物流機(jī)器人助力手術(shù)室耗材管理的實(shí)現(xiàn)策略

梁爽

邯鄲市第一醫(yī)院 河北 邯鄲 056002

引言

21世紀(jì)是智能化高速發(fā)展的一個(gè)時(shí)代，各種智能技術(shù)如雨后春筍般出現(xiàn)，機(jī)器人技術(shù)是目前普及較廣的一種智能化技術(shù)，隨著機(jī)器人技術(shù)的日新月異，在各行各業(yè)的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛，尤其是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，如手術(shù)機(jī)器人有助于提升手術(shù)精度，使患者創(chuàng)傷及病情得到有效改善；康復(fù)機(jī)器人能夠幫助患者實(shí)現(xiàn)肢體基本功能；護(hù)理機(jī)器人能夠承擔(dān)患者日常護(hù)理工作[1]。這些多元化機(jī)器人的問(wèn)世意味著我國(guó)醫(yī)療機(jī)構(gòu)正朝著智能化時(shí)代躍進(jìn)，也被稱(chēng)作智慧醫(yī)院的建設(shè)時(shí)代。物流機(jī)器人在當(dāng)前醫(yī)療領(lǐng)域中具有較為深入的應(yīng)用，筆者將以物流機(jī)器人助力手術(shù)室耗材管理為研究案例，對(duì)其實(shí)現(xiàn)策略展開(kāi)詳細(xì)分析。

1 物流機(jī)器人助力手術(shù)室耗材管理的要點(diǎn)

1.1 對(duì)耗材物品中的精準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行分析

站在流程簡(jiǎn)化的視角來(lái)看，手術(shù)室耗材物品在操作過(guò)程中需要適當(dāng)簡(jiǎn)化流程，例如門(mén)診就診系統(tǒng)中，以往需要經(jīng)歷排隊(duì)掛號(hào)、排隊(duì)就診、排隊(duì)付費(fèi)、排隊(duì)取藥等多個(gè)環(huán)節(jié)，在經(jīng)過(guò)不斷地簡(jiǎn)化后，如今只需線(xiàn)上預(yù)約就能實(shí)現(xiàn)快速就診。在手術(shù)室中，所涉及的耗材種類(lèi)繁多，且價(jià)格昂貴，管理者必須對(duì)入庫(kù)登記等環(huán)節(jié)進(jìn)行層層把控，并在原有的出庫(kù)、配送、使用、退庫(kù)等流程的基礎(chǔ)上實(shí)施進(jìn)一步簡(jiǎn)化。以量化及細(xì)化為原則對(duì)耗材進(jìn)行分類(lèi)，并運(yùn)用自動(dòng)編碼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一對(duì)一編碼，對(duì)耗材的原始狀態(tài)以及生命周期進(jìn)行詳細(xì)記錄。耗材管理的量化以及細(xì)化有利于提升物品精確度，使各個(gè)環(huán)節(jié)的錯(cuò)誤率得到有效降低。

1.2 對(duì)物流機(jī)器人進(jìn)行充分應(yīng)用

現(xiàn)階段，物流機(jī)器人在各行各業(yè)的應(yīng)用已不再鮮為人見(jiàn)，物流機(jī)器人可以模仿人工在倉(cāng)庫(kù)中進(jìn)行貨物查找，精準(zhǔn)識(shí)別倉(cāng)庫(kù)單元并進(jìn)行搬運(yùn)，不會(huì)將范圍擴(kuò)大到整個(gè)貨架。機(jī)器人這種人工模仿行為大大提升了工作效率，實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)精準(zhǔn)化管理。在手術(shù)室中，相關(guān)工作人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)感到疲勞并出現(xiàn)錯(cuò)誤，這個(gè)時(shí)候可以導(dǎo)入物流機(jī)器人，將一些重要等級(jí)較低且又容易疏忽的操作程序安排給機(jī)器人負(fù)責(zé)，例如耗材的配送以及出庫(kù)等，這樣一來(lái)使醫(yī)護(hù)人員的工作量大大減少，使他們將更多的精力放在患者治療上，從而提高醫(yī)療安全性。

