登录
注册
基于RFID技术的手术室物联网应用系统项目初探
作者：龚雪峰， 汪辉
来源：RFID世界网
日期：2011-05-11 16:44:00
摘要：物联网的研发作为江苏省提升信息产业核心竞争力、发展创新型经济的战略选择，可以预计，在不久的将来，物联网的应用将渗透到国民经济各个领域。而物联网在医疗卫生领域也具有广泛的应用前景，手术室作为医院的核心，从事高效、安全的手术活动是现代医院的重要医疗手段，每天手术室大量人流、物流交汇，形成大量的医疗信息，由于手术室开展临床手术的特点，这些信息和人流、物流也具有自身独特的特点和交互管理方式，需要通过一个完善的软、硬件集成的物联网系统进行优化和管理。
1.国内外本领域科技创新发展概况和最新发展趋势
1.1 医疗管理信息技术依然面临存在的问题分析
1.1.1 信息的输入、输出和处理使得医疗服务流程变得更加复杂，且增加了医疗服务成本；
1.1.2医院内物品和人员流动的动态性，使得手工处理信息工作负荷庞大，容易出错、难以保证医疗信息和实际医疗服务的一致性；
1.1.3无法实现对医护人员、医疗器械和物品的跟踪、状态监控，无法支持医疗资源的优化调度。
1.2RFID技术的物联网应用系统建立的必要性
针对上述问题，国内外学者、专家纷纷开展了医疗物联网技术的研究和应用，并开始应用于医院所为人员和医疗物品管理，有效降低医疗费用，提高医疗服务水平和患者满意度。美国、英国、瑞士和日本等医院与各研究院校合作，开发了基于RFID技术的医疗资源管理系统和医疗资源优化调度系统，并已在医院内实施应用。国内，目前也有科研院校开始研发相应的管理系统，但还处于刚刚起步阶段，没有形成产业。由于，我国医疗体制与世界发达国家的差异显著，因此，国外企业开发的医疗资源管理系统难以适用于我国医院的管理。而且，即使国外的发达国家也没有涉及医疗手术管理系统的开发。
2. RFID技术的物联网应用系统项目研究的目的、意义
2.1 研究目的
我国手术医疗资源依靠人工经验，缺乏信息化技术的支持，致使有限的医疗资源利用率较低、医疗成本较高；而且手术医疗资源管理存在较大的安全隐患，一旦发生医疗事故将会危害患者的健康、给医院造成重大的经济和名誉损失、甚至引发医患矛盾等系列社会问题。为此，江苏久信医用净化工程有限公司通过十余年医用净化工程技术经验及前期数字化手术室研发的成果，提出本课题，以期联合医院利用物联网技术研究、开发手术医疗资源优化调度管理系统，从而实现手术医疗资源的全面、规范化管理，降低安全风险；优化手术医疗资源调度，提高利用率，降低手术医疗成本。
2.2 研究意义
手术是医院提供医疗服务的主要内容之一，它涉及的医护人员、医疗器械和耗材数量、种类较多，但手术医疗资源紧张，医疗费用昂贵，风险性高，因而备受医院和患者关注。由于我国医院的手术信息化管理研究和应用起步较晚，目前的管理软件没有考虑各种手术过程中医护人员、医疗器械和耗材等医疗资源同步可得、可用，手术过程中的医疗物品缺乏系统的管理，医疗资源的安全、有效性存在隐患，容易引发医疗事故；同时，缺乏手术医疗资源的优化调度，致使有限的手术医疗资源利用率偏低，医疗成本较高。系统的主要科学价值主要包括以下几个方面：
(1)建立骨科和内窥镜等典型手术医疗资源电子清单。包括完成手术所需的医疗物品、医疗设备、医护人员以及患者等，利用数据库技术开发结构化手术清单管理系统；
(2)以手术室医疗资源利用率最高和患者等候手术时间最短为目标，建立手术室作业模型，开发计算机智能优化，优化调度手术室医疗资源，提高医疗资源利用率，降低医疗成本。
(3)探索将长距离非接触式RFID技术嵌入于手术室内的关键医疗器械、物品、患者腕带和医护人员门卡，建立医疗设备、患者、医护人员和信息系统互通的手术“物联网”平台，实时获取医疗资源的使用状态，建立手术医疗资源追溯系统，为患者提供透明的、安全的手术医疗服务；
(4)开发手术室物联网的医疗资源优化调度管理系统原型机。
2.3 研究内容
2.3.1建立典型手术的医疗资源电子清单，利用数据库技术开发结构化手术清单管理系统：研究各类典型医疗手术所涉及的医生、护士、护工等人力资源，医疗器械等设备资源，耗材等物料资源，利用统计方法计算各类资源的平均消耗量和方差，并考虑医疗手术的不确定性和动态变化性，建立典型医疗手术的电子清单；利用数据库技术开发结构化的手术电子清单管理系统，以支持手术医疗耗材领取、医疗器械使用计划制定、医护人员排班和手术成本核算等管理功能。
