綠色數字醫院的體系結構

文｜東莞南博職業技術學院 符長青

綠色數字醫院是生態建筑，能夠最優化地有效應用可用資源，在醫院改進臨床服務質量、降低就醫風險和成本、優化管理等方面發揮著至關重要的技術保障作用。

“綠色數字醫院”包含了綠色智能建筑與醫院數字化系統兩個高度相關的概念。綠色智能建筑因能夠最優化地有效應用可用資源，并通過安裝智能化系統，向人們提供安全、高效、便捷、節能、低碳、環保、健康的建筑環境而得名。建筑智能化技術是保證建筑綠色節能得以實現的關鍵。醫院數字化工程是指利用先進的信息網絡技術，對醫院內所有與醫療、管理、科研、服務等有關的信息資源進行全面的數字化，以及科學規范的整合和集成，并將其納入整個社會醫療保健數據庫，實現適應現代醫院經營管理模式要求的信息資源互聯互通和高度共享，使醫院的服務對象由有病求醫的患者擴展到整個社會。

綠色醫院在醫院的全壽命周期內（即從規劃、設計、建造，到運行、維護，直至拆解的全過程）對周圍環境的有害影響較小，對資源的需求相對較少，并且在節省資源（節地、節水、節能、節材等）的情況下并不減少醫院內人員（包括病人、醫務人員以及訪客）的良好體驗。

醫院環境“零污染”、醫療保障“零障礙”、應急反應“零時差”是綠色醫院建設的目標。

1 綠色數字醫院的體系結構

綠色數字醫院的體系結構，如圖1所示。綠色智能建筑由節地與室外環境子系統、節能與能源利用子系統、節水與水資源利用子系統、節材與材料資源利用子系統、室內環境質量管理子系統，以及運營管理子系統等構成（應根據建筑物的規模和功能需求等實際情況，選擇配置相關的子系統）。醫院數字化系統主要由醫療衛生基礎網絡系統、醫院信息系統（HIS）、圖像存檔及通信系統（PACS）、醫院檢驗信息管理系統（LIM）和電子病歷（EMR）等幾部分組成。

2 綠色智能建筑系統

綠色智能建筑系統可以包含幾十個子系統，針對不同用途和特點的建筑，其子系統的配置是不相同的。這些子系統都是在綠色智能建筑中具有實際物理設施或應用軟件的實際應用系統，并且不論大小，它們的功能和目的都是向人們提供安全、高效、舒適、便利、健康、低碳、環保和節能的建筑環境和服務。

綠色智能建筑系統是一個十分復雜的高科技綜合管理系統，所涉及的各子系統的協同動作、信息共享和集成是需要充分考慮的。這些子系統在實現綠色建筑基本目的上處于平等地位。在技術實現方面，有關子系統之間存在著相互聯系、相互依存、相互作用的關系，因此這些子系統都不是孤立存在的。綠色智能建筑系統應是技術先進、經濟合理、實用可靠的，應具有可擴性、開放性和靈活性等特點，其建設應以建筑物的功能類別、管理需求及建設投資為依據。

創建綠色數字醫院的過程中會遇到各種各樣的問題，首要問題是醫院的能耗審計分析，以及能耗監控管理和能源動態管理等。通常，醫院建筑節能工作面臨的主要問題有：

◆ 樓宇自控系統的維護工作差，使用率低，使用維護和運行管理落后，節能策略無法貫徹實施；

◆ 物業管理水平低，管理者節能意識不高，具體操作人員只考慮環境舒適、設備安全，不重視節能工作；

◆ 沒有建立分項能源管理制度，只有總能耗數據，無法開展用能監督和精細化的用能管理；

◆ 建筑能耗診斷和節能改造方案過于主觀，建立在管理者的經驗而非科學的數據分析的基礎上，造成節能改造投資很高，節能效果卻不明顯。

圖1 綠色數字醫院的體系結構圖

通過對醫院建筑全周期成本的分析發現，建筑物在建設和使用過程中，規劃成本占總成本的2%，設計施工成本占23%，而運營成本占到75%。想要降低醫院建筑的運營成本，只有通過科學的管理手段，提高建筑物的管理效率。綠色智能建筑系統的主要優勢就在于能幫助管理者提高管理效率，降低建筑能耗和人工成本。綠色智能建筑系統應建立能耗管理信息網絡平臺，對所有有利于節能管理的參數，通過網絡平臺準確地采集、實時傳輸和完整地存貯，并通過對各類實時信息與歷史數據的分析對比，達到有效地管理所有系統設備、優化管理策略、嚴格合理控制能耗的目的，以提高綠色智能建筑的運行效率，降低其運營成本。

3 物聯網核心技術的應用

綠色智能建筑系統發展的最新成果是物聯網在系統底層平臺的應用。綠色數字醫院系統集成平臺要采用控制域系統集成（物聯網）和信息域系統集成兩層平臺的總體結構，中間通過以太網連接（如圖1所示）。也就是說，根據“控制域”、“信息域”的不同特點，選用不同的技術手段，既對它們分別處置又使它們協調一致，將它們的功能與實施技術手段結合起來。

聯動控制以及控制域全局事件處理集中在控制域，其特點是系統所采集的信息均來自現場，控制信息針對現場，對信號實時性的要求高。基于底層控制總線層網絡互聯和技術融合的，跨總線、跨網段、跨子系統的總線級無限聯動控制，是通過各工業控制器與路由器的直接點對點通信實現的，不依賴電腦工作站和服務器，反應速度達毫秒級，高度可靠和穩定。此外，系統的聯動設置應采用友好的、人性化界面的“傻瓜式”操作，以提高系統的可用性和實用性。