2 手術(shù)室物流機(jī)器人的設(shè)計(jì)以及改進(jìn)

我院借助物流機(jī)器人原理進(jìn)行了手術(shù)室物流機(jī)器人的初步設(shè)計(jì)，并結(jié)合手術(shù)室耗材的精準(zhǔn)性要求以及手術(shù)室的管理特征對(duì)物流機(jī)器人做出了相關(guān)的改進(jìn)。

2.1 對(duì)比分析

在運(yùn)動(dòng)型機(jī)器人，最為核心的技術(shù)為同步定位與地圖構(gòu)建技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)SLAM技術(shù)，機(jī)器人在借助SLAM技術(shù)后能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)周?chē)h(huán)境構(gòu)圖，在此基礎(chǔ)上鎖定自我位置，并在不超出范圍的情況下進(jìn)行無(wú)障礙活動(dòng)。物流機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的貨物分揀，并對(duì)運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行高效規(guī)劃，將耗材送往指定區(qū)域。手術(shù)室與倉(cāng)庫(kù)有所不同的是，手術(shù)室中沒(méi)有固定的物流存放區(qū)，也未設(shè)置專(zhuān)門(mén)的無(wú)人區(qū)，因此物流機(jī)器人在配送耗材時(shí)會(huì)面臨更大的困難[2]?，F(xiàn)階段，手術(shù)室的物流機(jī)器人的作用基本局限為輔助管理，為護(hù)士分擔(dān)一些基本操作，在耗材運(yùn)送過(guò)程中也需要工作人員刻意進(jìn)行避讓?zhuān)瑸槠渥尦鐾ǖ馈．?dāng)然兩者之間也存在一些相同點(diǎn)，它們均屬于室內(nèi)環(huán)境，路面平整，且每一個(gè)手術(shù)間和二級(jí)庫(kù)房之間的最短路徑都是相同的。對(duì)于了解并熟知室內(nèi)環(huán)境的巡回護(hù)士而言，只要清楚二級(jí)庫(kù)房的具體位置就可以在庫(kù)房和指定手術(shù)室之間選擇路線(xiàn)最短的距離來(lái)完成耗材配送。配送的目的主要在于效率提升，倘若機(jī)器人配送所耗費(fèi)的時(shí)間多于人工配送時(shí)間，可能能夠在一定程度上幫助護(hù)士分擔(dān)一部分工作，但所耗費(fèi)的時(shí)間成本卻增加了，手術(shù)效率大大降低，導(dǎo)致最終出現(xiàn)事倍功半的局面。

2.2 初步設(shè)計(jì)

對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)，盡管利用SLAM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)配送，然而在陌生的環(huán)境中進(jìn)行定位和構(gòu)圖都需要耗費(fèi)較多時(shí)間，而最終所制定的路徑也未必是最短的。為了進(jìn)一步促進(jìn)配送效率提升，我院對(duì)室內(nèi)建筑地圖進(jìn)行了預(yù)先設(shè)計(jì)并將其導(dǎo)入至物流機(jī)器人數(shù)據(jù)庫(kù)中，構(gòu)建了一個(gè)全域化坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，為每個(gè)手術(shù)間設(shè)置了專(zhuān)門(mén)的坐標(biāo)體系。當(dāng)機(jī)器人收到配送命令后，在出發(fā)之前可以基于手術(shù)室坐標(biāo)計(jì)算來(lái)完成最短路徑的選擇。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)器人在無(wú)障礙區(qū)域中活動(dòng)的速度可適當(dāng)提升，這樣能夠有利于定位精確度以及物流速度的提高。

2.3 改進(jìn)設(shè)計(jì)

