Koncepcja Internet of Medical Things (IoMT) wsparciem dla telemedycyny

Krystian Bień
Ekspert współpracujący z FPPP

Wartość globalnego rynku Internetu Rzeczy Medycznych (IoMT) ma wzrosnąć z 30,79 miliardów dolarów w 2021 roku do 187,60 miliardów dolarów w 2028 roku. Wdrożenie rozwiązań tego typu pomaga znacznie obniżyć koszty opieki zdrowotnej, tym samym zmniejszając finansowe obciążenie pacjentów i władz. IoMT przyczynia się także do personalizacji leczenia oraz wspiera dalszy rozwój telemedycyny.

Czym jest telemedycyna?

Telemedycyna definiowana jest jako praktykowanie medycyny na odległość i obejmuje swym zakresem diagnozę, edukację oraz leczenie. Nie jest to nowa koncepcja, liczne próby jej wykorzystania podejmowano już w latach 60. ubiegłego wieku. Pomimo obiecujących wyników, ze względu na różne wyzwania techniczne, w kolejnych dekadach (lata 70. i 80.) rozwój telemedycyny był jeszcze niewielki.

Wraz z rozwojem techniki w latach 90. XX wieku wzrosło zainteresowanie telemedycyną. Powstawało coraz więcej urządzeń medycznych przystosowanych do gromadzenia obrazów i innych danych w formie cyfrowej. Kluczowa była też ogólnoświatowa ekspansja szybkich systemów telekomunikacyjnych o dużej przepustowości. Postęp techniczny przyczynił się do tego, że obecnie praktycznie w każdej specjalności można znaleźć kliniczne zastosowania telemedycyny.

Lepsza jakość opieki nad pacjentami oraz ogólna poprawa opieki zdrowotnej związana jest w dużej mierze z pozyskaniem informacji, które są dostępne online w określonym miejscu i czasie. Rozwój technologii informacyjnych, a dokładniej Internetu, zwiększył ilość narzędzi, dzięki którym dane mogą być obecnie pozyskiwane i przekazywane na duże odległości, co umożliwiło rozwój telemedycyny.


Czym jest IoMT?

Internet Rzeczy Medycznych (Internet of Medical Things, IoMT) łączy ludzi, dane, procesy, oraz narzędzia w celu zapewnienia lepszych wyników leczenia[1]. IoMT umożliwia mobilną opiekę zdrowotną, przekształcając fizyczny szpital w przestrzeń wirtualną. Zamiast wymagać od pacjentów pozostania w placówce w celu obserwacji, urządzenia ubieralne (wearables) umożliwiają zdalne monitorowanie ich stanu zdrowia.

Rys. 1. Ekosystem IoMT (Designed by macrovector / Freepik)

IoMT jest jednym z podzbiorów Internetu Rzeczy (Internet of Things, IoT). Po raz pierwszy termin Internet of Things został użyty w 1999 roku przez brytyjskiego przedsiębiorcę i założyciela startupów Kevina Ashtona podczas prezentacji dla firmy Procter & Gamble. Podstawowe różnice pomiędzy IoT a IoMT to niezawodność urządzeń i kwestia bezpieczeństwa danych (IoMT zbiera dane medyczne, czyli szczególnie wrażliwe).


Wybrane przykłady IoMT

Inteligentne tabletki to nic innego jak tabletki wyposażone w miniaturowe czujniki. Jest to jeden ze sposobów weryfikowania różnych działań, np. compliance, czyli przestrzegania zaleceń lekarskich co do dawkowania leków. Po połknięciu takiej tabletki czujnik uaktywnia się, gdy wejdzie w kontakt z płynami żołądkowymi. Następnie zebrane dane przesyłane są do swego rodzaju przekaźnika mocowanego najczęściej na ramieniu pacjenta. Dalej przekaźnik przekazuje te informacje do aplikacji zainstalowanej na smartfonie. Od tego momentu zebrane dane mogą być zapisywane w kartotece pacjenta lub od razu udostępniane lekarzowi, który na bieżąco weryfikuje, czy pacjent stosuje się do zaleceń. Po rozpuszczeniu się leku połknięte czujniki są naturalnie usuwane przez przewód pokarmowy osoby badanej.

