基于智能物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)療設(shè)備遠程運維管理

朱宗達，范夏彬，胡永獅(通信作者)

1 廈門大學(xué)附屬翔安醫(yī)院 (福建廈門 361101)；2 廈門大學(xué)附屬心血管病醫(yī)院 (福建廈門 361001)

目前，醫(yī)療設(shè)備的可靠運行和高效利用問題已成為全世界醫(yī)院面臨的基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性和迫切性問題。但在醫(yī)院實際運營中，醫(yī)療設(shè)備運維領(lǐng)域存在許多問題，主要原因有兩點：一是目前的醫(yī)療設(shè)備絕大部分還屬于非智能設(shè)備，無法實現(xiàn)完全自動化采集數(shù)據(jù)；二是醫(yī)院設(shè)備管理人員和設(shè)備服務(wù)商在提供服務(wù)時，只有到現(xiàn)場查看后才能了解設(shè)備的狀態(tài)進行分析，再制訂維護計劃，服務(wù)周期較長，嚴重影響臨床工作，進而造成患者滿意度下降[1-2]。

隨著智能時代的到來，傳統(tǒng)模式下的維護方式帶來的弊端越來越明顯。遠程運維服務(wù)成為趨勢，但其不等同于“遠距離”，主要是通過智能裝備/產(chǎn)品的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集，利用數(shù)據(jù)分析、專家系統(tǒng)等手段，對用戶提供遠程在線檢測、故障預(yù)警、故障診斷與修復(fù)、預(yù)測性維護、運行優(yōu)化、遠程升級、效益分析等服務(wù)。但在實踐工程中又往往因醫(yī)療設(shè)備類型多、品牌多等因素，導(dǎo)致具有真正意義的可實踐性成果難以落地[3]。

為此，本研究建立基于智能物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)療設(shè)備遠程運維管理服務(wù)解決方案，為醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備管理探索出一條行之有效且極具可操作性的路徑，供同行參考。

1 醫(yī)療設(shè)備遠程運維管理解決的關(guān)鍵問題

(1)改變傳統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)人工管理模式：通過部署大量采集器對關(guān)鍵狀態(tài)信息進行采集，豐富數(shù)據(jù)來源，并提升數(shù)據(jù)采集的實時性和頻次，為大數(shù)據(jù)分析打下良好的基礎(chǔ)。(2)降低管理人員的勞動強度：醫(yī)療設(shè)備遠程運維的數(shù)據(jù)采集任務(wù)由在線信號采集系統(tǒng)承擔(dān)，管理人員僅需進行應(yīng)急處置，不僅降低勞動強度，而且保證人身安全。(3)提高醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)的把控能力：通過提高設(shè)備檢測的時效性、準(zhǔn)確性，實現(xiàn)自動報警保護，記錄故障發(fā)生前后的技術(shù)數(shù)據(jù)，進行故障診斷、故障點確定，推斷故障發(fā)生的原因，提高故障解決效率。(4)改變傳統(tǒng)運維的計劃維修模式，實現(xiàn)對醫(yī)療設(shè)備的預(yù)測性維護：通過建立分析模型、預(yù)警模型，對收集的大量數(shù)據(jù)進行分析，實現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)的預(yù)測和預(yù)知維修，大幅降低醫(yī)療設(shè)備突發(fā)故障及備件庫存。(5)提高人員效率和設(shè)備效率：利用數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)對關(guān)鍵設(shè)備(大型設(shè)備)在采購、維修、保養(yǎng)、計量、質(zhì)控等所有業(yè)務(wù)流程的精確管理。(6)提高醫(yī)療設(shè)備與運維管理平臺的適配性和融合度，實現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備大數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，支撐運維管理的智能化。

