基于就診流程的智能導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

趙浩宇，胡 川，汪 鵬，吳 昊

（1.陸軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)與人工智能中心，重慶400038；2.陸軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院，重慶400038）

0 引言

目前，我國(guó)醫(yī)療資源相對(duì)優(yōu)秀的三甲醫(yī)院占地面積廣、樓宇和科室繁多、布局復(fù)雜、就醫(yī)流程煩瑣、地點(diǎn)分散，患者和家屬要想便捷地找到相應(yīng)診室、檢查科室、取藥藥房等地點(diǎn)難度較大。每日約有1/3 的門(mén)診患者及家屬前往咨詢(xún)臺(tái)或向醫(yī)護(hù)人員咨詢(xún)、求助，其中超過(guò)半數(shù)的問(wèn)題都是與地點(diǎn)或就診流程相關(guān)?；颊邔⒋蟛糠謺r(shí)間都耗費(fèi)在了尋找就診地點(diǎn)的路上，而醫(yī)院隨之投入了大量的人力、物力、財(cái)力，增設(shè)咨詢(xún)臺(tái)和指引指示牌，但仍會(huì)出現(xiàn)咨詢(xún)臺(tái)人手不夠、無(wú)人值守、路牌指示不清晰等問(wèn)題，特別是許多從外地趕來(lái)就診的患者，就醫(yī)心情急切，時(shí)間寶貴，如果花費(fèi)太多時(shí)間用于尋路，那么醫(yī)院就難以提升患者服務(wù)滿意度[1]。

同時(shí)，2018年國(guó)務(wù)院發(fā)布的《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”發(fā)展的意見(jiàn)》文件中也指出：“合理使用信息化技術(shù)，優(yōu)化服務(wù)流程，提升醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量，提高醫(yī)院管理和便民服務(wù)水平[2]?！币虼酥悄軐?dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)成為了醫(yī)院智慧化建設(shè)的重要一環(huán)，特別是在當(dāng)前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)期，物聯(lián)網(wǎng)背景下的移動(dòng)醫(yī)療應(yīng)用越來(lái)越需要醫(yī)院能夠輸出“位置能力”。基于以上背景，本文提出了基于就診流程的智能導(dǎo)航系統(tǒng)，以期為用戶(hù)提供良好的就醫(yī)體驗(yàn)，縮短患者就診時(shí)間，提升患者就醫(yī)滿意度，為醫(yī)院在移動(dòng)端拓展業(yè)務(wù)打下基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)

1.1 設(shè)計(jì)思路

如何使患者在不借助咨詢(xún)臺(tái)或輔助標(biāo)識(shí)的情況下利用自身攜帶的手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備，在最短的時(shí)間內(nèi)找到就診室是智能導(dǎo)航系統(tǒng)需要解決的問(wèn)題。由于基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)定位系統(tǒng)效果普遍不佳，本系統(tǒng)決定采用室外GPS 和室內(nèi)iBeacon 藍(lán)牙技術(shù)融合的定位模式，將基于就診流程的智能導(dǎo)航系統(tǒng)與醫(yī)院現(xiàn)有的微信公眾號(hào)、小程序等進(jìn)行對(duì)接開(kāi)發(fā)，結(jié)合掛號(hào)及就診的醫(yī)院信息系統(tǒng)（hospital information system，HIS），在掛號(hào)單及檢查單上生成導(dǎo)航二維碼，用戶(hù)只需掃一掃即可完成就診路線指引。患者如果通過(guò)微信綁定了個(gè)人就診信息，當(dāng)通過(guò)微信或自助系統(tǒng)掛號(hào)成功時(shí)，本系統(tǒng)會(huì)根據(jù)室內(nèi)定位分析，結(jié)合就診人員分布情況規(guī)劃出耗時(shí)最短的路徑。同時(shí)醫(yī)院將預(yù)計(jì)等待時(shí)間、排隊(duì)信息等同步推送到智能終端，以便患者自行安排就診時(shí)間[3]，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分診、排隊(duì)統(tǒng)計(jì)、引導(dǎo)就診、就診導(dǎo)航等全流程自動(dòng)提示服務(wù)。智能導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)與就診流程的深度融合，集導(dǎo)診、就診、分診為一體，以期為醫(yī)院打造一個(gè)移動(dòng)化、智能化的院內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)體系，有效改善患者就醫(yī)體驗(yàn)。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于就診流程的智能導(dǎo)航系統(tǒng)的前端采用Java語(yǔ)言進(jìn)行用戶(hù)界面的開(kāi)發(fā)，后臺(tái)使用SQL Server 作為數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和備份，采用SOA（service oriented architecture）3 層軟件構(gòu)架，建立基于SOA模式的企業(yè)服務(wù)總線（enterprise service bus，ESB），從而消除不同應(yīng)用之間的技術(shù)差異，實(shí)現(xiàn)不同服務(wù)之間的通信與整合。根據(jù)系統(tǒng)總體部署和要求，將系統(tǒng)分為平臺(tái)應(yīng)用入口、平臺(tái)服務(wù)和底層支撐三大結(jié)構(gòu)。

