智慧病房設(shè)計與應用

韓 俗 汪新建 劉 艷

(四川大學華西公共衛(wèi)生學院/四川大學華西第四醫(yī)院 成都 610041)

1 引言

近年來隨著互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，各醫(yī)院數(shù)字化建設(shè)朝著智慧醫(yī)院方向逐步推進。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引進，無論是在醫(yī)院智能管理、醫(yī)療技術(shù)，還是就醫(yī)體驗和便民服務上，都發(fā)揮著重要作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)包括條碼、二維碼、無線射頻識別(Radio Frequency Identification Devices，RFID)、WIFI、藍牙、近場通信 (Near-Field Communication，NFC)、超寬帶(Ultra Wide Band，UWB)和Zigbee等[1]。目前RFID在物聯(lián)網(wǎng)中使用較為廣泛，然而對于醫(yī)院病區(qū)這類較為開闊的空間來說RFID有一定局限性。藍牙5.0的出現(xiàn)為醫(yī)院智慧病房建設(shè)提供新思路和發(fā)展空間。

2 技術(shù)背景

2.1 概述

藍牙作為一種無線連接技術(shù)，能在設(shè)備間實現(xiàn)方便快捷、靈活安全、低成本、低功耗的數(shù)據(jù)和語音通信。自1999年推出藍牙第1個版本1.0A以來，經(jīng)過不斷完善，傳輸速率和有效覆蓋范圍都有較大改進[2]。由于其安全可靠的性能，藍牙技術(shù)在手機和移動終端上廣泛使用。2016年6月藍牙5.0面世，為物聯(lián)網(wǎng)普及和發(fā)展增添新動力。

2.2 藍牙5.0與藍牙4.2比較

藍牙5.0 標準相對于藍牙4.2標準，在各項參數(shù)指標上都有較大提高，具備更快的傳輸速度、更低的功耗，實現(xiàn)更遠有效傳輸距離，同時新增導航信標功能。傳輸速度的提高有助于降低設(shè)備實際功耗，對一些移動設(shè)備和穿戴設(shè)備來說，提高續(xù)航時間。此外藍牙5.0具有更強的抗干擾能力，尤其是對Wi-Fi和LTE信號，能一定程度規(guī)避有限空間內(nèi)的信號堵塞。性能對比，見表1。

表1 藍牙4.2與藍牙5.0性能對比

2.3 藍牙5.0與其他物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)比較

目前常見的物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)中，WIFI應用最廣泛，其通訊距離較遠，速度快，符合社會信息化需求。RFID作為目前物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，廣泛應用于信息識別、數(shù)據(jù)采集、管理控制等多個領(lǐng)域。NFC技術(shù)在RFID技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合無線互連技術(shù)研發(fā)而成，實現(xiàn)電子支付、身份認證、數(shù)據(jù)交換、防偽等多種功能[3]。ZigBee采用動態(tài)、自主的路由協(xié)議，基于AODV的路由技術(shù)，具有近距離、低復雜度、自組織、低功耗特點[4]。各無線技術(shù)部分參數(shù)對比，見表2。各技術(shù)特點不同，適用于不同場景應用，如WIFI適用于較為寬闊的室內(nèi)環(huán)境；RFID適用于近距離身份驗證、信息采集、跟蹤領(lǐng)域；ZigBee適用于無線控制和自動化應用的較低速的數(shù)據(jù)傳輸交換；NFC適用于近距離的移動設(shè)備，被廣大通訊運營商所關(guān)注。藍牙5.0彌補原有版本的不足，提高數(shù)據(jù)傳輸速度，增加傳輸距離，在智能家居領(lǐng)域具有獨特優(yōu)勢。

表2 無線技術(shù)參數(shù)對比

3 設(shè)計方案及效果

3.1 概述

醫(yī)院病房作為患者醫(yī)療、護理、康復、起居等活動的人文和物理環(huán)境，對患者疾病治療及健康恢復具有重要作用。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，智慧病房作為建設(shè)智慧醫(yī)院的重要組成部分，既要充分保障醫(yī)療、護理工作順利開展，又要確保病房、設(shè)備安全衛(wèi)生，為患者提供舒適、健康、智能的生活環(huán)境。智慧病房依托成熟的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對數(shù)據(jù)信息進行識別、采集、監(jiān)測，提高醫(yī)護工作效率，降低醫(yī)療差錯風險；利用智能交互終端系統(tǒng)，增強護患溝通效果，改善患者就醫(yī)體驗；通過智能控制，使醫(yī)院工作人員能迅速發(fā)現(xiàn)和處理意外事故。智慧病房內(nèi)醫(yī)療設(shè)備和其他電子設(shè)備較多，獲取設(shè)備狀態(tài)、傳感器、患者、監(jiān)護、資產(chǎn)等重要數(shù)據(jù)資料需要傳輸距離遠、通訊速度快、功耗低、成本低且安全性高的通訊技術(shù)。藍牙5.0可以取代病房復雜的網(wǎng)絡(luò)布線，滿足病區(qū)和病房無線化需求，為患者營造整潔舒適的環(huán)境，同時其參數(shù)性能也是建設(shè)智慧病房通訊標準的優(yōu)先選擇?；谒{牙5.0的智慧病房設(shè)計，見圖1。

圖1 基于藍牙5.0的智慧病房

3.2 病房環(huán)境控制

不同患者擁有不同的健康狀況和習慣，對于溫度、亮度、濕度等環(huán)境要求不同，常常需要對病房設(shè)備和設(shè)施進行調(diào)整。病房內(nèi)控制開關(guān)裝置繁多且易損壞，給患者帶來諸多不便。采用物聯(lián)網(wǎng)藍牙5.0智能控制技術(shù)，可將患者移動設(shè)備經(jīng)過授權(quán)接入智慧病房環(huán)境控制子系統(tǒng)，患者可自由調(diào)控，選擇符合自身健康需求的生活環(huán)境。

