng)射學來(lái)共享研究并改善與放(fàng)射科醫(yī)生的聯系。 盡管大(dà)部分數據最終會(huì)出現(xiàn)在集中式服務器中(無論是在雲中還是在醫(yī)院的内部部署數據中心)，但(dàn)醫(yī)療IT 專家表示，其中很(hěn)大(dà)一部分數據需要收集、處理(lǐ)和(hé)存儲在更靠近其生成和(hé)消費地的位置。 專家表示，由于将大(dà)量數據移動到(dào)雲端的高(gāo)成本、網絡限制和(hé)延遲問題，醫(yī)療保健行業需要更強大(dà)的處理(lǐ)能(néng)力。 McCarthy說，“邊緣計(jì)算(suàn)在過去幾年變得如此重要的一個主要原因是人們在使用(yòng)雲服務時(shí)遇到(dào)的限制。在生成大(dà)量數據并需要對(duì)其進行實時(shí)分析的任何時(shí)候，都需要采用(yòng)邊緣計(jì)算(suàn)技術。” 總部位于賓夕法尼亞州丹維爾的醫(yī)療保健系統提供商Geisinger公司的首席技術官Mike Angelakos表示，随着他(tā)和(hé)他(tā)的同事(shì)在公司中推進互聯醫(yī)療保健和(hé)其他(tā)數字計(jì)劃，看(kàn)到(dào)了(le)這(zhè)些(xiē)問題。 他(tā)指出，一些(xiē)醫(yī)學圖像每張圖像的大(dà)小(xiǎo)達到(dào)3GB到(dào)6GB，臨床醫(yī)生經常在任何給定時(shí)間查看(kàn)患者的多張圖像。 他(tā)說，“而且因爲它們太大(dà)了(le)，而且由于它們在屏幕上(shàng)的讀取和(hé)呈現(xiàn)方式，無法将它們移動到(dào)雲端。将這(zhè)些(xiē)資料傳輸到(dào)集中的服務器，應用(yòng)程序可以在那裏分析這(zhè)些(xiē)資料，這(zhè)不僅要花(huā)費太多的費用(yòng)，而且在緊急情況下(xià)速度太慢。當我們備份創傷的放(fàng)射學圖像時(shí)，這(zhè)些(xiē)額外(wài)的時(shí)間對(duì)那些(xiē)患者來(lái)說影響重大(dà)。” 邊緣計(jì)算(suàn)處在早期階段，但(dàn)在未來(lái)會(huì)增長 根據IDC公司發布的《2021年6月邊緣支出指南》，醫(yī)療保健提供商在邊緣計(jì)算(suàn)(硬件、軟件和(hé)服務)上(shàng)的支出到(dào)2025年将達到(dào)103億美(měi)元，未來(lái)五年的複合年增長率爲17%。 盡管這(zhè)似乎是一筆(bǐ)巨額資金(jīn)，但(dàn)醫(yī)療IT領導人表示，邊緣計(jì)算(suàn)在醫(yī)療領域的應用(yòng)仍處于早期階段。此外(wài)，他(tā)們還注意到(dào)，當今醫(yī)療領域邊緣存在的大(dà)部分計(jì)算(suàn)能(néng)力都嵌入了(le)終端設備中。 總部位于科羅拉多州的醫(yī)院、診所和(hé)醫(yī)療保健提供商UCHealth 公司的首席信息官Steve Hess 說，“如果你(nǐ)進一間病房，就會(huì)看(kàn)到(dào)運行四到(dào)五台設備，例如心髒監護儀，它們就是一種邊緣計(jì)算(suàn)設備。他(tā)們都會(huì)采集患者數據并在端點對(duì)其進行可視(shì)化，因此現(xiàn)在已經模糊了(le)醫(yī)療設備和(hé) IT 設備之間的界限。” 醫(yī)療IT專家預計(jì)，未來(lái)幾年對(duì)邊緣計(jì)算(suàn)技術的投資将會(huì)增長。随着這(zhè)種增長，一些(xiē)人表示，邊緣計(jì)算(suàn)将有助于改變提供醫(yī)療護理(lǐ)的方式、地點和(hé)速度。 Angelakos以一個試點項目爲例。 Geisinger公司正在測試一個使用(yòng)自(zì)動化和(hé)面部識别技術的平台，以便患者可以通過智能(néng)手機注冊臨床就診，并在檢查前接收臨床工(gōng)作(zuò)人員的消息。 