物联网背景下的智慧医院建设

　　智慧医院建设正在成为增强医院竞争力与创新力的关键行为，是医院的第3次信息化革命。本文给出一种智慧医院建设的总体架构思路，阐述了智慧医院建设原则和建设内容。通过引入物联网业务支撑平台实现物联网应用部署的规范化和标准化，避免医院信息化建设过程中基础设施重复建设和信息孤岛。最后给出了在智慧医院建设中可能遇到的问题和解决思路。

　　1.引 言

　　物联网简单理解，就是“物物相连的互联网”，目前没有统一定义，业界比较公认的定义是指通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网系统具有全面感知、可靠传递和智能处理等特征。2009年美国IBM公司智慧地球概念提出再次点燃了物联网新旺之火，同年温家宝总理无锡考察并发表重要讲话，之后"物联网"概念在国内迅速升温。《国家中长期科学与技术发展规划(2006-2020年)》和"新一代宽带移动无线通信网"重大专项中均将传感网列入重点研究领，物联网、新能源与绿色制造等并列为国家五大战略新兴产业。近年来，国内物联网发技术与应用展迅速，遍及智能交通、智能家居、医疗健康、智能电网、智能物流、工业与自动化控制、精细农牧业、国防军事、环境与安全检测、金融与服务业等诸多领域。医疗卫生事业作为现代化程度较高的领域，应用物联网技术将对医院信息化、流程化、规划化建设起到深远影响。

　　目前，医院医疗信息化建设已走过两个阶段：第1阶段就是建立医疗诊断设备所采集信息及病人治疗信息的存储传输及共享;第2阶段就是针对医生、护士所建立信息化手段，如无线查房、无线开医嘱、无线输液管理统等。目前进入第3阶段，就是智慧医院建设阶段，体现以人为本的就医服务理念。

　　建设智慧医院就是利用物联网技术，实现患者、医护、药品、器械、医疗设备、医疗场所等资产系统之间的有效互动，按照一定的标准和管理规范进行有序的管理，在控制下进行运作，保障医院的基本医疗安全、提高医院的医疗质量、医疗水平和工作效率。建设智慧医院的目的就是以患者高效就医为中心，方便患者就医，简化就医流程，降低就医成本，实现患者就医智慧化;智慧医院以全岗、全程、全面应用信息技术为基础，以管理信息化、作业网络化、医疗数字化、智慧人文化为目标和手段，达到医院现有信息系统软硬件、医疗设备、管理制度、医院文化及其他资源的数字化整合，构建技术精湛、服务优质、运营高效的现代化医院管理与服务新模式。

　　智慧医院建设不等于一二个项目或应用，而是一项长期实施工程。实现途径可以采用2种方式：方式1由点到面，即根据医院信息化建设需求，按子系统方式逐个实施，最后统一数据集成融合，形成报表，生产展示页面供医院管理人员、医护人员、上级主管部门、患者等对象使用。这种方式一定要做好标准规划，尤其是数据接口和格式，防止将来系统重复建设和信息孤岛的形成。方式2从顶层入手，做好架构设计，按标准化架构逐个实施业务模块。方式2的实施周期较长，费用较高，不太适合医院的信息化发展现状。本院采用了方式1，在实施过程中医院主管领导、信息处同事全程参与集成商工作小组，参与业务规划和实施。本文主要介绍我院在探索智慧医院建设中所做的工作，以及工作中遇到的问题和解决办法，希望对同行智慧医院建设有所贡献。

　　2.医院物联网工作原理

　　医院物联网首先要解决的对象感知。感知对象包含患者、医生、护士、护工、医疗器械、医疗药品、医疗设备、医疗场所、医疗垃圾等。通过给医院资产佩戴对应的标签产品，实现资产与设备的关联，资产关联后，标签将感知的数据通过阅读器、手持终端、无线有线网络等传送到后台信息系统，后台信息系统对标签感知数据进行分析处理，对需要报警的数据进行报警，同时通过网页模式将数据展现给医院主管领导、医生护士、患者、安保人员，以方便了解权限范围内的资产状态，为决策制定提供数据支撑。例如，通过给急诊患者佩戴标签，可可视化的感知患者从到达医院急诊科到救治结束整个过程的状态，比如患者几点几分几秒到达急诊科，几点几分几秒初诊结束，几点几分几秒抽血化验结束，几点几分几秒常规检查结束、几点几分几秒诊断结束。通过大量分析这样的过程数据，可以找出影响医院急诊处理效率的瓶颈所在，医院急诊处理的平均时间，医院工作效率如何，哪些地方还可以改进。

