快速上手智慧健康照護

國立臺北護理健康大學 謝楠楨校長
神腦國際 賴勁麟董事長
臺北市立聯合醫院神經內科／失智症中心 劉建良主任
誠摯推薦


隨著醫療技術快速發展，公共衛生環境不斷改善，高齡「超、老、快」是不可逆的趨勢，在預期壽命不斷提高的情況下，有品質的走過健康、亞健康、衰落、失能、重病到臨終的過程是人們不斷在追求的。然而，藉由雲端、物聯網、大數據、人工智慧技術形成智慧健康照護，從個人、居家再延伸至社區建立起友善健康的照護環境，讓老化不再是難以面對的問題。
本書內容涵蓋現今最熱門的資訊科技發展與健康照護運用，在健康管理、長期照顧與醫療管理各層面的基礎概念上，以淺顯易懂的文字與豐富的圖文資料，帶領讀者快速進入智慧健康照護的世界。並透過循序漸進的方式介紹智慧科技的發展、架構、技術、應用與挑戰，結合照護服務場域實際案例，帶領讀者了解健康照護與科技領域最新的觀念與實務上的應用。

主要作者
洪論評
現任
 國立臺北護理健康大學 健康科技學院院長
國立臺北護理健康大學 資訊管理系教授
 健康照護物聯網實驗室 指導教授
學經歷
 中華兩岸養老產業發展協會 理事
 中華醫護曁健康管理學會 資訊總顧問
 淡江大學資訊工程學系 博士
專長
 健康照護物聯網應用
 移動醫療應用
 無線感測網路
 推薦系統
 醫療資訊學
 智慧型學習系統
 遠距教學
 健康與長照資訊應用


協同作者

張毓騰
育達科技大學物聯網工程與應用學士學位學程副教授

林家妃
新生醫護管理專校醫藥保健商務科助理教授


再版編著

石芷瑀
護聯資訊共同創辦人
國立臺北護理健康大學碩士

二版序

很高興有機會再次為您介紹我們的新書《快速上手智慧健康照護》第二版。在此有兩個感謝：

首先，要向所有前版讀者表達最誠摯的謝意和感激之情，在第一版出版後，受到了您們的熱烈反響和廣泛關注，這讓個人深刻體會到健康照護是一個熱絡的議題，正是您們的支持和反饋，使得我們能夠在這個新的版本中進一步提高本書的內容和價值。再者，我也要感謝所有對於本書投入心力的工作夥伴朋友，是你們的專業知識和經驗，共同成就了這個優秀的作品。

照護健康一直是一個熱絡的話題，尤其是在當今智慧科技蓬勃發展的時代，這本書的初版就是基於此，旨在幫助讀者快速掌握智慧健康照護的基本知識和技能。在新版中將基於第一版的基礎上進行了全面的更新和擴充，包括更多的案例、更多的技術和更加全面的應用，可以幫助讀者更好地理解這些技術和應用的特點和優點。

《快速上手智慧健康照護》是一本很實用的書籍，對於想了解智慧醫療和健康科技的人士來說是一本不可多得的入門指南。通過閱讀本書，讀者可以更好地理解智慧健康照護的現狀和未來發展趨勢，並選擇最適合自己的智慧健康照護產品和服務。同時，我們也希望年輕學子能夠把握智慧科技發展的契機，勇於嘗試和發揮自己的才華，為健康照護注入新的力量。



