物聯網技術在智慧醫院建設中的應用

摘要：大數據時代背景下，物聯網（Internet of Things，IoT）技術蓬勃發展，智慧醫院建設成為醫療領域的熱門話題。其中院內導航與患者定位功能對于提高整體醫療服務效率和改善患者就醫體驗具有重要意義。文章深入探討了院內導航與患者定位功能的實現方法，并詳細分析了其應用場景、技術方案以及優勢。通過實際案例的介紹，闡明了基于IoT技術的院內導航與患者定位系統對智慧醫院建設的價值和重要性，這一系統的應用顯著提高了醫院的內部管理水平，為患者提供更便捷、高效的醫療服務。

關鍵詞：物聯網技術；智慧醫院；院內導航；患者定位

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）31-0099-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

0 引言

2023年3月，中共中央辦公廳和國務院辦公廳聯合發布了《關于進一步完善醫療衛生服務體系的意見》，旨在推動醫療衛生服務體系向數字化、智能化轉型，以應對社會發展和醫療需求的變化，為全民提供更優質的醫療服務。積極倡導智慧醫院建設，將前沿技術如互聯網、人工智能等運用到醫療服務中，以持續優化服務流程。

在智慧醫院的建設中，物聯網技術的應用成為醫療領域的熱點話題。充分發揮物聯網技術的優勢建設更加完善的醫療服務體系[1]，實現對醫院服務效果的優化；通過將院內各類信息感知設備與互聯網相融合，實現了院內導航與患者定位功能，使得醫院能夠更加高效地管理和利用各類信息，改善醫院內部管理水平，為患者提供更舒適、便利的就醫體驗。這不僅是醫療衛生服務體系向數字化、智能化轉型的重要標志，也是醫療衛生事業持續發展的必然趨勢。

1 基于IoT 技術的智慧醫院建設

1.1 IoT 技術及特點介紹

物聯網技術利用互聯網、無線通信網絡等手段，實現各種物品之間的互聯互通，從而實現智能化的識別、定位、跟蹤、監控和管理[2]。物聯網技術采用的主要技術方案包括傳感器技術、網絡通信技術、云計算技術、大數據分析技術以及人工智能技術等。其廣泛性、互聯性、智能化和安全化的特點，使得物聯網在智慧醫療、智慧城市、智能交通、工業自動化等領域得到廣泛應用[3]。隨著物聯網技術的不斷發展，可以構建功能更為強大的智慧醫療服務體系，為人們的生活和工作帶來更多便利和創新。

1.2 智慧醫院建設

“十四五”時期公立醫院高質量發展的政策的出臺，確定了智慧醫院的三大理論內涵：面向醫務人員的“智慧醫療”、面向患者的“智慧服務”、面向醫院管理的“智慧管理”[4]。智慧醫院的物聯網體系，對醫療設備、醫院管理和醫生工作流程等環節進行了優化，將在提高與衛生部門相關的服務質量方面發揮關鍵作用[5]。智慧醫院旨在推進數字化[6]，其核心目標在于提供更優質、更高效的醫療服務。另外，智慧醫院還注重提升患者體驗和服務質量。智能化的導航系統和患者定位功能，則可以幫助患者更快速地找到目的地，提升了就醫體驗，為醫療衛生服務體系的數字化、智能化轉型提供了重要支撐和保障。

1.3 IoT 技術在智慧醫院建設中的導航與定位應用

智慧醫院建設中，物聯網技術的導航與定位應用具有多重意義和重要性。物聯網技術作為一種先進的網絡技術，利用互聯網、無線通信網絡等手段，以實現智能化的識別、定位、跟蹤、監控和管理。這項技術能夠顯著提升醫院管理效率和醫療服務質量[7]，為醫護人員的工作提供了更便捷的條件。同時，患者定位功能使醫護人員能夠及時了解患者位置，提高對患者的服務質量，增強了患者的滿意度。還可以提高醫院的安全性和緊急救援。物聯網技術通過提升醫院管理效率、提高醫療服務質量、加強醫院安全管理等方面，為智慧醫院的數字化、智能化轉型提供了有力支撐，是一個將技術創新與合作結合在一起的框架[8]，推動了醫療衛生服務體系向更加便捷、高效、智能的方向發展。

2 院內導航和患者定位功能的關鍵技術研究

隨著醫院信息化建設相關標準的發布，各醫療機構也正在加速智慧醫院的建設。然而，目前物聯網技術在智慧醫院中的應用仍處于初級階段，需要進一步地摸索和完善。雖然許多醫療機構仍然采用類似咨詢臺的靜態方式來展示科室的位置，但這種方式在醫院業務調整時顯得過于僵化，給患者帶來了不必要的困擾。在智慧醫院建設中，通過物聯網技術實現精準的院內導航和患者定位，將為患者提供更便捷、快速的就醫體驗，同時也有助于醫院資源的合理調配和工作效率的提升[9-10]。因此，深入研究院內導航和患者定位功能的關鍵技術，對于智慧醫院建設具有重要意義，基于物聯網架構的智慧醫院系統架構見圖1。

2.1 傳感器技術

傳感器是實現院內導航和患者定位的基礎。各種類型的傳感器，包括無線射頻識別（RFID）傳感器、地磁傳感器、超聲波傳感器、紅外傳感器等，都可以用于檢測人員和設備的位置以及移動狀態，如表1所示。