　　医院物联网应用的感知设备主要包含条码、二维码、RFID标签等。在医院传统的信息化建设过程中条码和二维码是作为医院资产标识的主要手段。在物联网应用时代，RFID将作为医院资产标识签的主要手段。RFID标签产品主要工作在125K、13.56M、915M和 2.4G等频段上，标签应用对象不同，标签工作频段也不太一样。随着医院WLAN无线网络覆盖的逐渐普及，移动医护应用的不断推广，建设WLAN无线网络已经成为了医院首选。在这种网络基础之下，开展基于WLAN网络的物联网应用数据传输将节约医院基础建设投资，实现一网多用。经过先期技术评估，我院选择了13.56M的RFID无线标签和2.4G的WLAN标签作为智慧医院建设的标签产品。根据管控资产类别不同，选定的物联网标签分为RFID标签、WiFi标签、RFID+WiFi标签、WiFi+传感器和RFID+WiFi+传感器等种类。扫描RFID标签，查看与资产有关的基本信息，与HIS系统对接，提高业务工作效率。传感器检测环境温湿度、患者生命体特征、紧急呼叫按键，将数据通过WiFi网络回传到后台管理系统，实现远程监测，可根据需要实现反向控制。

　　3. 医院物联网总体架构

　　物联网背景下的智慧医院总体架构如下图所示，可分为数据感知、数据传输和应用服务等层次，其中数据感知包含资产对象、电子标签和阅读器等产品，有些还包含传感器网络。为了保障感知数据的安全和维护，通常在数据感知和数据传输之间架设接入网关。

　　数据感知：体现了物联网应用的技术特点。不同于互联网应用，物联网应用需要标签与资产对象关联，通过数据采集终端获取资产对象的信息数据，比如人员位置、行径轨迹、设备维修记录、业务处理流程、环境温湿度、患者生命特征数据等。医院物联网资产涉及医生、护士、护工、重点关注患者、婴幼儿、医疗器械、医疗设备、医疗垃圾、车辆、药品存放室、疫苗存放场所、血液存放场所等，属于广义概念。标签将监测的数据接入网络实现数据中转。对于无源标签，需要通过固定阅读器/手持终端进行扫描，读取数据;对于有源标签，标签定期主动发射信号，信号内包含传感器检测数据。

　　图1 医院物联网总体架构

　　网络传输：负责感知层数据传输。采用医院有线无线网络，也可以采用运营商的无线网络。为了保证感知层数据安全，同时方便维护和管理，通常在感知层和网络传输层之间架设接入网关。在本院我们采用WLAN网络。在需要管理的区域部署WiFi无线路由器。无线路由器接收标签阅读器、手持终端、有源标签发送的数据，根据协议要求将数据转发给物联网业务支撑平台。无线路由器要求配置支持数据、语音、视频、定位等多种业务数据并发，至少配置2个SSID，且引入WAPI认证机制。只有拥有本系统合法数字证书的标签、阅读器、手持终端等产品才允许接入网络，传输数据，以保证医院WiFi覆盖的安全可靠。

　　应用服务层：根据医院业务流程需要定制开发的应用服务，支持模块化实现，比如特殊患者定位管理、婴儿安全管理、重点患者紧急呼叫管理、危重患者防摔管理、医护人员紧急呼叫管理、环境温湿度监测、重点患者生命体特征监测、医疗物资/设备全生命周期管理、医疗垃圾管理等。同时为了便于医院信息化平台的集成，应用服务层对外提供WEB SERVICE接口，方便实现与医院现有HIS、PACS、CVIS等系统对接，实现数据共享。

