物聯(lián)網(wǎng)在智慧醫(yī)院信息化建設(shè)中的應(yīng)用與展望

□ 劉祉呈 LIU Zhi-cheng 楊光 YANG Guang 馬川 MA Chuan

國家工信部在2017年依據(jù)國務(wù)院《關(guān)于推進物聯(lián)網(wǎng)有序健康發(fā)展的指導意見》編制了《物聯(lián)網(wǎng)的十三五規(guī)劃(2016—2020)》，提出加快物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)領(lǐng)域的深度融合，在醫(yī)療領(lǐng)域，推廣物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在藥品、耗材流通、患者看護、醫(yī)護電子病歷、患者遠程監(jiān)控等方面的應(yīng)用。

得利于無線感知技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)療領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用處于大規(guī)模增長時期。預(yù)計未來5年全球醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將超過1500億美元，復(fù)合增長超過38%。在國家政策引導下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用已在全國各大醫(yī)院迅速發(fā)展，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)賦能智慧醫(yī)院建設(shè)，實現(xiàn)醫(yī)院管理的精細化和智能化。

物聯(lián)網(wǎng)(internet of things)通過各種信息傳感器，遵循各類通訊協(xié)議來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)的交互，以實現(xiàn)對物品和過程的智能感知、識別、監(jiān)控和管理。若保證物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠得到有效應(yīng)用，應(yīng)該將射頻識別技術(shù)、定位技術(shù)、傳感器設(shè)備等予以有效整合，相關(guān)的協(xié)議規(guī)定必須要執(zhí)行到位，確保定位、辨識、監(jiān)測更具智能化。醫(yī)院眾多場景中的應(yīng)用需要計算龐大的數(shù)據(jù)，若要得到即時反饋，則需充分考慮邊緣計算的應(yīng)用，建立起“云邊端三體協(xié)同”體系，即邊緣計算和云計算的混合使用。通過既定程序即可保證指令能夠真正執(zhí)行到位，進而保證人物間能夠?qū)崿F(xiàn)有序交流[1]。

物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)

1.物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)。在物聯(lián)網(wǎng)當中，通過傳感器設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)信息的傳遞，但要保證其更具實效性，必須要對成本、功耗予以有效控制，同時真正做到對等通信。對物聯(lián)網(wǎng)進行構(gòu)建的過程中，可以采用的組網(wǎng)技術(shù)是較多的，不同的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)適合不同的應(yīng)用場景，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)根據(jù)傳輸距離主要分為三大類。(1)短距網(wǎng)：主要是藍牙、ZigBee、RFID、NFC、UWB等；(2)低功耗廣域網(wǎng)：Lora、Sigfox、NB-LOT；局域網(wǎng)：WiFi等；(3)廣域網(wǎng)：3G/4G/5G等。

2.射頻識別技術(shù)。在智慧醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用中，射頻識別技術(shù)的應(yīng)用是不可或缺的。所謂射頻識別，即對目標物進行識別、標識。此種技術(shù)防水性能較高，可抵御高溫，且壽命較長，最重要的是，可實現(xiàn)遠距離讀取數(shù)據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)可以進行加密處理并可對大量數(shù)據(jù)進行存儲、更改，物體處于運動狀態(tài)時，同樣可以進行識別，因此具有明顯的優(yōu)勢。此種技術(shù)主要采用的是無線射頻方式，通過雙向通信可以使數(shù)據(jù)交換目的切實達成并能夠?qū)崿F(xiàn)自動識別。

醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的總體思路

智慧醫(yī)院建設(shè)是醫(yī)院發(fā)展的必然趨勢，過去很長一段時間，醫(yī)院在提供醫(yī)療服務(wù)、物品管理時采用的是人工方式，這使得工作效率較為低下。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，以WiFi、藍牙、Lora、ZigBee等不同技術(shù)協(xié)議為基礎(chǔ)的醫(yī)療應(yīng)用大量進入醫(yī)院場景，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高頻率、自動化、實時的數(shù)據(jù)采集方式，可以有效降低醫(yī)院管理成本，實現(xiàn)患者服務(wù)與后勤運維的全程監(jiān)測。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給醫(yī)院帶來便捷和安全的同時，也帶來了新的問題，主要有兩大方面。

