通信世界网消息（CWW）摘要：传统医疗设备大多存在互联性差、数据传输滞后、资源调度能力低等突出问题，本文以无线通信视角对医疗设备智能互联技术开展针对性研究，充分利用5G、Wi-Fi 6及蓝牙Mesh等无线通信技术的特性，搭建医疗设备互联架构，并且针对设备接入认证、数据加密传输以及多设备协同通信方案进行了精心设计。实践数据显示，该技术可实现多类型医疗设备的无缝互联和数据共享，有力提升医院的临床诊疗效率和医疗设备的智能化管理水平，为智慧医疗建设提供有益借鉴。
关键词：无线通信；医疗设备；智能互联；数据共享；智慧医疗
2015年“健康中国”战略发布，其与新一代信息技术革命形成双轮驱动，智慧医疗成为行业转型升级的重点方向。医疗设备是临床诊疗、健康监测的核心载体，而设备之间的互联互通是实现智慧医疗的基础与前提。传统的医疗设备多采用独立运行或有线互联的模式，布线施工作业量大、设备移动性差、数据难以整合等问题突出，严重制约了医疗服务水平的提升。无线通信技术的不断突破为医疗设备互联开辟了新路径：5G具备大带宽、低时延的特性，Wi-Fi 6则拥有高并发的接入能力，二者可以适配不同场景下医疗设备的数据传输需求。
1 医疗设备互联现状与技术需求
1.1 传统医疗设备互联模式的局限性
传统医疗设备互联多采用有线连接（如RS-232、以太网等）方式，这种方式在临床应用中存在许多局限性，例如在部署时，要进行大量的布线施工作业，会对医院现有的场地布局产生较大影响，不仅增加了建设成本，还降低了设备的移动灵活性，难以满足院外紧急救护、院内移动查房等场景的需求。传统有线互联方式的维护成本也较高，线路老化、接口故障等问题频发，给医院设备管理带来较大压力。医疗设备厂商多使用私有通信协议，设备之间容易形成“信息孤岛”，使医生无法快速、完整地获取患者生命体征数据、检查报告等信息，导致诊疗决策能力降低。除此之外，位置相对固定的有线设备难以满足远程监测、居家护理等新兴医疗服务场景的需求，限制了医疗服务的拓展空间。
1.2 无线通信技术在医疗领域的适配性分析
目前，无线通信技术已成为破解医疗设备互联难题的重要手段，各类无线通信技术以其差异化特性，可分别匹配不同医疗应用场景的实际需求。5G凭借大带宽、低时延、广连接的技术优势，适配手术机器人远程操控、高清医学影像实时传输等对传输质量要求严苛的应用场景，端到端时延可降至毫秒级，确保远程手术的准确性与安全性。Wi-Fi 6技术在高并发接入方面表现优异，单AP可承载大量设备同时接入，适用于医院病房、门诊大厅等设备密集区域，可支持监护仪、血糖仪等多台设备的数据同时上传。蓝牙Mesh技术具有低功耗、自组网等优势，适用于穿戴式医疗设备（如智能手环、心电监测贴片等）互联场景，该技术支持设备间多跳通信并保持低功耗状态，可有效满足长期居家健康监测的实际需求。
1.3 医疗设备智能互联的核心技术需求
医疗设备智能互联须满足以下核心技术需求：一是高可靠性需求，医疗数据直接关系患者的生命安全，心电波形、血压等生命体征数据的传输应当确保低时延、“零丢包”，避免因数据传输中断或延迟导致诊疗失误；二是安全性需求，医疗数据涉及患者隐私，须利用加密传输、接入认证等技术手段，防止数据被窃取、篡改，同时应符合《信息安全技术—健康医疗数据安全指南》等国家标准的要求；三是异构设备的兼容性需求，医院的设备来自不同厂商，通信协议、数据格式差异较大，须设计统一的互联接口和协议转换机制，以实现不同品牌、不同类型设备的无缝对接；四是低功耗需求，对于穿戴式与便携式医疗设备，需要在保证数据传输性能的前提下，尽可能降低功耗、延长续航时间。
