邁向全面照護的優質醫療環境(上)

本文作者:admin       點擊: 2007-12-13 00:00
前言:
行動網路的普及帶動了無線媒體服務業的興起,其中隨選多媒體(Multimedia On-Demand,MOD)服務型態最引人注目。尤其是結合特殊專業服務的多媒體型態(例如:專屬家庭醫生、線上保全、24小時居家照護、專業法律諮詢…等等),可能在將來蔚為一股風氣。但在這些應用裡面,仍有一些關鍵因素需要多加注意,例如:人機介面之改良、網路傳播技術的改良、服務提供的穩定性以及先進的多媒體壓縮技術、多媒體內容的種類需求、製作、互動性與終端能力要求等因素。在本文裡面我們將藉由科技的發展來探討24小時居家醫療照護的概念,相信在不久的未來,這些價值服務將頗具值得深耕的潛力。

醫療照護之需求
慢性疾病是現代人的一項重要健康安全威脅,近年來因為飲食習慣的改變與污染增加,有越來越多人罹患此類疾病。在這些罹病族群中,又以幼兒及老年人的自我照護能力最弱。尤其在未來人口趨向老化的社會裡,建立一個符合世界潮流之福利國社會,使這些老年人得以受到24小時安全健康照護已成為許多領域的發燒話題。以美國為例,老年人的家居看護或是物理復健(physical rehabilitation)已成為一股健康照護新型態,但許多家居看護與醫療中心並未採取適當的合作與聯繫,使得照顧這些病患的管理問題變得複雜。

以一個基於世界衛生組織(WHO)所擬定的修正後國際結核病控制計畫(National Tuberculosis Control Programme,簡稱RNTCP)為例子,其重視治療的直接觀察。當這些病患的肺結核檢驗為陽性時,這些病患會被加以分類,並且醫療診所應該為其準備治療卡與識別卡,然後將這些病患一一登記起來。在治療過程中,這些病人會被要求一個星期要回去治療中心3次,以接受藥物治療與直接的治療觀察。其並會派員監控整個療程與藥物的反應,並於必要時採取必要的預定行為。例如:病人超過兩次未到治療中心,專員必須到病患家中把他們帶來治療。但如果連專員都不知病患去向,那就會使整個肺結核控制計畫(簡稱TB計畫)中斷療程並可能造成TB的散播而危害社會或其他健康者的健康。

為使安全健康照護無死角,24小時的遠端監控能力之建立實有其必要,且往往需要依靠目前現有的無線運算能力來予以實現。因此,遠端監控能力、緊急救護系統與無線系統本身的穩定性遂成為未來全方位健保環境的鐵三角。隨著無線技術的發展,應用無線射頻技術、GPS衛星定位系統、GSM行動通訊網路以及地理資訊系統(GIS)來建構一個24小時全照護醫療環境已成為可能。尤其是對失憶老人行蹤的掌握與一般無自我照顧能力者(例如:幼兒、無能力自我照護者或老年人)之居家看護,其系統整合將有助提升整體醫療品質環境。

一個妥善的24小時醫療環境建置包含四個主要關鍵系統,分別為:室內、外居家監控系統、遠端戶外活動監控與位置定位、緊急情況救援系統與系統服務的穩定維持。其整個系統的架構、基本內容與執行可以圖示如圖1。

一、執行面的訓練
執行面的訓練,可分成人的訓練與系統的訓練,在人的訓練方面主要工作為需求評估與系統操作方面。前者非常依賴專業醫療人員的照護能力與核評技能,如果能精準執行,將有助於病患安全性的增加並有效節省社會不必要之成本浪費;後者,則需要定期接受系統操作等定期訓練,以求系統環節中人的因素可保持在最低錯誤率上。在系統的訓練方面,主要是包含系統的回應能力與問題搜尋。前者對於遠端緊急照護通知具有關鍵影響力,後者則對自我系統修復與潛在需要協助病患之尋找有非常大的幫助,並可進一步避免不幸之事件發生,此方面的技術多倚靠專家系統與知識探勘技術為之。