1.編碼標準不統(tǒng)一，協(xié)議各式各樣。在目前大部分醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過程中，主要以各科室獨立應(yīng)用系統(tǒng)的形式分布在門診、醫(yī)技、住院、病理、藥房、后勤等多個院內(nèi)職能部門。各家醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)廠商使用的技術(shù)不同，通訊協(xié)議不同，導致底層硬件與上層應(yīng)用無法互聯(lián)互通，底層硬件壁壘嚴重，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享困難。同時由于物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議不同，導致醫(yī)院在建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用時，無法復(fù)用原有網(wǎng)絡(luò)，多種網(wǎng)絡(luò)甚至多重網(wǎng)絡(luò)建設(shè)既增加了醫(yī)院投資成本，也增加了醫(yī)院的運維成本。

2.物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安全風險突出。數(shù)據(jù)安全在物聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的過程中存在一定的缺陷，現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備缺乏身份驗證，沒有加密傳輸，信息容易被人截取，甚至設(shè)備能被黑客控制，造成患者隱私泄露。如何保證醫(yī)院能安全地使用醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備成為醫(yī)院急需解決的問題之一。

如圖1所示，醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)首先需要有頂層設(shè)計，在網(wǎng)絡(luò)層面建立統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，通過物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)將不同的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進行集成與協(xié)議轉(zhuǎn)化，形成真正的“一網(wǎng)多用”。在信息軟件層面，建立物聯(lián)網(wǎng)中臺，物聯(lián)網(wǎng)中臺作為一個醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)支撐性平臺，為智慧醫(yī)院中所有智能設(shè)備提供平臺化管理服務(wù)，包括設(shè)備管理、運行監(jiān)控、路由轉(zhuǎn)換、連接適配等公共需求服務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)中臺縱向可支持系統(tǒng)應(yīng)用和智能設(shè)備的聯(lián)通，橫向可支持物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用的擴展和系統(tǒng)間的互聯(lián)互通，形成醫(yī)院內(nèi)統(tǒng)一平臺化戰(zhàn)略，以滿足智慧醫(yī)院長期健康、快速發(fā)展的要求[2]。

圖1 醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)院信息化建設(shè)中的應(yīng)用

1.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在遠程監(jiān)護中的應(yīng)用。我國已經(jīng)進入老年社會，高齡人口數(shù)量明顯增加，因高齡病患通?；加新约膊。訌娖淙粘１O(jiān)護，就會消耗大量醫(yī)療資源。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特性，對近距離通信技術(shù)、無線射頻技術(shù)、以穿戴式設(shè)備為主的生命體征監(jiān)測設(shè)備等加以整合，構(gòu)建起遠程智能監(jiān)護系統(tǒng)，通過感知監(jiān)控模塊即可使相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)患者生命體征的實時監(jiān)測，利用AI技術(shù)來對數(shù)據(jù)予以分析、整理，實現(xiàn)健康跟蹤分析與干預(yù)指導管理。當病患的生命體征出現(xiàn)異常變化，相關(guān)的儀器設(shè)備可及時將數(shù)據(jù)提供給醫(yī)護人員，在第一時間進行處置，大大減輕醫(yī)護人員的工作負荷，大幅提高時間利用率[3]。

2.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在人員安全管理中的應(yīng)用。對于醫(yī)院來說，要加強人員管理，這里所說的人員是指醫(yī)務(wù)人員、病患、探訪人員，為了保證人員管理更具實效性，應(yīng)該依據(jù)其身份來對進出權(quán)限予以設(shè)定，重要場所、核心辦公區(qū)必須要加強進出管控并要保證相關(guān)記錄的詳細完整。醫(yī)院場所人員流動量非常大，手術(shù)室、放射室、化驗室等區(qū)域非常重要，要對人員進出予以控制，醫(yī)務(wù)人員也不可隨便進出。另外，老年病區(qū)、傳染病區(qū)、精神病區(qū)等區(qū)域具有一定的敏感性，沒有獲得權(quán)限的人員不可擅自進入。老年癡呆患者由于自身記憶力退化，認知不明，經(jīng)常會發(fā)生院內(nèi)迷路、院外走失的情況，精神病患者會發(fā)生逃離醫(yī)院和一些暴力行為，強傳染病患者攜帶傳染病病毒，均不可讓其在院內(nèi)自由活動。這些患者的監(jiān)護都需要很多人力，若看護人員疏忽，將造成不可挽回的后果。醫(yī)院在展開人員安全管理時，需要充分利用電子標簽、電子地圖、無線定位、安防監(jiān)控等技術(shù)，相關(guān)人員佩戴電子工牌或者電子手環(huán)，通過定位網(wǎng)絡(luò)對人員的行動路線進行管理，在發(fā)生異常情況時及時報警。目前在醫(yī)院人員常規(guī)定位應(yīng)用上，主要采用藍牙定位技術(shù)，將藍牙信標與藍牙終端(標簽、手機)之間的信號強度轉(zhuǎn)換為距離數(shù)據(jù)，通過三點定位原理融合多源定位技術(shù)，確定實時高精度位置。在特殊場景，例如急診中心患者流向管理、手術(shù)室流向管理，需要更高精度的定位和時間停留管理，則主要采用UWB定位技術(shù)[4]。

