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物聯網技術在“軍衛一號”醫院資訊系統中的應用

來源 : 中國醫療設備 2017年第9期
update : 2017/11/07
引言
 
物聯網是繼電腦、互聯網和移動互聯網之後的第四次技術革命,指的是以互聯網為基礎,將各式各樣的傳感設備以特定的協定與互聯網結合,實現對物體的智慧化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種通信網路。物聯網在國防軍事、機械製造、材料加工、智慧家居、智慧交通等諸多領域有著極為廣泛的用途。在醫療領域,物聯網技術良好的應用前景一直備受美國、英國、日本等發達國家的關注。
 
目前,醫院的醫療資訊技術應用水準已經成為衡量醫院資訊化建設的重要依據,也是增強醫院競爭力的基本手段。以資訊化建設為發展戰略將為醫院創造更高的收益,是醫院提高運作效率,提升自我形象,把握未來發展契機的基本方式。加強軍隊醫院的資訊化建設,必須把握資訊技術發展的方向,將物聯網技術應用于“軍衛一號”HIS,提高軍隊醫院的綜合競爭力,才能使軍隊醫院在市場競爭中處於領先地位。目前,國內有200多家軍隊醫院正在使用“軍衛一號”HIS,“軍衛一號”HIS的資訊管理還是基于傳統的互聯網,只有個別軍隊醫院的一小部分資訊管理功能採用移動互聯網實現,目前的軍隊醫院還沒有實現以物聯網技術為基礎的自動化識別、定位、跟蹤等功能。
 
本文將物聯網技術應用於軍隊醫院的“軍衛一號”HIS,可實現病人定位跟蹤管理、物品射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)管理、無線感測器網路(Wireless Sensor Network,WSN)的資訊傳輸等;物聯網技術在“軍衛一號”HIS的應用過程中,目前基於IPv4網絡協定的網路會出現IP位址資源枯竭、網路安全性、服務品質(Quality of Service,QoS)等問題,使用IPv6網路協定替代目前的IPv4網路通訊協定,可以有效解決上述問題。IPv6網路通訊協定作為替代IPv4網路通訊協定的下一代IP網路通訊協定,它相比IPv4的優勢如下:
 
(1)IPv6網路通訊協定具有更大的位址空間。IPv6網路協議的位址個數相比IPv4網路通訊協定增加了232~2128個。
 
(2)IPv6網路通訊協定加強了QoS控制和網路管理。在IPv4網路通訊協定中,QoS是無保證的,IPv6網路通訊協定中的業務級別和流控制可以通過路由器設置優先順序控制和QoS保證。
 
(3)IPv6網路通訊協定提供了更好的安全性。在IPv6網路協定中強制使用IPSec,但在IPv4網路通訊協定中IPSec為可選項,IPv6網路通訊協定提供的安全報頭使端對端、網路對網絡的通信加密和驗證更容易實現。
 
1 物聯網技術在醫院資訊管理方面的研究進展
 
1.1 藥品管理
 
醫院藥房的藥品可以用射頻識別技術進行管理,將藥品貼上RFID標籤,通過部署的無線感測器網路就可以實時獲取藥品的相關資訊,如批次、入庫出庫時間、藥品去向、開藥醫生、用藥患者等。一旦產生配藥錯誤,RFID設備會有及時發出警報提醒藥劑師。另外,為病人佩戴RFID腕帶來核實藥品和病人身份的對應情況。
 
西班牙比戈大學的Lopez-Nores等提出一個引入RFID的“Intelligent Medicine Dispensing Cabinet”,藥劑師通過RFID實現對藥品位置資訊、放回藥品位置資訊等的核對。臺灣東南科技大學的Shieh等設計了一個iCabiNET系統,該系統利用RFID和傳感技術進行藥品的包裝,這種包裝可以提醒用戶按時服藥,並且在螢幕上給出藥品名稱和用藥劑量。
 
在國內,將物聯網用於藥品管理的技術也取得了一定的研究進展。王春飛提出通過RFID讀取藥品資訊,方便藥品的管理,提高了藥房管理水準,還可以監控進出庫的藥品,提高藥房管理的安全性,並且可以和病人的RFID腕帶來進行藥品比對,避免臨床用藥錯誤。
 
1.2 移動醫療
 
移動醫療是物聯網技術的一個重要的應用方向,運用醫院的無線局域網和RFID設備,通過移動手持終端設備為醫護人員提供隨身的資料支援。
 
採用物聯網技術的移動醫療能明顯改善傳統門診掛號、繳費時間長,醫生看病時間段受限制的問題,在就診高峰期醫院的門診大廳內不會滯留過多的病人。病人在住院的時候,醫生通過RFID讀卡器讀取佩戴在病人手上的RFID手環,獲取病人的病情狀況,制定治療方案,記錄醫囑執行的具體資訊。
 
Virtua公司在4家醫院安裝了RFID系統,用以追蹤和管理上千名病患和工作人員,以及成千上萬的資產Halamka等將植入式RFID微型標籤VeriChip植入病人上臂,用來讀取慢性病患者的相關資訊。
 