2.3.2 建立手术室作业模型，开发计算机智能优化，优化调度手术室医疗资源：收集典型手术的历史数据，研究各项手术患者到达时间和数量随季节、节假日以及作息时间等因素的变化规律，分析不同季节、节假日和作息时间对手术室医疗服务能力的需求变化。利用模糊集和粗糙集的数据挖掘方法，将检查项目的手术室服务能力分为典型的几种类别，包括较大过剩，过剩，平衡，不足和较大不足。以患者等候手术时间最短和手术室利用率最高为目标，建立手术室作业模型；依据手术患者到达规律，确定“瓶颈”设备或资源，利用启发式算法，以“瓶颈”资源利用率最大为目标，优化调度手术室资源；然后，以患者等候手术时间最短为目标，在上述优化基础上，开发计算机智能算法，优化调整手术室医疗资源分配，从而在保证手术室医疗资源高效利用的前提下，缩短患者等候手术的时间，提高医疗服务水平。
2.3.3 探索利用RFID技术建立手术室物联网平台的关键技术：利用RFID技术自动探测、读写技术，研究RFID读写的中间件、各RFID读写器之间的网络构建和手术管理的信息系统集成，探索患者、医护人员、医疗器械、耗材和信息系统互通手术室物联网平台，实现手术清单的自动核对和手术过程各医疗资源使用的自动记录，研究分布式数据仓库的智能查询技术，实现不同环节、不同需求下医疗资源状态的信息快速获取技术。
2.3.4 开发手术医疗资源管理系统原型：以医院手术室、库房、消毒柜等为研究对象，安装RFID读写器，配置大型服务器，建设内部局域网，连通各RFID读写器；为患者、医护人员、医疗器械、关键设备和手术包等配置长距离非接触式RFI D芯片；开发手术医疗资源管理系统原型，并完成测试。
系统通过融合目前最先进的RFID(超低频)技术、3G无线通讯技术、无线组网技术、影像处理技术、计算机处理技术、手机智能一卡通技术、自动化控制技术以及智能纠错技术、医生护士智能巡检系统，结合医用净化施工技术，依托完善的网络体系和架构，在过程医疗中基于智能传感器即插即用的I E E E的1451工作组(IEEE1451)、标准，以及IEEE802.15.4标准，将不同类别的传感信息汇集，以R F I D技术为基础，采用M2M技术（即无线通信和信息技术的整合），结合G SM/GPR S/UMT S等远距离连接技术，RFID和UWB等近距离连接技术，WirelessHART 、Wifi、蓝牙、Zigbee技术、XML和Corb a技术，以及基于GP S、无线终端和网络的位置服务等技术，达到物物相联、人物相联，通过双向通信，实现对以医生、病人、护士为主的人流，以及药品、器械为主的物流的全程监控、优化，形成一个完善的物联网系统，对医院手术室为核心的资源进行优化和管理，大大提高医院的运作水平和效率、效益。
作者：龚雪峰， 汪辉
作者单位：江苏久信医用净化工程有限公司
1.1 医疗管理信息技术依然面临存在的问题分析
1.1.1 信息的输入、输出和处理使得医疗服务流程变得更加复杂，且增加了医疗服务成本；
1.1.2医院内物品和人员流动的动态性，使得手工处理信息工作负荷庞大，容易出错、难以保证医疗信息和实际医疗服务的一致性；
1.1.3无法实现对医护人员、医疗器械和物品的跟踪、状态监控，无法支持医疗资源的优化调度。
1.2RFID技术的物联网应用系统建立的必要性
针对上述问题，国内外学者、专家纷纷开展了医疗物联网技术的研究和应用，并开始应用于医院所为人员和医疗物品管理，有效降低医疗费用，提高医疗服务水平和患者满意度。美国、英国、瑞士和日本等医院与各研究院校合作，开发了基于RFID技术的医疗资源管理系统和医疗资源优化调度系统，并已在医院内实施应用。国内，目前也有科研院校开始研发相应的管理系统，但还处于刚刚起步阶段，没有形成产业。由于，我国医疗体制与世界发达国家的差异显著，因此，国外企业开发的医疗资源管理系统难以适用于我国医院的管理。而且，即使国外的发达国家也没有涉及医疗手术管理系统的开发。
2. RFID技术的物联网应用系统项目研究的目的、意义
2.1 研究目的
我国手术医疗资源依靠人工经验，缺乏信息化技术的支持，致使有限的医疗资源利用率较低、医疗成本较高；而且手术医疗资源管理存在较大的安全隐患，一旦发生医疗事故将会危害患者的健康、给医院造成重大的经济和名誉损失、甚至引发医患矛盾等系列社会问题。为此，江苏久信医用净化工程有限公司通过十余年医用净化工程技术经验及前期数字化手术室研发的成果，提出本课题，以期联合医院利用物联网技术研究、开发手术医疗资源优化调度管理系统，从而实现手术医疗资源的全面、规范化管理，降低安全风险；优化手术医疗资源调度，提高利用率，降低手术医疗成本。
2.2 研究意义