3.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在用藥管理中的應(yīng)用。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加以充分應(yīng)用后，可以使醫(yī)院用藥管理的信息化程度大幅提高，醫(yī)務(wù)人員、藥房人員可以切實完成好藥品發(fā)取工作。通過掃描配藥單條形碼，實現(xiàn)身份和處方信息核對，防止藥品發(fā)放錯誤。從現(xiàn)有醫(yī)療系統(tǒng)來看，藥品質(zhì)量不達標情況較為常見，這對整個醫(yī)療行業(yè)產(chǎn)生的負面影響是非常大的，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用后可有效解決該問題。通過智能標簽就能夠?qū)λ幬锩Q、類型，生產(chǎn)廠家、批次，國藥準字號等有切實的了解，利用標簽則可使藥品信息直接公開，使得市場中的假冒偽劣藥品得到有效清理。此外，傳感設(shè)備的應(yīng)用可使醫(yī)院對藥品物流的相關(guān)狀況有切實的了解，進而保證存儲、運輸?shù)确矫婀芾淼玫郊訌姟?/p>

4.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧醫(yī)護管理中的應(yīng)用。智慧醫(yī)護管理的核心是通過移動PDA及患者腕帶來快速、精確識別患者身份，使醫(yī)護人員實時了解病人的相關(guān)診斷、用藥情況、醫(yī)囑信息、電子病歷等相關(guān)信息。尤其是在患者病情出現(xiàn)異常后醫(yī)護人員能夠第一時間實現(xiàn)臨床記錄的查看，無須再次重復(fù)檢查，實現(xiàn)對整體醫(yī)療服務(wù)流程的優(yōu)化。對于住院患者的臨床護理工作采用患者腕帶和用藥標簽的雙重身份識別的模式，不僅能夠提高護理人員的工作效率，提高患者用藥的準確性、及時性，還能實現(xiàn)醫(yī)囑全生命周期的跟蹤，讓臨床醫(yī)生真正掌握患者的用藥。而對于住院患者護理安全的管理，必須要盡快推動護理信息系統(tǒng)的完善，比如借助PDA、條形碼、二維碼等技術(shù)形式，綜合運用以提高識別準確率[5]。

5.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在后勤管理中的應(yīng)用。醫(yī)院后勤改革是醫(yī)院改革的重要環(huán)節(jié)，我國醫(yī)院后勤管理基本上是行政化、粗放式的管理方式。醫(yī)院后勤管理涉及的范圍非常廣，需要向現(xiàn)代化、標準化、精益化的管理方式轉(zhuǎn)變。運用4G或5G網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、空間地理信息等新一代信息技術(shù)，對醫(yī)院的后勤管理進行賦能，重構(gòu)后勤服務(wù)的方式，能夠提高后勤的服務(wù)能力，是實現(xiàn)醫(yī)院現(xiàn)代化、精細化運營管理的重要措施。

通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器，實現(xiàn)對醫(yī)院水、電、燃氣等能耗在線監(jiān)測，實現(xiàn)對醫(yī)院環(huán)境的在線監(jiān)測，實現(xiàn)對醫(yī)院機電設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備的實時監(jiān)測，使后勤管理的目標由“被動維修”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃舆\維”，系統(tǒng)能夠結(jié)合設(shè)備的運行情況及后勤運維策略的實施效果，把不安全、不節(jié)能、不合理的數(shù)據(jù)主動報告給后勤管理人員進行人工干預(yù)。后勤管理的服務(wù)方式將由被動服務(wù)型轉(zhuǎn)換到主動服務(wù)型，部門定位也由勞動密集型轉(zhuǎn)化到知識密集型，實現(xiàn)后勤部門職能的提升。

結(jié)語

隨著現(xiàn)代醫(yī)院管理模式的推進和和醫(yī)院智慧服務(wù)、智慧管理等文件的發(fā)布，推進落實物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)院信息化建設(shè)中的廣泛應(yīng)用，必然可以有效促進醫(yī)院智慧化進程，提升醫(yī)院的醫(yī)療服務(wù)能力，為患者帶來更優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療服務(wù)，賦能臨床醫(yī)護人員，促進醫(yī)療服務(wù)效率的提升。