Angelakos說，“在這(zhè)種情況下(xià)，患者的智能(néng)手機将成爲邊緣計(jì)算(suàn)設備。它将有助于從(cóng)患者的角度簡化體驗，也(yě)從(cóng)操作(zuò)的角度簡化它。”他(tā)補充說，該平台将有助于限制注冊過程中的物理(lǐ)接觸點(減少細菌傳播)并減少紙(zhǐ)張使用(yòng)(節省資源)。 其他(tā)人則爲醫(yī)療保健領域的邊緣計(jì)算(suàn)設想了(le)更多變革性的機會(huì)。 韋恩州立大(dà)學計(jì)算(suàn)機科學教授、邊緣計(jì)算(suàn)和(hé)互聯健康專家Weisong Shi以應急服務的未來(lái)爲例。在救護車上(shàng)工(gōng)作(zuò)的醫(yī)務人員可以拍(pāi)攝照片，這(zhè)些(xiē)照片可以與來(lái)自(zì)車載醫(yī)療設備的患者生物特征數據進行整理(lǐ)，并由邊緣計(jì)算(suàn)設備進行分析。然後，其結果可以指導醫(yī)務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(hǎo)地爲患者的到(dào)來(lái)做好(hǎo)準備。 Shi表示，執行現(xiàn)場實時(shí)數據計(jì)算(suàn)的邊緣設備可以讓醫(yī)務人員在現(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(tā)人則引用(yòng)邊緣計(jì)算(suàn)在實現(xiàn)更有效的虛拟護理(lǐ)和(hé)遠程患者監控方面的潛力，作(zuò)爲該技術轉型能(néng)力的證據。 Hess說，與許多其他(tā)醫(yī)療機構一樣，UCHealth公司在新冠疫情期間擴大(dà)了(le)虛拟訪問的使用(yòng)範圍。與此同時(shí)，醫(yī)療保健系統擴大(dà)了(le)遠程監測患者的能(néng)力。Hess表示，爲了(le)在這(zhè)兩種情況下(xià)更好(hǎo)地爲患者服務，他(tā)設想擁有由邊緣計(jì)算(suàn)和(hé)其他(tā)技術(如人工(gōng)智能(néng))支持的數字工(gōng)具，可以收集和(hé)分析患者生成的數據，爲患者和(hé)臨床醫(yī)生提供見解。 他(tā)繼續說，“我們對(duì)患者護理(lǐ)的思考方式在未來(lái)将涉及到(dào)保持健康，如果我們能(néng)夠弄清楚他(tā)們的正常健康狀況是什(shén)麽，以及哪裏有問題，就可以進行适當的幹預。所有這(zhè)些(xiē)都需要一些(xiē)邊緣計(jì)算(suàn)。我們需要患者的數據，這(zhè)些(xiē)數據将進入邊緣的智能(néng)層。” Hess表示，邊緣計(jì)算(suàn)(無論是在患者的手機上(shàng)還是在專用(yòng)設備上(shàng)進行)對(duì)于在互聯網接入速度較慢甚至沒有互聯網接入的農(nóng)村地區(qū)進行數據分析尤爲重要。 在醫(yī)療保健領域擴展邊緣計(jì)算(suàn)的障礙 據首席信息官和(hé)醫(yī)療IT研究人員稱，邊緣計(jì)算(suàn)在醫(yī)療保健中的廣泛采用(yòng)還需要數年時(shí)間，甚至可能(néng)需要十年或更長時(shí)間。正如奧蘭治縣兒童健康中心的Henderson所說，“邊緣計(jì)算(suàn)得到(dào)廣泛應用(yòng)還爲時(shí)過早；這(zhè)是一個10年及以後的事(shì)情。” 專家表示，多種因素正在控制邊緣計(jì)算(suàn)的部署。首先，醫(yī)療機構通常有其他(tā)投資重點。首席信息官表示，爲醫(yī)療設備和(hé)診斷設備提供資金(jīn)，對(duì)患者治療和(hé)護理(lǐ)産生直接影響，這(zhè)通常是有先例的。 