物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧醫(yī)院建設(shè)中的應(yīng)用

摘要：大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）技術(shù)蓬勃發(fā)展，智慧醫(yī)院建設(shè)成為醫(yī)療領(lǐng)域的熱門(mén)話題。其中院內(nèi)導(dǎo)航與患者定位功能對(duì)于提高整體醫(yī)療服務(wù)效率和改善患者就醫(yī)體驗(yàn)具有重要意義。文章深入探討了院內(nèi)導(dǎo)航與患者定位功能的實(shí)現(xiàn)方法，并詳細(xì)分析了其應(yīng)用場(chǎng)景、技術(shù)方案以及優(yōu)勢(shì)。通過(guò)實(shí)際案例的介紹，闡明了基于IoT技術(shù)的院內(nèi)導(dǎo)航與患者定位系統(tǒng)對(duì)智慧醫(yī)院建設(shè)的價(jià)值和重要性，這一系統(tǒng)的應(yīng)用顯著提高了醫(yī)院的內(nèi)部管理水平，為患者提供更便捷、高效的醫(yī)療服務(wù)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智慧醫(yī)院；院內(nèi)導(dǎo)航；患者定位

中圖分類(lèi)號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）31-0099-03

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

0 引言

2023年3月，中共中央辦公廳和國(guó)務(wù)院辦公廳聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步完善醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)體系的意見(jiàn)》，旨在推動(dòng)醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)體系向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，以應(yīng)對(duì)社會(huì)發(fā)展和醫(yī)療需求的變化，為全民提供更優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療服務(wù)。積極倡導(dǎo)智慧醫(yī)院建設(shè)，將前沿技術(shù)如互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等運(yùn)用到醫(yī)療服務(wù)中，以持續(xù)優(yōu)化服務(wù)流程。

在智慧醫(yī)院的建設(shè)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用成為醫(yī)療領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題。充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)建設(shè)更加完善的醫(yī)療服務(wù)體系[1]，實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)院服務(wù)效果的優(yōu)化；通過(guò)將院內(nèi)各類(lèi)信息感知設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)相融合，實(shí)現(xiàn)了院內(nèi)導(dǎo)航與患者定位功能，使得醫(yī)院能夠更加高效地管理和利用各類(lèi)信息，改善醫(yī)院內(nèi)部管理水平，為患者提供更舒適、便利的就醫(yī)體驗(yàn)。這不僅是醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)體系向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的重要標(biāo)志，也是醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1 基于IoT 技術(shù)的智慧醫(yī)院建設(shè)

1.1 IoT 技術(shù)及特點(diǎn)介紹

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)利用互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)等手段，實(shí)現(xiàn)各種物品之間的互聯(lián)互通，從而實(shí)現(xiàn)智能化的識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理[2]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采用的主要技術(shù)方案包括傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及人工智能技術(shù)等。其廣泛性、互聯(lián)性、智能化和安全化的特點(diǎn)，使得物聯(lián)網(wǎng)在智慧醫(yī)療、智慧城市、智能交通、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[3]。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，可以構(gòu)建功能更為強(qiáng)大的智慧醫(yī)療服務(wù)體系，為人們的生活和工作帶來(lái)更多便利和創(chuàng)新。

1.2 智慧醫(yī)院建設(shè)

“十四五”時(shí)期公立醫(yī)院高質(zhì)量發(fā)展的政策的出臺(tái)，確定了智慧醫(yī)院的三大理論內(nèi)涵：面向醫(yī)務(wù)人員的“智慧醫(yī)療”、面向患者的“智慧服務(wù)”、面向醫(yī)院管理的“智慧管理”[4]。智慧醫(yī)院的物聯(lián)網(wǎng)體系，對(duì)醫(yī)療設(shè)備、醫(yī)院管理和醫(yī)生工作流程等環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化，將在提高與衛(wèi)生部門(mén)相關(guān)的服務(wù)質(zhì)量方面發(fā)揮關(guān)鍵作用[5]。智慧醫(yī)院旨在推進(jìn)數(shù)字化[6]，其核心目標(biāo)在于提供更優(yōu)質(zhì)、更高效的醫(yī)療服務(wù)。另外，智慧醫(yī)院還注重提升患者體驗(yàn)和服務(wù)質(zhì)量。智能化的導(dǎo)航系統(tǒng)和患者定位功能，則可以幫助患者更快速地找到目的地，提升了就醫(yī)體驗(yàn)，為醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)體系的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型提供了重要支撐和保障。