3.3 生命體征采集

生命健康監(jiān)護及生理參數(shù)采集為患者診斷及治療提供重要數(shù)據(jù)支持，以往這類儀器設(shè)備與配套軟件自成體系，醫(yī)務人員只能在終端旁獲取數(shù)據(jù)進行分析及處理。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的應用推進，數(shù)據(jù)可通過無線通訊技術(shù)傳輸至移動終端，便于醫(yī)護人員便捷獲取患者基本信息和采集的生命體征數(shù)據(jù)并進行分析討論?；颊邤?shù)據(jù)涉及個人隱私，因此要選擇安全性高的通訊技術(shù)，同時患者體征數(shù)據(jù)多元化，要確保數(shù)據(jù)傳輸吞吐量及速率，以及信號的抗干擾性。藍牙5.0基于自身特性，使用快速跳頻、擴頻、調(diào)頻技術(shù)及前向糾錯 (Forward Error Correction, FEC)，能提高數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性和安全性，保證準確率[5]。

3.4 病房安全

醫(yī)院病房是醫(yī)務人員日常開展醫(yī)療工作的主要區(qū)域，為確保醫(yī)療環(huán)境安全和醫(yī)療數(shù)據(jù)準確記錄，多數(shù)醫(yī)療機構(gòu)制定規(guī)章制度及相應措施，如為醫(yī)護人員佩戴RFID信息卡，在進行醫(yī)療護理工作時，通過刷卡進行身份驗證和記錄。然而大多數(shù)情況下醫(yī)務人員為保持醫(yī)療衛(wèi)生，或進行醫(yī)療操作，刷卡方式存在不便。藍牙5.0具有較為精確的室內(nèi)導航功能，可根據(jù)醫(yī)護人員位置自動對接病床患者信息。患者可通過數(shù)字床頭機查看醫(yī)護人員基本信息，雙向驗證，提高醫(yī)療行為安全性，降低醫(yī)療事故發(fā)生幾率，減少醫(yī)患矛盾。對于一些患有精神疾病和智障等特殊患者，佩戴可穿戴設(shè)備，利用藍牙5.0導航定位功能，保障住院患者安全，避免不安全事件發(fā)生。

3.5 輸液智能監(jiān)控

醫(yī)院病房是住院患者進行靜脈輸液治療的常用地點，護士在病房內(nèi)負責管理輸液患者，工作量大，極易造成疏忽，無法避免多患者同時需要護士進行輸液管理的情況?；谖锫?lián)網(wǎng)的無線智能輸液監(jiān)護系統(tǒng)可實現(xiàn)患者輸液登記、藥物識別、輸液控制、時間管理等功能，護士可查看所有輸液患者實時情況，對輸液管理進行有效的時間分配，提高工作效率，減少醫(yī)患矛盾[6]。目前部分醫(yī)院使用WIFI作為無線傳輸方式，相對于藍牙5.0來說，WIFI功率大，穩(wěn)定性較差，使用在醫(yī)療設(shè)備上具有潛在風險，成本上藍牙5.0也更有優(yōu)勢[7]。

3.6 智能交互

醫(yī)患溝通一直是醫(yī)院管理工作重點，諸多醫(yī)患糾紛源于一些不良的醫(yī)患溝通方式。醫(yī)院在數(shù)字化進程中為病床配備電子床頭卡，為患者提供呼叫幫助、宣教、訂餐、繳費等服務。然而大多數(shù)電子床頭卡都設(shè)在固定位置，通過有線網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸，患者或陪護操作使用并不方便，很難達到預期效果。智慧病房采用移動終端接入藍牙5.0無線網(wǎng)絡(luò)，患者可自由使用終端設(shè)備，選擇所需服務，在數(shù)據(jù)安全性前提下為患者提供良好的服務體驗，創(chuàng)新智慧醫(yī)療服務模式。

3.7 應用效果

本院智慧病房項目按照規(guī)劃分為3期建設(shè)，目前已完成1期基礎(chǔ)建設(shè)，包括網(wǎng)絡(luò)綜合布線、病房電子信息板、護理電子白板、智能床頭卡、智能呼叫顯示等項目，前端設(shè)備統(tǒng)一配置BLE5.0藍牙模塊，工作人員只要攜帶員工卡便可與智能床頭卡實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，提供查房點名、人員定位、護士巡更軌跡查詢等物聯(lián)網(wǎng)服務功能。智慧病房建設(shè)能有效改善醫(yī)患和護患溝通，提升患者就醫(yī)體驗，提高醫(yī)護人員工作效率和服務質(zhì)量，減輕工作負荷，降低差錯率，避免醫(yī)療糾紛，從而科學合理地優(yōu)化病房診療流程，增強醫(yī)院精細化管理水平。項目啟用以來本院月入院人數(shù)同比增長69.3%，月出院人數(shù)同比增長78.7%，月平均住院日同比下降0.3天，患者滿意度上升5%。

4 結(jié)語

本院智慧病房項目即將進入2期階段，即數(shù)據(jù)采集階段，包括基于藍牙5.0實現(xiàn)智慧病房環(huán)境控制、生命體征采集、輸液智能監(jiān)控等項目。通過引入物聯(lián)網(wǎng)，降低醫(yī)院病房建設(shè)成本，美化病房環(huán)境，改善患者體驗，使有限的醫(yī)療資源得到充分共享利用[8]。隨著人工智能的興起，物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應用，智慧病房建設(shè)將迎來新機遇與挑戰(zhàn)。