基于RFID技術的手術室物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)項目初探

摘要:物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)作為江蘇省提升信息產(chǎn)業(yè)核心競爭力、發(fā)展創(chuàng)新型經(jīng)濟的戰(zhàn)略選擇，可以預計，在不久的將來，物聯(lián)網(wǎng)的應用將滲透到國民經(jīng)濟各個領域。而物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)療衛(wèi)生領域也具有廣泛的應用前景，手術室作為醫(yī)院的核心，從事高效、安全的手術活動是現(xiàn)代醫(yī)院的重要醫(yī)療手段，每天手術室大量人流、物流交匯，形成大量的醫(yī)療信息，由于手術室開展臨床手術的特點，這些信息和人流、物流也具有自身獨特的特點和交互管理方式，需要通過一個完善的軟、硬件集成的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進行優(yōu)化和管理。

關鍵詞:RFID技術;手術室物聯(lián)網(wǎng);應用系統(tǒng)

1.國內外本領域科技創(chuàng)新發(fā)展概況和最新發(fā)展趨勢

大型醫(yī)院每天服務患者多達數(shù)千，每天消耗的醫(yī)療器械、物品更是成千上萬。不同的患者的醫(yī)療服務流程各有差異，且需多個診療部門協(xié)同作業(yè)。在醫(yī)療服務過程中，醫(yī)護人員、醫(yī)療物品和器械等流動錯綜復雜，對現(xiàn)有的醫(yī)療管理系統(tǒng)提出了巨大挑戰(zhàn)。由于醫(yī)療服務管理缺乏強有力的工具支持，依靠人工管理導致有限的醫(yī)療資源利用率偏低，患者等候時間過長，醫(yī)療服務成本昂貴和質量偏低等問題。

1.1 醫(yī)療管理信息技術依然面臨存在的問題分析

1.1.1 信息的輸入、輸出和處理使得醫(yī)療服務流程變得更加復雜，且增加了醫(yī)療服務成本;

1.1.2醫(yī)院內物品和人員流動的動態(tài)性，使得手工處理信息工作負荷龐大，容易出錯、難以保證醫(yī)療信息和實際醫(yī)療服務的一致性;

1.1.3無法實現(xiàn)對醫(yī)護人員、醫(yī)療器械和物品的跟蹤、狀態(tài)監(jiān)控，無法支持醫(yī)療資源的優(yōu)化調度。

1.2RFID技術的物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)建立的必要性

針對上述問題，國內外學者、專家紛紛開展了醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)技術的研究和應用，并開始應用于醫(yī)院所為人員和醫(yī)療物品管理，有效降低醫(yī)療費用，提高醫(yī)療服務水平和患者滿意度。 美國、英國、瑞士和日本等醫(yī)院與各研究院校合作，開發(fā)了基于RFID技術的醫(yī)療資源管理系統(tǒng)和醫(yī)療資源優(yōu)化調度系統(tǒng)，并已在醫(yī)院內實施應用。國內，目前也有科研院校開始研發(fā)相應的管理系統(tǒng)，但還處于剛剛起步階段，沒有形成產(chǎn)業(yè)。由于，我國醫(yī)療體制與世界發(fā)達國家的差異顯著，因此，國外企業(yè)開發(fā)的醫(yī)療資源管理系統(tǒng)難以適用于我國醫(yī)院的管理。而且，即使國外的發(fā)達國家也沒有涉及醫(yī)療手術管理系統(tǒng)的開發(fā)。

2. RFID技術的物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)項目研究的目的、意義

2.1 研究目的

我國手術醫(yī)療資源依靠人工經(jīng)驗，缺乏信息化技術的支持，致使有限的醫(yī)療資源利用率較低、醫(yī)療成本較高;而且手術醫(yī)療資源管理存在較大的安全隱患，一旦發(fā)生醫(yī)療事故將會危害患者的健康、給醫(yī)院造成重大的經(jīng)濟和名譽損失、甚至引發(fā)醫(yī)患矛盾等系列社會問題。為此，江蘇久信醫(yī)用凈化工程有限公司通過十余年醫(yī)用凈化工程技術經(jīng)驗及前期數(shù)字化手術室研發(fā)的成果，提出本課題，以期聯(lián)合醫(yī)院利用物聯(lián)網(wǎng)技術研究、開發(fā)手術醫(yī)療資源優(yōu)化調度管理系統(tǒng)，從而實現(xiàn)手術醫(yī)療資源的全面、規(guī)范化管理，降低安全風險;優(yōu)化手術醫(yī)療資源調度，提高利用率，降低手術醫(yī)療成本。

2.2 研究意義

手術是醫(yī)院提供醫(yī)療服務的主要內容之一，它涉及的醫(yī)護人員、醫(yī)療器械和耗材數(shù)量、種類較多，但手術醫(yī)療資源緊張，醫(yī)療費用昂貴，風險性高，因而備受醫(yī)院和患者關注。由于我國醫(yī)院的手術信息化管理研究和應用起步較晚，目前的管理軟件沒有考慮各種手術過程中醫(yī)護人員、醫(yī)療器械和耗材等醫(yī)療資源同步可得、可用，手術過程中的醫(yī)療物品缺乏系統(tǒng)的管理，醫(yī)療資源的安全、有效性存在隱患，容易引發(fā)醫(yī)療事故;同時，缺乏手術醫(yī)療資源的優(yōu)化調度，致使有限的手術醫(yī)療資源利用率偏低，醫(yī)療成本較高。

系統(tǒng)的主要科學價值主要包括以下幾個方面:

(1)建立骨科和內窺鏡等典型手術醫(yī)療資源電子清單，包括完成手術所需的醫(yī)療物品、醫(yī)療設備、醫(yī)護人員以及患者等，利用數(shù)據(jù)庫技術開發(fā)結構化手術清單管理系統(tǒng);

