物聯網技術在某智慧醫院的設計與應用

宋海軍， 李厚哲

(同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司，上海 200092)

0 引言

現代化醫院的重要標志之一是數字化，《全國醫院信息化建設標準與規范(試行)》(2018年)、GB 50314-2015《智能建筑設計標準》是數字化醫院設計的主要規范依據。

隨著醫院數字化與物聯網、云計算、大數據、人工智能等信息技術的結合，數字醫院正邁向智慧醫院，物聯網技術更是其核心之一，基于物聯網技術的系統應用是智慧醫院的重要組成部分。隨著國家及地方的政策支持、計算處理能力和無線技術微型化等信息技術的進步，物聯網新技術、新應用層出不窮，在醫療行業呈現出爆發式增長，物聯網應用技術的選擇是實現智慧醫院建設的重要保證。

本文結合某智慧醫院智能化專項設計工程，對物聯網在智慧醫院建設中的設計方法以及應用技術的選擇進行討論。

1 醫療健康物聯網

根據GB/T 33474-2016《物聯網-參考體系結構》，物聯網技術主要包括感知、網絡通信、應用、公共技術等。在醫療工程，物聯網技術支持院內醫療信息、設備信息、藥品信息、人員及管理信息的數字化采集、處理、存儲、傳輸、共享等功能，實現對人的智能化醫療服務和對物的智能化管理，物聯網與醫療健康IT系統的有機結合，即“醫療健康物聯網”。

在智慧醫院建設中，物聯網的聯通技術促進應用物聯網的醫療設備大幅增加，隨著設備數量大幅增加和管理的需求，又進一步促進了支持采集和傳輸醫療級別數據的傳感器、物聯網絡、服務系統及軟件的進步。

通過醫療健康物聯網，打通融合醫療信息系統、樓宇智能化系統，對臨床醫療、住院護理、患者服務、院內固定資產、醫療設備、高值耗材、后勤物資、人力資源、建筑環境實現綜合智能化管理與監控，通過傳感設備對患者、醫護人員以及移動設備、醫療設備的互聯互通，實現對整個醫療環境的動態感知，以智慧化管理手段滿足醫療項目的智慧化管理需求，提升醫療領域整體服務水平和能力。

然而，在項目建設中，須結合實際需求選擇適用的應用系統，不應“一哄而上”，盲目追求“大而全”。首先，搭建全覆蓋的無線傳感網絡，構建物聯網服務平臺。以Wi-Fi、ZigBee、4G/5G等網絡接入手段，為醫院內部提供物到物、物到人的通信通道；通過服務平臺，為各應用系統提供統一的、標準化的接口，滿足物聯網應用對基礎服務的要求。第二，選擇實施較為簡單、能立即產生效果的物聯網基礎應用先期進行建設，并隨著醫療業務的完善，逐漸擴展醫療健康物聯網應用。第三，要進一步擴展和深化院內物聯網應用，打造基于網絡的遠程醫療服務和虛擬醫院等智慧醫院建設。

2 項目頂層設計

項目位于深圳市東部，某三甲綜合醫院的新建外科綜合樓工程，由門診、醫技、手術、住院、康復、藥房等功能科室組成，建筑面積約14.7萬m2，地上23 層，地下2 層，病床900張。院方希望按照醫療、健康、養老一體化的醫院模式建設，以本項目提升整個院區的醫療健康服務能力和水平，促進全院區的智慧醫院轉型。

結合院方打造智慧醫院的設想，從基礎智能化設計入手，采用IPV6網絡協議，以物聯網AP實現全院無線覆蓋，接入運營商的5G信號等；結合提升便民服務、工作便捷、管理便捷等需求，設置醫療健康物聯網系統及物聯網服務管理平臺建設。

2.1 應用選擇

通過調研掌握醫院數字化建設現狀、了解醫院未來信息化建設需求，考察深圳南山醫院等高水平醫院建設情況，結合新技術、新產品及市場應用情況，綜合考慮項目預算、建設周期等方面內容，展開醫療健康物聯網系統設計。圖1所示為物聯網系統組成。

