基于RFID和WSN技術(shù)的無線移動診療模型設(shè)計與研究*

蔣秀林 謝 靜 魏 星

(蚌埠醫(yī)學(xué)院公共課程部計算機教研室 安徽蚌埠 233000)

電子病歷(electronic medical record，EMR)是用電子設(shè)備(如：計算機、健康卡等)保存、管理、傳輸和重現(xiàn)的數(shù)字化的醫(yī)療記錄，用以取代手寫紙張病歷，又稱為基于計算機的病人記錄，是實現(xiàn)醫(yī)院信息化的關(guān)鍵。2011年1月衛(wèi)生部頒布的《電子病歷系統(tǒng)功能規(guī)范 (試行)》[1]中指出，“電子病歷系統(tǒng)是指醫(yī)療機構(gòu)內(nèi)部支持電子病歷信息的采集、存儲、訪問和在線幫助，并圍繞提高醫(yī)療質(zhì)量、保障醫(yī)療安全、提高醫(yī)療效率而提供信息處理和智能化服務(wù)功能的計算機信息系統(tǒng)， 既應(yīng)該包括用于門 (急) 診、病房的臨床信息系統(tǒng)，也包括檢驗檢查、病理、影像、心電、超聲等醫(yī)技科室的信息系統(tǒng)?！?/p>

目前醫(yī)院的醫(yī)療信息已基本實現(xiàn)了一定程度的信息化，但傳統(tǒng)的電子病歷系統(tǒng)都是基于有線網(wǎng)絡(luò)訪問方式的。在現(xiàn)實中醫(yī)護工作人員無法待在病床旁對患者實施診療記錄，基于不同的工作性質(zhì)，有時還需要在辦公區(qū)域甚至醫(yī)院以外的場所開展工作。傳統(tǒng)的醫(yī)療信息系統(tǒng)就無法滿足信息獲取的實時性和信息調(diào)閱的方便性。

移動電子病歷系統(tǒng)在傳統(tǒng)基于臺式計算機的電子病歷基礎(chǔ)上研發(fā)，以無線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，主要在平板電腦、智能手機等終端使用。既保留了原有臺式機的電子病歷系統(tǒng)的有效功能，又結(jié)合了移動設(shè)備體積小、攜帶方便的特點，延伸開發(fā)了許多新的功能。移動醫(yī)療[2]是“通過使用移動通信技術(shù)(如PDA、移動電話和衛(wèi)星通信)來提供醫(yī)療服務(wù)和信息”。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(internet of things，IoT)是指通過信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物體與網(wǎng)絡(luò)相連接，物體通過信息傳播媒介進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)管等功能。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以其可移動的終端以及方便靈活的接入方式完全突破了目前互聯(lián)網(wǎng)方式下傳統(tǒng)醫(yī)療信息系統(tǒng)(如HIS系統(tǒng))對醫(yī)院診療管理的局限，其所具有的全面感知、可靠傳遞和智能處理等特征為醫(yī)院診療的無線移動化提供了技術(shù)支撐平臺，從整體上提高了醫(yī)院信息化水平和服務(wù)能力。

因此，文章分析了無線可移動電子病歷的主要功能，設(shè)計和搭建了基于RFID和WSN技術(shù)的無線移動診療模型，最后給出了基于PML的信息存儲與表示，為后續(xù)無線診療應(yīng)用平臺的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，為健康云計算和智慧醫(yī)療的實施提供了科學(xué)依據(jù)。

1 無線可移動電子病歷系統(tǒng)的主要功能

電子病歷是有線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下軟件技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的典型應(yīng)用，是醫(yī)院信息系統(tǒng)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，是醫(yī)院信息化管理進入新階段的一個里程碑，而可移動電子病歷則是在醫(yī)院的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)物，是實現(xiàn)醫(yī)院無線可移動診療的關(guān)鍵。

可移動電子病歷系統(tǒng)是基于紅外射頻(RFID)技術(shù)和無線傳感網(wǎng)(WSN)技術(shù)的、采用系統(tǒng)集成等技術(shù)，將智能終端(智能手機、PAD等)設(shè)備App與傳統(tǒng)電子病歷系統(tǒng)相銜接，在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下由醫(yī)護人員完成住院患者從入院到出院的相關(guān)信息的定期定時錄入、更新、查詢、刪除等功能。其主要功能如表1所示。

表1 無線可移動電子病歷系統(tǒng)的主要功能

2 基于RFID和WSN技術(shù)的無線移動診療模型構(gòu)建

目前國內(nèi)外對HIS平臺下的電子病歷系統(tǒng)從系統(tǒng)框架、模型、信息存儲、知識表示、知識檢索、安全機制等方面進行了深入而又全面的研究，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種新興技術(shù)，對于基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的可移動電子病歷的研究還處在初步階段。文獻[3]為構(gòu)建醫(yī)院移動辦公，基于Android平臺設(shè)計了一種嵌入式電子病歷系統(tǒng)。文獻[4]為提高醫(yī)護人員工作效率，設(shè)計了一種基于XML表示的嵌入式電子病歷系統(tǒng)。文獻[5]引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建基于RFID技術(shù)和ZigBee協(xié)議的嵌入式電子病歷系統(tǒng)模型。雖然學(xué)術(shù)界對可移動電子病歷系統(tǒng)有了一定的研究，但大多數(shù)都比較單一，沒有結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點，對醫(yī)療信息的采集、表示、存儲等方面進行深入的研究。

