物聯網技術在“軍衛(wèi)一號”醫(yī)院信息系統(tǒng)中的應用

馮基，韓波

武警山西總隊醫(yī)院 信息科，山西 太原 030006

物聯網技術在“軍衛(wèi)一號”醫(yī)院信息系統(tǒng)中的應用

馮基，韓波

武警山西總隊醫(yī)院 信息科，山西 太原 030006

物聯網技術作為下一代網絡通信技術，將在各個領域的信息化建設中得到廣泛的應用。在查閱了大量醫(yī)院信息系統(tǒng)（Hospital Information System，HIS）建設資料的基礎上，結合目前物聯網技術在醫(yī)療領域的研究進展，本文總結了目前“軍衛(wèi)一號”HIS建設面臨的主要問題。針對這些問題，本文提出了以物聯網技術與IPv6網絡協議結合的方式應用于“軍衛(wèi)一號”HIS建設的具體方案，從根本上改變軍隊醫(yī)院信息化建設的現狀，使軍隊醫(yī)院的管理水平和服務水平達到一個新的高度，提高軍隊醫(yī)院的綜合競爭力。

軍衛(wèi)一號；醫(yī)院信息系統(tǒng)；物聯網；射頻識別；IPv6網絡協議

引言

物聯網是繼計算機、互聯網和移動互聯網之后的第四次技術革命，指的是以互聯網為基礎，將各式各樣的傳感設備以特定的協議與互聯網結合，實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種通信網絡[1]。物聯網在國防軍事、機械制造、材料加工、智能家居、智能交通等諸多領域有著極為廣泛的用途。在醫(yī)療領域，物聯網技術良好的應用前景一直備受美國、英國、日本等發(fā)達國家的關注[2]。

目前，醫(yī)院的醫(yī)療信息技術應用水平已經成為衡量醫(yī)院信息化建設的重要依據，也是增強醫(yī)院競爭力的基本手段。以信息化建設為發(fā)展戰(zhàn)略將為醫(yī)院創(chuàng)造更高的收益，是醫(yī)院提高運作效率，提升自我形象，把握未來發(fā)展契機的基本方式。加強軍隊醫(yī)院的信息化建設，必須把握信息技術發(fā)展的方向，將物聯網技術應用于“軍衛(wèi)一號”HIS，提高軍隊醫(yī)院的綜合競爭力，才能使軍隊醫(yī)院在市場競爭中處于領先地位。目前，國內有200多家軍隊醫(yī)院正在使用“軍衛(wèi)一號”HIS，“軍衛(wèi)一號”HIS的信息管理還是基于傳統(tǒng)的互聯網，只有個別軍隊醫(yī)院的一小部分信息管理功能采用移動互聯網實現，目前的軍隊醫(yī)院還沒有實現以物聯網技術為基礎的自動化識別、定位、跟蹤等功能[3]。

本文將物聯網技術應用于軍隊醫(yī)院的“軍衛(wèi)一號”HIS，可以實現病人定位跟蹤管理、物品射頻識別（Radio Frequency Identi fication，RFID）管理、無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network，WSN）的信息傳輸等；物聯網技術在“軍衛(wèi)一號”HIS的應用過程中，目前基于IPv4網絡協議的網絡會出現IP地址資源枯竭、網絡安全性、服務質量（Quality of Service，QoS）等問題，使用IPv6網絡協議替代目前的IPv4網絡協議，可以有效解決上述問題。IPv6網絡協議作為替代IPv4網絡協議的下一代IP網絡協議，它相比IPv4的優(yōu)勢如下[4]：

（1）IPv6網絡協議具有更大的地址空間。IPv6網絡協議的地址個數相比IPv4網絡協議增加了232～2128個。

（2）IPv6網絡協議加強了QoS控制和網絡管理。在IPv4網絡協議中，QoS是無保證的，IPv6網絡協議中的業(yè)務級別和流控制可以通過路由器設置優(yōu)先級控制和QoS保證。