Henderson解釋說，“新技術成爲主流并真正被接受需要一段時(shí)間，因爲這(zhè)涉及投資，當查看(kàn)醫(yī)療保健必須進行的各種投資時(shí)，希望确保它們處于正确的位置。” 例如，Shi和(hé)一些(xiē)同事(shì)開(kāi)發了(le)一個連接緊急醫(yī)療服務(EMS)的原型，他(tā)們将其命名爲STREMS，用(yòng)于緊急醫(yī)療服務(EMS)的智能(néng)實時(shí)院前通信系統，但(dàn)該提案尚未獲得資助。 另一方面，許多機構尚未投資于其他(tā)推動邊緣計(jì)算(suàn)能(néng)力需求的技術組件。病人床邊的許多醫(yī)療設備都配備了(le)嵌入式計(jì)算(suàn)能(néng)力，因此已經在發揮作(zuò)用(yòng)。有一類新興的人工(gōng)智能(néng)工(gōng)具用(yòng)于分析患者生成的數據，但(dàn)尚未廣泛部署。許多端點和(hé)物聯網(IoT)設備也(yě)是如此。 Shi指出，事(shì)實上(shàng)，許多醫(yī)療機構仍在努力全面集成它們部署多年的所有應用(yòng)程序和(hé)系統，集成對(duì)于在邊緣利用(yòng)患者數據至關重要。 此外(wài)，醫(yī)療機構必須爲使用(yòng)邊緣計(jì)算(suàn)的計(jì)劃制定強有力的數據政策和(hé)程序，不僅要保護敏感的患者數據，還要确定每個用(yòng)例所需的正确數據。否則，它們最終可能(néng)會(huì)産生過多的數據，從(cóng)而産生噪音(yīn)而不是價值。 Shi說，“挑戰在于創造整個生态系統，而其鏈條如此之長。雖然可能(néng)在邊緣計(jì)算(suàn)方面取得進步，但(dàn)這(zhè)本身并不能(néng)真正改變整個事(shì)情。” 事(shì)實上(shàng)，總部在賓夕法尼亞州阿倫敦的Lehigh Valley公司高(gāo)級副總裁兼首席信息官Michael Minear表示，他(tā)并不認爲邊緣計(jì)算(suàn)是一項關鍵需求。他(tā)說，“我們非常關注臨床設備(例如CT掃描儀和(hé)數字輸液泵)，對(duì)我們來(lái)說，這(zhè)些(xiē)在患者護理(lǐ)方面具有高(gāo)度戰略性和(hé)重要意義。” 此外(wài)，Minear表示，他(tā)已經具備處理(lǐ)其機構數據的IT能(néng)力。他(tā)的醫(yī)療保健系統中的臨床設備每天向其電子健康記錄(EHR)系統上(shàng)傳近2700萬個數據點。但(dàn)是可以在本地網絡和(hé)本地服務器上(shàng)運行這(zhè)些(xiē)設備。鑒于此，Minear表示，他(tā)沒有遇到(dào)需要投資邊緣計(jì)算(suàn)來(lái)解決的與雲計(jì)算(suàn)相關的延遲問題。 邊緣計(jì)算(suàn)在互聯護理(lǐ)方面的價值 Dunbrack承認，邊緣計(jì)算(suàn)對(duì)于在本地運行大(dà)量系統的企業來(lái)說并不重要，但(dàn)她(tā)仍然認爲邊緣計(jì)算(suàn)是現(xiàn)代醫(yī)療保健中一個有價值的變革性組成部分。 她(tā)說，邊緣計(jì)算(suàn)減少了(le)網絡延遲。它無需将所有本地生成的數據傳輸到(dào)雲平台或内部部署數據中心，從(cóng)而保留所需的帶寬，并控制傳輸和(hé)集中存儲成本。它可以通過限制數據向本地設備的移動以及限制在一個地點收集的數據範圍來(lái)帶來(lái)安全優勢。 Dunbrack說，邊緣計(jì)算(suàn)的最大(dà)價值實際上(shàng)在于它能(néng)夠處理(lǐ)和(hé)分析靠近患者身體的數據，而不會(huì)因網絡速度而産生任何延遲；即使外(wài)部網絡關閉，邊緣計(jì)算(suàn)也(yě)能(néng)提供良好(hǎo)的性能(néng)。 她(tā)說，這(zhè)對(duì)于實現(xiàn)互聯醫(yī)療以及無處不在的醫(yī)療保健至關重要。