結(jié)合上述給出的可移動電子病歷系統(tǒng)的主要功能，在現(xiàn)有的通用的HIS系統(tǒng)下，從物聯(lián)網(wǎng)的感知層、傳輸層和應(yīng)用層出發(fā)，建立基于RFID和WSN技術(shù)的無線移動診療模型，如圖1所示。

該模型由設(shè)備層、資源層、傳輸層和應(yīng)用層四部分構(gòu)成：

(1)設(shè)備層。該層由計算機、智能手機、PAD、RFID標簽以及閱讀器等硬件設(shè)備組成，實

圖1 基于RFID和WSN技術(shù)的無線移動診療模型

現(xiàn)患者信息采集、醫(yī)療設(shè)備信息的自動獲取。

(2)資源層。該層是物理設(shè)備層采集獲取到的數(shù)據(jù)資源，一類是HIS系統(tǒng)下的電子病歷數(shù)據(jù)庫和其他醫(yī)療中心共享的電子病歷數(shù)據(jù)庫，另一類是通過智能終端和感知設(shè)備采集并上傳至健康云平臺的醫(yī)療資源。

(3)傳輸層。該層實現(xiàn)各平臺下醫(yī)療數(shù)據(jù)資源格式的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的映射以及規(guī)則的執(zhí)行，為數(shù)據(jù)的傳輸提供統(tǒng)一的標準，為應(yīng)用層的實施提供技術(shù)支持。

(4)應(yīng)用層。該層實現(xiàn)以病人為中心的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電子病歷系統(tǒng)的錄入、查詢、存儲、更新、安全共享等管理功能。

根據(jù)可移動電子病歷要實現(xiàn)的功能，遵循上述無線移動診療模型，將可移動電子病歷系統(tǒng)劃分為如下模塊，如圖2所示。

圖2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的可移動電子病歷系統(tǒng)的功能模塊

3 基于PML的可移動電子病歷存儲表示和信息獲取流程

HIS平臺的電子病歷系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)很成熟，文章不再介紹，主要介紹物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的可移動電子病歷系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的存儲表示和信息獲取流程。

3.1 基于PML的可移動電子病歷存儲表示

PML(physical M arkup language)實體標記語言，是一種用于描述物理對象，過程和環(huán)境的通用語言，其主要目的是提供通用的標準化詞匯表，來描繪和分配Auto-ID激活的物體的相關(guān)信息。PML語言簡單易懂，在物聯(lián)網(wǎng)平臺上可以提供更準確的搜索。PML 文件只是用于信息交換過程中信息存儲或檢索的依據(jù)，實際的內(nèi)容存儲可以使用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫格式。基于RFID的醫(yī)療信息定義明確，信息之間的依存關(guān)系清晰，存儲靈活。

下面給出一個基于PML的可移動電子病歷的存儲文件片段，包括兩部分：住院患者的基本信息；患者就診信息的描述。

< PersonalInformation>

“http：//tag.example.org/”>

……

……

……

……

在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，每位患者入院時都將配備一個電子標簽，與以往的就診卡不同，它能夠唯一的定位和跟蹤物品、人等，并可存取物品或人等的相關(guān)信息(比如血壓和體溫)。在每個病房安裝閱讀器，讀取該病房患者的信息。針對上述形式的PML文件，可使用下列查詢語句，查詢患者(0000000A1)的基本信息。

Select PersonalInformation. Property From PMLPatient Where EPCtagid=0000000A1

3.2 EPC信息獲取流程

RFID技術(shù)將電子產(chǎn)品代碼(electronic product code，EPC)作為唯一的編號對物品進行識別、定位和跟蹤。整個EPC網(wǎng)絡(luò)的信息都以PML文件格式傳遞，PML文件將被存儲在PML Server服務(wù)器上，為其它計算機進行信息交換提供依據(jù)文件。遠程 PML Server的地址是由Savant軟件通過對象名解析服務(wù)(object name resolution service,ONS)獲取的，獲取后 Savant 即可向遠程的PMLServer發(fā)送讀取 PML 數(shù)據(jù)的請求，或由 Savant 處理新讀取的EPC標簽的內(nèi)容，并把自動識別基層設(shè)備所感應(yīng)到的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程 PMLServer，PML Server將這些數(shù)據(jù)整合到此EPC對應(yīng)的PML文件中。EPC 信息獲取流程如圖3所示。

圖3 EPC信息獲取流程圖

4 結(jié)語

為促進智慧醫(yī)療建設(shè)，文章采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在現(xiàn)有環(huán)境下分析了無線可移動電子病歷系統(tǒng)的主要功能，基于RFID和WSN技術(shù)實現(xiàn)無線移動診療建模，并給出了基于PML的可移動電子病歷存儲表示和信息獲取流程。研究物聯(lián)網(wǎng)下的可移動電子病歷系統(tǒng)，實際上是研究以病人為中心的移動醫(yī)療信息系統(tǒng)，是將來智慧醫(yī)療不可或缺的一部分。但現(xiàn)實中的患者診斷信息具有多樣性，除了文本信息外還有圖片、圖像、視頻等，如何采用PML語言存儲和表示還有待進一步研究。