基于W eb服務的監護儀管理平臺的研究與構建

李逸明，錢明理，王龍辰，許修，李斌

1. 上海交通大學醫學院附屬新華醫院資產管理部，上海 200092；2. 上海交通大學附屬第六人民醫院 醫學裝備處，上海 200233

基于W eb服務的監護儀管理平臺的研究與構建

李逸明1，錢明理1，王龍辰2，許修2，李斌2

1. 上海交通大學醫學院附屬新華醫院資產管理部，上海 200092；2. 上海交通大學附屬第六人民醫院 醫學裝備處，上海 200233

本文針對監護儀的管理特點，提出了一種基于Web服務的監護儀智慧化管理平臺。平臺利用傳感器網絡將分布式監護儀接入系統，通過網絡位置路由協議和射頻技術識別監護儀分布的位置，并動態追蹤各監護儀相關參數和使用信息；平臺通過可擴展標記語言（Extensible Markup Language，XML）文檔傳遞實現服務描述。該平臺的應用促進了醫療設備與臨床信息系統之間的交互水平，有助于醫院實現醫療設備高效管理、資源優化配置。

醫院信息系統；醫療設備管理；監護儀；監護儀管理平臺

0 前言

醫療設備作為臨床醫療運作的基礎保障，在醫院資產中占據很大比重。監護儀是現代醫療中一種不可缺少的設備，可對人體生理參數進行實時監測，并具有數據儲存、顯示、控制、分析及預警提示等功能，在醫院內分布廣泛。其數量巨大、流動性強及無間斷運行等特點，造成資源調配困難、運維成本高、故障檢修延遲、使用率低等現象[1]。如何確保監護儀運行質量安全，防止監護儀流失與閑置，及時對故障儀器實現維護保養，更好地為臨床與患者服務，是醫院設備管理者始終關注的問題。

隨著近年來信息化系統在國內醫院的廣泛使用與迅猛發展，醫院內部的流程化管理通過醫院信息系統（HIS）、醫學影像存儲與通訊系統（PACS）、電子病歷系統、實驗室信息系統（LIS）等，幫助醫院逐步實現了便捷診療、高效管理的模式。但醫療設備管理在信息化管理建設方面還相對落后[2]。隨著《醫院信息系統基本功能規范》和《醫療設備管理與技術規范》的相繼出臺，明確指出醫療設備必須實現信息化管理模式，國內也開始涌現了大批的醫療設備管理系統。目前，各醫院自行開發的監護儀管理系統主要存在以下兩方面的問題：①由于設備廠商的通訊協議不一致，造成系統的可移植性差，垂直建設的系統存在“信息孤島”的現象，造成資金投入不合理與系統過度開發；②監護儀管理系統大多功能較為單一，一般只具有患者生理參數回傳、故障報警與數據統計功能，不具備設備定位、使用率統計、維護保養情況統計等功能，而且二次開發難度較大，無法與醫院現有設備管理系統、臨床醫療信息系統等進行實時數據交互、功能調用[3]。如何使醫院現有設備管理系統與監護儀監控系統實現資源整合、數據共享，高效地管理醫療設備成為迫切需要解決的問題。

本文旨在研發一套基于Web服務的監護儀平臺，利用傳感器網絡將分布式監護儀接入系統，通過基于位置的路由協議（Greedy Perimeter Stateless Routing，GPSR）識別節點位置，采用Web服務描述語言（Web Services Description Language，WSDL）描述并封裝接入平臺內各系統的功能及調取位置，統一注冊在UDDI（Universal Description, Discovery and Integration，通用描述、發現與集成服務）中，通過Web服務技術實現工作流動態重組及異構系統與數據源的交互，便于設備的優化配置與追蹤管理，利用更高效的事件處理機制與數據處理能力評估醫療設備的經費使用情況，旨在全面提升醫院內部的設備管理信息化水平，輔助醫院實現設備利益最大化、資源利用最優化。