（3）IPv6網絡協議提供了更好的安全性。在IPv6網絡協議中強制使用IPSec，但在IPv4網絡協議中IPSec為可選項，IPv6網絡協議提供的安全報頭使端對端、網絡對網絡的通信加密和驗證更容易實現。

1 物聯網技術在醫(yī)院信息管理方面的研究進展

1.1 藥品管理

醫(yī)院藥房的藥品可以用射頻識別技術進行管理，將藥品貼上RFID標簽，通過部署的無線傳感器網絡就可以實時獲取藥品的相關信息，如批次、入庫出庫時間、藥品去向、開藥醫(yī)生、用藥患者等。一旦產生配藥錯誤，RFID設備會有及時發(fā)出警報提醒藥劑師。另外，為病人佩戴RFID腕帶來核實藥品和病人身份的對應情況[5]。

西班牙比戈大學的Lopez-Nores等[6]提出一個引入RFID的“Intelligent Medicine Dispensing Cabinet”，藥劑師通過RFID實現對藥品位置信息、放回藥品位置信息等的核對。臺灣東南科技大學的Shieh等[7]設計了一個iCabiNET系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用RFID和傳感技術進行藥品的包裝，這種包裝可以提醒用戶按時服藥，并且在屏幕上給出藥品名稱和用藥劑量。

在國內，將物聯網用于藥品管理的技術也取得了一定的研究進展。王春飛[8]提出通過RFID讀取藥品信息，方便藥品的管理，提高了藥房管理水平，還可以監(jiān)控進出庫的藥品，提高藥房管理的安全性，并且可以和病人的RFID腕帶來進行藥品比對，避免臨床用藥錯誤。

1.2 移動醫(yī)療

移動醫(yī)療是物聯網技術的一個重要的應用方向，運用醫(yī)院的無線局域網和RFID設備，通過移動手持終端設備為醫(yī)護人員提供隨身的數據支持[9]。

采用物聯網技術的移動醫(yī)療能明顯改善傳統(tǒng)門診掛號、繳費時間長，醫(yī)生看病時間段受限制的問題，在就診高峰期醫(yī)院的門診大廳內不會滯留過多的病人。病人在住院的時候，醫(yī)生通過RFID讀卡器讀取佩戴在病人手上的RFID手環(huán)，獲取病人的病情狀況，制定治療方案，記錄醫(yī)囑執(zhí)行的具體信息。

Virtua公司在4家醫(yī)院安裝了RFID系統(tǒng)，用以追蹤和管理上千名病患和工作人員，以及成千上萬的資產[10]。Halamka等[11]將植入式RFID微型標簽VeriChip植入病人上臂，用來讀取慢性病患者的相關信息。

席麗單[12]提出了利用RFID電子標簽減少醫(yī)務人員信息核對環(huán)節(jié)，在檢驗過程中可以自動獲取化驗單，有效保護了病人隱私，對門診流程起到優(yōu)化作用。潘媛媛[13]將物聯網技術應用于醫(yī)療護理系統(tǒng)，護士通過手持設備可以讀取患者RFID腕帶信息記錄醫(yī)囑執(zhí)行的具體信息，實現了實時護理服務，優(yōu)化了臨床護理流程。

1.3 急救系統(tǒng)

物聯網技術應用在急救系統(tǒng)中主要是為了解決在傳統(tǒng)的急救方式下，醫(yī)務人員在急救前難以獲得有價值的急救信息，容易耽誤患者救治時間的問題[14]。

Xiao等[15]提到一個急救系統(tǒng)，使用RFID保存患者的醫(yī)療檔案和個人信息，并由醫(yī)院的HIS系統(tǒng)處理這些信息，急救人員可以使用PDA記錄急救前病人狀況和現場救治情況，通過無線通信網絡發(fā)送至醫(yī)院HIS系統(tǒng)，此外，該系統(tǒng)還可以獲取病人的視頻信息，通過手機與后臺專家進行遠程會診。Turcu等[16]把急救醫(yī)療上升到國家層面，認為急救醫(yī)療的范圍不應局限于一家醫(yī)院，應該是醫(yī)院與醫(yī)院之間、地方醫(yī)療主管單位和中央政府醫(yī)療主管單位之間的聯合，這樣在災難發(fā)生時能夠更快獲知災難死亡數量和急救需求，使醫(yī)療資源得到最大限度的分配。