其中，平臺(tái)應(yīng)用入口主要呈現(xiàn)前端用戶(hù)應(yīng)用程序，如移動(dòng)端小程序、App、醫(yī)院微服務(wù)等，通過(guò)這些平臺(tái)入口進(jìn)入基于就診流程的智能導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用。平臺(tái)服務(wù)主要涵蓋系統(tǒng)應(yīng)用層、邏輯業(yè)務(wù)層和技術(shù)層，為用戶(hù)提供技術(shù)支撐、數(shù)據(jù)分析及服務(wù)，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)操作和各功能模塊的調(diào)用。底層支撐主要為程序提供數(shù)據(jù)支撐，負(fù)責(zé)分析、搜集、處理、存儲(chǔ)相關(guān)地理和功能數(shù)據(jù)，提供決策支持?；诰驮\流程的智能導(dǎo)航系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于就診流程的智能導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)

1.2.2 系統(tǒng)交互

通過(guò)iBeacon 設(shè)備發(fā)送的藍(lán)牙信號(hào)與移動(dòng)終端藍(lán)牙進(jìn)行電磁指紋比對(duì)，為用戶(hù)提供精確穩(wěn)定的位置導(dǎo)航服務(wù)。同時(shí)通過(guò)基站管理終端將定位數(shù)據(jù)回傳給服務(wù)器，服務(wù)器與HIS 相連，通過(guò)讀取掛號(hào)、排隊(duì)、檢查、檢驗(yàn)等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表將智能導(dǎo)航系統(tǒng)與HIS進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接，使患者就診流程與智能導(dǎo)航系統(tǒng)相融合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航、自動(dòng)分診等功能，從而縮短患者在候診區(qū)的等候時(shí)間，避免擁堵現(xiàn)象，營(yíng)造更加文明、有序的就醫(yī)環(huán)境。基于就診流程的智能導(dǎo)航系統(tǒng)交互拓?fù)鋱D如圖2 所示。

需要特別說(shuō)明的是，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)選擇了iBeacon 設(shè)備傳輸藍(lán)牙信號(hào)。但由于藍(lán)牙傳輸距離有限，在布置iBeacon 設(shè)備時(shí)各設(shè)備間距不能相隔太遠(yuǎn)，且安裝高度不能太低，以避免人為損壞，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。如果醫(yī)院資金充裕，可以在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上對(duì)iBeacon 設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)充，從而將該技術(shù)擴(kuò)展運(yùn)用到醫(yī)療設(shè)備、耗材追溯、嬰兒防盜、人員定位等系統(tǒng)，完善醫(yī)院智能化建設(shè)和運(yùn)用。

1.3 系統(tǒng)功能

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，決定在室內(nèi)運(yùn)用藍(lán)牙定位技術(shù)結(jié)合室外GPS 定位，通過(guò)對(duì)接HIS，為醫(yī)院構(gòu)建一個(gè)精準(zhǔn)化、移動(dòng)化、自助化、智能化的醫(yī)院便民服務(wù)系統(tǒng)，通過(guò)“找地、找人、找車(chē)”三大應(yīng)用實(shí)現(xiàn)基于就診流程的智能導(dǎo)航系統(tǒng)的功能建設(shè)。其功能結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 基于就診流程的智能導(dǎo)航系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

1.4 關(guān)鍵技術(shù)

本系統(tǒng)采用室外GPS 和室內(nèi)iBeacon 藍(lán)牙技術(shù)融合定位模式，將智能手機(jī)慣性導(dǎo)航和電磁指紋比對(duì)2種技術(shù)進(jìn)行了很好的融合。目前，室外GPS 技術(shù)[4]已經(jīng)非常成熟，故重點(diǎn)介紹室內(nèi)iBeacon 藍(lán)牙定位技術(shù)。