　　4.智慧医院建设原则

　　物联网时代下的智慧医院建设核心就是基于透彻的感知和度量，实现全面互联互通的医院信息化系统，通过医院信息化网络实现感知数据的互通，业务平台对感知数据作进一步处理，使患者随时掌握自己的健康状况，救治状况;医生可及时的了解患者的历史记录、期间症状，提高诊断的准确性;主管领导可了解和分析医院资源配置是否合理，业务流程是否高效，最终提高医院的工作效率和服务水平。因此智慧医院的建设需要遵循以下原则：

　　◆ 整体规划分步实施

　　物联网技术应用到人员管理、资产管理、流程优化管理等多个方面。应用需求较多，建设的系统也就多。随着系统越建越多，相互之间的数据交互逐渐变得繁杂，管理复杂，容易形成信息孤岛，而且还存在基础设施重复建设，整个系统架构呈现出复杂的网状网拓扑结构。

　　因此需要在建设初期做好规划。规范好项目的总体架构、实施步骤，验证指标等。总体架构设计必须做到灵活，模块化实现，方便数据融合和升级扩展。

　　◆ 规范化标准化

　　规范性、标准化是一个大型系统建设的基础，也是系统与其他系统兼容和进一步扩充的根本保证。对于智慧医院系统来说，系统设计和数据的规范性和标准化工作极其重要，是系统开放性和数据共享的要求。在系统建设之前应有明确的统一的数据采集规范和质量标准。整个系统的规范标准的制定完全遵循国家规范标准和有关行业规范标准。在系统的总体设计上，借鉴各类系统的成功经验，同时注重考虑同类系统的建设教训，在技术上，要采用国际上先进的且成熟的技术，使得设计更加合理、更为先进。充分考虑医院信息化系统的现状和特点，在注重系统的实用性的前提下，尽可能采用先进的计算机软、硬件环境;在软件的开发思想上，严格按照软件工程的标准和面向对象的理论来设计，保证系统的先进性。

　　◆ 技术先进行和成熟性

　　信息技术尤其是软件技术发展迅速，新理念、新体系、新技术迭相推出，这造成了新的、先进的和成熟的技术之间的矛盾。而大规模、全局性的应用系统，其功能和性能要求具有综合性。因此，在设计理念、技术体系、产品选用等方面要求先进性和成熟性的统一，以满足系统在很长的生命周期内有持续的可维护性和可扩展性。

　　◆ 安全可靠

　　智慧医院建设会涉及患者、医生护士的个人信息，如何保证在享受医疗健康服务的同时，保证网络数据安全至关重要，因此，系统应遵循安全性的原则。本系统在设计时将安全性问题分为以下三种情况：一是防止外部非法用户访问网络;二是防止内部合法用户的越权访问;三是意外的数据损害。在网络安全方面，同时考虑用户认证、权限控制管理、通信数据加密、无线局域网防护等几个方面。将安全作为一个整体来统筹解决，而不能够全盘依靠有线网络的设备、无线网络设备去解决问题。需要多层次多措施提高系统安全等级。

　　◆ 智能化管理

　　搭建统一医院物联网业务支撑管理平台，实现对病人、医生、护士、医疗设备、医疗器械、医疗耗材、药品等资产统一管理。结合物联网技术，实现对整个网络的智能动态负载变化;自动频道管理，实时的射频自动监测功能，网络具有自康复能力。

　　◆ 易维护、易管理、易扩展

　　平台模块设计、分布式部署。界面设计简单明了，易于操作。一个系统的易维护性是系统的一项非常重要的指标，对于一个较大的系统，统一的规划，结构化的设计，设备、器材、软件尽可能统一采购，统一管理，选择合格的供应厂家是保证系统易维护性的关键。

　　需要遵循相关技术标准，重视开发的延续性。医院信息化建设将是一个互联互通的大集成系统，各个子系统的开发必须考虑规范化数据接口。采用标准硬件、操作系统及网络和通讯协议，并可提供开放的通讯协议，支持第三方系统集成。