而朱曉榮等[17]提到的急救系統(tǒng)，與Xiao提到的急救系統(tǒng)相似，區(qū)別是這個急救系統(tǒng)沒有實現病人視頻信息的獲取，以及與醫(yī)療專家組織遠程會診的效果。

1.4 遠程監(jiān)控和遠程護理

遠程監(jiān)護和遠程護理都是利用傳感器節(jié)點獲取病人的生理參數，將生理參數通過WSN傳至遠程醫(yī)療平臺以供醫(yī)學專家對病人的生理參數進行監(jiān)測。

Wu等[18]提出了一個利用RFID手環(huán)的脈搏傳感器的移動健康監(jiān)控系統(tǒng)，這個系統(tǒng)是用手機監(jiān)測脈搏傳感器，脈搏傳感器通過藍牙將脈搏信息傳遞給手機，用戶可以通過手機監(jiān)測自己或他人的脈搏，這些數據也可以通過手機遠程傳輸到醫(yī)院HIS，醫(yī)務人員可以實時監(jiān)測患者的脈搏和位置。Chen等[19]提出了用于健康監(jiān)測的無線傳感器網絡系統(tǒng)的設計方案，這個方案可以通過無線網絡以一定的載波頻率獲取人體生理數據，具有靈活、易開發(fā)的特點，并且通過可適應的低功耗設計方法降低了系統(tǒng)功耗。

而宮繼兵等[20]提到了將人體的生理參數傳感器組成網絡的體域網，為疾病的遠程監(jiān)控和遠程醫(yī)療保健提供了解決方案，體域網也是物聯網的重要感知和組成部分。

1.5 手術中的跟蹤監(jiān)控

在手術中用到的如棉球、藥簽、紗布等物品上嵌入RFID芯片，以此跟蹤手術全過程，可以有效保證手術的衛(wèi)生和安全，并防止出現物品遺漏現象。醫(yī)務人員佩戴RFID設備，可以記錄手術相關位置和時間。

Xerafy公司實現了使用RFID標簽進行外科手術資產追蹤，節(jié)省了操作員的操作時間，有助于醫(yī)務人員清楚地了解手術器械的具體使用情況，避免手術器械遺留病人體內，造成醫(yī)療事故。此外，該公司生成的RFID標簽可以耐受上百次的醫(yī)療清洗和消毒[21]。UHN公司的ORLocate系統(tǒng)通過RFID來管理外科手術器械，控制手術中的感染，提高了手術室和無菌處理部門的運作效率，幫助醫(yī)院提高病人的安全，降低成本[22]。

程之紅等[23]提到了利用RFID設備實現醫(yī)務人員的手術定位，并通過記錄醫(yī)院人員在手術室的時間，記錄手術的開始和結束時間。曾繩濤[24]提到了使用RFID腕帶跟蹤做手術的醫(yī)務人員，記錄他們在手術臺上的時間，提醒醫(yī)生輪換休息，避免超負荷作業(yè)。

1.6 血液管理

在血袋上配備RFID標簽，相關人員能通過后臺得到血液的相關信息，這樣能夠全程跟蹤血液的去向及使用情況。

美國FDA批準了通過RFID的血液跟蹤方案，啟用了更加安全、高效的血液供應鏈，反向追蹤血液中心將血液機構受過訓練的人員進行精簡血液的收集和處理，并協助產品的跟蹤和協調[25]。根據美國市場研究公司Grand View Research的研究報告顯示，預計到2022年，全球血液監(jiān)測系統(tǒng)市場將達到5115億美元，該報告顯示，RFID技術在識別、分類和跟蹤血液樣本以及自動收集數據方面，會被越來越多地采用[26]。