自序

臺灣於1993年成為高齡化社會，2018年轉為高齡社會，只花了短短25年老年人口就增長了7%，2025年高齡人口更將達到20%，可見人口結構失衡的問題將日益嚴重，照護需求隨之高漲。長期以來醫藥衛生、長期照護、高齡照護、健康管理等相關體系對於人類的健康扮演著至關重要的角色。教育部以國立臺北護理健康大學為首，針對全國23所高級中等學校照顧服務科課綱訂定，以銜接全國超過40個長照相關科系所及學程。藉由課程內容接觸新知，賦予照顧服務人力專業定位，強化職涯規劃，讓更多人來參與高齡照護的工作，希望積極培育專業人才打造出更專業的醫護服務。
然而，高齡化與少子化儼然已成為時代趨勢，照顧的需求往往大於人才的供給，服務量能不足將形成嚴重的社會問題，慶幸的是智慧健康照護的觀念已普遍為國人所接受，資訊時代的來臨，讓更多相關領域的人才得以藉由這樣一個工具與平臺，樂於從事這方面的事業與志業，共同打造一個美好的健康生活環境。
這二十幾年來，個人很幸運的有機會地在資訊科技領域任教、學習與發展，並從中認識醫療、護理、健康照護界等專業領域的先進與同好，我們都一致希望有更多人能投入關懷健康的領域，一起來提升醫療照護的品質，深知「向下扎根，向上結果」的道理，因此有了讓本書付梓的想法。
《快速上手智慧健康照護》這本書將分別針對健康輔助、長期照護到醫療照顧作詳細的介紹，並依序分析資通訊技術在健管、長照、醫管三大領域中的應用及發展趨勢，藉此分享專業人才必備的知識，同時透過實際案例以深入淺出的方式，帶領學習者進入智慧健康照護的神聖殿堂。
感謝所有對於本書投入心力的工作夥伴朋友。在此並鼓勵年輕學子，掌握智慧科技發展的契機，勇於嘗試發揮自己，為健康照護注入新的力量。

推薦序
二版序
自序
誌謝

1 緒論
1.1 物聯網入門與生活應用
1.2 健康照護物聯網概論
1.3 AI與健康照護
1.3.1 人工智慧應用於醫學診斷
1.3.2 人工智慧與大健康
1.4 健康照護物聯網的商機與未來
2 健康生活與物聯網應用
2.1 高齡浪潮的照護需求
2.1.1 世界衛生組織的高齡定義
2.1.2 台灣的高齡趨勢
2.2 健康事業的無限商機
2.2.1 生命的健康歷程
2.2.2 健康與亞健康生活商機
2.2.3 高齡健康的商機
2.3 健康促進創新科技應用
2.3.1 重視預防醫學的穿戴式裝置
2.3.2 慢性病健康管理與物聯網應用
2.3.3 高齡照護機器人
2.3.4 問安系統
2.3.5 健康照護的眾籌平臺
3 長期照顧服務與物聯網應用
3.1 長期照顧緒論
3.1.1 失能定義
3.1.2 長期照顧服務資源
3.2 機構式服務
3.2.1 宏控系統―智慧型窗戶
3.2.2 智慧尿布偵測
3.2.3 智慧感知床
3.3 社區式服務
3.3.1 智慧社區照顧服務
3.3.2 社區復健服務
3.3.3 失智症智慧科技照護
3.4 居家式服務
3.4.1 美國居家健康基準平臺
3.4.2 荷蘭Buurtzorg照護模式
3.4.3 臺灣居家護理排程平臺
3.5 輔助器具服務
3.5.1 G-sensor居家復健輔具
3.5.2 智慧輪椅
3.5.3 視障者逛物趣
4 醫院管理與物聯網應用
4.1 智慧醫院發展趨勢
4.1.1 智慧醫療事務管理
4.1.2 臨床生理訊號蒐集與生命監測
4.1.3 醫療型機器人
4.1.4 人員定位與設備追蹤
4.2 醫院與遠距醫療照護之連結
4.2.1 醫療級救護平臺
4.2.2 智慧藥盒遠端病患監控
4.2.3 行動醫療箱
4.2.4 健康資訊雲端服務
4.3 物聯網技術與醫護閉環管理
4.3.1 血液閉環管理
4.3.2 閉環藥物管理
4.3.3 手術器械供應閉環管理
題目與解析
索引