　　5.智慧医院物联网建设应用

　　智慧医院建设是一项长期过程，结合国内外同行案例以及本院的特点，我院与上海淡水信息技术有限公司经过长期反复沟通讨论，确立了我院智慧医院建设方案，如图2所示。为了物联网业务的统一管理、维护和升级，在智慧医院项目规划中引入医院物联网业务支撑平台，实现对院区所有物联网设备的配置、数据采集和存储，以云方式提供应用服务。物联网业务支撑平台软件主要功能包含标签管理、人员管理、部门管理、权限管理、地图管理、事件管理、安全管理、定位管理、报表管理等，同时集成应用开发环境、开发工具。物联网业务支撑平台对外提供WEB SERVICE接口服务，方便与医院HIS、PACS、CVIS等信息化系统实现数据共享。物联网业务支撑平台将数据按约定格式录入数据库，可为将来的数据挖掘和应用打下基础。

　　图2 智慧医院建设总体架构

　　在物联网业务支撑平台之上，目前我院规划以下功能应用。当下一步增加新的功能应用时，只需要根据业务流程开发应用服务即可，所有的业务数据直接可从业务支撑平台中读取。

　　(1)特殊病人安全管理

　　医院特殊病患泛指VIP患者、老人、传染病患者、婴幼儿等住院病人。人员对象类别不同，发放的标签也不同。标签集成条码功能，医生护士扫描标签，可查看患者基本信息，就诊过程记录，药品发放核对身份，实现移动医护功能。标签主动发射信号，信号发射频率可调，业务支撑平台按标签ID、患者姓名、科室、病区 、权限、位置等字段将数据保存。当传染病患者、婴幼儿、精神病等重点监护患者离开本病区/进入非授权病区时，系统自动报警提示。当监测到的生命体特征数据超警戒时，系统自动报警提示。当老人摔倒时，具备加速度监测能力的标签触发摔倒事件，系统自动报警。报警事件触发后，系统显示资产名称、报警类别、报警时间、当前位置，同时联动视频监控系统，调用当前画面。

　　VIP患者佩戴具备呼叫功能的RFID标签，患者在医院任何位置遇到紧急情况时，可按下标签上的按钮实现移动呼叫，而不像以前只能在床边呼叫。系统收到呼叫报警后，锁定患者呼叫区域，联动视频图像，查看现场情况。

　　对于普通门诊病患，采用就医卡方式进行管理，实现患者身份标示、诊疗、建档、信息记录和就医结算等功能。

　　(2)医生护士人员管理

　　给医护人员、护工佩戴具备呼叫功能的标签产品，在医院任何位置遇到突发事件时，医护人员轻触标签上的按钮便可实现呼叫求助，系统自动报警，锁定医护人员呼叫区域，联动视频图像，查看现场情况。当发生急救事件时，护士也可通过平台查找医生当前位置，快速找到医生。应用到手术室，可管理每个手术间的患者、医生、护士、助手情况。掌握患者到达手术室的时间，麻醉医生到达手术的时间，手术医生到达手术室的时间，手术结束时间，根据这些数据可挖掘出医院手术工作效率，对比找到医院手术管理中可改进的业务流程，提高手术工作效率。医护人员可将标签作为院内一卡通产品，不停车进入停车场，开启门禁，考勤、消费等应用。

　　(3)资产设备管理

　　资产管理子系统是医疗管理系统的辅助子系统，通过物联网技术，对医院现有资产管理系统进行升级改进，实现医疗资产全生命周期管理。内容包含资产申购、资产分配、资产维护、资产盘点、资产跟踪、统计报表等部分，实现资产可视化管理，避免资产实物与财务账面信息对称的问题。管理人员通过软件平台实时查看资产基本信息、当前位置，数量、保养计划等;通过手持终端扫描资产标签进行资产盘点和查询资产保养记录。当资产不在预定位置时，管理员通过录入资产名称，可查到资产当前位置，搬运轨迹。当资产需要维护保养时，系统自动报警提示。

