[論文レビュー] Industry 4.0 in Health care: A systematic review

Md Manjurul Ahsan, Zahed Siddique|arXiv (Cornell University)|Jan 13, 2022

COVID-19 diagnosis using AI被引用数 5

ひとこと要約

本系統的レビューでは、346編の論文の文献計量的・定性的分析および32件の主要研究の詳細なレビューを用いて、IoT、ブロックチェーン、ビッグデータ、AIなどのインダストリー4.0技術が医療システムに統合される状況を分析している。インダストリー4.0は、特にCOVID-19の間、遠隔モニタリング、安全なデータ共有、デジタルサプライチェーンのレジリエンスを可能にすることでパンデミック対応を顕著に向上させたが、セキュリティ、相互運用性、および倫理的データ利用に関する課題は依然として残っている。

ABSTRACT

Industry 4.0 in health care has evolved drastically over the past century. In fact, it is evolving every day, with new tools and strategies being developed by physicians and researchers alike. Health care and technology have been intertwined together with the advancement of cloud computing and big data. This study aims to analyze the impact of industry 4.0 in health care systems. To do so, a systematic literature review was carried out considering peer-reviewed articles extracted from the two popular databases: Scopus and Web of Science (WoS). PRISMA statement 2015 was used to include and exclude that data. At first, a bibliometric analysis was carried out using 346 articles considering the following factors: publication by year, journal, authors, countries, institutions, authors' keywords, and citations. Finally, qualitative analysis was carried out based on selected 32 articles considering the following factors: a conceptual framework, schedule problems, security, COVID-19, digital supply chain, and blockchain technology. Study finding suggests that during the onset of COVID-19, health care and industry 4.0 has been merged and evolved jointly, considering various crisis such as data security, resource allocation, and data transparency. Industry 4.0 enables many technologies such as the internet of things (IoT), blockchain, big data, cloud computing, machine learning, deep learning, information, and communication technologies (ICT) to track patients' records and helps reduce social transmission COVID-19 and so on. The study findings will give future researchers and practitioners some insights regarding the integration of health care and Industry 4.0.

研究の動機と目的

• 包括的な文献レビューを通じて、医療分野におけるインダストリー4.0統合の現状と動向を検討すること。
• インダストリー4.0が医療システムに与える主な技術、応用、および課題を特定すること。
• 特に遠隔ケアとサプライチェーン管理における、インダストリー4.0がCOVID-19パンデミックへの対応に果たした役割を分析すること。
• インダストリー4.0の医療分野研究を前進させる上で、主要国、機関、著者が果たす貢献を評価すること。
• セキュアでスケーラブルかつ患者中心のデジタルヘルスシステムの今後の研究・実践に向けた実用的知見を提供すること。

提案手法

• 透明性と再現性を確保するため、PRISMA 2015指針に従ってシステマティックな文献レビューを実施した。
• キーワード「health care」と「Industry 4.0」を用いて、ブール演算子を用いてScopusおよびWeb of Scienceデータベースを検索した。
• 出版動向、主要な著者、機関、国をマッピングするために、346編の同行査読済み論文を対象に文献計量的分析を実施した。
• 含む基準に基づき、コアトピック（概念的枠組み、スケジューリング、セキュリティ、デジタルサプライチェーン、ブロックチェーン）を検討するため、32件の高インパacts論文を定性的分析の対象に選定した。
• トピック的合成法を用いて、医療分野におけるインダストリー4.0の応用、課題、今後の方向性に関する知見を抽出した。
• ブロックチェーンベースの医療記録、IoTを活用した遠隔モニタリング、AIを用いたリソース配分といった技術的貢献を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 医療システムにおけるインダストリー4.0の顕著な技術と応用は何か？
• RQ2 インダストリー4.0は、COVID-19パンデミック期における医療システムのレジリエンスにどのように貢献したか？
• RQ3 特にデータセキュリティと相互運用性に関して、インダストリー4.0の医療分野への実装における主な課題は何か？
• RQ4 どの国、機関、著者が医療分野におけるインダストリー4.0研究でリーダーシップをとっているか？
• RQ5 セキュアでスケーラブルかつ患者中心のデジタルヘルスシステム分野における今後の研究・実践の機会は何か？

主な発見

• イタリアが、論文発表数に基づいて医療分野におけるインダストリー4.0研究で最多であり、その後にイギリスと中国が続く。
• IEEE Access、Sensors、Sustainabilityが、医療分野におけるインダストリー4.0研究を発表する上位3つのジャーナルであり、広範な学際的関心を反映している。
• Kumar Satish が最も生産性の高い著者であり、Technical University of Kosice が最も生産性の高い機関である。
• インダストリー4.0技術は、遠隔医療、遠隔モニタリング、リアルタイムデータ共有を可能にすることで、パンデミック対応を顕著に改善した。
• ブロックチェーン技術は、安全で透明性があり、分散型の医療記録管理に強く有望な可能性を示しているが、既存のeヘルスシステムへの統合は課題のままである。
• 継続的な課題として、データセキュリティ、本人確認、炭素排出量の低減、医療分野における長期的サプライチェーンのレジリエンスが挙げられる。