席麗單提出了利用RFID電子標籤減少醫務人員信息核對環節,在檢驗過程中可以自動獲取化驗單,有效保護了病人隱私,對門診流程起到優化作用。潘媛媛將物聯網技術應用於醫療護理系統,護士通過手持設備可以讀取患者RFID腕帶資訊記錄醫囑執行的具體資訊,實現了即時護理服務,優化了臨床護理流程。
 
1.3 急救系統
 
物聯網技術應用在急救系統中主要是為了解決在傳統的急救方式下,醫務人員在急救前難以獲得有價值的急救資訊,容易耽誤患者救治時間的問題。
 
Xiao等提到一個急救系統,使用RFID保存患者的醫療檔案和個人資訊,並由醫院的HIS系統處理這些資訊,急救人員可以使用PDA記錄急救前病人狀況和現場救治情況,通過無線通訊網路發送至醫院HIS系統,此外,該系統還可以獲取病人的視頻資訊,通過手機與後臺專家進行遠端會診。Turcu等把急救醫療上升到國家層面,認為急救醫療的範圍不應局限於一家醫院,應該是醫院與醫院之間、地方醫療主管單位和中央政府醫療主管單位之間的聯合,這樣在災難發生時能夠更快獲知災難死亡數量和急救需求,使醫療資源得到最大限度的分配。
 
而朱曉榮等提到的急救系統,與Xiao提到的急救系統相似,區別是這個急救系統沒有實現病人視頻資訊的獲取,以及與醫療專家組織遠端會診的效果。
 
1.4 遠端監控和遠端護理
 
遠端監護和遠端護理都是利用感測器節點獲取病人的生理參數,將生理參數通過WSN傳至遠端醫療平臺以供醫學專家對病人的生理參數進行監測。
 
Wu等提出了一個利用RFID手環的脈搏感測器的移動健康監控系統,這個系統是用手機監測脈搏感測器,脈搏感測器通過藍牙將脈搏資訊傳遞給手機,用戶可以通過手機監測自己或他人的脈搏,這些資料也可以通過手機遠端傳輸到醫院HIS,醫務人員可以即時監測患者的脈搏和位置。Chen等提出了用於健康監測的無線感測器網絡系統的設計方案,這個方案可以通過無線網路以一定的載波頻率獲取人體生理資料,具有靈活、易開發的特點,並且通過可適應的低功耗設計方法降低了系統功耗。
 
而宮繼兵等提到了將人體的生理參數感測器組成網絡的體域網,為疾病的遠端監控和遠端醫療保健提供瞭解決方案,體域網也是物聯網的重要感知和組成部分。
 
1.5 手術中的跟蹤監控
 
在手術中用到的如棉球、藥簽、紗布等物品上嵌入RFID晶片,以此跟蹤手術全過程,可以有效保證手術的衛生和安全,並防止出現物品遺漏現象。醫務人員佩戴RFID設備,可以記錄手術相關位置和時間。
 
Xerafy公司實現了使用RFID標籤進行外科手術資產追蹤,節省了操作員的操作時間,有助於醫務人員清楚地瞭解手術器械的具體使用情況,避免手術器械遺留病人體內,造成醫療事故。此外,該公司生成的RFID標籤可以耐受上百次的醫療清洗和消毒。UHN公司的ORLocate系統通過RFID來管理外科手術器械,控制手術中的感染,提高了手術室和無菌處理部門的運作效率,幫助醫院提高病人的安全,降低成本。
 
程之紅等提到了利用RFID設備實現醫務人員的手術定位,並通過記錄醫院人員在手術室的時間,記錄手術的開始和結束時間。曾繩濤提到了使用RFID腕帶跟蹤做手術的醫務人員,記錄他們在手術臺上的時間,提醒醫生輪換休息,避免超負荷作業。
 
1.6 血液管理
 
在血袋上配備RFID標籤,相關人員能通過後臺得到血液的相關資訊,這樣能夠全程跟蹤血液的去向及使用情況。
 
美國FDA批准了通過RFID的血液跟蹤方案,啟用了更加安全、高效的血液供應鏈,反向追蹤血液中心將血液機構受過訓練的人員進行精簡血液的收集和處理,並協助產品的跟蹤和協調。根據美國市場研究公司Grand View Research的研究報告顯示,預計到2022年,全球血液監測系統市場將達到5115億美元,該報告顯示,RFID技術在識別、分類和跟蹤血液樣本以及自動收集資料方面,會被越來越多地採用。
 
敖娟提到通過血袋上的RFID獲取血袋的基本資訊,在醫務人員不接觸血液的條件下快速提取血液資訊,防止了血液入庫錯誤,並且最大程度避免了因血型不匹配導致的輸血錯誤等醫療事故的發生。
 
1.7 醫療設備管理
 
在醫療設備上貼RFID標籤,即時獲取醫療設備的位置、使用情況和維護狀況等資訊,可以及時捕捉設備異常,提高工作效率,減少醫療事故的發生。
 
韓國電子與電信研究所提出的跟蹤管理系統採用WSN技術,可以即時獲取醫療設備的位置資訊,大大縮短了醫療設備的查找時間,醫務人員可以把更多時間用於醫治病人,病人也可以得到更好的護理。
 
