醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測方法及其應用前景

殷相飛 楊 冰 張和華

醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測方法及其應用前景

殷相飛①②楊 冰②張和華①*

分析醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測管理的現(xiàn)狀，闡述醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的主要方法，并提出醫(yī)院加強醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的策略。

醫(yī)療設(shè)備；狀態(tài)監(jiān)測；質(zhì)量管理；對策

［First-author’s address］ 1.Department of Medical Engineering， Institute of Surgery Research， Daping Hospital， Third Military Medical University， Chong qing 400042； 2.Institute of Biomedical Engineering， Third Military Medical University， Chongqing， 400038，China.

醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)療活動中的地位日益突出，廣泛應用于診斷治療、預防保健、康復訓練等各個領(lǐng)域。近年來，醫(yī)院在用醫(yī)療設(shè)備固定資產(chǎn)總量增長幅度較大［1-2］。雖然大型醫(yī)院都基本設(shè)置有醫(yī)學工程科或醫(yī)學工程室，但由于醫(yī)療器械具有門類品種多、結(jié)構(gòu)功能多樣、更新?lián)Q代快及專業(yè)性強等特點，致使醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測難度大。醫(yī)學工程科長期以來存在歸屬不統(tǒng)一、職責不明確及功能不到位等管理體制問題，臨床工程師的專業(yè)發(fā)展相對滯后，缺乏健全的體制和統(tǒng)一的準入制度，對工程人員的主觀能動力的發(fā)揮構(gòu)成影響［3-4］。醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測仍沿用日常的巡查、檢修以及操作人員登記等傳統(tǒng)方式，采用人工方法統(tǒng)計設(shè)備運行的相關(guān)數(shù)據(jù)，很難全面地監(jiān)測設(shè)備運行狀況進而發(fā)現(xiàn)潛在問題。因此，建立一套用于自動檢測醫(yī)療設(shè)備運行狀態(tài)的軟硬件系統(tǒng)，將對醫(yī)療設(shè)備的高效管理起到極大的促進作用。

1 醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測現(xiàn)狀

隨著醫(yī)療設(shè)備的廣泛應用，實施設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的重要性日益突出，并凸顯以下意義：①可充分了解設(shè)備性能，為改進設(shè)計、制造與維修提供有力依據(jù)；②發(fā)現(xiàn)故障的早期征兆，及時采取措施，以避免重大事故的發(fā)生；③一旦發(fā)生故障，能夠自動記錄故障過程的完整信息，以便進行后續(xù)的原因分析；④通過對設(shè)備異常運行狀態(tài)的分析，揭示故障的原因、程度和部位，為設(shè)備的在線調(diào)理、停機檢修提供科學依據(jù)，延長運行周期，降低維修費用。

為進行醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，醫(yī)療設(shè)備管理部門需通過相應渠道收集設(shè)備狀態(tài)運行的相關(guān)數(shù)據(jù)。目前，收集數(shù)據(jù)的3個主要渠道為：①使用科室運用統(tǒng)一的登記本對設(shè)備參數(shù)進行登記，這種直接面對面的統(tǒng)計方式便于溝通核查，但給使用科室?guī)磔^大的工作量；②管理科室電話咨詢使用科室其感興趣的數(shù)據(jù)，其優(yōu)點是縮小數(shù)據(jù)搜集范圍，減小工作量，相對方便，缺點是數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)偏倚；③利用醫(yī)院局域網(wǎng)填報，統(tǒng)計分析可時完成，其難點是數(shù)據(jù)的可靠性無法保證［5］。在收集渠道中，臨床使用人員均不同程度地參與數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，由于其不具備工科專業(yè)背景，無法準確判斷數(shù)據(jù)的真實性、可靠性，且主觀性強，容易出現(xiàn)錯誤，同時存在效率低下等問題。

2 醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測方法

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測指通過一定的途徑了解和掌握設(shè)備的運行狀態(tài)，包括采用各種檢測、監(jiān)視、分析和判別方法，利用監(jiān)測和分析儀器（在線或離線），對設(shè)備當前運行狀態(tài)做出評估，并且對異常狀態(tài)做出報警，為下一步的故障分析、性能評估等提供信息和數(shù)據(jù)。狀態(tài)監(jiān)測可分為靜態(tài)監(jiān)測和動態(tài)監(jiān)測。靜態(tài)監(jiān)測包括厚度測量、裂紋探測、激光測量法以及X射線法等；動態(tài)監(jiān)測包括振動監(jiān)測、溫度監(jiān)涮、聲發(fā)射技術(shù)、應力應變分析、頻閃觀察、腐蝕監(jiān)測及泄漏檢測等。按照使用時對設(shè)備的不同要求，狀態(tài)監(jiān)測可分為無需設(shè)備停機和要求設(shè)備停止運轉(zhuǎn)兩類。無需設(shè)備停機可以保證經(jīng)濟效益不受損失，故有很大優(yōu)勢；要求設(shè)備停止運轉(zhuǎn)的某些設(shè)備在使用中原本需要定期停機，故停機監(jiān)測則不會中斷成套設(shè)備的正常作業(yè)，也具有一定的優(yōu)勢。