由于傳統(tǒng)的基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的定位效果普遍不佳，目前市面上主要采用的是基于iBeacon 低功耗藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行定位。藍(lán)牙定位模式是基于接收的信號(hào)強(qiáng)度指示（received signal strength indication，RSSI）的定位算法，而RSSI 室內(nèi)定位算法又分為三角定位算法和電磁指紋比對(duì)算法2種[5]。

1.4.1 三角定位算法

三角定位算法利用藍(lán)牙信標(biāo)的位置，通過(guò)RSSI衰減模型估算出移動(dòng)設(shè)備距離各個(gè)藍(lán)牙信標(biāo)的距離，再根據(jù)移動(dòng)設(shè)備到周?chē){(lán)牙信標(biāo)的距離畫(huà)圓。在實(shí)際使用中，只要知道被搜尋設(shè)備與周?chē)? 個(gè)信標(biāo)的距離，就可以依此畫(huà)出3 個(gè)圓，而3 個(gè)圓的交匯點(diǎn)即為移動(dòng)設(shè)備的位置[6]。因?yàn)樾艠?biāo)的位置和移動(dòng)設(shè)備距離信標(biāo)的長(zhǎng)度都是推算得出的，所以三角定位算法并不太準(zhǔn)確。

1.4.2 電磁指紋比對(duì)算法

電磁指紋比對(duì)算法在指紋定位過(guò)程中首先建立指紋識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)，將相應(yīng)的物理地址與參考點(diǎn)的位置信息記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)計(jì)算終端發(fā)射出來(lái)的無(wú)線電磁波經(jīng)過(guò)反射和折射產(chǎn)生與周?chē)h(huán)境密切相關(guān)的特定模式和多徑信號(hào)，即為該位置的“指紋”。再通過(guò)藍(lán)牙采集的數(shù)據(jù)與指紋識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)比較，計(jì)算位置估計(jì)值，通過(guò)這些信息可以得到移動(dòng)設(shè)備的方向和距離。最后，根據(jù)初始地址信息推算其位置[7]。

由于三角定位算法過(guò)分依靠藍(lán)牙信標(biāo)的位置和信號(hào)傳輸損耗模型，并不適用于醫(yī)院場(chǎng)景。因此，本系統(tǒng)采用基于iBeacon 低功耗藍(lán)牙的電磁指紋比對(duì)算法。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 流程導(dǎo)航

流程導(dǎo)航模塊主要實(shí)現(xiàn)患者來(lái)院后就診路徑的推送。將基于就診流程的智能導(dǎo)航系統(tǒng)嵌入醫(yī)院現(xiàn)有的微信公眾號(hào)或小程序，通過(guò)系統(tǒng)間的交互、對(duì)接，使微信綁定了個(gè)人就診信息的患者在網(wǎng)上掛號(hào)成功后系統(tǒng)即可自動(dòng)推送導(dǎo)航相關(guān)信息至患者移動(dòng)終端，一鍵點(diǎn)擊即可自動(dòng)獲取導(dǎo)航路徑，協(xié)助患者輕松抵達(dá)各個(gè)科室，有效改善患者就診體驗(yàn)。同時(shí)，患者也可以通過(guò)掃碼、自搜索等方式實(shí)現(xiàn)一鍵導(dǎo)航。掛號(hào)成功后自動(dòng)獲取地址界面如圖4 所示，一鍵導(dǎo)航界面如圖5 所示。

2.2 人員定位

人員定位模塊主要實(shí)現(xiàn)親友間的位置發(fā)送和位置共享功能。通過(guò)室內(nèi)位置共享功能，親友、醫(yī)患、護(hù)患之間可以根據(jù)一個(gè)共享代碼共享院內(nèi)位置，并一鍵導(dǎo)航至親友、醫(yī)護(hù)人員身邊。在位置共享場(chǎng)景下，對(duì)方的移動(dòng)軌跡可實(shí)時(shí)展現(xiàn)。自身位置發(fā)送界面如圖6 所示，親友共享位置界面如圖7 所示。

圖4 掛號(hào)成功后自動(dòng)獲取地址界面

圖5 一鍵導(dǎo)航界面

圖6 自身位置發(fā)送界面

圖7 親友共享位置界面

2.3 打卡尋車(chē)