2 基于无线通信的医疗设备智能互联技术方案
2.1 医疗设备智能互联总体架构
本研究采用“感知层—传输层—应用层”三层架构，实现医疗设备的数据采集、传输与智能应用。感知层作为架构的基础，由各类医疗设备（如监护仪、CT扫描仪、穿戴式监测设备等）组成，这些设备通过内置无线通信模块采集设备状态与患者生理数据，并配备协议转换网关以解决异构设备兼容问题，将不同格式的数据统一转换为标准格式。
传输层作为架构的核心枢纽，在技术融合方面，集成了5G、Wi-Fi 6、蓝牙Mesh等多模无线通信技术，可根据设备类型、应用场景灵活选取通信方式。例如，手术机器人的数据经由5G传输，穿戴式设备的数据经由蓝牙Mesh传输。除此以外，传输层还部署了边缘计算节点，用于对采集的数据进行预处理，以减轻云端计算负担。
应用层由临床诊疗系统、设备管理系统、远程医疗系统等多个板块组成，通过对传输层数据的深入分析与挖掘，为医院内包括医护人员、设备管理人员在内的不同用户群体提供数据支撑，助推医疗服务、设备管理朝智能化方向发展。
2.2 医疗设备无线接入与认证机制设计
保障设备接入的安全性与规范性，需要依靠基于数字证书的认证机制，并建立医疗设备身份认证中心。在此基础上，为接入系统的每台医疗设备颁发唯一的数字证书，其中包含设备型号、厂商信息、设备序列号等身份标识；同时绑定设备的无线通信地址，防止非法的设备仿冒接入。
设备接入时需要向认证中心发送证书验证请求，认证中心利用公钥加密技术对设备的身份加以核验，验证通过后设备才能接入无线通信网络。针对移动医疗设备的漫游需求，本研究设计了一种快速切换认证机制，当设备在不同无线基站间漫游时，该机制凭借基站间的信息交互完成快速身份确认，避免重复执行全套认证流程，保障数据传输的连续性。除此以外，还要建立设备接入权限分级管理制度，按照设备类型和使用场景，分配不同的接入权限。例如，监护仪拥有数据上传和指令接收权限，而普通的监测设备仅有数据上传权限，以此防止越权操作引发的安全风险。
2.3 医疗数据无线传输与加密策略
依照医疗数据传输的实时性与安全性要求，本研究按照重要程度将数据划分成三个等级：一级数据是生命体征实时数据，包括心电波形、血氧饱和度等，借助5G或者Wi-Fi 6的低时延通道传输，保证数据传输的实时性；二级数据是常规检查报告的数据，包含血常规、尿常规等，此类数据大多采用批量传输形式，以此提升传输效率；三级数据是设备日志等非关键数据，采用低功耗传输形式，以减少系统所消耗的能源。在数据加密方面，系统使用对称加密与非对称加密相结合的混合加密方案。其中，对称加密算法负责医疗数据的加密传输，其加密速度快的特点可以满足实时数据传输的需求；非对称加密算法则用于对称加密密钥的传输，有效地防止密钥传输时被窃取。
3 小结
本文针对医疗设备无线智能互联技术开展研究，按照现状分析、技术适配、架构设计三个维度，系统梳理了医疗设备互联的需求和痛点，明确了医疗行业应用无线通信技术的适配场景以及智能互联的核心技术体系，提出了“感知层—传输层—应用层”三层智能互联总体架构。在系统的安全性与可靠性部分，介绍了基于数字证书的设备接入认证机制，实现了医疗设备的安全接入和权限管控；提出了分级传输与混合加密相结合的数据传输方案，兼顾医疗数据传输的实时性与安全性。后续研究可进一步优化多模无线通信的切换方案，最终实现医疗数据的深度挖掘和智能应用。
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