物流機(jī)器人在感應(yīng)到工作人員時(shí)可與其自動(dòng)保持距離并主動(dòng)避開(kāi)障礙物，隨后選擇更加寬敞的通道行走。盡管SLAM技術(shù)能夠確保物流機(jī)器人自由地行駛于各種障礙物之間，然而在長(zhǎng)期實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)在一些最短路徑中還是會(huì)偶爾出現(xiàn)一些靜止?fàn)顟B(tài)的障礙物，此外工作人員的移動(dòng)對(duì)于物流機(jī)器人而言也具有一定干擾作用，使配送效率大大降低[3]。為了避免機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中碰到障礙物，并以穩(wěn)定的速度前進(jìn)，應(yīng)在原有基礎(chǔ)上增加自動(dòng)避障功能。我院在改進(jìn)設(shè)計(jì)中認(rèn)為，既然無(wú)法完全避開(kāi)障礙物，就應(yīng)該想辦法減少障礙次數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，障礙物出現(xiàn)時(shí)人都會(huì)在本能反應(yīng)下避開(kāi)，為什么正常狀態(tài)下與其他障礙我碰撞的概率較低，那是因?yàn)榻煌ㄒ?guī)則中明確規(guī)定需要靠右行使。將這一理念運(yùn)用在物流機(jī)器人的行使規(guī)則中也同樣適合。一般情況下，大型醫(yī)院的手術(shù)室，其潔凈通道寬度大于4m，在其中導(dǎo)入靠右行駛的規(guī)則，能夠使通道中間部分成為機(jī)器人的專(zhuān)用通道，從而降低障礙次數(shù)。具體設(shè)計(jì)方案為：要求機(jī)器人沿著通道中間部分運(yùn)動(dòng)，在此過(guò)程中使用傳感器對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行掃描，若發(fā)現(xiàn)障礙物狀態(tài)為靜止，則每次掃描后的數(shù)據(jù)都是幾乎相同的。隨后，基于機(jī)器人移動(dòng)速度以及本身長(zhǎng)度之間的加成計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)障礙物避讓。當(dāng)障礙物正在運(yùn)動(dòng)時(shí)，多次掃描后可計(jì)算出障礙我的運(yùn)動(dòng)規(guī)則，從而預(yù)測(cè)到障礙物的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)以及運(yùn)動(dòng)速度，機(jī)器人只需通過(guò)對(duì)自我速度以及軌跡的控制即可實(shí)現(xiàn)有效避讓。

2.4 助力精準(zhǔn)管理

在以往的人工物流管理系統(tǒng)中，耗材在出庫(kù)之前需要經(jīng)過(guò)一次校驗(yàn)后才能進(jìn)行配送，當(dāng)耗材到達(dá)目標(biāo)手術(shù)室后再接受二次校驗(yàn)，以此來(lái)保障配送環(huán)節(jié)未出現(xiàn)故障。耗材精準(zhǔn)管理模式下，需要在機(jī)器人內(nèi)部加裝感應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前手術(shù)室管理系統(tǒng)與機(jī)器人配送系統(tǒng)的有效銜接，由機(jī)器人來(lái)完成耗材的校驗(yàn)，出庫(kù)時(shí)若出現(xiàn)物品信息不完善或數(shù)量有誤等情況會(huì)發(fā)出報(bào)警。同時(shí)，機(jī)器人配送系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)耗材狀態(tài)的自動(dòng)修改。當(dāng)耗材到達(dá)目標(biāo)手術(shù)室且護(hù)士將耗材取出后，將其狀態(tài)更改為“使用中”[4]。機(jī)器人在校驗(yàn)工作中的介入能夠有效降低人工錯(cuò)誤率，使耗材管理更加精準(zhǔn)。