1 需求分析

基于Web服務的監護儀管理平臺，應滿足設備管理員、決策管理層人員、臨床科室工作人員及患者在不同域平臺接入，對設備進行管理、定位查詢、質控數據統計等需求。基于Web服務的監護儀管理平臺的功能設計，見圖1。平臺應具備以下幾方面特性：①無限應用服務，建立一個開放式Web服務應用平臺，將異構系統集成在相同的IT基礎設施下，實現分布式資源的訪問和交互；②接入方式多樣性，利于新型多媒體設備，實時推送設備狀態或臨床服務請求，確保用戶在任何時間、地點，任何環境通過網絡訪問本平臺；③數據存儲與數據處理，利用數據倉庫及映射方式，實現分布式異構數據庫集成，通過迭代篩選提取潛在有價值的信息，提高統計效率與挖掘的廣度和深度，同時加快突發事件反應速度；④終端節點實時同步，每個終端作為一個獨立的存儲節點保證數據同步，終端接入用戶和設備受到平臺實時監控與管理；⑤數據安全保障，利用大容量數據擴容和分區管理，實現數據自動備份、恢復和異步鏡像復制備份數據，保證數據零丟失。

2 系統架構設計

根據系統建設目標及功能特點，本系統采用集成工作流引擎，實現層級分離，達到應用模塊間的高內聚、低耦合，滿足不同層面用戶需求。基于Web服務的監護儀管理平臺架構示意圖，見圖2。

圖2 基于W eb服務的監護儀管理平臺架構示意圖

系統架構從下到上依次是：基礎數據層、服務中間層、平臺應用層。其中：①基礎數據層，包含了異構數據庫及以數據挖掘工作流為基礎的數據倉庫；②服務中間層，包含數據訪問及接口集成，將醫院已有的系統功能集成在該平臺下，利用WSDL描述Web服務；③平臺應用層，通過部署的工作流引擎，實現工作流程的建模、任務管理、流程執行和檢測監控。各應用功能模塊可以在UDDI中查找所需服務，用戶可以通過多種方式接入平臺，實現工作任務的請求、處理及查詢。

3 服務處理過程

基于Web服務的監護儀管理平臺，利用Web服務（Web Service）資源框架組建開放式互操作平臺，以Web Service形式實現資源發布及數據、資源交互，完成不同系統及資源間的調用與運行。系統平臺服務過程示意圖，見圖3。

圖3 基于W eb服務的監護儀管理平臺服務過程示意圖

平臺主要服務環節包括傳感器網絡節點、核心服務、轉換與調取、客戶端。傳感器網絡中各節點包含GPSR通信協議，實時發布設備位置與服務請求、響應；核心服務負責對異構系統及數據源的描述，存儲與元數據庫對照表，以方便信息資源的管理、保護及檢索等應用；轉換與調取各類服務及傳感網回傳的服務請求，通過可擴展標記語言（Extensible Markup Language，XML）文檔傳遞服務描述。

在該構架下一次完整的系統服務發布、設備實時數據采集、用戶服務請求與系統結果回傳的流程如下：

（1）系統將已有的功能節點按最小服務模塊拆分，然后根據元數據庫映射形成XML結構定義文件注冊在全局架構模型中，接入系統全局服務。

（2）詞義管理服務，將異構數據庫中命名不同但定義相同的重復元素詞匯集起來，統一存放、注冊、形成元數據，為異構數據源提供元數據對應表，以利于數據冗余和釋義分歧最小化。

（3）傳感器節點將監護儀參數、設備序列號、故障報警信息等打包成WSDL文件，通過GPSR協議添加設備地理位置信息后轉發到核心服務區。

（4）平臺內通過XML實現客戶端及系統間的存儲、查詢及格式序列化，查詢文檔通過服務查詢數據后返回結果集；數據查詢時發出XML文件，通過標準網絡協議反序列化為XML查詢文件，傳遞給處理器進行釋義，結果集生成后將XML文檔反饋回查詢方。

4 系統實現與應用

4.1 傳感網動態信息發布

基于Web服務的監護儀管理平臺內的醫療設備配備射頻識別（RFID卡，通過射頻信號接收反饋信號，再利用GPSR實時定位，同時平臺中顯示監護儀設備的資料檔案。如用戶需要宏觀查看監護儀的運行狀態與位置分布情況，或關注某臺設備的狀態及方位移動軌跡時，平臺就會按設定的時間間隔或位置變更提醒實時推送消息。

臨床需求監護儀設備可以在平臺上申請，平臺會自動查找距需求方區域的最近閑置設備實現動態調配；當設備資源較少時按照申請病患情況自動排序調撥優先級[4]。

本平臺采用WSDL文件發布傳感器接收的監護儀設備的具體位置和空間，其中節點位置信息分別用Service與Address方式表示，Sx、SY和Sz分別表示設備在空間中的三維坐標，targetnamespace與xm lns為命名空間，用于定義XML文檔中的元素與屬性，protocol注明消息傳輸協議，發布傳感器位置的服務信息。