Urządzenia noszone klasy klinicznej są to urządzenia zatwierdzone przez organy regulacyjne. Wprowadzenie ich do użytku wymaga przeprowadzenia badań klinicznych, które muszą być certyfikowane przez krajowy organ regulacyjny w dziedzinie medycyny. W przeciwieństwie do urządzeń śledzących kondycję fizyczną, istotą tych wearables jest monitorowanie i poprawa stanu zdrowia w chorobach przewlekłych. Urządzenia IoMT, które są uważane za kliniczne wearables, obejmują np. inteligentne pasy, które wykrywają upadki lub paski na klatkę piersiową wyposażone w różnego rodzaju czujniki (EKG, tętna, temperatury i częstości oddechów). Wearables IoMT klasy klinicznej zapewniają lekarzom dostęp do informacji o stanie zdrowia pacjentów w czasie rzeczywistym, a także promują zaangażowanie pacjentów w leczenie.

Urządzenia śledzące kondycję fizyczną są to urządzenia IoMT obejmujące opaski, smartwatche, inteligentne buty i ubrania oraz wiele innych urządzeń konsumenckich. Wszystkie one łączą się z odpowiednimi aplikacjami mobilnymi, aby pomóc śledzić kondycję ich użytkowników. Dane zebrane przez te czujniki stanowią cenny zbiór informacji, który może przyczyniać się do poprawy trafności diagnoz stawianych przez specjalistów. Diagnozy mogą być personalizowane, ponieważ lekarz dysponuje większym zakresem zmiennych powiązanych z konkretną osobą.

Aktywa szpitalnemogą być efektywniej zarządzane dzięki IoMT. Zastosowanie np. chipów RFID pomaga monitorować sprzęt w celu zapewnienia bezpieczeństwa. IoMT przyczynia się także do unowocześnienia istniejącej infrastruktury opieki zdrowotnej. Od RM (rezonans magnetyczny) do aparatów EKG – łączność bezprzewodowa i przetwarzanie w chmurze zostały wdrożone w niemal każdym z obszarów działalności szpitala.

Inteligentne implanty są to urządzenia wszczepialne, które mają zarówno korzyści terapeutyczne, jak i możliwości diagnostyczne. Stanowią one wsparcie w szczególności dla pacjentów w stanach krytycznych. Implanty wyposażone w odpowiednie czujniki potrafią odczytywać parametry fizyczne, takie jak temperatura ciała, obciążenie czy ruch obiektu. Inteligentne implanty ortopedyczne czy rozruszniki serca gromadzą i przekazują dane wprost do ośrodków medycznych. Dane dostarczane przez te urządzania umożliwiają lekarzom udzielenie na czas właściwej pomocy medycznej.


Praktyczna implementacja IoMT

Na świecie stale zwiększa się liczba ośrodków opieki zdrowotnej świadczących swoim klientom usługi cyfrowe. Zdalny monitoring kluczowych parametrów życiowych w trybie online jest niezbędny do podejmowania coraz lepszych decyzji przez kadrę medyczną. Przykładem tego typu działania jest np. Mercy Virtual,które jest wirtualnym centrum opieki (zwane również „wirtualnym szpitalem”) w Chesterfield, Missouri, na przedmieściach St. Louis. Otwarty w 2015 r. ośrodek działa wyłącznie za pomocą telemedycyny – była to pierwsza tego typu placówka na świecie. film pokazujący wspomniany wcześniej szpital.

Fundamentalnym działaniem wirtualnego szpitala jest użycie IoMT, czyli urządzeń, które mogą monitorować nasz stan zdrowia praktycznie przez całą dobę. Zebrane przez nie parametry przekazywane są bezprzewodowo poprzez sieć LAN/WAN/5G do określonego punktu docelowego. Następnie, po nadaniu kontekstu, pomagają decydentom w podejmowaniu lepszych decyzji. Dzięki IoMT możliwe jest monitorowanie coraz większej liczby parametrów życiowych, które pośrednio lub bezpośrednio wpływają na stan naszego zdrowia. Mogą to być nie tylko podstawowe dane, takie jak puls, EKG czy ciśnienie, ale także bardziej szczegółowe informacje np. rytm dobowy, długość faz snu, aktywność fizyczna, aktualna waga, długość cyklu hormonalnego czy też inne czynniki wpływające na samopoczucie pacjenta. Szerszy zakres danych może być użyty przy opracowywaniu nowych leków lub w badaniach mających na celu znalezienie przyczyny chorób. Postawienie diagnozy na bazie podstawowego wywiadu z pacjentem nie należy do łatwych zadań. IoMT dostarcza kluczowe parametry i informacje, co umożliwia postawienie trafniejszej diagnozy.