2 醫(yī)療設(shè)備遠程運維管理的解決方案

(1)開發(fā)實時在線監(jiān)測裝置，應(yīng)用先進數(shù)據(jù)采集技術(shù)，解決采集設(shè)備狀態(tài)實時數(shù)據(jù)等問題，替代傳統(tǒng)人工采集方式；(2)借鑒工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過自動數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，解決醫(yī)療場景中多類型、多品牌醫(yī)療設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸問題，實現(xiàn)多類型醫(yī)療設(shè)備物聯(lián)、多類型系統(tǒng)互聯(lián)、多專業(yè)數(shù)據(jù)融合、人機交互等信息互聯(lián)；(3)采用自適應(yīng)預(yù)警模型、智能診斷模型、劣化趨勢預(yù)測模型、大數(shù)據(jù)分析模型、備件存貯模型、檢修模型等技術(shù)，解決醫(yī)療設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測、故障識別、壽命預(yù)測、預(yù)測性維修、效益分析等難題，實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)遠程智能決策；(4)開發(fā)基于云平臺的數(shù)據(jù)存儲、分析、知識庫、APP、專家遠程連線等功能，結(jié)合智能眼鏡、智能頭盔等智能裝備，提供遠程運維支持服務(wù)；(5)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)，構(gòu)建系統(tǒng)信息安全架構(gòu)，采取信息安全措施與手段，保障遠程運維平臺的信息安全[4]。醫(yī)療設(shè)備遠程運維管理系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 醫(yī)療設(shè)備遠程運維管理系統(tǒng)組成

2.1 監(jiān)測模塊

對于不同類型、品牌的醫(yī)療設(shè)備，研究針對性的設(shè)備支持相關(guān)接口函數(shù)或者通信協(xié)議。監(jiān)測模塊通過集成不同類型的傳感器和處理器，實時采集各種醫(yī)療設(shè)備的電壓、電流、溫濕度、日志等設(shè)備內(nèi)部運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過內(nèi)置物聯(lián)網(wǎng)卡為后續(xù)工作傳輸數(shù)據(jù)。同時，監(jiān)測模塊的電源供給通過USB提供。

2.2 傳輸模塊

監(jiān)測模塊將采集的醫(yī)療設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)通過內(nèi)置的物聯(lián)卡，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析模塊，可設(shè)置定時傳輸，保證數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)募皶r性。

2.3 分析和維護模塊

根據(jù)接收到的設(shè)備實時狀態(tài)數(shù)據(jù)，基于大數(shù)據(jù)、專家知識庫等技術(shù)對這些參數(shù)進行數(shù)據(jù)挖掘與分析，通過對比設(shè)備正常參數(shù)，判斷診斷設(shè)備是否正常，并評估某部件的當(dāng)前狀態(tài)、預(yù)測未來發(fā)展趨勢。對比對象分為單機及集群等。單機對比是指以設(shè)備自身健康狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)，通過機器自學(xué)習(xí)等方式建立基準(zhǔn)模型，當(dāng)監(jiān)測到設(shè)備參數(shù)有不健康趨勢時予以提醒。但單機對比有一定的局限性，例如，由于采集數(shù)據(jù)種類等的不全面容易導(dǎo)致預(yù)測不準(zhǔn)確。集群對比是通過互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)，對同類設(shè)備之間的差異性進行比較與分析，從而提供更加可靠的健康評估和診斷結(jié)果，實現(xiàn)對整個醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備甚至更大范圍的集群管理與預(yù)測[5]。

系統(tǒng)基于知識庫及相關(guān)算法，根據(jù)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果進行維護可行性分析，以可視化手段給出維護計劃，包括維護的時間、地點、人員和內(nèi)容等。當(dāng)醫(yī)療設(shè)備出現(xiàn)不正常的數(shù)據(jù)時，該模塊通過強大的數(shù)據(jù)處理能力，根據(jù)問題的大小，顯示待定、提醒、報警、報錯等不同類型的設(shè)備運行狀態(tài)；涉及過熱、參數(shù)設(shè)置、磁盤空間過小等小問題時，系統(tǒng)可發(fā)送指令，完成自動調(diào)節(jié)；如果遇到系統(tǒng)無法自動調(diào)節(jié)解決的問題，參考系統(tǒng)維護決策給出的診斷參考，由工程師采取人工干預(yù)，選擇遠程AR在線處理或者現(xiàn)場解決問題。