圖1 物聯網應用系統組成

本項目物聯網應用系統的選擇主要包括：(1)靈活高效的無線入侵報警系統、可視化巡更系統、多方信號互聯互通的全網無線對講系統；(2)覆蓋全院，防止追逐性、暴力傷醫的醫護隨身報警系統；(3)覆蓋全院，創建電子圍欄的特殊病患防走失系統；(4)覆蓋全院，改善患者就診體驗，提高醫院服務水準，向患者提供和就診流程相結合的院內導航系統；(5)輸液過程實時監測，自動提醒輸液進度，減輕護士工作壓力，提升護理工作效率的智能輸液監測系統；(6)快速盤點、定位追蹤、能耗管理的醫療設備能效管理系統；(7)對應急救治標準化流程的各個環節進行時間監控與管理的急救時間管理系統；(8)實現醫療廢棄物從源頭到運輸的管理和監管的醫療廢棄物管理系統；(9)利用醫護智能工卡進行實時位置信息，實時上傳，大數據分析，實現人員定位及管理的系統等。

2.2 分步設施

第一，先行部署必備的物聯網應用子系統，如醫護隨身報警、院內導航、無線入侵報警等。第二，對于醫療資產管理、無線輸液、特殊病患防走失等系統，還可以在部分科室先行“試點”，然后再全院推廣。第三，預留急救時間管理、醫療廢棄物管理系統等，并可適應新技術提升要求。第四，未來對接智慧城市建設，實現遠程社區醫療服務、3D虛擬醫院的智慧醫院建設。

2.3 物聯網協同運營平臺

搭建物聯網協同運營平臺(圖2)，將各子系統之間實現集中統一管理、信息資源共享，任何異常情況均可形成系統聯動，制定預案排演應對突發情況；平臺系統信息同時具備“大數據”特征，可通過各個子系統信息進行信息采集、統計和分析，對于安全分析、管理決策做出數據支撐。

圖2 物聯網協同運營平臺

通過統一服務窗口，基礎設備即可實現交換部署、邏輯運算、應用門戶等所有資源的利用。通過平臺的統一管理，實現符合醫院應用的多個業務場景彼此互聯互通，搭建物聯網智慧醫院的體系。

3 主要應用系統簡介

3.1 醫療設備能效管理系統

為醫療設備串接帶有功耗檢測功能的物聯網模塊，通過功耗波動曲線判斷設備開機/待機/檢測等狀態，統計醫務人員工作績效；自動統計分析不同類別設備的利用效率和使用次數，為設備資源的合理調配以及采購提供管理決策參考；通過大數據形成各自管理分析報表支撐決策，實現醫療設備的投資使用率監管；系統支持設定維修保養的預警時長，根據自動統計工作時間預警，控制風險，規避醫療事故發生。

3.2 院內導航系統

門診大廳設置智能導航機，基于室內定位技術，向患者提供和就診流程相結合的導航，提供按就診流程自動導航、用戶自搜索導航、室內位置分享、院外導診、反向尋車等諸多功能，為患者提供基于移動端的院內導航服務，動態連續指引，對接動態就診信息，猶如專人引導，有效提升患者就診效率，改善患者實際就診體驗。

3.3 無線冷鏈管理系統

對醫院藥庫、檢驗科、生化室、血庫、污染區等藥品監測點，采用物聯網溫度傳感器實時掌握溫、濕度數據，主動發送監測數據至物聯網基站，再發送到物聯網數據采集引擎，在冷鏈管理系統中通過實現圖形化展示，當溫度異常時，可通過短信或郵件等方式告警。

3.4 手術器械追蹤系統

對每一把手術器械安裝RFID標簽，實現醫院消毒供應科對器械的實時管理，建立自動化電子檔案，追蹤每一把器械的消毒流程，保證器械進行完整嚴格的消毒。確保每一臺手術的所有器械在手術前和手術后的100%匹配，做到無丟失及定位管理。

3.5 醫療廢棄物管理系統

利用定位系統提供的準確位置信息和醫療回收車或醫療廢棄袋上安裝 RFID 標簽相結合，記錄工作人員在院內收集、搬運醫療廢棄物時是否遵循固定的路線，集中堆放于醫院專設的醫用廢棄物房內，密閉保存，防止污染周圍環境，確保疾控部門可直接的獲得第一手的醫用廢棄物管理信息。

4 結束語

醫療健康物聯網的技術特點，展示了其在醫療行業應用的巨大潛力。“感知健康、智慧醫療”是醫療健康物聯網應用的效果，其核心作用是對醫療服務流程的有效重塑，以信息化技術突破醫療服務的時間、空間和資源的限制，提供醫療服務的創新模式。醫療健康物聯網的蓬勃發展帶來的影響，直觀地表現在更高的患者參與度、更佳的治療效果、更少的醫療錯誤以及更好的患者體驗上。