3 物流機(jī)器人助力手術(shù)室耗材管理的初步效果

3.1 促進(jìn)了手術(shù)的安全性

傳統(tǒng)耗材管理模式中，巡回護(hù)士需要按照醫(yī)生的口頭囑咐將所需的手術(shù)耗材送往各個(gè)手術(shù)間，平均下來(lái)每臺(tái)手術(shù)都需要涉及五次以上的往返，若在配送過(guò)程中遇到意外情況還會(huì)增加配送風(fēng)險(xiǎn)。在導(dǎo)入機(jī)器人物流系統(tǒng)后，物流機(jī)器人可以按照出庫(kù)記錄實(shí)現(xiàn)出庫(kù)耗材的自動(dòng)校驗(yàn)，當(dāng)出現(xiàn)操作錯(cuò)誤時(shí)機(jī)器人會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)并提示所取耗材與指令不符合，避免錯(cuò)誤的耗材送往手術(shù)室，進(jìn)一步提升了手術(shù)管理的安全性，并有效節(jié)省了人工二次校對(duì)的耗時(shí)。除此之外，耗材入庫(kù)登記的過(guò)程中可以向機(jī)器人進(jìn)行貼標(biāo)，這樣配送過(guò)程就不需針對(duì)每一件耗材的生命周期進(jìn)行一一監(jiān)督，管理人員只需要關(guān)注機(jī)器人是否按照指定時(shí)間到達(dá)目的地。

3.2 促進(jìn)了物流配送效率的提升

我院在去年下半年期間，共向物流機(jī)器人下發(fā)過(guò)2483次配送指令，避障次數(shù)為4837次。盡管機(jī)器人的單次配送時(shí)間高于人工耗時(shí)，但兩者基本接近。隨機(jī)對(duì)手術(shù)間進(jìn)行取樣調(diào)查后得出，機(jī)器人配送的平均耗時(shí)為1.48分，人工配送的平均耗時(shí)為1.34分鐘，若由巡回護(hù)士承擔(dān)配送任務(wù)，加上從手術(shù)室前往二級(jí)庫(kù)房所耗費(fèi)的時(shí)長(zhǎng)，總共需要3分鐘進(jìn)行配送。機(jī)器人在介入校驗(yàn)工作后，耗材校驗(yàn)所花費(fèi)的時(shí)間相比人工模式來(lái)說(shuō)具有一定的減少，且耗材配送錯(cuò)誤的情況也較之前有所減少。

3.3 促進(jìn)了護(hù)士人力成本的減少

在以往的耗材管理模式中，護(hù)士只能在手術(shù)結(jié)束后才能適當(dāng)進(jìn)行休息，長(zhǎng)時(shí)間的手術(shù)時(shí)間導(dǎo)致巡回護(hù)士疲勞過(guò)度，很容易出現(xiàn)工作失誤，考慮到手術(shù)過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)因素，在每一場(chǎng)手術(shù)中往往會(huì)設(shè)置替補(bǔ)崗位[5]。在導(dǎo)入機(jī)器人物流系統(tǒng)后，人工疲勞的問(wèn)題得到有效改善，機(jī)器人只需要利用閑置時(shí)間移動(dòng)至庫(kù)房中尋找匹配的電源設(shè)備即可自動(dòng)完成充電，充電結(jié)束后能夠以滿(mǎn)血復(fù)活的狀態(tài)繼續(xù)工作。除此之外，在手術(shù)過(guò)程中，如果使用人工方式來(lái)完成耗材配送，還需要定期對(duì)有關(guān)工作人員進(jìn)行培訓(xùn)教育，從而產(chǎn)生一定的經(jīng)費(fèi)和支出，提高耗材管理成本。由此可見(jiàn)，物流機(jī)器人的介入，不僅使巡回護(hù)士的工作量大大減少，同時(shí)也在一定程度上降低了耗材管理的成本，使耗材管理效率大大提升了。