4.2 用戶服務調用過程

基于Web服務的監護儀管理平臺端應用的身份認證和授權框架部署在異構環境中，當用戶訪問平臺內數據或服務時，在沒有獲批角色授權前，將分配到一個臨時身份憑證，平臺自動調用憑證與安全服務交互，信任服務模塊驗證憑證有效后，獲取平臺內的訪問控制策略及授權信息，為其提供相應的工具或數據服務，Web服務調用過程見圖4。

圖4 W eb服務調用過程

用戶可登錄平臺自行注冊并創建用戶信息，平臺根據用戶資料核實后授權角色，如果沒有對應的角色，將在角色管理模塊中完成角色的創建和資源授權。體系內的異構模塊對于用戶而言是透明的，用戶通過統一瀏覽界面滿足不同的管理及操作需求。

4.3 數據統計與智能分析

數據統計主要完成設備狀態監控、成本效益分析、使用效率估算等應用。以往的計算模式通常利用表格數據、人工查找資料等單一數據來源，無法實現基礎數據的準確采集與統計，可靠性上缺乏說服力。基于Web服務的監護儀管理平臺集成異構系統，將設備使用情況與財務系統、HIS、臨床信息系統等實現數據共享，通過物聯網統計云覆蓋范圍內的設備收入、成本、維護及開銷情況，為后續數據分析與決策提供基礎數據保障。該平臺對醫療設備實現全生命周期管理，動態了解設備的運營成本和所產生的績效數據，合理配置醫療設備資源、提升醫院精細化管理、降低醫院運行成本提供了保障[5]。

5 結論

本文結合醫療設備管理特點詳細介紹了基于Web服務的監護儀管理平臺的開放式架構設計理念。平臺采用WSDL描述封裝各系統服務并注冊在UDDI中，通過Web服務請求實現工作流動態重組，利用GPSR協議對醫療監護儀與醫院已有的信息化系統實現對接，動態掌握醫療設備全生命周期的使用情況，著力提升數字化醫院的設備管理水平與異構系統間的服務交互[6-7]。另外，系統在數據倉庫建設、數據挖掘方面還應進一步研究更為高效的算法，實現對醫療設備的動態統計分析功能，為管理者提供數據保障與決策支持，實現醫院醫療設備信息化、智能化的管理[8]。

[1]李逸明,錢明理,李斌,等.基于物聯網的監護儀運行狀態實時監測系統的研究與實現[J].中國醫療器械雜志,2014,38(1）：242-246.

[2]楊延雙,張晶,楊武,等.工作流自動化機制在數字醫院系統中的應用[J].北京工業大學學報,2006,32(9）：847-852.

[3]趙金海,侯文生,陳海燕,等.基于W eb的醫療設備使用維護技術支持系統設計[J].中國醫療器械雜志,2015,39(1）：25-28.

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[6]張文峰,帥海濤,彭小斌.自動跟蹤技術在ORACLE數據庫在的應用[J].中國醫療設備,2014,29(1）：48-49.

[7]梁樹杰,黃旭彬.O racle數據庫維護中自動跟蹤技術的應用分析[J].電子科技,2014,(10）：61-63.

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Research and Construction of a M edical M onitor M anagement Platform Based on Web Services

LI Yi-m ing1, Q IAN M ing-li1, WANG Long-chen2, XU Xiu2, LI Bin2
1.Department of Assets Management, Xinhua Hospital A ffiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai 200092, China；2.Department of Medical Equipment, the 6thPeople's Hospital Af fi liated to Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200233, China

In view of the characteristics of monitors, this paper proposed an intelligent monitor management platform based on web services. By using sensor networks, the platform made distributed monitors connected to the system. And then the network location routing protocol and radio frequency identification technology were used to identify the location of monitors and dynam ically track the parameters and use information of all the monitors. Moreover, the platform realized the service description by using XML (extensible markup language）document transfer. The platform promoted the interaction between medical devices and the clinical information system, which helped to manage medical devices ef fi ciently and optimize resource allocation in the hospital.

hospital information systems；medical equipment m anagement；monitors；m onitor management platforms

TP277

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.09.024

1674-1633(2015）09-0082-03

2015-06-12

2015-06-24

上海市科委研究基金項目（12441903101）。

李斌，教授級高級工程師。

通訊作者郵箱：libin2001@hotmail.com