2.1 溫度檢測

設(shè)備經(jīng)連續(xù)運轉(zhuǎn)后，溫度會有一定的升高，但通常在額定范圍之內(nèi)；而溫度的異常變化往往是設(shè)備出現(xiàn)故障的標志，如軸承損壞引起的發(fā)熱量增加，冷卻循環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)故障導致機體傳熱情況發(fā)生變化。因此，監(jiān)測設(shè)備的溫度能夠間接反映設(shè)備的運行狀態(tài)。

溫度監(jiān)測裝置對溫度的測量是通過溫度傳感器完成，溫度傳感器可分為接觸式傳感器、非接觸式傳感器以及測溫漆、測溫片和測溫筆。接觸式傳感器主要有酒精溫度計、水銀溫度計、熱電阻溫度計以及電偶溫度計。應用此類傳感器時，傳感器本身對被測物體的溫度有干所擾，要求感溫元件應盡量小，感溫元件越小，熱容量也越小，反應就越快，同時應保證感溫元件與被測物體之間有良好的接觸。非接觸式傳感器利用物體輻射能量計算被測溫度。

（1）輻射高溫計。其利用熱電元件或硫化鉛元件測量發(fā)熱表面的輻射能，精度高，溫度范圍廣。

（2）光學高溫計。當溫度輻射進入可見光的頻率范圍時，將灼熱物體顏色與加熱燈絲對比，即可測出溫度值。

（3）紅外掃描攝像儀。其能對現(xiàn)場進行掃描，將熱分布的圖象以灰度形式表現(xiàn)在電視監(jiān)測裝置上，或以一定顏色表示一定溫度，即可測出溫度。

對測量溫度的精度要求不高時，可以使用測溫片、測溫漆、測溫筆，其通過顏色的變化和變化的時間來判斷溫度的高低［6］。

2.2 振動監(jiān)測

設(shè)備振動監(jiān)測是指通過對機器或結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)振動下的狀態(tài)監(jiān)測，對機器或結(jié)構(gòu)可進行故障診斷、環(huán)境控制和等級評定；測量機器或結(jié)構(gòu)的受迫振動獲得被測對象的動態(tài)性能，包括固有頻率、阻尼、響應及模態(tài)等信息，找出薄弱環(huán)節(jié)，通過改進設(shè)計提高其抗振能力，或通過隔振處理改善機械的工作環(huán)境和性能。振動分析是把用振動測試儀器采集到的速度、加速度或位移等振動參數(shù)，依照設(shè)備振動監(jiān)測判據(jù)，進行比較和分析，從而確定設(shè)備現(xiàn)狀。

在振動監(jiān)測中振動監(jiān)測點設(shè)置非常重要，直接關(guān)系到設(shè)備振動信息的準確獲取。選取振動監(jiān)測點時，要求能對設(shè)備振動狀態(tài)作出全面的描述。因此，盡可能選擇距機器核心部位最近的關(guān)鍵點和機器振動的敏感點作為振動監(jiān)測點。在設(shè)置監(jiān)測點時，應該滿足下列要求：①信息通道只通一個機械分界面，并且該分界面位于軸承與軸承座之間，監(jiān)測點須位于振動信息能夠直接到達的射線上；②信息通道經(jīng)過的軸承座材料應是同一連續(xù)剛性材料，長度≤75 m；③監(jiān)測點須位于軸承承載區(qū)振動的輻射區(qū)域內(nèi)；④考慮環(huán)境因素，避免將高濕、高溫以及壓力和溫度變化劇烈的地方作為監(jiān)測點。設(shè)備振動監(jiān)測點一經(jīng)確定即應標識，不可隨意變動或移動，利于振動監(jiān)測結(jié)果的比較和分析，從而對設(shè)備狀態(tài)作出正確的判斷［7］。

2.3 電氣參數(shù)監(jiān)測

醫(yī)療設(shè)備中涉及很多電氣設(shè)備，因此監(jiān)測設(shè)備電氣參數(shù)可以比較全面的反映設(shè)備運行狀態(tài)。目前，造成電氣設(shè)備內(nèi)部安全隱患的因素有很多，如出廠時試驗不嚴格、設(shè)計不合理、搬運安裝以及使用過程中的不規(guī)范操作等［8-9］。較輕的安全隱患在試驗中較難發(fā)現(xiàn)，而隨著設(shè)備使用年限的增加，又在外部強大電磁交融的誘導下，安全隱患會逐步轉(zhuǎn)換為故障，將導致供電系統(tǒng)隨時會出現(xiàn)電氣故障，影響到整個系統(tǒng)。

