基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的急救類設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行維護(hù)管理系統(tǒng)的構(gòu)建

陳豪，劉巍峰，鄭蘊(yùn)欣

1. 上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬岳陽中西結(jié)合醫(yī)院 醫(yī)學(xué)裝備處(上海，200437)2. 上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程部(上海，200233)

0 引言

近年來，隨著醫(yī)院的不斷發(fā)展，規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各種醫(yī)療設(shè)備不斷地進(jìn)入醫(yī)院。經(jīng)過多年的累積，醫(yī)療設(shè)備形成數(shù)量多，種類繁雜，分布廣，設(shè)備運(yùn)行情況不清等問題，這些成為醫(yī)院相關(guān)職能部門維護(hù)管理共同的難題。

同時(shí)，根據(jù)中華人民共和國國家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(衛(wèi)規(guī)財(cái)發(fā)〔2011〕24號)《醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)醫(yī)學(xué)裝備管理辦法》中第三十四條和2012版的三甲醫(yī)院評審第6-9-6條款中都要求加強(qiáng)對醫(yī)學(xué)裝備安全有效的管理，對生命支持類、 急救類的設(shè)備始終要保持完好待用狀態(tài)。因此，在當(dāng)前背景下，傳統(tǒng)的、 人工的維護(hù)管理方式已經(jīng)難以滿足當(dāng)前醫(yī)院維護(hù)管理的需求。而應(yīng)用目前被廣泛使用的“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)，建立醫(yī)療設(shè)備實(shí)時(shí)化運(yùn)行維護(hù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備的精細(xì)化管理將成為必然的發(fā)展趨勢[1-2]。

“物聯(lián)網(wǎng)”是一種物與物互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，近年來已經(jīng)逐漸進(jìn)入醫(yī)療設(shè)備的管理領(lǐng)域，并形成整套的實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)。通過前期的現(xiàn)狀調(diào)查，現(xiàn)在國內(nèi)各類醫(yī)療設(shè)備實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)通?？梢宰詣硬杉兄t(yī)療設(shè)備的基本信息、 數(shù)量、 位置、 實(shí)時(shí)狀態(tài)等因素，并通過建立網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)各種因素的無縫鏈接、 實(shí)時(shí)追蹤、 共享存儲、 匯總分析等管理功能。滿足醫(yī)院管理人員的工作需求，簡化業(yè)務(wù)流程，降低維護(hù)成本和節(jié)省人力資源[3]。我院利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合臨床科室分布的實(shí)際情況，構(gòu)建和開發(fā)了一套針對重點(diǎn)急救類設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行維護(hù)管理系統(tǒng)，用于提高醫(yī)院維護(hù)管理效率。

1 管理系統(tǒng)構(gòu)建的主要情況

系統(tǒng)針對我院今年新建成CCU病區(qū)和RICU病區(qū)，3個層面中16臺監(jiān)護(hù)儀和4臺呼吸機(jī)，重點(diǎn)急救類設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)建，系統(tǒng)可以全面呈現(xiàn)連網(wǎng)設(shè)備使用狀態(tài)、 監(jiān)測信息以及設(shè)備故障報(bào)警信息，并將采集到的信息接入院內(nèi)網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)臨床使用人員和設(shè)備維護(hù)管理人員可以在任何地點(diǎn)都可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)了解、 管理和調(diào)用相關(guān)設(shè)備信息數(shù)據(jù)。同時(shí)針對這些重點(diǎn)急救類設(shè)備使用率、 故障率及運(yùn)行維護(hù)狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而提高醫(yī)療設(shè)備的管理水平[4]?；凇拔锫?lián)網(wǎng)”技術(shù)構(gòu)建重點(diǎn)急救類設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行維護(hù)管理系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體機(jī)構(gòu)框圖Fig.1 System complate machine black dagram

3 系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)模型

重點(diǎn)急救類設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行維護(hù)管理系統(tǒng)主要由感知層、 數(shù)據(jù)層及應(yīng)用層三層結(jié)構(gòu)模型組成。

3.1 感知層

3.1.1 感知層主要功能

感知層主要功能負(fù)責(zé)醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)的采集，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備各種數(shù)據(jù)的讀取。目前系統(tǒng)主要是負(fù)責(zé)對醫(yī)療設(shè)備的使用狀態(tài)、 報(bào)警信息、 位置信息和實(shí)時(shí)波形參數(shù)進(jìn)行采集。

(1)設(shè)備使用狀態(tài)： 主要包括實(shí)時(shí)開關(guān)機(jī)狀態(tài)，運(yùn)行狀態(tài)(維修/正常)，設(shè)備資產(chǎn)信息等設(shè)備數(shù)據(jù)。