信息域的特點是信息量大；系統信息來自于數據庫、終端錄入設備或其他系統；對信號交換能力和傳遞速度的要求高，對實時性的要求沒有控制域強。信息域的功能，重點是實現綜合管理和增值應用，以及實現各子系統的運行狀態、故障狀態、報警信息、運營信息、設計檔案、安裝檔案的搜集、整理和分析，為設備管理、運營、維護、決策提供科學的技術手段和決策依據；同時提供智能化集成系統與其他信息化系統（如OA等）的標準接口，為智能化系統與其他系統的信息溝通與遠程控制提供必要條件。

利用物聯網技術使綠色數字醫院的各個智能化控制子系統的硬件資源、傳感資源互聯、共享與無縫集成，可以輕松實現各子系統的協同運行。物聯網以“身份識別”為核心，自動完成醫院內各機電設備的控制。例如：建筑能源系統的人工智能控制，可以針對兩類機組分別采用電力和天然氣能源的情況，根據電力的峰谷差價及電力和天然氣的差價，為用戶提供選用低價格能源運行的解決方案；并且運作不需操作員的介入。

基于物聯網的系統集成平臺以支持物業運營為重點功能，以高效、便捷的軟件體系來協調用戶、物業管理人員、物業服務人員三者之間的關系，對物業管理中的設備、服務、公共設施、工程檔案、各項費用及維修信息資料進行數據采集、傳遞、加工、存儲、計算等操作，反映物業管理各項目的運行狀況。與以往的單純信息域系統集成不同，它能使不同的子系統高度融合，產生協同效應，從而實現數字醫院精細化控制、精細化管理。不同子系統借助人工智能自適應運行，可實現對所有相關設備全面有效的監控和管理，豐富建筑的綜合使用功能，提高物業管理的效率，確保建筑內所有相關設備處于高效、節能的最佳運行狀態，從而為工作人員提供一個安全、舒適、便捷、高效的工作環境。

4 醫院數字化系統

數字醫院的建設和發展一般要經歷三個階段：醫院管理數字化、臨床診療數字化、區域醫療衛生服務數字化。其初步目標是要實現病人到醫院看病“三無化”，即“無紙化”、“無膠片化”和“無線化”。數字醫院利用“信息高速公路”及電子病歷系統，可實現病人就診無紙化。如果病人需要進行CT，或B超、核磁共振、內窺鏡檢查，可以在網上預約申請；檢查結果直接進入數據中心資料庫中，供醫生隨時在電腦上調閱，而且可在專家會診時供多家醫院的多名醫生同時查閱。無紙化和無膠片化使疾病診斷更加及時、高效、方便、準確和可靠。無線化是指數字醫院內部的“信息高速公路”采用無線網絡。病房里，護士查房使用PDA；醫生坐診使用平板電腦，在醫院內可隨時隨地、方便地上網，對病情進行查詢、診斷和處置。病人可以通過點擊PDA將自己的需要反映在計算機系統上，以便值班醫生適時做出反應，使醫療服務更加便捷、經濟和高效。

（1）醫療衛生基礎網絡系統

數字醫院建設的首要任務是建立起醫療衛生的“信息高速公路”，解決目前我國醫療衛生信息化建設中存在的各自為政、標準不一、數據交換困難、信息孤島現象嚴重等問題。網絡基礎設施是信息傳輸和交換的基礎設施體系。數字醫院要實現區域性醫療衛生信息數據的交換與資源共享，實現網絡互聯互通，消除信息孤島，提高醫療衛生信息資源的利用率，首先就必須完成網絡基礎設施的建設工作，包括醫院內部網絡建設和以政府或其他運營商的城市寬帶網為依托的醫療衛生信息網的建設等。

（2）醫院管理數字化

醫院信息可分為操作信息、管理信息和分析決策信息等。醫院信息系統（HIS）是指應用電子計算機和網絡通信設備，為醫院及其所屬各部門提供病人醫療信息、財務核算分析信息、行政管理信息和決策分析統計信息的收集、存儲、處理、提取和數據通信的服務，并能滿足所有授權用戶對信息的各種功能需求的計算機應用軟件系統。醫院信息系統是數字醫院必不可少的基本應用軟件與技術支撐環境，建設醫院信息系統是醫院信息化建設重要的組成部分。

（3）電子病歷

病歷作為患者信息的載體，集中反映了患者就診、治療的過程。電子病歷（EMR）是指數字信息化的病歷，它的內容包括紙張病歷的所有信息。電子病歷不僅包括靜態病歷信息，還包括相關服務，如患者信息的采集、加工、存儲、傳輸，以及信息查詢、統計、數據交換等。

（4）臨床診療數字化系統

臨床診療數字化系統是指醫療設備數字化系統、疾病診斷信息數字化系統、醫療服務管理數字化系統，以及計算機輔助數字醫療系統（包括計算機輔助診斷系統、計算機輔助治療系統、開放的數字醫療接口和專家系統等）。它為數字醫院應用數字臨床診療技術提供了一個支撐環境，為遠程醫療、網絡門診、虛擬醫院、用藥咨詢和網絡醫療會診等數字醫療服務提供了最便捷的實現途徑。圖像存檔及通信系統（PACS）是一種專門為圖像管理而設計的，能夠對利用各類斷層掃描成像系統和各種射線照相技術獲得的圖像存檔、檢索、傳送、顯示、處理，以及拷貝或打印的計算機系統。醫院檢驗信息管理系統（LIM）是應用于醫院及衛生檢驗部門的一套軟硬件系統（依據國家相關衛生監督、檢測標準，并結合國家實驗室認可的相關要求開發建設），能夠實現衛生檢驗流程，即采樣、送檢、檢驗、報告、審核、評價等全過程的數字化管理。