1.3 IoT 技術(shù)在智慧醫(yī)院建設(shè)中的導(dǎo)航與定位應(yīng)用

智慧醫(yī)院建設(shè)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的導(dǎo)航與定位應(yīng)用具有多重意義和重要性。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一種先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)等手段，以實(shí)現(xiàn)智能化的識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。這項(xiàng)技術(shù)能夠顯著提升醫(yī)院管理效率和醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量[7]，為醫(yī)護(hù)人員的工作提供了更便捷的條件。同時(shí)，患者定位功能使醫(yī)護(hù)人員能夠及時(shí)了解患者位置，提高對(duì)患者的服務(wù)質(zhì)量，增強(qiáng)了患者的滿(mǎn)意度。還可以提高醫(yī)院的安全性和緊急救援。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)提升醫(yī)院管理效率、提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量、加強(qiáng)醫(yī)院安全管理等方面，為智慧醫(yī)院的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型提供了有力支撐，是一個(gè)將技術(shù)創(chuàng)新與合作結(jié)合在一起的框架[8]，推動(dòng)了醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)體系向更加便捷、高效、智能的方向發(fā)展。

2 院內(nèi)導(dǎo)航和患者定位功能的關(guān)鍵技術(shù)研究

隨著醫(yī)院信息化建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，各醫(yī)療機(jī)構(gòu)也正在加速智慧醫(yī)院的建設(shè)。然而，目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧醫(yī)院中的應(yīng)用仍處于初級(jí)階段，需要進(jìn)一步地摸索和完善。雖然許多醫(yī)療機(jī)構(gòu)仍然采用類(lèi)似咨詢(xún)臺(tái)的靜態(tài)方式來(lái)展示科室的位置，但這種方式在醫(yī)院業(yè)務(wù)調(diào)整時(shí)顯得過(guò)于僵化，給患者帶來(lái)了不必要的困擾。在智慧醫(yī)院建設(shè)中，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的院內(nèi)導(dǎo)航和患者定位，將為患者提供更便捷、快速的就醫(yī)體驗(yàn)，同時(shí)也有助于醫(yī)院資源的合理調(diào)配和工作效率的提升[9-10]。因此，深入研究院內(nèi)導(dǎo)航和患者定位功能的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于智慧醫(yī)院建設(shè)具有重要意義，基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智慧醫(yī)院系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖1。

2.1 傳感器技術(shù)

傳感器是實(shí)現(xiàn)院內(nèi)導(dǎo)航和患者定位的基礎(chǔ)。各種類(lèi)型的傳感器，包括無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）傳感器、地磁傳感器、超聲波傳感器、紅外傳感器等，都可以用于檢測(cè)人員和設(shè)備的位置以及移動(dòng)狀態(tài)，如表1所示。

面對(duì)院內(nèi)外不同環(huán)境的定位需求，需要因地制宜選擇合適的定位技術(shù)，必要時(shí)結(jié)合多種技術(shù)來(lái)提高定位精度。首先是無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）傳感器，通過(guò)安裝在患者和醫(yī)務(wù)人員身份卡或手環(huán)的RFID標(biāo)簽，實(shí)時(shí)追蹤其位置。RFID讀取器監(jiān)測(cè)移動(dòng)軌跡和位置，智能終端為醫(yī)務(wù)人員提供患者位置信息，進(jìn)一步提高工作效率和響應(yīng)速度。