通過(guò)與醫(yī)院停車(chē)系統(tǒng)的對(duì)接，打卡尋車(chē)功能可幫助患者及家屬來(lái)院后輕松找到空車(chē)位。通過(guò)軟件停車(chē)打卡標(biāo)識(shí)，返回時(shí)直接點(diǎn)擊愛(ài)車(chē)位置，可反向?qū)ぼ?chē)，一鍵導(dǎo)航。下車(chē)打卡界面如圖8 所示，反向?qū)ぼ?chē)界面如圖9 所示。

3 應(yīng)用效果

（1）改善患者就醫(yī)體驗(yàn)?；诰驮\流程的智能導(dǎo)航系統(tǒng)為患者提供了基于移動(dòng)端精準(zhǔn)的院內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)、動(dòng)態(tài)連續(xù)指引，通過(guò)深度對(duì)接HIS 與就診流程相結(jié)合，猶如專(zhuān)人引導(dǎo)，有效提升了患者就診效率，改善了患者實(shí)際就診體驗(yàn)。

（2）提升醫(yī)院智能化水平。本系統(tǒng)解決了就醫(yī)環(huán)節(jié)中最頭痛的問(wèn)題——如何通過(guò)信息化手段快速引導(dǎo)患者到達(dá)就醫(yī)地點(diǎn)，有效地解決了患者及家屬在醫(yī)院內(nèi)找地、找人、找車(chē)的困難，節(jié)省了醫(yī)院人力成本，提升了醫(yī)院智能化水平[8]。

圖8 下車(chē)打卡界面

圖9 反向?qū)ぼ?chē)界面

（3）提高醫(yī)院服務(wù)質(zhì)量。本系統(tǒng)可以延伸醫(yī)院服務(wù)窗口，將醫(yī)院服務(wù)延伸至移動(dòng)終端，為患者及家屬提供了最直接的就診服務(wù)，提高了醫(yī)院服務(wù)質(zhì)量及效率。

（4）節(jié)省醫(yī)院管理成本。本系統(tǒng)能夠幫助患者快速找到就診地點(diǎn)，完成排隊(duì)簽到，使醫(yī)院在指路標(biāo)識(shí)、咨詢(xún)臺(tái)等設(shè)施及部門(mén)方面相應(yīng)地降低了導(dǎo)診投入，節(jié)省了醫(yī)院管理成本，提高了醫(yī)院管理質(zhì)量[9]。

4 不足及改進(jìn)

4.1 系統(tǒng)不足

基于就診流程的智能導(dǎo)航系統(tǒng)存在以下不足：（1）在與HIS 進(jìn)行流程對(duì)接后，一旦出現(xiàn)患者重復(fù)掛號(hào)，有時(shí)不能及時(shí)自動(dòng)推送就診路徑到患者移動(dòng)端；（2）目前還沒(méi)有相應(yīng)的管理程序能夠及時(shí)協(xié)助醫(yī)院維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)iBeacon 設(shè)備的狀態(tài)，一旦出現(xiàn)問(wèn)題將會(huì)影響用戶(hù)就診體驗(yàn)；（3）系統(tǒng)主要借助iBeacon設(shè)備實(shí)現(xiàn)各類(lèi)功能，隨著使用時(shí)長(zhǎng)的增加，后期將會(huì)出現(xiàn)設(shè)備損壞或電池消耗殆盡的情況，會(huì)給醫(yī)院增加不少硬件維護(hù)費(fèi)用。

4.2 系統(tǒng)改進(jìn)

本系統(tǒng)還需深度融合就診流程，通過(guò)不斷測(cè)試發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決不能自動(dòng)推送信息的漏洞。同時(shí)，還需要為醫(yī)院信息化管理部門(mén)開(kāi)發(fā)一個(gè)移動(dòng)終端管理程序，從而能實(shí)時(shí)查看各個(gè)iBeacon 設(shè)備的安裝分布圖和運(yùn)行狀態(tài)，且該終端管理程序能夠支持iOS、Android、Windows 等不同操作系統(tǒng)，以便維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

基于就診流程的智能導(dǎo)航系統(tǒng)為患者和家屬提供了便利，有效解決了長(zhǎng)期以來(lái)患者及家屬找地難的問(wèn)題，為患者爭(zhēng)取了寶貴的就診時(shí)間。本系統(tǒng)以藍(lán)牙技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)接口對(duì)接HIS，深度結(jié)合就診流程，可以實(shí)時(shí)指引患者尋路，改善了患者就診體驗(yàn)，提高了醫(yī)院醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量。在未來(lái)，隨著系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，會(huì)在醫(yī)院具有很好的應(yīng)用前景[10]。