　　建立医院资产管理系统可以实现医疗设备的电子化管理和进出入管理，减少设备由于私自外借或者偷盗所造成的损失，同时，通过资产管理子系统的快速盘点功能，可以高效的完成设备盘点工作，有效节省时间和人力。跟踪资产设备的移动状况，掌控资产的使用效率和配置合理性。

　　(4)急诊患者就医流程管理

　　医院看病难，就医流程需要优化，这是个不争的事实，但如何优化，从哪优化，如何评估是摆在医院主管领导面前的难题。尤其是急诊处理，要求医院快速响应急诊需求，并解决问题。但由于业务流程不高效、资源配置不合理，可能就耽误对急诊患者的救治，导致不良后果。结合物联网技术，建立一套急诊就医流程管理系统，记录患者从到达医院急诊科，接收检查、诊治、手术，到病房的时间，形成患者D2B时间记录表。对D2B时间记录表根据患者病情、科室、救治过程、检查过程、诊断过程等表项数据按月、季度、年度进行统计结果分析，从中可以发现影响急诊救治的业务流程瓶颈，是检验科的设备不够，急诊护士医生工作处理效率不够、还是医院信息化程度不够导致信息数据不互通不共享。

　　发现问题，及时改进，提升医院信息化程度和服务水平。医院急诊平均处理时间可作为评估医院工作效率的指标之一。只有做到高质高效，才能使患者满意。

　　(5)环境温湿度监测

　　医院的无菌室、血库、ICU病房、CT室、手术室、婴儿房等场所对环境温度、湿度、光照、空气质量等有着特殊的要求。在这些场所安装智能传感设备，可实时采集环境参数，通过医院WLAN网络回传到业务支撑平台，环境监控管理系统实时显示监测区域的环境参数，系统预设门限，当监测数据的环境参数变化超门限值时，系统立即报警，省去了人工定时现场记录，提高工作效率。

　　(6)医疗药品、器械、耗材、衣物管理

　　给药品、器械、耗材、衣物等医疗器材安装RFID标签，标签与医疗器材关联，系统实时记录医疗器材的行径路线，操作过程，运行时间、保证医疗器材在收发、消毒、中转、盘点、运输等过程按规定的流程执行。当执行过程没按规范流程操作时，系统自动报警。当医疗器材超出授权工作范围时，系统报警。管理人员可根据报警记录，追踪整个管理过程，发现问题所在。根据药品、器械、耗材、衣物、医疗垃圾等资产对象不同，可采用13.56M的无源标签，二维码标签、900M的无源标签。

　　单独的标签产品难以全程解决资产的管理，需要结合门禁、指纹等权限系统来提高药品、器械、耗材、衣物管理的安全性。对于高值耗材的管理，护士必须指纹识别后才能进入库房领取耗材;领取耗材的数量，品名，时间等信息由门禁系统自动记录;护士归还耗材时，门禁系统也留下记录;耗材管理系统自动可判断出耗材的领取使用情况(品名、规格、库存量、领取记录、归还记录)，甚至可追踪到耗材使用病患。当库存耗材数量低于门限值时，系统报警提示，设备科核实后安排采购。对于血库血液管理，解决思路相同，整合血库温湿度监测情况，有效保证血液的存放质量。通过跟踪血液的使用，可了解医院各科室的周、月、季度、年度的血液需求，形成统计数据。

　　(7) 数字化病房

　　随着人们生活水平的提高，人们对生病或养病期间的住院医疗条件要求也不断提高，针对这个问题，我院对VIP病房进行了数字化改造，搭建了VIP综合服务管理平台，提升VIP病房的信息化应用。每个病房部署平板电脑，通过无线网络为患者提供信息查询、上网、娱乐、远程探视、呼叫、IP通话等功能。护士通过平板电脑对患者基本信息进行查询，启动远程视频探视工作，核对用药信息。

　　数字化病房的建设在患者和医院之间搭建一个沟通交流平台，除了完成日常医疗救护的功能外，患者还可以对医生护士、业务流程、服务态度等进行评价，帮助医院从海量的评价数据中挖掘出医院现有服务的缺陷，并通过制定整改措施来提高医院整体服务水平和质量。