其次是地磁傳感器，通過(guò)在醫(yī)院地面安裝地磁傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)人員和設(shè)備的位置和移動(dòng)?；颊吆歪t(yī)務(wù)人員通過(guò)智能手機(jī)App或?qū)Ш浇K端查看地圖，得到準(zhǔn)確的導(dǎo)航指引，輔助患者快速尋址，減少迷路和焦慮感。

另外，超聲波傳感器檢測(cè)人員與設(shè)備的距離和位置，協(xié)助患者避開(kāi)障礙物。紅外傳感器用于檢測(cè)病房?jī)?nèi)是否有人到來(lái)或離開(kāi)，實(shí)現(xiàn)病房的智能控制，如自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈、調(diào)溫等。

在智慧醫(yī)院建設(shè)過(guò)程中，這些傳感器技術(shù)相互配合，形成一個(gè)完整的院內(nèi)導(dǎo)航和患者定位系統(tǒng)。傳感器數(shù)據(jù)與智能終端和中央控制系統(tǒng)相連，醫(yī)務(wù)人員能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)患者位置和活動(dòng)，患者就診能準(zhǔn)確快速找到目的地。

2.2 無(wú)線通信技術(shù)

院內(nèi)導(dǎo)航和患者定位系統(tǒng)需要建立可靠的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。為了傳輸位置數(shù)據(jù)和導(dǎo)航信息，可以采用多種無(wú)線通信技術(shù)，包括無(wú)線局域網(wǎng)（Wi-Fi）、5G、藍(lán)牙、超寬帶技術(shù)（Ultra-Wideband，UWB）以及ZigBee 等[11]，如表2所示。

其中，超寬帶技術(shù)的定位精度可以達(dá)到亞米級(jí)甚至亞厘米級(jí)，相較于傳統(tǒng)的無(wú)線定位技術(shù)更適合在人流量大，活動(dòng)范圍小的情況下使用。這一優(yōu)勢(shì)有助于醫(yī)院在急診科或手術(shù)室等需要高度精確定位的場(chǎng)景中確定患者位置，提供個(gè)性化的治療和護(hù)理，見(jiàn)圖2 基于UWB的院內(nèi)導(dǎo)航和患者定位架構(gòu)圖。

2.3 定位算法

定位算法是實(shí)現(xiàn)患者定位和導(dǎo)航的核心?；趥鞲衅鲾?shù)據(jù)和無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度，研究人員可以開(kāi)發(fā)各種定位算法，如基于距離測(cè)量的三角定位算法、指紋定位算法、粒子濾波算法等。這些算法能夠提供準(zhǔn)確的患者定位和導(dǎo)航信息。

以指紋定位算法為例，深圳市人民醫(yī)院搭建的院內(nèi)外一體化GPS/藍(lán)牙指紋定位融合慣性導(dǎo)航的定位導(dǎo)航技術(shù)，將電磁指紋比對(duì)與行人航位推測(cè)兩種定位方法有效結(jié)合起來(lái)。行人航位推測(cè)法（Pedestrian Dead Reckoning， PDR）持續(xù)不斷地偵測(cè)行人步伐作位置推算，而電磁指紋定位結(jié)果則對(duì)行人航位推測(cè)法產(chǎn)生的位置累積誤差進(jìn)行修正，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)且平滑的定位效果。相較于其他院內(nèi)定位導(dǎo)航技術(shù)，指紋定位融合慣性導(dǎo)航具有以下優(yōu)勢(shì)：通過(guò)多次電磁指紋采集及加權(quán)算法，結(jié)合移動(dòng)終端多項(xiàng)傳感器數(shù)據(jù)，能保持在初始定位和移動(dòng)定位上的較高精度；可做到全離線式定位和導(dǎo)航，不依賴(lài)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器；部署和使用對(duì)用戶(hù)無(wú)任何影響，維護(hù)方便。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能導(dǎo)航和患者定位系統(tǒng)能全面提升醫(yī)院的運(yùn)營(yíng)和服務(wù)水平，是智慧醫(yī)院建設(shè)中不可或缺的一環(huán)。一方面，院內(nèi)智能導(dǎo)航極大提升了醫(yī)療服務(wù)效率，讓醫(yī)護(hù)人員和患者都能迅速找到所在位置，降低無(wú)效的尋找時(shí)間。另一方面，智能化的患者定位管理在保障患者安全的前提下，也為及時(shí)救治、病情監(jiān)控等提供了有效支持。二者結(jié)合明顯改善了患者的就醫(yī)體驗(yàn)，有利于提高患者的滿(mǎn)意度。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輔助醫(yī)院管理層決策，也使醫(yī)院更高效運(yùn)營(yíng)。