1.1　物聯網入門與生活應用
資訊發展幾乎每隔十年就會產生一次大躍進（如圖1-1），網路的發展從80年代電腦網路（The Internet as a network of COMPUTERS）開始，那時候的電腦是單機版的，網頁屬於1.0版，所謂1.0指的就是發布端單向的發布訊息給使用者，使用者無法進行回饋。到了90年代文件互聯網路（The Internet as a network of DOCUMENTS），各種文件、圖像、影像可透過網際網路（Internet）相互傳遞。2000年社群服務網路（The Internet as a network of PEOPLE and SERVICES）這個年代是Web2.0時代，使用者能和發布端雙向溝通，也就是使用者可以回饋至網路上。然而，隨著2.0時代來臨愈來愈多的社群軟體（Facebook、Twitter、Line……）如雨後春筍般地出現，也建立起社會性網路的互聯網應用服務。2005年國際電信聯盟（International Telecommunication Union, ITU）發布的〈ITU互聯網報告2005：物聯網〉正式提出物聯網的概念，意謂著無所不在（Ubiquitous）的物聯網（The Internet as a network of THINGS, IOT）時代即將來臨。在台灣也興起一股物聯網的熱潮，台積電董事長張忠謀於2014年在台灣半導體產業協會年會中提出下一個big thing為物聯網，將是未來五到十年內，成長最快速的產業。
在這個資訊網路的發達時代中，人們的生活已經離不開網路，從工業生產線所使用的機器到我們生活周遭任何東西，網路所帶來的方便性連物品也開始連接上網路。藉由網路替人類帶來更快速方便即時的效益，包含即時監控、庫存管理、遠端遙控等。隨著愈來愈多的物品藉由網際網路互相連結，便開始形成了所謂的「物聯網」，那麼究竟何謂物聯網呢？
根據2009年Kevin Ashton提出的定義，物聯網（Internet of Things, IoT）即為物與物相連的網際網路，是將感測器裝置在真實物體上，透過網際網路互相連接，並藉由特定的程序來達到遠程控制[1]。人、物、動物皆可透過配置感測器並經由網際網路來互相連接與溝通，不像過往需透過人工操作機器並給予指令，進而執行相對應的工作，而是讓機器能夠直接相互溝通，完成人們希望的一連串連續性工作，以減去人工介入所需花費的時間、精力及成本。根據學者Pallavi Sethi和Smruti R. Sarangi提出的物聯網架構可以分為感知層、網路層以及應用層[2]，透過層與層之間相互溝通，形成我們所認識的物聯網，架構圖如圖1-2所示。
"感知層
感知層是物聯網發展的基礎，包含多種感測器，負責感知及辨識事物，包括無線射頻技術（Radio Frequency Identification, RFID）、嵌入式技術（Embedded Technology）、感應技術（Induction Technology）等，皆是將不同類型的感測器裝置在物品上，使物品能透過其感測器的功能進行感知、辨識及通訊等行為，便藉由感測器彼此相互溝通將資訊結合後透過網路層進行傳輸使用，其感測器包含感測環境訊息、生理訊息、地理訊息等三大類，詳細如圖1-3、1-4、1-5所示。
"傳輸層（網路層）
傳輸層就像是人體結構中的神經，負責將身體感知所蒐集到的資訊傳送至其他器官。在物聯網中的傳輸層就是藉由第四代行動通訊技術（The fourth generation of mobile phone mobile communication technology standards, 4G）、藍牙（Bluetooth）、WiFi、zigBee等技術接收感知層所得之資料，並由無線存取點（AP）、閘道器（Gateway）、交換器（Switch）、路由器（Router）等傳至管理層的雲端伺服器進行大數據雲端運算（Cloud Computing）。雲端運算一詞早在1997年Ramnath Chellappa教授在《Intermediaries in Cloud-Computing: A New Computing Paradigm》一書中提及，根據美國國家標準暨技術研究院（National Institute of Standards and Technology, NIST）定義雲端計算是一個模型，可以方便地按照需求存取可配置計算資源（如：網路、伺服器、儲存庫、應用程式、服務）的共享空間，這些資源可以透過最少的管理工作或減少與服務提供者之間的互動，來快速調配和發布[3]。