Wyzwania związane z IoMT

Ze względu na stale rosnąca liczbę urządzeń IoMT z jakich korzysta służba zdrowia, wykładniczo rosną bazy danych, w których zapisywane są różnego rodzaju sygnały i dane przez nie generowane. Problemem staje się komunikacja oraz tempo wnioskowania na bazie coraz większej liczby zmiennych. Wydaje się, że obecny poziom zaawansowania technicznego odpowiada niniejszym wyzwaniom. Rozwiązaniem może być chociażby wykorzystanie edge computing (przetwarzanie brzegowe), fog computing (przetwarzanie we mgle) lub cloud computing (przetwarzanie w chmurze) – są to koncepcje określające sposób przetwarzania danych w różnych architekturach.

Urządzenia kategorii IoMT nie są jeszcze powszechnie stosowane na całym świecie (zależy to od poziomu cyfryzacji danego kraju). Sprawia to, że adaptacja określonych rozwiązań systemowych może być sporym wyzwaniem w zależności od lokalizacji geograficznej. Tym samym zarówno dostawcy, jak i beneficjenci rozwiązań IoMT, mogą liczyć się ze sporymi utrudnieniami związanymi z uruchamianiem tej samej usługi (aplikacji) w różnych miejscach. Na przykład część funkcjonalności może nie zadziałać zgodnie z oczekiwaniami ze względu na brak sieci bezprzewodowej odpowiedniej jakości na obszarze, w którym funkcjonuje urządzenie IoMT.

Niebagatelnym wyzwaniem jest także poziom edukacji na temat IoMT. Obecne zmiany techniczne zachodzą ewolucyjnie, ale są też takie obszary, w których ta zmiana jest rewolucyjna. Tym samym poziom wiedzy nie jest dostatecznie szybko aktualizowany, przez co wielu beneficjentów nie używa w pełni już dostępnej funkcjonalności.

Należy również zwrócić uwagę na zapewnienie wiarygodności danych generowanych przez urządzenia IoMT. Certyfikacja takich urządzeń na zgodność z określoną normą czy wytycznymi jest krytycznym aspektem w kontekście wsparcia procesów funkcjonujących w służbie zdrowia.


Korzyści wynikające ze stosowania IoMT

IoMT daje możliwość monitorowania zarówno aktywnego, jak i pasywnego (biernego). Monitorowanie aktywne to takie, w którym kanał komunikacji pomiędzy urządzeniem a miejscem zapisywania danych pozwala na ich przesyłanie w dwóch kierunkach. Oznacza to, że urządzenie może zmienić swój tryb pracy w wyniku zewnętrznych instrukcji przekazywanych czasem nawet ze znacznej odległości. Monitorowanie pasywne to takie, w którym kanał komunikacji jest jednokierunkowy i możliwe jest tylko odczytywanie danych generowanych przez urządzenie. W szczególnych przypadkach zmiany parametrów funkcjonowania danego urządzenia mogą odbywać się automatycznie.

Cechą urządzeń IoMT (poza pracą w trybie offline) jest też możliwość pracy w trybie online – dane gromadzone z czujników są automatycznie przekazywane do miejsca docelowego. Następnie, również w czasie rzeczywistym, tego typu dane mogą być poddawane analizie ekonometrycznej, w wyniku której odpowiednio wcześnie uruchamiane są określone procedury. Na przykład zdalna analiza danych z rozrusznika serca może z dużą dozą prawdopodobieństwa przewidzieć zbliżający się zawał serca, a tym samym automatycznie uruchomić procedury wezwania służb medycznych do miejsca zamieszkania danej osoby. 

IoMT daje nowe możliwości rozwoju opieki zdrowotnej. Umożliwia jej przeniesienie z placówek medycznych do domu pacjenta. Pacjenci wyposażeni w odpowiedni sprzęt mogą być objęci monitorowaniem różnych parametrów życiowych. IoMT daje możliwość alarmowania osoby chorej (oraz innych osób, takich jak personel medyczny czy opiekunowie) o wykryciu nietypowego zjawiska dotyczącego monitorowanego parametru, np. przekroczenia pewnych wartości krytycznych poziomu glukozy we krwi.