對于電容型設(shè)備，當其絕緣完好時，流經(jīng)絕緣的電流超前電壓的相位為一固定值。由于電容型設(shè)備的工作電場強度較高，長期工作后設(shè)備絕緣可能發(fā)生局部損壞，即絕緣老化，此時流經(jīng)絕緣的電流有相應變化。監(jiān)測電流值的變化、絕緣的介質(zhì)損耗因數(shù)以及電容量的變化，可判斷電容型設(shè)備的運行狀態(tài)，判斷是否已有絕緣缺陷［10-11］。同時，應實時監(jiān)測特殊部位電壓、電流、電阻的變化，判斷設(shè)備的運行情況。

狀態(tài)監(jiān)測可以根據(jù)設(shè)備當下的實際情況決定是否需要及時維護、檢修，以保證其運行的安全性和可靠性。

3 醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測應用策略

隨著企業(yè)現(xiàn)代化管理思想的深化，在企業(yè)中采取企業(yè)資源計劃（enterprise resource plan，ERP）的管理理念是當前企業(yè)管理的趨勢［12］。醫(yī)院可借鑒ERP管理理念，實現(xiàn)對醫(yī)療設(shè)備的有序管理。為此，以設(shè)備狀態(tài)信息獲取為基礎(chǔ)，針對大量存在的設(shè)備，開發(fā)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)依托于醫(yī)院內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，采用客戶機與服務(wù)器（client/server，C/S）的體系結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對整個醫(yī)院的設(shè)備狀態(tài)信息的統(tǒng)一管理，使管理人員對大量散在設(shè)備的運行過程、狀態(tài)、趨勢有客觀而全面的了解，從而提高經(jīng)濟效益和管理效率。

管理系統(tǒng)由監(jiān)測工作站、數(shù)據(jù)庫以及客戶端分析和（或）瀏覽三部分構(gòu)成。其中，監(jiān)測工作站負責采集設(shè)備運行的狀態(tài)數(shù)據(jù)，工作站的基本功能是數(shù)據(jù)采集、基本的狀態(tài)監(jiān)測以及分析診斷、數(shù)據(jù)自動上傳至數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫存儲所有設(shè)備全運行周期的狀態(tài)數(shù)據(jù)、配置信息、報警設(shè)置信息、用戶管理信息等?？蛻舳朔治龊停ɑ颍g覽軟件是直接面向用戶，為監(jiān)測診斷技術(shù)人員提供了狀態(tài)分析和診斷功能，同時提供了解設(shè)備狀態(tài)的宏觀信息和報警信息。醫(yī)院以此系統(tǒng)為基礎(chǔ)可實現(xiàn)應用功能。

對醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)進行監(jiān)測不但可以科學指導設(shè)備維修，而且有利于查找根源、從根本上解決故障。通過狀態(tài)監(jiān)測的推廣，可以掌握設(shè)備的工作狀態(tài)、易損件的劣化趨勢，不僅提高維修效率，節(jié)省維修費用而且能做到及時維修，減少事故停機損失，同時由于能預知處理故障，使得設(shè)備具有更高的安全可靠性，綜合提高醫(yī)院的經(jīng)濟效益。

在進行醫(yī)療設(shè)備監(jiān)測前，收集相應設(shè)備在正常運行狀態(tài)下的各種參數(shù)以及相應的指標，記錄在數(shù)據(jù)庫當中。然后由監(jiān)測工作站實時監(jiān)視設(shè)備運行的相關(guān)參數(shù)，將得到的的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫中原有數(shù)據(jù)進行對比，及時發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。將這些異常的數(shù)據(jù)信息反饋給相應的故障診斷專家系統(tǒng)進行分析和評估，判斷故障的類型以及程度，發(fā)出警報給相應的操作人員，同時提供參考性的解決方案。在遇到專家系統(tǒng)無法處理的問題時，直接提交給維修工程師，由工程師自主維修，或者進一步聯(lián)系廠商。在問題處理后的運行時段內(nèi)，要加大對該設(shè)備的監(jiān)測，以驗證維修效果。同時，記錄下設(shè)備的故障發(fā)生頻率和嚴重程度，為后續(xù)維護保養(yǎng)指明方向和重點。

由于監(jiān)測工作站采集了大量的設(shè)備運行狀態(tài)有關(guān)額數(shù)據(jù)，運用這些數(shù)據(jù)，輔以其他分析軟件，可實現(xiàn)很多管理功能，如設(shè)備的使用率、經(jīng)濟效益分析、功耗等。