敖娟[27]提到通過血袋上的RFID獲取血袋的基本信息，在醫(yī)務人員不接觸血液的條件下快速提取血液信息，防止了血液入庫錯誤，并且最大程度避免了因血型不匹配導致的輸血錯誤等醫(yī)療事故的發(fā)生。

1.7 醫(yī)療設備管理

在醫(yī)療設備上貼RFID標簽，實時獲取醫(yī)療設備的位置、使用情況和維護狀況等信息，可以及時捕捉設備異常，提高工作效率，減少醫(yī)療事故的發(fā)生[28]。

韓國電子與電信研究所提出的跟蹤管理系統(tǒng)采用WSN技術，可以實時獲取醫(yī)療設備的位置信息，大大縮短了醫(yī)療設備的查找時間，醫(yī)務人員可以把更多時間用于醫(yī)治病人，病人也可以得到更好的護理[29]。

張志彬[30]提出的醫(yī)療設備射頻跟蹤自動識別系統(tǒng)通過在醫(yī)療設備上安裝射頻芯片，獲取醫(yī)療設備的操作和維護記錄，使得醫(yī)療設備的巡檢和維護簡單易行，避免工作疏漏，明確責任認定。

2 物聯網技術在“軍衛(wèi)一號”HIS中的應用

“軍衛(wèi)一號”HIS已經實現了電子病歷的生成，以及檢查、治療、影像等相關數據的電子化錄入，以及與其他醫(yī)療機構進行學術交流和遠程會診；病人可以在計算機上查詢、打印醫(yī)療費用清單；在醫(yī)院各環(huán)節(jié)的管理實現信息化的基礎上，工作人員通過“軍衛(wèi)一號”HIS進行成本核算、工作量考核、效益分析實現對全院經濟情況的調控。但是，“軍衛(wèi)一號”HIS目前并不具備病人定位跟蹤管理、醫(yī)療設備跟蹤管理、醫(yī)療手術跟蹤監(jiān)控等功能，而這些功能代表了醫(yī)療信息化發(fā)展的趨勢。本文提出了以物聯網技術與IPv6網絡協議結合的方式應用于“軍衛(wèi)一號”HIS建設的具體方案如下。

2.1 實現病人的定位、跟蹤和檢測管理

在病人身上佩戴RFID標簽，在每個病房的門口安裝RFID閱讀器，在醫(yī)院內部安裝場頻信號發(fā)生器，通過場頻信號發(fā)生器發(fā)出的信號探知病人位置信息，把病人位置信息返回RFID閱讀器，RFID閱讀器把病人的位置信息返回“軍衛(wèi)一號”HIS，從而完成病人的定位、跟蹤。

在醫(yī)院病房部署WSN網絡，病人攜帶可以進行體征檢測的無線傳感器，這樣在與病人活動或休息沒有沖突的情況下對其進行檢測，方便了醫(yī)生觀察診斷[31]。

2.2 實現手術的跟蹤監(jiān)控

將RFID芯片安裝在手術相關的物品上跟蹤手術全過程，保證手術過程中相關手術物品的衛(wèi)生安全，防止手術結束后發(fā)生物品遺漏；醫(yī)務人員佩戴RFID手環(huán)，可以記錄醫(yī)務人員進出手術室的時間，以及手術過程中醫(yī)務人員的位置[32]。這些信息通過WSN返回“軍衛(wèi)一號”HIS，將會與手術視頻一起形成更加完整的手術記錄，方便以后的交流學習等工作。

2.3 實現醫(yī)療設備的跟蹤管理

在醫(yī)療設備上安裝RFID芯片，可以通過WSN網絡將設備的RFID芯片中存儲的位置、檢修情況等信息傳輸至“軍衛(wèi)一號”HIS[33]。這樣，有些需要經常使用并且位置變更頻繁的設備就不容易丟失，并且設備的維護信息也能隨時掌握，避免了工作人員巡檢時的工作疏漏，明確了醫(yī)療事故中的責任認定問題。