Rys. 2. Mercy Virtual – zdalny monitoring pacjentów (© by laduenews.com)

Telemedycyna, którą umożliwiają rozwiązania IoMT, przyczynia się do minimalizacji kosztów leczenia zarówno w obszarze służby zdrowia (zdalny monitoring umożliwia opiekę nad większą liczbą pacjentów bez zwiększania kosztów operacyjnych placówki), jak i dla pacjenta (np. redukuje koszty związane z częstymi wizytami w placówce opieki zdrowotnej). Również w tym przypadku poprawia się jakość opieki zdrowotnej, ponieważ pacjent monitorowany jest praktycznie przez cały czas i kiedy tylko zostanie zarejestrowany alert o nietypowym pomiarze, od razu mogą zostać podjęte określone działania medyczne.

Telemedycyna jest również wsparciem w radzeniu sobie z wyzwaniami związanymi ze stale zwiększającym się niedoborem personelu medycznego. Dzięki jej możliwościom świadczenie usług medycznych uniezależnienia się od konieczności fizycznych spotkań, co pozwala lepiej wykorzystać możliwości dostępnej kadry. Formy spotkań specjalisty z pacjentem zmieniają się ze spotkań w gabinecie lekarskim na konsultację telefoniczną lub wideokonferencję (dzięki IoMT niezbędne pomiary wykonuje się zdalnie). Pozwala to również na redukcję kosztów operacyjnych w sektorze służby zdrowia. Internet Rzeczy ma doprowadzić do zapewnienia bardziej wydajnej opieki bez kompromisów w kwestii jakości. Dzięki umiejętnemu połączeniu telemedycyny i IoMT będzie można identyfikować przyczyny, powiązania i zależności, a w efekcie szybciej reagować na określone, niepożądane sytuacje, czy też po prostu odstępstwa od schematów funkcjonowania danej jednostki.

Medyczny Internet rzeczy (IoMT) otwiera zupełnie nowe możliwości w zakresie zdalnego wykonywania podstawowych badań. Dzięki użyciu inteligentnych rozwiązań technicznych jesteśmy w stanie gromadzić dane, które jeszcze do niedawna były trudno dostępne lub niewystarczające, ponieważ np. pochodziły ze zbyt małej próby populacji. Coraz częściej informacje pozyskane dzięki zastosowaniu urządzeń IoMT stanowią integralną część testów klinicznych. Naukowcy mają dzięki temu dostęp do pomiarów wykonywanych w czasie rzeczywistym, przez całą dobę, na znacznie większej grupie badanych.


Podsumowanie

Warto zapamiętać, że Internet of Medical Things jest podgrupą rozwiązań IoT przeznaczoną dla służby zdrowia. Przewagą rozwiązań IoMT nad IoT jest niezawodność urządzeń, które ze względu na obszar zastosowania muszą spełniać bardziej rygorystyczne wymagania. Niewątpliwie IoMT to koncepcja, która znajduje coraz szersze zastosowanie w opiece zdrowotnej. Przyczynia się do poprawy komfortu oraz jakości życia. Dzięki IoMT stale zwiększa się ilość danych generowanych przez różnego rodzaju sensory z urządzeń szpitalnych oraz noszonych przez ludzi wearables. Nowe rozwiązania technologiczne poprawiające efektywność przesyłania i przetwarzania danych sprawiają, że już dziś kadra medyczna dysponuje znacznie większym zbiorem informacji związanym z konkretną osobą. Wykorzystanie sztucznej inteligencji do analizy tych danych umożliwia wykrywanie trendów oraz uczenie się na nich. Sztuczna Inteligencja (Artificial Intelligence, AI) pozwala np. tworzyć podsumowania i prezentować informacje w formie jeszcze niedawno niedostępnej, która pomaga kadrze medycznej w podejmowaniu decyzji.


[1] Medtech and the Internet of Medical Things. How connected medical devices are transforming health care, Deloitte Centre for Health Solutions, July 2018.

Podobne artykuły

Skip to content