(2)報(bào)警信息： 主要實(shí)時(shí)同步設(shè)備的使用狀態(tài)報(bào)警信息，設(shè)備錯誤故障代碼等信息。

(3)位置信息： 通過藍(lán)牙基站網(wǎng)關(guān)，將各個設(shè)備的實(shí)時(shí)位置信息傳送到網(wǎng)絡(luò)后臺服務(wù)器中，實(shí)時(shí)跟蹤了解設(shè)備存放位置。

(4)實(shí)時(shí)波形參數(shù)： 波形和參數(shù)信息通過采集監(jiān)護(hù)儀中央站輸出的視頻接口的信號和呼吸機(jī)接口輸出的信號，將設(shè)備上采集的波形和參數(shù)以視頻的形式接入服務(wù)器轉(zhuǎn)播和存儲，可以進(jìn)行波形及參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示。

3.1.2 實(shí)施模式

在系統(tǒng)具體實(shí)施部署中，根據(jù)不同類型不同使用形式醫(yī)療設(shè)備的特點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了多模式的數(shù)據(jù)采集的方式。主要為RS232-WiFi模塊采集器，HMI信息采集器，藍(lán)牙定位標(biāo)簽基站采集器等方式。在系統(tǒng)構(gòu)建中呼吸機(jī)參數(shù)由其的RS232接口通過無線RS232-WiFi模塊采集，監(jiān)護(hù)儀波形參數(shù)是尤其中央站的VGA接口通過有線HMI模塊采集，定位系統(tǒng)采用無線藍(lán)牙定位標(biāo)簽采集器。監(jiān)護(hù)儀和呼吸機(jī)的定位信息是其機(jī)身上的藍(lán)牙標(biāo)簽通過藍(lán)牙定位基站采集。

系統(tǒng)構(gòu)建在這個層面所面臨的難點(diǎn)主要為： 如何對不同類型、 不同品牌和不同型號的設(shè)備上不同接口與不同交換協(xié)議的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理和分析，并統(tǒng)一成相同格式的數(shù)據(jù)輸出。

3.2 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層主要是對采集到的醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)、 報(bào)警信息和位置等數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和存儲。

數(shù)據(jù)傳輸主要是將采集到數(shù)據(jù)通過交換機(jī)和無線AP控制器傳輸?shù)礁鳂菍涌偨粨Q機(jī)，由樓層總交換機(jī)匯總將數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)器，服務(wù)器再通過交換器和路由器將數(shù)據(jù)共享到醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，這樣可以讓在網(wǎng)絡(luò)上任何一臺計(jì)算機(jī)，可以通過訪問查看到設(shè)備的數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲與共享參考臨床數(shù)據(jù)倉庫(Clinical Data Repository，CDR)的數(shù)據(jù)模型，首先由采集器參考通用協(xié)議從各類設(shè)備接口被獲取原始數(shù)據(jù)，通過軟件對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯，然后對編譯后可識別的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行第一次分類數(shù)據(jù)處理，主要是針對設(shè)備類型、 品牌、 型號等數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。隨后對分類得到數(shù)據(jù)進(jìn)行第二次分類處理，主要對設(shè)備使用狀態(tài)、 報(bào)警信息、 實(shí)時(shí)參數(shù)進(jìn)行分類。二次分類得到數(shù)據(jù)一部分通過網(wǎng)絡(luò)分享給設(shè)備管理人員和臨床使用人員進(jìn)行訪問，另一部分傳輸給臨床數(shù)據(jù)倉庫進(jìn)行分類存儲，最后可以對存儲的設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用統(tǒng)計(jì)分析。這整個過程建立標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)交換模式，將各類醫(yī)療設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)存儲共享。數(shù)據(jù)流程結(jié)構(gòu)圖如圖2所示[5]。

圖2 數(shù)據(jù)流程結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Data flow structural diagram

3.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層主要系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、 統(tǒng)計(jì)、 分析。這里主要可以分成四個模塊。[6]

3.3.1 醫(yī)療設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控模塊

可以集中同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控醫(yī)療設(shè)備使用狀態(tài)、 運(yùn)行參數(shù)、 故障報(bào)警等信息，讓設(shè)備管理人員和臨床使用者可以遠(yuǎn)程訪問對運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)一目了然。這種新模式就打破了原有醫(yī)療設(shè)備發(fā)生故障需要使用人被動電話報(bào)修，醫(yī)工人員才知道設(shè)備損壞的維修模式。實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)主動報(bào)警，醫(yī)工人員主動維修的新模式，從而提高維修效率。