　　6.智慧医院建设中存在的些问题与建议

　　智慧医院建设不仅仅是硬件产品的堆积，更多是软件产品的整合和业务流程的梳理升级。医院是为患者服务的，因此智慧医院的建设必须体现在患者就医过程中服务效率、服务水平、服务质量的提升。2012年2月工业和信息化部发布《物联网“十二五”发展规划》，规划中提出了包含智慧医疗在内的9个重点领域中开展应用示范工程建设、探索应用模式，积累应用部署和推广活动经验。但在具体建设实施过程中面临技术、产品、业务模式、标准化等方面的挑战。

　　(1)在技术方面。智慧医院建设涉及多项关键技术，比如智能感知技术、电源技术、异构网互联互通技术、信息融合技术、数据挖掘技术，高性能并发处理技术、信息安全技术等。目前的智慧医院建设更多集中在小系统的实现，即针对某个应用需求开发系统，缺乏整体性数据融合与集成，更谈不上数据挖掘与应用。但随着智慧医院建设内容的不断完善，云计算模式的引入，高并发高安全高集成的技术必须得到突破，并形成自主知识产权的核心技术和核心产品。

　　(2)在产品方面。目前智慧医院的产品功能单一，成熟度不够，缺乏体系化和标准化，不是医院行业的定制产品。厂家不同，产品不同，协议不同，增加了后续数据融合的复杂度。需要医疗行业系统集成商深入研究智慧医院应用需求，开发满足医院应用的智慧医院产品，同时开展试点应用，培养用户习惯，逐渐实现产品化，实现复制推广。

　　(3)在业务模式方面。智慧医院建设是一项长期工程，耗资巨大，任何一个医院不可能一次拿出上千万资金用于建设智慧医院。智慧医院的建设重在改善就医环境，提高就医水平，服务水平和工作效率，目标相对较虚。采用哪种商业模式，如何衡量项目的投资回报率是项目建设之前需要重点考虑的问题。加强智慧医院产业链整合，通过小规模试点运作，探索商业模式，找出一条盈利之路。

　　(4)在管理方面。医院单纯注重硬件建设，缺乏精细化管理。医院过度关注基础设施建设和添置大型医疗仪器设备，内部管理却没有落到实处。加强智慧医院建设必须建立1套完善的科学管理制度，并在实际工作中落实，否则智慧医院建设项目就是个摆设。在智慧医院建设初期，医院的管理模式没有从传统的粗放式管理向精细化、法治化管理转变，因此医院的管理水平不能得到有效提高，医务人员的工作效率与服务水平也无法得到升华，患者的就医流程也无法改革与创新。

　　(5)在服务意识方面。医生护士的服务水平不是一个智慧医院项目就能解决的问题。虽然医疗卫生改革在不断推进，但是受商品经济和经济利益的驱动，长期的计划经济体制下形成的思想观念、服务模式根深蒂固， 以及长期以来医务人员队伍建设缺乏人文素质培养，行风建设措施未落实，造成一些医护人员在服务过程中态度生硬，医患之间潜在的危机随着沟通不良升级，演变成医疗纠纷，医患关系不断恶化。因此需要在提高医护人员专业技术水平的同时，加强人文化建设，通过制度方式来约束医生和患者之间的无障碍沟通，改善医患关系。

　　7.结 束

　　智慧医院是医院信息化发展的第3阶段，建设智慧医院不仅仅要建立一套智慧的医疗信息网络平台体系，更多是要让医院的医生与护士加以运用，并能够良好的运行下去，加上行政管理人员后台管理，将患者、医护人员、医疗服务提供商、社会保障部门等以无缝协同的方式智能互联，真正做到以患者为中心，使患者用较短的时间等待治疗、支付基本的医疗费用，就可以享受安全、便利、优质的诊疗服务。

　　齐齐哈尔医学院第3医院与上海淡水信息技术有限公司2年前开始研究和探索智慧医院建设项目，本文对我们工作进行了些总结，希望通过这个工作让大家更多地了解和关注智慧医院建设，促进医院信息化发展。（文/ 齐齐哈尔医学院附属第三医院 毕红霞、孙兴元）