醫(yī)院物資智能定位追蹤系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

劉博，夏新，陳彥東

1. 同濟大學(xué)附屬東方醫(yī)院 信息中心，上海 200120；

2.上海市浦東醫(yī)院 信息科，上海 200125；

3.上海延華智能科技（集團）股份有限公司，上海 200060

國內(nèi)醫(yī)院經(jīng)過十多年的信息化建設(shè)，已擁有較為完善的醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、實驗室信息系統(tǒng)（LIS）、醫(yī)學(xué)影像存檔與通訊系統(tǒng)（PACS）等，提高了醫(yī)療服務(wù)水平，方便了群眾就醫(yī)。但是，一般醫(yī)院還存在一些問題急需采取信息化手段得以解決，其中，無法實現(xiàn)對重要的醫(yī)療搶救設(shè)備、危險物品和醫(yī)療垃圾等實時、準(zhǔn)確定位的問題尤為突出，影響醫(yī)生、護士的工作效率，也制約醫(yī)院醫(yī)療服務(wù)水平的提高。針對醫(yī)療行業(yè)存在的上述需求，本文提出建設(shè)基于無線射頻識別（RFID）技術(shù)的醫(yī)院物資智能定位追蹤系統(tǒng)，并與現(xiàn)有HIS集成。采用成熟的有源RFID和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為醫(yī)院提供完善的醫(yī)療搶救設(shè)備、危險物品和醫(yī)療垃圾的智能化解決方案，幫助醫(yī)院提高工作效率，降低醫(yī)院運營成本，提高醫(yī)療服務(wù)水平。

1 RFID技術(shù)

1.1 技術(shù)特點

RFID技術(shù)作為一項先進的自動識別和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，具有無線、非接觸、高速自動目標(biāo)識別等特點，是物聯(lián)網(wǎng)四大關(guān)鍵技術(shù)之一。在國家頒布的《2006-2020年信息化發(fā)展戰(zhàn)略》和《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》中都闡述了發(fā)展RFID產(chǎn)業(yè)的重要性[1]，特別指出推動RFID技術(shù)的發(fā)展，可增強我國信息產(chǎn)業(yè)的國際競爭能力，推動建設(shè)創(chuàng)新型國家。

1.2 基本組成單元

RFID系統(tǒng)基本組成單元包括3個方面。

（1）標(biāo)簽（Tag，射頻卡）：由耦合元件及芯片組成，標(biāo)簽含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進行通信。

（2）閱讀器：讀?。ㄔ谧x寫卡中還可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備。

（3）天線：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號[2-3]。

1.3 基本工作原理

作為前端數(shù)據(jù)采集工具的RFID系統(tǒng)，其部署方式大同小異。電子標(biāo)簽一般通過多種方式附著在資產(chǎn)、物品上，作為身份的唯一性標(biāo)識，并可能采集其他相關(guān)數(shù)據(jù)（溫度、濕度等）上傳至閱讀器，閱讀器通過有線或無線方式傳輸?shù)胶笈_主機系統(tǒng)，經(jīng)過特定程序分析，解析出相關(guān)有用信息，激發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)后續(xù)控制機制。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

本文核心理念是采用“先進的技術(shù)，可靠的產(chǎn)品，搭起醫(yī)療可視化的平臺”。采用成熟的有源RFID技術(shù)，通過與現(xiàn)有HIS集成，為醫(yī)院提供完善的物資智能定位追蹤系統(tǒng)的可視化的信息系統(tǒng)，以提高醫(yī)院的工作效率，降低醫(yī)院運營成本。本系統(tǒng)從邏輯上分為3層：基礎(chǔ)軟硬件、移動終端和管理軟件，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，見圖1；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，見圖2。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

圖2 系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用醫(yī)院現(xiàn)有的饋線( 基站 + 天線 )架構(gòu)，實現(xiàn)接入集中控制管理和交換，并實現(xiàn)與其他網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的無縫結(jié)合。其中：管理軟件部分實時記錄工作人員的各種操作以及物資設(shè)備間的交接、使用情況、保存歷史，以便定位追蹤；移動終端用于對各種工作人員身份，物資設(shè)備類別的識別以及記錄，并實時將數(shù)據(jù)變化傳輸?shù)焦芾碥浖糠帧?/p>