二、服務具體化
每種服務的需求均有其時代背景,有些會變動得很快,有些則長期有其需求性。將服務需要性納入「必要性」與「比例原則」觀念的考量,非但符合使用者付費原則亦有助於避免整體醫療資源的不必要浪費。因此系統的服務應該模組化,並建立多層架構,使每一層級的變動對系統均發生最小的影響力並大大提升系統的應用彈性。在此概念之下,中介層(middleware)的實作對此似乎有不錯的幫助。

三、架構面
在以往這種24小時全面照護的需求因受限於可用科技與方法,常因耗費過長使推行困難。如今國人拜無線科技所賜,使得24小時照護的優質醫療服務遂成為可行。因此在架構面上的主要問題,乃在於怎樣找出這些需求群、並因應這些架構需求群,妥適的架構一個符合成本又切合需求的系統並使系統服務不超出可用負擔之外。在需求群尋找方面,一方面需要醫療診所的專業人員審查,二方面可應用家庭成員之主動通報來完成。而在妥適的架構一個符合成本又切合需求的系統並使系統服務不超出可用負擔方面,此屬較為棘手之問題。在此方面包含前端系統的感知,網路的服務遞送穩定度,以及後端系統的叢集化與負載平衡,這些議題我們將於後述。

建構優質服務環境之基本要件
無線多媒體的應用能力長久以來均受到用戶端與傳送網路的嚴格限制,但隨著無線頻寬的增大,各系統廠商可利用無線網路平台推出自己的特定服務,來鞏固客戶群、深耕其經營內容並與客戶產生更多互動。這些特定服務包含:專人電話秘書、多媒體互動訊息、線上電影院以及快速的網路存取服務…等等。對行動用戶而言,這種多媒體服務的吸引力遠較一般傳統應用(例如:文字簡訊)要更強,如果在其他因素方面亦能改善,無線多媒體時代的來臨指日可待。但是要使用這些多樣化的媒體型態,其非依靠一個友善的操作介面來完成不可。此外,手持裝置的耗電能力亦是重要的主要應用障礙,在許多情況下,行動裝置都依靠電池作為主要供電來源,但是長時間使用其他服務時,因不時使用手持裝置資源以及長時間點亮TFT螢幕,致使電池電力的消耗特別快,導致在有緊急情況時反而無法使用通訊功能,此亦為許多人所顧慮而不願接受行動運算服務的主因。

為解決此問題,除開發蓄電力更久的電池、降低耗電功率外,另一種利用太陽能作為輔助電力的方法亦被嘗試使用。在一般日光下,手持裝置可利用電池維持穩定電力供應外,同時亦可利用太陽能儲蓄電力。當此方法被真正實作在裝置上時,將有助於大家利用手持裝置使用無線多媒體服務的意願。綜歸以上因素,要締造更優質的無線媒體服務環境,其中所須具備的一些關鍵因素概舉。

圖2中的實線部分因素,乃較為重要且具有急迫性的關鍵因素,由圖2中我們可以發現其可概略分成四大類別。虛線部分乃是其他一些次要因子,這些因子的備全將可以使整個服務環境邁向更好的境界。

群組通訊技術的倚重
資訊的保持與訊息之發送在不同領域有不同的重要性,其中醫療資訊的服務方面,其容許誤差將變得更小。目前雖然已經有些醫院利用建立專線的方是進行遠距手術,但要將這些服務擴展到無線環境以滿足24小時可在任何時間與地點提供服務的要求恐非易事。這涉及到系統同時處理這些大量要求的能力、以及網路傳送的品質問題,最後則涉及到如何在維持一定的服務品質內使用更少的頻寬,在陸續談論這些問題之前,我們先從傳遞方式談起。