4 醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測應用前景

通過對醫(yī)療設(shè)備的運行的狀態(tài)的監(jiān)測，挖掘采集數(shù)據(jù)，可以掌握相關(guān)設(shè)備的運行情況，發(fā)現(xiàn)潛在隱患以及設(shè)備運行過程中的特點，從而有針對性的采取措施，實現(xiàn)自動化和科學化管理，保障各科室工作正常開展。然而，狀態(tài)監(jiān)測還存在一定的困難和缺點：①無法完全保證采集數(shù)據(jù)的可靠性和準確性；②要實現(xiàn)對所有設(shè)備的監(jiān)測，終端的監(jiān)測工作站數(shù)量太多，布局復雜；③故障診斷的專家系統(tǒng)尚不成熟。未來需要改進的措施主要是提高終端監(jiān)測工作站傳感器的性能和集成度，加強與廠商合作，開發(fā)相應設(shè)備的專家診斷系統(tǒng)。

醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的管理方式具有廣闊的應用前景，針對醫(yī)院設(shè)備多、管理人員有限的現(xiàn)狀，依托飛速發(fā)展的傳感器技術(shù)以及日趨完善的醫(yī)院內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的全面實時監(jiān)測，不僅適用于醫(yī)學工程人員對設(shè)備進行分析、診斷，同時適用于財務(wù)部門對設(shè)備經(jīng)濟效益的核算，也適用于領(lǐng)導層對醫(yī)院設(shè)備的運行情況的掌控，對提高醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備維修效率、實現(xiàn)科學管理具有重大意義［13-14］。

［1］孟剛，李少麗，陳易新，等.醫(yī)療器械管理的新課題—醫(yī)療器械不良事件監(jiān)測［J］.中國醫(yī)療器械信息，2003，9（2）：4-6.

［2］孫絢.基于RFID的醫(yī)療設(shè)備使用狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)分析［J］.通訊世界，2016（1）：218-219.

［3］鄭小溪，陸慶生.由《全國醫(yī)院工作制度與人員崗位職責（第二稿）》引發(fā)的對醫(yī)學工程學科現(xiàn)狀的思考［J］.科學與人才，2011，32（5）：117-118，120.

［4］廖衍忠，王賢卿，劉凱.關(guān)于臨床工程師的發(fā)展現(xiàn)狀的幾點建議［J］.湖北科技學院學報，2014，34（2）：202-203.

［5］徐新民，南玉萍，曹鐵軍，等.做好醫(yī)療設(shè)備使用統(tǒng)計的要點與意義［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2012，33（11）：112-113.

［6］王成輝，荊斌，李巍，等.醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備運行監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計［J］.中國醫(yī)學裝備，2011，8（10）：45-47.

［7］張菡英.現(xiàn)代設(shè)備管理方法之一——設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷簡介［J］.山東化工，2001，30（6）：44-47.

［8］曹映平.設(shè)備振動監(jiān)測判據(jù)及應用［C］.中國重有色金屬工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研討會暨重冶學委會第四屆學術(shù)年會論文集，2003：180-182.

［9］云慶輝，崔驪，黃殿忠.醫(yī)療器械不良事件監(jiān)測與評價體系的實施方案分析［J］.中國醫(yī)學裝備，2012，9（8）：35-37.

［10］孫正華.電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的研究［J］.科技咨詢，2011，9（36）：108.

［11］杜萬泉.電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)［J］.商情，2010，22（3）：66-68.

［12］朱波.基于麥肯錫7S管理模型的醫(yī)療器械不良事件監(jiān)測管理的研究［J］.中國醫(yī)學裝備，2013，10（7）：34-36.

［13］汪莉莉.ERR企業(yè)管理的利器［J］.中國建設(shè)信息，2012，10（22）：14-17.

［14］劉學思，種銀保，趙鵬，等.基于ZigBee技術(shù)的醫(yī)療設(shè)備使用狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計［J］中國醫(yī)學裝備，2014，11（9）：71-5.

Research on the methods and application prospects of condition monitoring for medical devices

YIN Xiang-fei， YANG Bing， ZHANG He-hua// China Medical Equipment，2016，13（4）：126-129.

This paper introduces the present situation of condition monitoring of medical devices，states main methods of condition monitoring and puts forward the application strategies in hospitals briefly.

Medical Devices； Condition Monitoring； Quality management； Strategies

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.04.040

1672-8270（2016）04-0126-04

R197.39

A

2015-04-10

①第三軍醫(yī)大學大坪醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所醫(yī)學工程科 重慶 400042

②第三軍醫(yī)大學生物醫(yī)學工程系 重慶 400038

*通訊作者：zhanghehua@vip.163.com

殷相飛，男，（1991- ），本科在讀。第三軍醫(yī)大學大坪醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所醫(yī)學工程科，第三軍醫(yī)大學生物醫(yī)學工程系，研究方向：醫(yī)學裝備規(guī)范化管理。