手术是医院提供医疗服务的主要内容之一，它涉及的医护人员、医疗器械和耗材数量、种类较多，但手术医疗资源紧张，医疗费用昂贵，风险性高，因而备受医院和患者关注。由于我国医院的手术信息化管理研究和应用起步较晚，目前的管理软件没有考虑各种手术过程中医护人员、医疗器械和耗材等医疗资源同步可得、可用，手术过程中的医疗物品缺乏系统的管理，医疗资源的安全、有效性存在隐患，容易引发医疗事故；同时，缺乏手术医疗资源的优化调度，致使有限的手术医疗资源利用率偏低，医疗成本较高。系统的主要科学价值主要包括以下几个方面：
(1)建立骨科和内窥镜等典型手术医疗资源电子清单。包括完成手术所需的医疗物品、医疗设备、医护人员以及患者等，利用数据库技术开发结构化手术清单管理系统；
(2)以手术室医疗资源利用率最高和患者等候手术时间最短为目标，建立手术室作业模型，开发计算机智能优化，优化调度手术室医疗资源，提高医疗资源利用率，降低医疗成本。
(3)探索将长距离非接触式RFID技术嵌入于手术室内的关键医疗器械、物品、患者腕带和医护人员门卡，建立医疗设备、患者、医护人员和信息系统互通的手术“物联网”平台，实时获取医疗资源的使用状态，建立手术医疗资源追溯系统，为患者提供透明的、安全的手术医疗服务；
(4)开发手术室物联网的医疗资源优化调度管理系统原型机。
2.3 研究内容
2.3.1建立典型手术的医疗资源电子清单，利用数据库技术开发结构化手术清单管理系统：研究各类典型医疗手术所涉及的医生、护士、护工等人力资源，医疗器械等设备资源，耗材等物料资源，利用统计方法计算各类资源的平均消耗量和方差，并考虑医疗手术的不确定性和动态变化性，建立典型医疗手术的电子清单；利用数据库技术开发结构化的手术电子清单管理系统，以支持手术医疗耗材领取、医疗器械使用计划制定、医护人员排班和手术成本核算等管理功能。
2.3.2 建立手术室作业模型，开发计算机智能优化，优化调度手术室医疗资源：收集典型手术的历史数据，研究各项手术患者到达时间和数量随季节、节假日以及作息时间等因素的变化规律，分析不同季节、节假日和作息时间对手术室医疗服务能力的需求变化。利用模糊集和粗糙集的数据挖掘方法，将检查项目的手术室服务能力分为典型的几种类别，包括较大过剩，过剩，平衡，不足和较大不足。以患者等候手术时间最短和手术室利用率最高为目标，建立手术室作业模型；依据手术患者到达规律，确定“瓶颈”设备或资源，利用启发式算法，以“瓶颈”资源利用率最大为目标，优化调度手术室资源；然后，以患者等候手术时间最短为目标，在上述优化基础上，开发计算机智能算法，优化调整手术室医疗资源分配，从而在保证手术室医疗资源高效利用的前提下，缩短患者等候手术的时间，提高医疗服务水平。
2.3.3 探索利用RFID技术建立手术室物联网平台的关键技术：利用RFID技术自动探测、读写技术，研究RFID读写的中间件、各RFID读写器之间的网络构建和手术管理的信息系统集成，探索患者、医护人员、医疗器械、耗材和信息系统互通手术室物联网平台，实现手术清单的自动核对和手术过程各医疗资源使用的自动记录，研究分布式数据仓库的智能查询技术，实现不同环节、不同需求下医疗资源状态的信息快速获取技术。
2.3.4 开发手术医疗资源管理系统原型：以医院手术室、库房、消毒柜等为研究对象，安装RFID读写器，配置大型服务器，建设内部局域网，连通各RFID读写器；为患者、医护人员、医疗器械、关键设备和手术包等配置长距离非接触式RFI D芯片；开发手术医疗资源管理系统原型，并完成测试。
医院手术室物联网平台示意图
系统通过融合目前最先进的RFID(超低频)技术、3G无线通讯技术、无线组网技术、影像处理技术、计算机处理技术、手机智能一卡通技术、自动化控制技术以及智能纠错技术、医生护士智能巡检系统，结合医用净化施工技术，依托完善的网络体系和架构，在过程医疗中基于智能传感器即插即用的I E E E的1451工作组(IEEE1451)、标准，以及IEEE802.15.4标准，将不同类别的传感信息汇集，以R F I D技术为基础，采用M2M技术（即无线通信和信息技术的整合），结合G SM/GPR S/UMT S等远距离连接技术，RFID和UWB等近距离连接技术，WirelessHART 、Wifi、蓝牙、Zigbee技术、XML和Corb a技术，以及基于GP S、无线终端和网络的位置服务等技术，达到物物相联、人物相联，通过双向通信，实现对以医生、病人、护士为主的人流，以及药品、器械为主的物流的全程监控、优化，形成一个完善的物联网系统，对医院手术室为核心的资源进行优化和管理，大大提高医院的运作水平和效率、效益。
作者：龚雪峰， 汪辉
作者单位：江苏久信医用净化工程有限公司
.jpg)