一、廣播與群播協定的應用與差異
利用無線網路傳送技術,使用者可以隨時隨地將要求與服務結合於一機。換句話說,使用者只要使用無線網路環境,並對遠端伺服器發出服務要求,此要求便應可傳達到伺服器中並為其所處理。處理結果在直接經由無線網路傳回給使用者,達到真正的隨意運算的目的。不過此看似簡單的服務類型若要普及,卻必須先克服數種障礙因子,除了使用者介面之外,以服務價格、服務品質與維持、處理時需…等因素是最為大家所關心的焦點。

使用者介面影響到行動用戶使用無線通訊服務的便利性,服務價格、服務品質與維持卻是影響人們使用無線網路服務的主要意願。以目前一般群組通訊的方式而言,其可概分成兩種不同方式。一種稱為廣播式通訊系統(broadcasting systems):另一種稱為群播式通訊系統(multicasting systems),這兩種通訊系統各有其應用上的優勢與缺點。運用的原則上,如果群組的成員密度比較稀疏且成員的移動屬性低時,群播的通訊方式會運作很不錯;相反的,在成員的密度高且移動性大時,使用廣播方式會是不錯的選擇。

* 廣播系統的優缺點
廣播的方式提供了許多優點,除了不需要像群播協定一樣,需要維持一定的遞送網路架構之外,還因為其在網路架構中,因為存有多個重複廣播器(rebroadcasters),所以無形中也形成了一個遞送冗餘性而強化了廣播傳遞訊息的可靠度。使得廣播系統在高度成員移動性的情況下,依舊可以維持很好的訊息強固性保證。因為這些因素,使的廣播系統目前人在高移動性環境及群組通訊裡面,仍屬一種重要的通訊方法。不過廣播方式並非全無缺點,事實上其在應用上仍有其限制所在。例如在廣播方式中,系統不會管接收訊號者是何人。因此廣播內容便失去資料的保密性,並且造成太多冗餘資料的流竄,故廣播方式在某些應用腳本裡面並不具應用適合性。

在廣播(broadcasting)的方法裡,W. Peng及X.C. Xu等人(2000)所提議之SBA(Scalable Broadcast Algorithm)方法是最具吸引人的方案。因為在一般常用的簡單廣播方法裡面,其常使用「洪流策略(flooding policy)」作為廣播方式,但是這種方式容易造成冗餘訊息的流竄以及大量不必要的重複廣播。為解決此問題,Peng及Xu提出了一種稱為SBA的改良式廣播協定,其可以有效減少重複廣播次數以及降低冗餘訊息所造成之廣播風暴。

不過在商業應用上,許多多媒體服務通常不會使用廣播的方式作為媒體傳送方法。一方面是要落實使用者付費原則,其次乃顧及資料隱私方面的議題。因此為了使行動用戶MOD服務能提早實現,傳統的做法便是利用點對點式的單播傳送(unicast transmission)方式為之。但此種方式面對用戶群較小時,還可以勉強應付。一旦用戶群變大時,其頻寬的需求便很驚人(即使在有線網路環境中,頻寬需求亦是嚴重的成本負擔),進而影響客戶可享用之服務品質。這是因為單播的媒體傳送方式,會因為網路流量的增加而消耗其他網路資源,因此在應用上頗受限制而無法適用於大型商業服務。另外,如果在無線網路中仍使用單播的服務模式,顯然無法達到降低成本、增加獲利之目的。要解決此問題可分成三個不同部分,一種是針對網路傳送模式的改變,另一種是針對多媒體壓縮技術的改善。在傳送模式的改變下,許多研究者改建議以群播方式作為媒體服務的傳送方法。這是為了避免單播傳送所可能帶來的資源消耗問題,目前這種無線網路服務的「群播模式(multicasting mode)」的概念正被廣泛討論中。