3 討論和展望

3.1 目前存在的問(wèn)題及挑戰(zhàn)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的院內(nèi)導(dǎo)航和患者定位系統(tǒng)能全面提升醫(yī)院的運(yùn)營(yíng)和服務(wù)水平，改善用戶(hù)體驗(yàn)，但仍然存在一定的問(wèn)題與挑戰(zhàn)，包括數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)、信號(hào)干擾與遮擋、系統(tǒng)集成與互操作性、技術(shù)更新與迭代等，如表3所示。

3.2 未來(lái)加以進(jìn)一步應(yīng)用研究的著力點(diǎn)

智慧醫(yī)院建設(shè)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的導(dǎo)航與定位應(yīng)用具有關(guān)鍵作用，為了讓醫(yī)院高效地運(yùn)營(yíng)，未來(lái)對(duì)院內(nèi)導(dǎo)航、患者定位進(jìn)一步研究的著力點(diǎn)主要在混合定位技術(shù)、AI驅(qū)動(dòng)的路徑規(guī)劃、隱私保護(hù)算法、系統(tǒng)集成與標(biāo)準(zhǔn)化等方面，如表4所示。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧醫(yī)院建設(shè)中的效益分析

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧醫(yī)院建設(shè)中扮演著重要角色，其應(yīng)用已經(jīng)顯著改善了醫(yī)療服務(wù)的效率和質(zhì)量。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供的精準(zhǔn)定位和導(dǎo)航功能，患者可以更迅速地找到所需醫(yī)療資源，大大減少了等待和咨詢(xún)時(shí)間，同時(shí)簡(jiǎn)化了醫(yī)務(wù)人員的工作流程，提高了工作效率。此外，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的應(yīng)用打破了信息孤島，促進(jìn)了不同系統(tǒng)間的信息共享，為臨床決策提供了重要支持?？傮w而言，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用極大地推動(dòng)了智慧醫(yī)院的建設(shè)，提升了醫(yī)療服務(wù)的智能化和數(shù)字化水平，見(jiàn)圖3為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智慧醫(yī)院建設(shè)的效果分析圖。

智慧醫(yī)院建設(shè)是當(dāng)前醫(yī)療領(lǐng)域的重要方向，而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的院內(nèi)導(dǎo)航與患者定位應(yīng)用則是其中至關(guān)重要的一環(huán)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，醫(yī)院能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)內(nèi)部設(shè)施、醫(yī)生和患者等各類(lèi)資源的智能化管理，進(jìn)而提高醫(yī)療服務(wù)的效率和質(zhì)量。具體來(lái)說(shuō)，院內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)能夠幫助患者快速找到目的地，減少了等待和迷路的時(shí)間；而患者定位系統(tǒng)則能夠?qū)崟r(shí)掌握患者的位置和狀態(tài)，為醫(yī)護(hù)人員提供及時(shí)準(zhǔn)確的診療依據(jù)。這些應(yīng)用不僅提升了醫(yī)院的信息化水平，也使醫(yī)療服務(wù)更加人性化和便捷化。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，智慧醫(yī)院建設(shè)將更加成熟，為人民提供更好的就醫(yī)服務(wù)。

【通聯(lián)編輯：朱寶貴】

基金項(xiàng)目：四川省衛(wèi)生信息學(xué)會(huì)科研項(xiàng)目（追2022001，2023094）