(2)以手術室醫(yī)療資源利用率最高和患者等候手術時間最短為目標，建立手術室作業(yè)模型，開發(fā)計算機智能優(yōu)化，優(yōu)化調度手術室醫(yī)療資源，提高醫(yī)療資源利用率，降低醫(yī)療成本。

(3)探索將長距離非接觸式RFID技術嵌入于手術室內的關鍵醫(yī)療器械、物品、患者腕帶和醫(yī)護人員門卡，建立醫(yī)療設備、患者、醫(yī)護人員和信息系統(tǒng)互通的手術“物聯(lián)網(wǎng)”平臺，實時獲取醫(yī)療資源的使用狀態(tài)，建立手術醫(yī)療資源追溯系統(tǒng)，為患者提供透明的、安全的手術醫(yī)療服務;

(4)開發(fā)手術室物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)療資源優(yōu)化調度管理系統(tǒng)原型機。

2.3 研究內容

2.3.1建立典型手術的醫(yī)療資源電子清單，利用數(shù)據(jù)庫技術開發(fā)結構化手術清單管理系統(tǒng)

研究各類典型醫(yī)療手術所涉及的醫(yī)生、護士、護工等人力資源，醫(yī)療器械等設備資源，耗材等物料資源，利用統(tǒng)計方法計算各類資源的平均消耗量和方差，并考慮醫(yī)療手術的不確定性和動態(tài)變化性，建立典型醫(yī)療手術的電子清單;利用數(shù)據(jù)庫技術開發(fā)結構化的手術電子清單管理系統(tǒng)，以支持手術醫(yī)療耗材領取、醫(yī)療器械使用計劃制定、醫(yī)護人員排班和手術成本核算等管理功能。

2.3.2 建立手術室作業(yè)模型，開發(fā)計算機智能優(yōu)化，優(yōu)化調度手術室醫(yī)療資源

收集典型手術的歷史數(shù)據(jù)，研究各項手術患者到達時間和數(shù)量隨季節(jié)、節(jié)假日以及作息時間等因素的變化規(guī)律，分析不同季節(jié)、節(jié)假日和作息時間對手術室醫(yī)療服務能力的需求變化。利用模糊集和粗糙集的數(shù)據(jù)挖掘方法，將檢查項目的手術室服務能力分為典型的幾種類別，包括較大過剩，過剩，平衡，不足和較大不足。

以患者等候手術時間最短和手術室利用率最高為目標，建立手術室作業(yè)模型;依據(jù)手術患者到達規(guī)律，確定“瓶頸”設備或資源，利用啟發(fā)式算法，以“瓶頸”資源利用率最大為目標，優(yōu)化調度手術室資源;然后，以患者等候手術時間最短為目標，在上述優(yōu)化基礎上，開發(fā)計算機智能算法，優(yōu)化調整手術室醫(yī)療資源分配，從而在保證手術室醫(yī)療資源高效利用的前提下，縮短患者等候手術的時間，提高醫(yī)療服務水平。

2.3.3 探索利用RFID技術建立手術室物聯(lián)網(wǎng)平臺的關鍵技術

利用RFID技術自動探測、讀寫技術，研究RFID讀寫的中間件、各RFID讀寫器之間的網(wǎng)絡構建和手術管理的信息系統(tǒng)集成，探索患者、醫(yī)護人員、醫(yī)療器械、耗材和信息系統(tǒng)互通手術室物聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)手術清單的自動核對和手術過程各醫(yī)療資源使用的自動記錄，研究分布式數(shù)據(jù)倉庫的智能查詢技術，實現(xiàn)不同環(huán)節(jié)、不同需求下醫(yī)療資源狀態(tài)的信息快速獲取技術。

2.3.4 開發(fā)手術醫(yī)療資源管理系統(tǒng)原型

以醫(yī)院手術室、庫房、消毒柜等為研究對象，安裝RFID讀寫器，配置大型服務器，建設內部局域網(wǎng)，連通各RFID讀寫器;為患者、醫(yī)護人員、醫(yī)療器械、關鍵設備和手術包等配置長距離非接觸式RFID芯片;開發(fā)手術醫(yī)療資源管理系統(tǒng)原型，并完成測試。

醫(yī)院手術室物聯(lián)網(wǎng)平臺示意圖

3.結語

系統(tǒng)通過融合目前最先進的RFID(超低頻)技術、3G無線通訊技術、無線組網(wǎng)技術、影像處理技術、計算機處理技術、手機智能一卡通技術、自動化控制技術以及智能糾錯技術、醫(yī)生護士智能巡檢系統(tǒng)，結合醫(yī)用凈化施工技術，依托完善的網(wǎng)絡體系和架構，在過程醫(yī)療中基于智能傳感器即插即用的IEEE的1451工作組(IEEE1451)、標準，以及IEEE802.15.4標準，將不同類別的傳感信息匯集，以RFID技術為基礎，采用M2M技術(即無線通信和信息技術的整合)，結合GSM/GPRS/UMTS等遠距離連接技術，RFID和UWB等近距離連接技術，WirelessHART 、Wifi、藍牙、Zigbee技術、 XML和Corba技術，以及基于GPS、無線終端和網(wǎng)絡的位置服務等技術，達到物物相聯(lián)、人物相聯(lián)，通過雙向通信，實現(xiàn)對以醫(yī)生、病人、護士為主的人流，以及藥品、器械為主的物流的全程監(jiān)控、優(yōu)化，形成一個完善的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，對醫(yī)院手術室為核心的資源進行優(yōu)化和管理，大大提高醫(yī)院的運作水平和效率、效益。