4 物流機(jī)器人在手術(shù)室耗材管理中的應(yīng)用趨勢(shì)展望

在物流機(jī)器人的幫助下，醫(yī)院手術(shù)室管理模式得到了大大改進(jìn)，且耗材管理流程也實(shí)現(xiàn)了有效的簡(jiǎn)化，與此同時(shí)耗材管理精準(zhǔn)性也逐步提高，耗材管理過(guò)程中所涉及的每一個(gè)環(huán)節(jié)，其錯(cuò)誤發(fā)生率都相較之前得到了顯著下降。機(jī)器人就像是一個(gè)處于移動(dòng)狀態(tài)的二級(jí)庫(kù)房，它的使用大大縮短了手術(shù)室與庫(kù)房之間的距離，為其提供了一個(gè)高效的傳遞介質(zhì)，在運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，機(jī)器人在醫(yī)院手術(shù)室耗材管理中所發(fā)揮的作用將會(huì)得到持續(xù)提升[6]。通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)的作用，谷歌能夠?yàn)槠涮峁╆P(guān)聯(lián)網(wǎng)站排序服務(wù)，淘寶能夠向其推薦符合個(gè)體潛在興趣的功能以及產(chǎn)品，F(xiàn)ACEBOOK也能夠根據(jù)大數(shù)據(jù)計(jì)算并分析出用戶(hù)的喜好，而Linkkedin則可以分析出潛在的用戶(hù)熟人。此外，在物流方面，基于大數(shù)據(jù)的作用能夠有效預(yù)測(cè)出障礙物產(chǎn)生的具體時(shí)間以及具體位置。當(dāng)手術(shù)室中的工作人員身著具有唯一標(biāo)識(shí)的RFID標(biāo)簽手術(shù)服之后，就表明了當(dāng)天的室內(nèi)工作以及活動(dòng)狀態(tài)得到詳細(xì)的數(shù)據(jù)記錄。隨著時(shí)間推移，所記錄的數(shù)據(jù)量不斷增加，可以從中預(yù)測(cè)出在某個(gè)具體時(shí)間范圍內(nèi)配送路線(xiàn)中所有障礙物的移動(dòng)速度以及出現(xiàn)頻次，此外在選擇最佳路線(xiàn)時(shí)也會(huì)根據(jù)大數(shù)據(jù)的改變而發(fā)生相應(yīng)的調(diào)整，機(jī)器人不會(huì)始終選擇最短路線(xiàn)進(jìn)行配送，而會(huì)選擇障礙物出現(xiàn)頻率最低的路線(xiàn)進(jìn)行配送，以此來(lái)確保配送效率達(dá)到更高的水平。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著物流機(jī)器人在醫(yī)療系統(tǒng)中的深入應(yīng)用，手術(shù)室的耗材管理將會(huì)越來(lái)越智能化，醫(yī)務(wù)人員的在耗材管理以及物流配送方面所耗費(fèi)的時(shí)間以及精力也將大大減少，將解放出來(lái)的時(shí)間應(yīng)用在醫(yī)療質(zhì)量以及安全的提升上。在這一背景下，耗材管理以及使用實(shí)現(xiàn)了更高的量化以及細(xì)化，并且能夠針對(duì)更長(zhǎng)時(shí)期的耗材使用類(lèi)型、耗材使用頻率以及耗材使用數(shù)量進(jìn)行預(yù)測(cè)和計(jì)算，進(jìn)一步促進(jìn)“零庫(kù)存”目標(biāo)的達(dá)成。在不久的將來(lái)，在每場(chǎng)手術(shù)開(kāi)始前就能基于大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)各個(gè)手術(shù)間需要使用的耗材數(shù)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，工作人員不再需要使用二級(jí)庫(kù)存管理系統(tǒng)發(fā)布耗材配送指令，機(jī)器人可以自動(dòng)識(shí)別預(yù)測(cè)時(shí)間點(diǎn)，并按時(shí)將指令中包含的耗材配送至目標(biāo)手術(shù)室的耗材卸貨區(qū)域，手術(shù)室的工作人員可以隨時(shí)根據(jù)需求進(jìn)行提取。物流機(jī)器人系統(tǒng)在手術(shù)室耗材管理中的應(yīng)用，使原本復(fù)雜的耗材管理以及配送流程得到了有效簡(jiǎn)化，不僅解放了醫(yī)務(wù)工作人員的雙手，節(jié)省了大量不必要的人工配送時(shí)間成本，更重要的是使人為操作而導(dǎo)致的誤差率大大降低，確保了手術(shù)過(guò)程中的安全性，使患者獲得了更好的治療體驗(yàn)，也增加了手術(shù)室管理工作的和諧性。