張志彬提出的醫療設備射頻跟蹤自動識別系統通過在醫療設備上安裝射頻晶片,獲取醫療設備的操作和維護記錄,使得醫療設備的巡檢和維護簡單易行,避免工作疏漏,明確責任認定。
 
2 物聯網技術在“軍衛一號”HIS中的應用
 
“軍衛一號”HIS已經實現了電子病歷的生成,以及檢查、治療、影像等相關資料的電子化錄入,以及與其他醫療機構進行學術交流和遠端會診;病人可以在電腦上查詢、列印醫療費用清單;在醫院各環節的管理實現資訊化的基礎上,工作人員通過“軍衛一號”HIS進行成本核算、工作量考核、效益分析實現對全院經濟情況的調控。但是,“軍衛一號”HIS目前並不具備病人定位跟蹤管理、醫療設備跟蹤管理、醫療手術跟蹤監控等功能,而這些功能代表了醫療資訊化發展的趨勢。本文提出了以物聯網技術與IPv6網路通訊協定結合的方式應用于“軍衛一號”HIS建設的具體方案如下。
 
2.1 實現病人的定位、跟蹤和檢測管理
 
在病人身上佩戴RFID標籤,在每個病房的門口安裝RFID閱讀器,在醫院內部安裝場頻信號發生器,通過場頻信號發生器發出的信號探知病人位置資訊,把病人位元置信息返回RFID閱讀器,RFID閱讀器把病人的位置資訊返回“軍衛一號”HIS,從而完成病人的定位、跟蹤。
 
在醫院病房部署WSN網路,病人攜帶可以進行體征檢測的無線感測器,這樣在與病人活動或休息沒有衝突的情況下對其進行檢測,方便了醫生觀察診斷。
 
2.2 實現手術的跟蹤監控
 
將RFID晶片安裝在手術相關的物品上跟蹤手術全過程,保證手術過程中相關手術物品的衛生安全,防止手術結束後發生物品遺漏;醫務人員佩戴RFID手環,可以記錄醫務人員進出手術室的時間,以及手術過程中醫務人員的位置。這些資訊通過WSN返回“軍衛一號”HIS,將會與手術視頻一起形成更加完整的手術記錄,方便以後的交流學習等工作。
 
2.3 實現醫療設備的跟蹤管理
 
在醫療設備上安裝RFID晶片,可以通過WSN網路將設備的RFID晶片中存儲的位置、檢修情況等資訊傳輸至“軍衛一號”HIS。這樣,有些需要經常使用並且位置變更頻繁的設備就不容易丟失,並且設備的維護資訊也能隨時掌握,避免了工作人員巡檢時的工作疏漏,明確了醫療事故中的責任認定問題。
 
2.4 實現門診系統和住院系統的移動醫療
 
病人使用RFID電子標籤,病人的資訊直接通過“軍衛一號”HIS進行核對。在檢驗環節,檢驗系統可以自動獲取化驗單,簡化了門診和檢驗流程。為住院病人佩帶RFID手環,醫生使用RFID讀卡器通過無線網路讀取病人目前的治療情況的相關資訊,再通過移動終端設備記錄醫囑的具體執行資訊,然後上傳至“軍衛一號”HIS,方便了醫務人員對住院病人的治療。
 
2.5 實現血液管理的監控
 
在每袋血液上使用RFID標籤,用於記錄血液資訊以及獻血者的資訊,醫務人員使用RFID讀卡器將血液相關資訊通過無線網路上傳至“軍衛一號”HIS,既實現了對血液資訊的無接觸管理,又簡化了血液管理流程。
 
2.6 使用IPv6網路通訊協定“軍衛一號”HIS
 
現有的網路採用的是IPv4網路通訊協定,IPv4網路通訊協定已經無法滿足物聯網技術的需求,因為醫院在應用物聯網技術的過程中,會有許多醫療設備及其他物品融入網路,這樣必然會導致IP位址資源的枯竭。物聯網環境下,資訊傳輸更加重要,這就對QoS和安全性要求更高,而IPv4網路通訊協定無法滿足物聯網資訊傳輸的要求。在現有網路中使用IPv6網路通訊協定,將提供充足的IP位址資源,同時可以保證資訊傳輸時的品質和安全性。
 
3 總結與展望
 
物聯網技術在“軍衛一號”HIS上的應用,將會使“軍衛一號”HIS具備病人跟蹤定位管理、醫療物品跟蹤定位管理、手術跟蹤監控等功能。物聯網技術的應用要求在“軍衛一號”HIS的網路上必須使用IPv6網路通訊協定來解決IP地址枯竭、QoS、安全性等問題。當前,物聯網技術的應用還沒有普及,作為下一代網路通信技術,物聯網技術必將使醫院在醫療服務、醫院管理等方面獲得長足的進步,方便病人看病,提高醫生診斷治療的效率,物品的管理也更加合理。物聯網在醫療領域有著良好的應用前景,越來越多的學者和研究機構開始從事物聯網技術的研究工作,為人類提供更加安全、方便的醫療衛生服務,為全社會“智慧醫療”打下堅實的基礎。