面對院內外不同環境的定位需求，需要因地制宜選擇合適的定位技術，必要時結合多種技術來提高定位精度。首先是無線射頻識別（RFID）傳感器，通過安裝在患者和醫務人員身份卡或手環的RFID標簽，實時追蹤其位置。RFID讀取器監測移動軌跡和位置，智能終端為醫務人員提供患者位置信息，進一步提高工作效率和響應速度。

其次是地磁傳感器，通過在醫院地面安裝地磁傳感器，實時檢測人員和設備的位置和移動。患者和醫務人員通過智能手機App或導航終端查看地圖，得到準確的導航指引，輔助患者快速尋址，減少迷路和焦慮感。

另外，超聲波傳感器檢測人員與設備的距離和位置，協助患者避開障礙物。紅外傳感器用于檢測病房內是否有人到來或離開，實現病房的智能控制，如自動開關燈、調溫等。

在智慧醫院建設過程中，這些傳感器技術相互配合，形成一個完整的院內導航和患者定位系統。傳感器數據與智能終端和中央控制系統相連，醫務人員能實時監測患者位置和活動，患者就診能準確快速找到目的地。

2.2 無線通信技術

院內導航和患者定位系統需要建立可靠的無線通信網絡。為了傳輸位置數據和導航信息，可以采用多種無線通信技術，包括無線局域網（Wi-Fi）、5G、藍牙、超寬帶技術（Ultra-Wideband，UWB）以及ZigBee 等[11]，如表2所示。

其中，超寬帶技術的定位精度可以達到亞米級甚至亞厘米級，相較于傳統的無線定位技術更適合在人流量大，活動范圍小的情況下使用。這一優勢有助于醫院在急診科或手術室等需要高度精確定位的場景中確定患者位置，提供個性化的治療和護理，見圖2 基于UWB的院內導航和患者定位架構圖。

2.3 定位算法

定位算法是實現患者定位和導航的核心。基于傳感器數據和無線信號強度，研究人員可以開發各種定位算法，如基于距離測量的三角定位算法、指紋定位算法、粒子濾波算法等。這些算法能夠提供準確的患者定位和導航信息。

以指紋定位算法為例，深圳市人民醫院搭建的院內外一體化GPS/藍牙指紋定位融合慣性導航的定位導航技術，將電磁指紋比對與行人航位推測兩種定位方法有效結合起來。行人航位推測法（Pedestrian Dead Reckoning， PDR）持續不斷地偵測行人步伐作位置推算，而電磁指紋定位結果則對行人航位推測法產生的位置累積誤差進行修正，從而實現精準且平滑的定位效果。相較于其他院內定位導航技術，指紋定位融合慣性導航具有以下優勢：通過多次電磁指紋采集及加權算法，結合移動終端多項傳感器數據，能保持在初始定位和移動定位上的較高精度；可做到全離線式定位和導航，不依賴網絡和服務器；部署和使用對用戶無任何影響，維護方便。

基于物聯網技術的智能導航和患者定位系統能全面提升醫院的運營和服務水平，是智慧醫院建設中不可或缺的一環。一方面，院內智能導航極大提升了醫療服務效率，讓醫護人員和患者都能迅速找到所在位置，降低無效的尋找時間。另一方面，智能化的患者定位管理在保障患者安全的前提下，也為及時救治、病情監控等提供了有效支持。二者結合明顯改善了患者的就醫體驗，有利于提高患者的滿意度。實時數據輔助醫院管理層決策，也使醫院更高效運營。

3 討論和展望

3.1 目前存在的問題及挑戰

基于物聯網技術的院內導航和患者定位系統能全面提升醫院的運營和服務水平，改善用戶體驗，但仍然存在一定的問題與挑戰，包括數據安全與隱私保護、信號干擾與遮擋、系統集成與互操作性、技術更新與迭代等，如表3所示。

3.2 未來加以進一步應用研究的著力點

智慧醫院建設中，物聯網技術的導航與定位應用具有關鍵作用，為了讓醫院高效地運營，未來對院內導航、患者定位進一步研究的著力點主要在混合定位技術、AI驅動的路徑規劃、隱私保護算法、系統集成與標準化等方面，如表4所示。

3.3 物聯網技術在智慧醫院建設中的效益分析

物聯網技術在智慧醫院建設中扮演著重要角色，其應用已經顯著改善了醫療服務的效率和質量。通過物聯網技術提供的精準定位和導航功能，患者可以更迅速地找到所需醫療資源，大大減少了等待和咨詢時間，同時簡化了醫務人員的工作流程，提高了工作效率。此外，物聯網平臺的應用打破了信息孤島，促進了不同系統間的信息共享，為臨床決策提供了重要支持。總體而言，物聯網技術的應用極大地推動了智慧醫院的建設，提升了醫療服務的智能化和數字化水平，見圖3為物聯網技術應用于智慧醫院建設的效果分析圖。

智慧醫院建設是當前醫療領域的重要方向，而基于物聯網技術的院內導航與患者定位應用則是其中至關重要的一環。通過物聯網技術，醫院能夠實現對內部設施、醫生和患者等各類資源的智能化管理，進而提高醫療服務的效率和質量。具體來說，院內導航系統能夠幫助患者快速找到目的地，減少了等待和迷路的時間；而患者定位系統則能夠實時掌握患者的位置和狀態，為醫護人員提供及時準確的診療依據。這些應用不僅提升了醫院的信息化水平，也使醫療服務更加人性化和便捷化。隨著物聯網技術的不斷發展和完善，智慧醫院建設將更加成熟，為人民提供更好的就醫服務。

【通聯編輯：朱寶貴】

基金項目：四川省衛生信息學會科研項目（追2022001，2023094）