雲端運算服務可細分為基礎設施即服務（Infrastructure as a service, Iaas）、平臺即服務（Platform as a service, Paas）、軟體即服務（Software as a service, Saas）[4]，以下將個別介紹：
1. 基礎設施即服務（Infrastructure as a service, Iaas）
提供使用者儲存、運行處理、網路及基礎運算等功能，讓使用者可以操控作業系統、使用儲存空間及應用程式。像是Amazon的Web services即屬於Iaas服務（如圖1-6右下方）。
2. 平臺即服務（Platform as a service, Paas）
提供運算平臺讓使用者可以建置應用程式，包括作業系統、程式語言其環境、資料庫、網頁伺服器等，可將雲端基礎設施部署與建立至用戶端，也提供使用者程式語言的使用服務。目前有提供Paas的廠商並不多，如Force.com和Google的Google App Engine（如圖1-6左下方）。
3. 軟體即服務（Software as a service, Saas）
提供使用者各式軟體服務，如收集各式資料進行大數據運算、分析及處理等能力，無須管理相關的基礎設施和平臺，並可依據自身需求租賃相關軟體。例如Google所提供的Google Calendar與Google的線上文件編輯等服務皆屬於Saas的範圍（如圖1-6上方）。
"應用層
提供各式各樣物聯網服務功能（如圖1-7），從個人的食、衣、住、行、育、樂到居家再到工業、農業、醫療，以及環境監控、交通管理、資源管理等，所有能想到的項目或是還沒想到的應用，都能與物聯網產生關係。運用在健康照護領域常見的像是即時監測運動生理狀態、遠端即時監控等，依照不同使用需求及目的提供相對應的功能與服務。
現今的資訊生活與物聯網世界
物聯網設備相連接的概念是由美國麻省理工學院Auto-ID中心主任Kevin Ashton提出，Kevin Ashton第一次用到這個詞是在1999年的一場商業演講上，他提到：「網際網路幾乎是人們獲取訊息的管道。但是人們會受時間、注意力問題、準確度等限制，意指我們無法完整獲取到現實世界中事物的數據。」在物聯網時代，手機、冰箱、桌子、咖啡機、體重計等物體變得「有意識」且善解人意，因為物聯網不需要人類干涉，物與物之間能夠溝通（如圖1-8），以智慧冰箱為例，當牛奶快喝完時，冰箱會自動發出購買訊息；咖啡機在鮮少被使用時會通知主人「你這一個月只使用我一次」；更厲害一點的，烤麵包機還會和冰箱等資料庫串聯，告訴冰箱：「我這裡愈來愈熱了，給我一點冰塊」，利用遠端控制的優勢，使得生活中許多的資料有機會整合至資訊系統，進而提高效率，為人類生活更帶來許多方便。
1.2 健康照護物聯網概論
「保命、保健康、保生活品質」是人們追逐的，隨著科技的進步與發展，透過各種不同的生理訊號紀錄與追蹤等多項資通訊技術（Information and Communications Technology, ICT），輔助使用者進行運動健身、健康促進、疾病早期偵測、病況維持或治療，讓人類能更容易達成目標。然而，健康照護物聯網技術便是人類長壽最好的基石。對於健康照護物聯網的定義有許學者以及廠商都在討論，其中，跨國際的管理諮詢公司Accenture定義健康照護物聯網（Internet of Health Things, IoHT）是整合通過物體了解物理和數位世界與醫療照護行業的網路連接，並將原始數據轉換成簡易、可操作的資訊跟其他的物件、機器或人。IoHT可以被利用來改善人民的健康、照護的品質、用戶經驗和營運效率[5]；加拿大綜合醫院Mackenzie Health定義健康照護物聯網（Internet of Healthcare Things, IoHT）是一種醫療保健服務模式，利用數位通訊和醫療物聯網在傳統醫院環境之外提供優質醫療服務，為患者提供了與醫療服務提供者互動的媒介，將醫院、社區和家庭中的醫療相互聯繫，以最大限度提高靈活性和自主性，並提高醫療質量及效率，降低醫療成本[6]；筆者也有同樣的見解：健康照護物聯網（Healthcare Internet of Things, HIoT）是以物聯網為基礎所建構的一種新型態健康照護領域相關應用技術，利用傳感器、資通訊設備、資料傳輸以及專業醫療知識所形成的新型網絡，有效滿足使用者與供應者在健康照護領域方面的需求。
