醫院實時定位系統在醫療管理領域的應用進展

袁國萍，姜 勤，潘紅英

浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院，浙江杭州 310018

《關于進一步深化優質護理、改善護理服務的通知》(國衛辦醫發〔2015〕15號)指出，要充分利用信息技術，助力提升優質護理工作。尤其在2019年新型冠狀病毒肺炎疫情中，通過搭建電信大數據分析平臺，利用實時定位系統(real-time locating system，RTLS)統計人員流動、追溯患者行程、確診并控制疫情，大數據的應用價值在疫情防控中得到了高度重視。盡管RTLS在提高效率、促進患者安全和提升衛生保健質量方面很有發展潛力，但在醫療保健領域的應用仍落后于早期的預期，我國在數據共享、數據治理等方面還存在很多不足[1]。現綜述國內外醫院RTLS在醫療管理領域中的應用，以期為今后在國內更好地開展RTLS保障人員安全、提升優質護理工作提供參考和依據。

1 醫院RTLS概述

1.1 醫院RTLS的主要內容

醫院RTLS是指利用無線網絡、可穿戴便攜設備、物聯網、5G等新興技術，對院內設備、物資以及人員進行實時定位和跟蹤，并為衛生專業人員提供高效、準確的醫療數據訪問[2]。

1.2 工作原理

院內物資或人員可通過粘貼RTLS電子標簽、佩戴智能手環等無線設備實現實時定位，電子標簽和無線設備會定期向安裝了RTLS的定位激勵器及無線接入點發出信號，或當一個標簽通過位置激勵器時，標簽將接收低頻信號并傳送到后端定位服務器，定位服務器根據精準定位算法破譯信號，實時在全球廣域網界面的電子地圖上確定RTLS標簽或者無線設備的確切位置[3]。同時，定位服務器也可向RTLS標簽發出指令，實現與服務器間的雙向通信。

1.3 不同室內無線通信技術的差異

隨著科學技術的不斷發展，新的無線通信技術也不斷地產生，現今常用的室內定位無線通信技術主要有如下幾種：WiFi、藍牙、紅外通信技術、全球定位系統(global positioning system，GPS)、超寬帶(ultra wide band，UWB)、射頻識別(radio frequency identification，RFID)、紫蜂(ZigBee)無線技術等。WiFi的優勢主要體現在具有較快的傳輸速度和較遠的傳輸距離方面，但是也存在成本高、功耗高等缺點[4]。而常用的紅外通信技術及藍牙等室內定位技術在短距離數據傳輸方面有一定程度的使用，但在傳輸速度和有效傳輸距離方面存在不足[5]。當前流行的GPS、北斗定位系統僅在室外環境中得以實現，無法滿足醫院區域性的實時定位需求[6]。UWB技術是一種無線載波通信技術，具有低系統復雜度、低發射信號功率譜密度、低截獲能力、高定位精度并對信道衰落不敏感等優點，尤其適用于室內等密集多徑場所的高速無線接入[7]。而ZigBee無線技術則是一種短距離的無線通信技術，與WiFi、藍牙相比，ZigBee無線技術雖然在傳輸速率上有差距，但具有低功耗、低成本、低復雜度等特點，在靈活配置網絡上更勝一籌[8]。RFID是一種非接觸式自動識別技術,RFID跟蹤要求用戶佩戴RFID標簽，不斷向安裝在醫院不同位置的傳感器發送無線信號，通過射頻信號自動識別物體并獲取數據信息，RFID技術能夠在室內環境特別是醫療環境中運行良好[9]。目前，RFID定位以及ZigBee無線技術網絡的應用，促進了醫院區域性實時定位管理水平的提升。

2 醫院RTLS在醫療管理領域的應用

2.1 資產和設備的跟蹤與管理

資產和設備跟蹤在醫療領域應用最為廣泛，醫療資產的識別、跟蹤和管理是每家醫院的重要需求。有學者探索發現RTLS可以對環境敏感的醫療用品進行跟蹤，如血液跟蹤系統可以連續報告血液溫度，以保證血液的質量，還可以對捐獻的血液進行跟蹤，確認指定的血袋已運送到目標患者[10]。有研究指出，引入綜合信息技術可以預防絕大多數的藥物錯誤，如為藥劑師、醫生和床邊護士配備包含條形碼或RFID的無線設備，幾乎可以消除所有人為錯誤[11]。在外科手術過程中，美國每年估計有1 500個物體留在患者體內，其中三分之二是海綿，為解決這個問題，Dorrel等[12]提出了一種手持魔杖掃描裝置，使用該裝置前，需要將RFID標簽粘貼在海綿上，手術畢使用該裝置檢測患者體內是否帶有RFID標簽的海綿，結果顯示，該定位跟蹤系統的檢測準確率為100%。