3 系統(tǒng)研究及設(shè)計

本文研究的應(yīng)用軟件分成3個相互獨立而又有聯(lián)系的子系統(tǒng)，包括：醫(yī)療垃圾追蹤管理、設(shè)備追蹤和供應(yīng)室追溯子系統(tǒng)[4]。

3.1 醫(yī)療垃圾追蹤系統(tǒng)

醫(yī)療垃圾是頭號危險廢物，醫(yī)療垃圾的處理不僅是醫(yī)療部門、環(huán)保部門的責(zé)任，更是全社會的責(zé)任。醫(yī)療垃圾的處理、監(jiān)管始終是困擾職能部門的難題。通過在危險物品和醫(yī)療垃圾車上安裝RFID標(biāo)簽，可以實時定位，并且對其運行的區(qū)域在系統(tǒng)中做了特殊區(qū)域設(shè)置。當(dāng)危險物品和醫(yī)療垃圾車違規(guī)推出了區(qū)域，定位系統(tǒng)就會實時報警，并記錄其違規(guī)運行的歷史軌跡情況，同時可以發(fā)現(xiàn)在這個過程中接觸垃圾車的人員；當(dāng)危險物品和醫(yī)療垃圾車越界的時候，系統(tǒng)可以及時提醒（標(biāo)簽蜂鳴、系統(tǒng)端彈出提示或短信提示等）。在事后，還可以很容易地查看歷史軌跡，快速確認(rèn)可能出現(xiàn)交叉感染的范圍。

業(yè)務(wù)邏輯：RFID標(biāo)簽向天線傳遞ID；每條天線收到ID發(fā)送到在網(wǎng)絡(luò)上的定位服務(wù)器；定位服務(wù)器為每條天線確定第一個到達時間，并且計算每條天線到達之間的位置差別；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器從定位服務(wù)器收到RFID標(biāo)簽ID和位置數(shù)據(jù)，對其進行分析[5]，實時定位系統(tǒng)（RTLS ），見圖3。通過定位引擎，利用任何標(biāo)準(zhǔn)、任何品牌的企業(yè)現(xiàn)有802.11無線網(wǎng)絡(luò)，通過相關(guān)算法，精確計算無線信號強度RSSI值，實時精確提供Wi - Fi標(biāo)簽和其他支持Wi - Fi兼容設(shè)備（具有Wi-Fi功能的筆記本電腦、PDA、手機和條形碼掃描儀等）的位置、存在狀態(tài)和信息。

圖3 實時定位系統(tǒng)示意圖

運用RIFD技術(shù)，建立完善的醫(yī)療垃圾收集、運輸、集中處理監(jiān)控系統(tǒng)，對廢物產(chǎn)生單位進行電子數(shù)據(jù)采集及統(tǒng)計，實現(xiàn)無紙化辦公，能夠及時準(zhǔn)確地掌握廢物處置情況，提升管理水平。

3.2 設(shè)備追蹤系統(tǒng)

醫(yī)療設(shè)備管理的一大難點在于經(jīng)常存在調(diào)撥、借用、維修等變動，如果變動信息得不到及時更新，累積下來就會影響盤點的準(zhǔn)確率。本文通過使用帶LED燈的RFID標(biāo)簽可以幫助醫(yī)院規(guī)范醫(yī)療設(shè)備的管理，確保設(shè)備與賬物相符，提高設(shè)備的周轉(zhuǎn)效率，特別是在搶救病人時能夠快速準(zhǔn)確找到所需的設(shè)備，大大減少醫(yī)院投入的成本，提高醫(yī)療服務(wù)水平。將RFID標(biāo)簽用在搶救設(shè)備上，當(dāng)搶救病人需要該設(shè)備時，只須通過專門的閱讀器對設(shè)備上的RFID標(biāo)簽進行掃描，RFID標(biāo)簽信息會自動存儲在閱讀器和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。讀入RFID標(biāo)簽結(jié)束后，將閱讀器與系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)相連接，迅速地獲得設(shè)備的實際情況，通過組合查詢可立即找到設(shè)備的準(zhǔn)確位置。設(shè)備追蹤流程，見圖4。

圖4 設(shè)備追蹤流程示意圖

3.3 供應(yīng)室追溯系統(tǒng)