3 醫(yī)療設(shè)備遠程維護管理的經(jīng)濟效益和社會效益

醫(yī)療設(shè)備運維中所涉及的健康診斷、檢修過程等數(shù)據(jù)在所有的業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)中都能共享，可以更加有力地推動醫(yī)療設(shè)備智能化遠程運維服務(wù)模式的有效形成。

本研究落地實施后，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益體現(xiàn)如下。(1)降低醫(yī)療設(shè)備維護成本：以影像類設(shè)備為例，如果采用預(yù)防性維護模式，設(shè)備的維護成本可以得到有效控制。(2)提升效率：在人員效率方面，采用在線自動獲取區(qū)域狀態(tài)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，其狀態(tài)參數(shù)的獲取大量減少人員的參與；同時采用了智能化診斷，可節(jié)約時間成本；在設(shè)備效率方面，通過在日常使用過程中及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障和異常，本研究采用的實時監(jiān)測診斷技術(shù)可以使設(shè)備突發(fā)故障基本消除，提高了醫(yī)療設(shè)備開機率，減少了備件消耗，因此，可以極大地提高維修效率和醫(yī)療設(shè)備使用效率，為醫(yī)院節(jié)約更多成本。(3)促進服務(wù)模式的發(fā)展轉(zhuǎn)型：基于智能物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)療設(shè)備遠程運維服務(wù)模式的采用，在提高醫(yī)療設(shè)備使用率和開機率的同時，可以為臨床提供更好的輔助服務(wù)，從而產(chǎn)生更多經(jīng)濟效益。

社會效益的體現(xiàn)：醫(yī)療設(shè)備遠程運維平臺，通過在醫(yī)療設(shè)備日常維護的應(yīng)用驗證，對整個醫(yī)療設(shè)備行業(yè)具有良好的適用性，能夠在線管控醫(yī)療設(shè)備運行狀態(tài)，使設(shè)備維護更具針對性和有效性，提高醫(yī)療設(shè)備的功能精度，減少故障時間，能更好地保障醫(yī)療服務(wù)的質(zhì)量，提高臨床滿意度。本研究形成的一系列醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)智能判斷模型及方法、軟件平臺等，可以保障醫(yī)療設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，使醫(yī)療設(shè)備為廣大患者提供更好的服務(wù)，為醫(yī)院樹立更好的口碑；同時，可以將該運維管理模式推廣到其他醫(yī)院，提高該項目的實施效果，進而提升本地區(qū)醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備的遠程運維管理水平[6-7]。

4 結(jié)語

本研究通過結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等最新技術(shù)，打破傳統(tǒng)醫(yī)療設(shè)備運維模式并針對其存在的難題，使醫(yī)療設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，自動獲取醫(yī)用設(shè)備運行日志、電氣參數(shù)、環(huán)境參數(shù)等實時動態(tài)數(shù)據(jù)，運用大數(shù)據(jù)算法進行分析，在管理系統(tǒng)上為用戶呈現(xiàn)可視化的分析結(jié)果，實現(xiàn)高效規(guī)范的醫(yī)療設(shè)備遠程運維管理，并不斷優(yōu)化相應(yīng)流程，提升整體運行效率，通過科學(xué)分析和管理手段，優(yōu)化資源配置，提升設(shè)備開機率，在保障醫(yī)療安全與質(zhì)量的同時，提高設(shè)備使用效率及效益。此外，該創(chuàng)新模式可以讓醫(yī)療設(shè)備的全生命管理數(shù)據(jù)得到有效發(fā)掘和運用，實現(xiàn)多維度數(shù)據(jù)解析，為醫(yī)療設(shè)備的精細化管理、醫(yī)院各層級管理部門科學(xué)決策提供數(shù)據(jù)支持，最終提高醫(yī)院的經(jīng)濟效益和社會效益。