在群播方法裡,其可利用單一資料串流來提供具有相同要求之多個不同使用者所要的服務,因此其在無線網路的應用上頗具潛力。正因此故2003年時,3GPP便致力於群播服務在無線網路應用上的標準化(其稱為MBMS)工作。藉由MBMS,其將可在3G行動網路裡支援群播能力,並可藉由手持裝置之數位視訊廣播傳送系統的標準化,使群播服務亦可適用在手持裝置之上(其稱為DVB-H標準)。另外,藉由無線群播網路與廣播網路之交互使用,將可使隨意服務之成本效益降到可接受範圍。在此混合系統裡面,3G網路可被用來提供返回(return)頻道之用,以收集使用者對服務的要求(requests);而在有效的服務遞送方面,則可藉由DVB網路系統利用群播或是廣播的方式提供使用者所要的服務。

不過現在有個問題,就是在實務上為了維護無線網路應用品質,我們常常會針對服務主機建立平行服務能力與引入負載平衡機制,而此部分與前二者一樣亦是目前許多無線應用裡面所被關注的重點。不過這種負有平衡與服務冗餘性的能力,對群播服務所帶來的減量網流是否會發生部分抵銷現象是值得關注的,也就是說,品質的最佳性所應設置的叢集主機數,屆時將與群播網路所能提供的減流能力勢必發生拮抗作用。此外,在群播技術裡,其雖具有在大規模使用群時明顯降低頻寬使用需求的能力,但是許多人的問題乃在於如何跨出第一步的問題,也就是要如何建置該群播環境與管理上的問題。

換言之,使用群播技術並非是現有網路架構可勝任的,它需要組構另一套群播網路基礎建設(即是建立群播骨幹(Mbone))並發展各種群播管理技術。因此在技術熟悉度上,群播技術比單播技術要顯更為複雜。不過目前的群組通訊(group communications)協定離普世標準還有一段距離,此外,許多現行的協定也通常有其應用的特定限制,或其情境往往是為了某些特定腳本為前提,這些預設立場使得此類策略在應用上並無法滿足所有環境條件。在行動ad hoc網路裡,群組通訊方式是其溝通的基本模式之一。正因為群組通訊有其大群組通訊上的便利性,所以群組通訊並不只被用在ad hoc網路,其同樣也被應用在其他需要使用通訊傳播的領域。

雖然廣播與群播是兩種常被使用的群組通訊標準,但其間具有非常不同的優點與架構上的差異。其中最重要的兩點,在於通訊群的特異性與通訊架構的特異性。使用廣播方法,其接受群並無選擇餘地,只要在同一網路中的各群體成員,均會收到廣播相關訊息,因此廣播方式不具通訊群之特異性。此外,廣播方式利用的策略多為洪流策略(flooding policy),因此其不須為了廣播而創建特殊的通訊架構。反觀群播系統,其通訊群往往非指整個全部網路用戶,其侷限在網路中某一特定用戶群而已(我們稱其為網路「次集合(subset)」)。其他非屬次集合成員者,並不會收到群播訊息。此外因為網路組成架構具有動態性(時有成員加入,亦時有成員離開),此致使一些群播策略在某時、某地可能會有較佳的應用效能,但是亦可能在其他條件下又無法顯示其優勢。其次,在通訊架構的維持上,為使群播資訊可以順利到達有效成員,群播協定會創建一個特殊的資料散播架構(data disseminating structure),其中最常見的微樹狀結構(tree structure)與網眼結構(mesh structure)。不過因為典型的群播協定標準並未能放諸四海皆準,換句話說,並非每一種群播協定均可適用在各種網路環境。某些群播研究均設定了其應用的特殊腳本,並造成不合理的成本分配(通常使理論成本比實際成本偏低)。許多企業未能明察其中訊息遞送結構(delivery structure)的差異,貿然投入後的下場便是以虧損嚴重收場。因為就一般而言,要控制和維護這些群播架構,須要很龐大的控制訊號(control messages)在所有組成的成員節點之間穿梭,且其所需要的路由架構與現有網路路由器也不太相同。尤其在成員具有高移動性環境下,其建立的群播架構很容易因此而完全失效,故為使群播架構運作完全,其必須時常定期發送控制訊號出去。

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