從Isolated到Connected再到Interoperable
健康是人生發展最重要的基礎，足見健康照護的重要性，然而，臺灣在面臨人口高齡化、少子女化及疾病型態轉變的壓力下，相較於傳統的醫療服務的環境，未來我們要考量的是，需要服務的人越來越多，而能夠提供服務的人卻越來越少，在這種供需失衡以及人力資訊不足的條件下，資訊技術的導入，帶來了新的發展契機，物聯網時代的來臨，讓我們對隨身健康照護觀念的落實更抱持著一份樂觀的態度，透過感測器和互聯網的技術的進展，我們可以賦予物體智能，從過去的設備與數據分離的時代，各項物品皆是獨立運作，接著到設備與數據連接在一起，甚至到物體與物體可以直接溝通（如圖1-9），藉由聯網的發展亦能提供醫療資源並發展預防性照顧能力，而自動化與即時傳輸的特性，可以解決資源不足的問題，進而提升服務效率，確保醫療品質，同時發展一個有利於人群的嶄新健康照護環境。
然而，健康照護物聯網革命已在進行中，藉由新的應用不斷湧現，滿足對高齡者或失能者的迫切需求。然而，數位科技扮演了很重要的角色，根據國際性會計審計專業服務網路Deloitte提出的未來院內醫療應用聚焦於「提升患者體驗」、「智慧建築」、「智慧資產管理」、「數位工作場域」四大方向[7]。透過數位科技，將院內及院外的醫療解決方案進一步的整合，提升患者醫療成果、降低照護成本、擴大健康照護的場域，並保護患者數據的隱私與安全；在長期照顧方面，導入長期照護系統智能化需更友善的支持，除了需要能關懷機構住民的資訊，並能夠達到資料的整理與分析之外，更應該能夠幫助專業人員，利用資訊的可交換性，落實健康照護物聯網的精神，不僅可以省卻人事成本、看到多面向的資訊，甚至可以預測，將現在的Artificial Intelligence變成長照的Artificial Intelligence of Things。
除了上述在醫院或是機構中的集中式服務外，為了因應高齡照護龐大的需求照護模式從臨床到居家，帶動了行動式醫療的需求，行動式醫療具有任何時間（anytime）、地點（anywhere）及裝置（anything）三大優勢，有效降低醫療服務成本、擴大醫療服務範圍，大幅提升醫療品質及效率。與此同時我們也看見，建立物聯網自動化與機器對機器通訊的建構模組，增加了完成基礎設施的服務層，讓物聯網在健康照護領域有更高的實現可能性。健康照護體系就像是巨大的生態系統，包括個人化醫療、製藥產業、醫療保險、即時健康偵測系統（ Real-Time Health Systems, RTHS）、醫療建設、機器人、生醫感測器、智慧床墊、智慧藥盒、任何遠距照護和各式各樣的醫療專業領域、活動、疾病治療等，物聯網應用很快地變得無窮無盡。從物聯網的消費觀點來看，目前物聯網在健康照護領域主要的應用是遠端監控，而且物聯網將會快速地遍布在健康照護領域和所有與健康相關的活動或過程中的各個層面。隨著全球各國進入高齡社會，人口結構高齡化帶來醫療需求與照顧負擔持續上升、高齡勞工充沛而生產力下降等問題，隨之而來的衝擊成為各國政府目前的重點關注議題。
國立臺北護理健康大學資訊管理系健康照護物聯網實驗室所提出之智慧老人照護機構，由18個物聯網設備連結（如圖1-10），達到「保命、保健康、保生活品質」的概念，旨在提供更完善且貼心的照護環境，讓物聯網的應用走進人們的生活，達到「監測無形，服務有形」的目標，透過資通訊技術為照護服務帶來新的改變，使機構中的護理人員及照護員能在更加便利及智慧的環境下給與長者最符合需求的服務，也提供長者即時且尊嚴的照護。
在居家照護方面，導入科技化生活及貼心照護之概念，由16個物聯網設備連結（如圖1-11），以物聯網科技打造更智能便利的生活環境，結合人性化科技創造智慧新生活。