3.3.2 醫(yī)療設(shè)備使用率統(tǒng)計(jì)分析模塊

主要是調(diào)用系統(tǒng)臨床數(shù)據(jù)倉庫中設(shè)備使用狀態(tài)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)分析。

通過設(shè)備使用率統(tǒng)計(jì)分析可以為醫(yī)療設(shè)備科學(xué)管理、 合理調(diào)配、 計(jì)劃采購等方面提供客觀有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。從而醫(yī)療設(shè)備使用率，降低醫(yī)院運(yùn)行成本。

3.3.3 醫(yī)療設(shè)備故障率統(tǒng)計(jì)分析模塊

主要是調(diào)用系統(tǒng)臨床數(shù)據(jù)倉庫中設(shè)備故障報(bào)警數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)分析。

通過對設(shè)備故障率的統(tǒng)計(jì)分析可幫助醫(yī)工人員對醫(yī)療健康狀況有準(zhǔn)確客觀的了解，從而為醫(yī)療設(shè)備計(jì)劃維護(hù)保養(yǎng)、 更新報(bào)廢提供有效的分析依據(jù)。

3.3.4 醫(yī)療設(shè)備維護(hù)狀況管理模塊

主要實(shí)時(shí)顯示出設(shè)備的狀態(tài)(維修/正常)，醫(yī)工人員可以制定設(shè)備的保養(yǎng)計(jì)劃并得到系統(tǒng)實(shí)時(shí)提醒。

4 系統(tǒng)的期望成效

在急救類設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行維護(hù)管理系統(tǒng)建立后，希望通過一段時(shí)間運(yùn)行使用，實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)主要成效。

第一，提高設(shè)備調(diào)配的效率，原有的調(diào)配方式依賴于電話詢問，對設(shè)備實(shí)際使用情況得不到確切的數(shù)據(jù)，而且電話詢問的方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺，閑置設(shè)備一目了然，提高了調(diào)配速度。

第二，縮短維修響應(yīng)時(shí)間，由原來的電話報(bào)修的被動維修轉(zhuǎn)變了系統(tǒng)自動報(bào)警的主動維修，而且由于系統(tǒng)提示的報(bào)警信息較為具體，對維修前的準(zhǔn)備工作有顯著地指導(dǎo)意義，更提高了維修效率。

第三，有效解決醫(yī)院急救類設(shè)備的集中管理和實(shí)時(shí)情況監(jiān)管困難的問題。通過建立網(wǎng)絡(luò)化的急救類設(shè)備運(yùn)行管理平臺，形成有效實(shí)時(shí)的醫(yī)療設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)分析模型，進(jìn)一步提升精細(xì)化管理水平。

5 系統(tǒng)的創(chuàng)新之處

本次通過對重點(diǎn)急救類設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行維護(hù)管理系統(tǒng)的構(gòu)建，并與傳統(tǒng)醫(yī)療設(shè)備維修模式比較，可以總結(jié)出系統(tǒng)具有以下幾點(diǎn)明顯創(chuàng)新優(yōu)勢。

第一，應(yīng)用全新的“物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)”，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、 實(shí)時(shí)化、 精細(xì)化的醫(yī)療設(shè)備運(yùn)行管理平臺。

第二，改變傳統(tǒng)設(shè)備維修流程，通過系統(tǒng)主動監(jiān)控“報(bào)警信息”，實(shí)現(xiàn)醫(yī)工人員主動維護(hù)，提高維修效率。

第三，對醫(yī)療設(shè)備實(shí)時(shí)化的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為科學(xué)化、 精細(xì)化管理提供量化的數(shù)據(jù)指標(biāo)。

6 系統(tǒng)實(shí)施難點(diǎn)

基于“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)構(gòu)建的重點(diǎn)急救類設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行維護(hù)管理系統(tǒng)，在構(gòu)建和實(shí)施過程中也存在一些困難和局限性。主要可以歸納為以下幾點(diǎn)： 第一，各種類型各個品牌不同型號間開放接口方式不同。第二，必須要獲得設(shè)備廠方參數(shù)和技術(shù)支持，而部分廠方對設(shè)備的技術(shù)實(shí)施保護(hù)措施，難以獲得接口數(shù)據(jù)參數(shù)。第三，采集到接口數(shù)據(jù)內(nèi)容單一，無法全面地反映出設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)[6]。希望整個系統(tǒng)得到更多類型設(shè)備的生產(chǎn)商協(xié)助，通過開放設(shè)備接口通訊協(xié)議，使這個系統(tǒng)適用更多類型、 品牌、 型號的醫(yī)療設(shè)備。從而為醫(yī)療設(shè)備運(yùn)行、 維護(hù)和管理提供更新穎更深入更廣泛的研究方向。