2.4 實現門診系統(tǒng)和住院系統(tǒng)的移動醫(yī)療

病人使用RFID電子標簽，病人的信息直接通過“軍衛(wèi)一號”HIS進行核對[34]。在檢驗環(huán)節(jié)，檢驗系統(tǒng)可以自動獲取化驗單，簡化了門診和檢驗流程。為住院病人佩帶RFID手環(huán)，醫(yī)生使用RFID讀卡器通過無線網絡讀取病人目前的治療情況的相關信息，再通過移動終端設備記錄醫(yī)囑的具體執(zhí)行信息，然后上傳至“軍衛(wèi)一號”HIS，方便了醫(yī)務人員對住院病人的治療。

2.5 實現血液管理的監(jiān)控

在每袋血液上使用RFID標簽，用于記錄血液信息以及獻血者的信息，醫(yī)務人員使用RFID讀卡器將血液相關信息通過無線網絡上傳至“軍衛(wèi)一號”HIS，既實現了對血液信息的無接觸管理，又簡化了血液管理流程。

2.6 使用IPv6網絡協議

“軍衛(wèi)一號”HIS現有的網絡采用的是IPv4網絡協議，IPv4網絡協議已經無法滿足物聯網技術的需求，因為醫(yī)院在應用物聯網技術的過程中，會有許多醫(yī)療設備及其他物品融入網絡，這樣必然會導致IP地址資源的枯竭。物聯網環(huán)境下，信息傳輸更加重要，這就對QoS和安全性要求更高，而IPv4網絡協議無法滿足物聯網信息傳輸的要求。在現有網絡中使用IPv6網絡協議，將提供充足的IP地址資源，同時可以保證信息傳輸時的質量和安全性。

3 總結與展望

物聯網技術在“軍衛(wèi)一號”HIS上的應用，將會使“軍衛(wèi)一號”HIS具備病人跟蹤定位管理、醫(yī)療物品跟蹤定位管理、手術跟蹤監(jiān)控等功能。物聯網技術的應用要求在“軍衛(wèi)一號”HIS的網絡上必須使用IPv6網絡協議來解決IP地址枯竭、QoS、安全性等問題。當前，物聯網技術的應用還沒有普及，作為下一代網絡通信技術，物聯網技術必將使醫(yī)院在醫(yī)療服務、醫(yī)院管理等方面獲得長足的進步，方便病人看病，提高醫(yī)生診斷治療的效率，物品的管理也更加合理。物聯網在醫(yī)療領域有著良好的應用前景，越來越多的學者和研究機構開始從事物聯網技術的研究工作，為人類提供更加安全、方便的醫(yī)療衛(wèi)生服務，為全社會“智慧醫(yī)療”打下堅實的基礎。

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本文編輯 王婷

Application of Internet of Things Technology in “No. 1 Military Medical Project” HIS

FENG Ji, HAN Bo
Department of Information, Shanxi Provincial Corps Hospital, Chinese People’s Armed Police Forces, Taiyuan Shanxi 030006, China

As the next generation network communication technology, the Internet of things technology will be widely used in the field of information construction. In the present study, we reviewed a large number of hospital information system (HIS) based on the data of construction and research progress of Internet of things technology in medical area, and summarized the main problems of the current “No.1 Military Medical Project” HIS construction. To solve those problems, this paper had put forward to Internet of things technology and IPv6 network protocol federated application in “No.1 Military Medical Project” HIS construction, which changed the situation of military hospital information construction fundamentally, made the military hospital management and service reach a new level. Therefore, the using of Internet of things technology can improve the comprehensive competitiveness of military hospitals.

No.1 military medical project; hospital information system; internet of things; radio frequency identification; IPv6 network protocol

TP391

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.09.027

1674-1633(2017)09-0107-04

2017-05-12

2017-06-04

作者郵箱：bhsxty@163.com