對醫(yī)院供應(yīng)室采用RFID，結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫和組件等相關(guān)技術(shù)，依據(jù)醫(yī)院消毒供應(yīng)中心3項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對器械回收、分類、清洗、消毒、干燥、檢查保養(yǎng)、包裝、滅菌、儲存及發(fā)放過程進行相關(guān)記錄。為消毒供應(yīng)包全程質(zhì)量可追溯提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，解決目前消毒供應(yīng)包缺乏可追溯管理的問題，有效地保障消毒流程及使用的安全性，避免消毒供應(yīng)包流通過程中的交叉感染或消毒不徹底造成的隱患，最大限度降低可能引起的醫(yī)院感染[8]。

供應(yīng)室追溯系統(tǒng)采用3層C/S/S架構(gòu)，分別是客戶端、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，見圖5。利用RFID先進的數(shù)據(jù)采集技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，確保數(shù)據(jù)真實準(zhǔn)確。多種用戶具有統(tǒng)一的用戶界面、劃分為不同權(quán)限，確保系統(tǒng)安全[9]。

圖5 供應(yīng)室可追溯系統(tǒng)架構(gòu)圖

系統(tǒng)為每個消毒器械包都封裝一個RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽里存有器械種類、數(shù)量、消毒日期等數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對器械包回收、分類、清洗、消毒、干燥、檢查保養(yǎng)、包裝、滅菌、儲存及發(fā)放全過程監(jiān)控、跟蹤和管理。同時，借用激光打標(biāo)機在貴重器械上打印了二維條碼，加強對貴重器械的管理。

4 應(yīng)用效果分析

（1）系統(tǒng)上線后，針對資產(chǎn)管理中經(jīng)常出現(xiàn)的實物與財務(wù)賬目不符的問題，使用帶LED燈的RFID標(biāo)簽可以幫助醫(yī)院規(guī)范搶救設(shè)備、危險物品和醫(yī)療垃圾的管理，保證設(shè)備與賬物相符，提高設(shè)備的周轉(zhuǎn)效率，大大減少了醫(yī)院投入的成本，提高了醫(yī)療服務(wù)水平。

（2）當(dāng)搶救病人需要該設(shè)備時，只須通過專門的閱讀器對設(shè)備上的RFID標(biāo)簽進行掃描，RFID標(biāo)簽信息自動存儲在閱讀器和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。通過無線網(wǎng)絡(luò)可迅速地獲得設(shè)備的實際情況。項目建成后，還支持各種統(tǒng)計分析，統(tǒng)計各類搶救設(shè)備分布情況、使用率、同期對比等；統(tǒng)計各類設(shè)備過保情況等。

（3）在危險物品和醫(yī)療垃圾車上安裝了RFID標(biāo)簽，當(dāng)危險物品和醫(yī)療垃圾車違規(guī)推出了區(qū)域，定位系統(tǒng)就會實時報警，并記錄其違規(guī)運行的歷史軌跡情況，同時系統(tǒng)標(biāo)簽蜂鳴、系統(tǒng)端彈出提示或短信提示等。在事后，可以很容易地查看歷史軌跡，快速確認(rèn)可能出現(xiàn)交叉感染的范圍。

（4）通過計算機記錄消毒供應(yīng)包的回收、分類、清洗、消毒、干燥、檢查保養(yǎng)、包裝、滅菌、儲存及發(fā)放過程進行相關(guān)記錄，建立全程質(zhì)量控制及可追溯體系，可以督促消毒供應(yīng)中心工作人員確保醫(yī)療器械的清洗和滅菌合格。

5 結(jié)束語

本文系統(tǒng)通過與醫(yī)院現(xiàn)有信息化改造項目中集成平臺的對接，達到在不改變醫(yī)院現(xiàn)有信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下，以國際HL7標(biāo)準(zhǔn)與醫(yī)院現(xiàn)有信息系統(tǒng)互聯(lián)互通。通過醫(yī)院ESB的技術(shù)手段，既充分利用醫(yī)院現(xiàn)有HIS的數(shù)據(jù)與功能積累，又保持本項目內(nèi)系統(tǒng)的相對獨立性。項目建設(shè)完成后，通過與現(xiàn)有HIS集成，采用成熟的有源RFID技術(shù)，為醫(yī)院提供完善的醫(yī)療垃圾管理、設(shè)備追蹤和供應(yīng)室追溯的智能化解決方案，幫助醫(yī)院提高工作效率，降低醫(yī)院運營成本，提高醫(yī)療服務(wù)水平。

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