2.2 人員的跟蹤與安全管理

2.2.1患者安全管理

近幾年來關于患者安全問題成為全球各國醫療安全主要關注的焦點，引起了社會的普遍關注。研究顯示，每年約20萬住院患者死于院內安全管理問題[13]。目前，RTLS正在超越僅作為一種資產追蹤器的認知，越來越多地被視為一種可以通過追蹤患者來改善護理結局、提高醫療安全的新技術，如定位阿爾茨海默病患者、結核病患者、兒童、新生兒等。有學者探索性地將RFID與現有醫院信息系統集成，在患者就診過程中，獲取患者的信息、捕捉門診行為，幫助醫生做出快速診斷和決策，并通過監測及感知患者的突發情況，及時啟動緊急救治措施[14]。身份核查錯誤是醫療差錯的主要來源之一，使用RTLS技術可以減少誤認的發生[15]。有學者將智能腕帶應用在患者身份識別的過程中，入院時給患者一個戴RFID標簽的腕帶，當RFID閱讀器掃描患者智能腕帶時，腕帶會顯示患者的各種信息，包括患者的姓名、相關健康信息等，并識別患者和醫療設備的位置，實現高精度的人和物體的定位[16]。此外，患者的電子圖像被發送到醫院的計算機系統，當掃描腕帶讀取信息后，醫院系統會對患者信息進行識別，防止患者信息的重新登記[17]。在同一領域，Tang等[18]提出的深度神經網絡由藍牙低能量技術、深度分類器和后向約束算法組成，顯著提高了RTLS跟蹤運動目標的精度和穩定性。而Ding等[19]將RFID和無線局域網通信網絡結合起來用于患者跟蹤，入院時每例患者都被給予Aero Scout T2標簽，使用該技術，工作人員可以在地圖上觀察到患者的位置及活動路線，按照路徑可以找到該患者。有學者還對視力障礙患者的室內導航系統進行了探索，其基于RFID設計的室內定位系統，不需要任何等待時間，通過語音導航幫助視力障礙者在醫療中心內找到其首選目的地[20]。

2.2.2醫院特殊情況的安全管理

醫護人員與患者接觸時間長，傳染病的感染風險相對較高。接觸者追蹤對于傳染病暴發的預防和控制至關重要[21]。Ho等[22]在新加坡新型冠狀病毒肺炎大流行期間，對所有接觸過該院新型冠狀病毒肺炎患者的醫護人員進行追蹤，以確定新型冠狀病毒肺炎患者與醫護人員之間的潛在接觸者總數，通過對比醫護人員的自我報告發現，基于RTLS的接觸者追蹤比采用電子病歷追蹤在敏感性和特異性上均更加有效。為保護嬰幼兒和阿爾茨海默病患者，加拿大的一家公司試驗性地開展基于RFID的RTLS，其設計了一種新的腕帶，當患者離開醫院時，閱讀器會自動向安保人員和醫院護士發送警報信息，以確定患者的確切位置，防止不安全事件發生。Jeon等[23]建立的指紋圖譜是RTLS在精度方面的有效表現，如果醫護人員遇到緊急狀況，如被患者襲擊等，醫護人員可以按標簽上的報警按鈕通知后端管理中心當前的實時情況，以助安保人員更快速地采取應對措施。

2.3 優化醫院工作流程

由于醫院資源難以實時分配，工作流程通常存在著效率不高等問題，RTLS的介入可以幫助改變醫院現有的自動化人工流程。Park等[24]提出使用RTLS可以自動確定患者的開藥時間，并簡化患者從輔助檢查的登記到疾病的治療以及下一次就診的預約等一系列的就醫流程。麻醉醫生可以將RTLS作為一種額外的溝通工具，通過掌上電腦實時采集數據，實驗室設備的終端可以隨時隨地記錄圍手術期工作細節，并持續監測手術患者的生命體征，優化圍手術期工作流程，提高醫護人員的工作效率[25-26]。

2.4 數據管理

通過分析醫療數據訪問的結果及根據用戶自定義規則，可以統計RTLS跟蹤的各類數據，包括各項醫療、護理工作的執行次數、單人的工作情況和閑置時間、每天各崗位的工作高峰期，并對各報警事件發生的時間和區域進行統計分析[27-28]。

3 醫院RTLS在醫療管理領域的推廣

國內醫院經過十多年的信息化建設，擁有較為完善的醫院信息系統、實驗室信息管理、遠程安裝服務、影像歸檔和通信等系統，但是在人員密集度的管控、物資定位、醫保患者住院管理等問題上一直沒有得到很好的解決，如果缺乏對醫療資產和人員的實時監控，則直接影響了診療服務質量和醫院效益。RTLS方案的實現可以改善醫院工作流程，使得醫院以最小的成本實現利益的最大化。越來越多的醫院將采用成本效益更高的RTLS，如ZigBee無線技術、紅外通信技術和UWB等技術，以及醫療保健部門日益增長的智能醫院，是醫院系統發展的趨勢。而RTLS推行的一些主要限制包括：選擇和應用適當的系統、基礎設施之間缺乏互操作性、隱私問題、系統的實施和維護成本較高[29]。因此，針對組織的不同需求，可以利用物聯網和云計算等新技術或這兩種技術的結合來設計RTLS，以克服現有的約束和缺點。另有學者指出，由于新技術需要大量投資，因此應認真考慮員工對新技術的態度，并培訓員工的自我效能感，就技術目的進行溝通，建立信任，以確保RTLS的成功實施[30]。

4 結語

已知報告的在醫療保健中使用RTLS的好處包括但不限于：定位可移動資產、設備管理、實時或接近實時地監控患者和員工的位置、增強患者安全性、提高人員利用率和減少信息傳遞中的錯誤降低成本、改善患者結果、提高護理質量和患者滿意度。目前，國內醫院迫切需要建立一個醫療動態管理平臺，來實現對醫療設備、病房、患者、藥品、醫療垃圾、醫療用品等醫療資源的自動實時追蹤，并基于此建立新一代的醫療急救系統和社會應急醫療防御系統，以期為更好地在國內開展RTLS，助力醫院管理提供依據。