醫院物資智能定位追蹤系統的設計與實現

劉博，夏新，陳彥東

1. 同濟大學附屬東方醫院 信息中心，上海 200120；

2.上海市浦東醫院 信息科，上海 200125；

3.上海延華智能科技（集團）股份有限公司，上海 200060

國內醫院經過十多年的信息化建設，已擁有較為完善的醫院信息系統（HIS）、實驗室信息系統（LIS）、醫學影像存檔與通訊系統（PACS）等，提高了醫療服務水平，方便了群眾就醫。但是，一般醫院還存在一些問題急需采取信息化手段得以解決，其中，無法實現對重要的醫療搶救設備、危險物品和醫療垃圾等實時、準確定位的問題尤為突出，影響醫生、護士的工作效率，也制約醫院醫療服務水平的提高。針對醫療行業存在的上述需求，本文提出建設基于無線射頻識別（RFID）技術的醫院物資智能定位追蹤系統，并與現有HIS集成。采用成熟的有源RFID和無線網絡技術，為醫院提供完善的醫療搶救設備、危險物品和醫療垃圾的智能化解決方案，幫助醫院提高工作效率，降低醫院運營成本，提高醫療服務水平。

1 RFID技術

1.1 技術特點

RFID技術作為一項先進的自動識別和數據采集技術，具有無線、非接觸、高速自動目標識別等特點，是物聯網四大關鍵技術之一。在國家頒布的《2006-2020年信息化發展戰略》和《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020)》中都闡述了發展RFID產業的重要性[1]，特別指出推動RFID技術的發展，可增強我國信息產業的國際競爭能力，推動建設創新型國家。

1.2 基本組成單元

RFID系統基本組成單元包括3個方面。

（1）標簽（Tag，射頻卡）：由耦合元件及芯片組成，標簽含有內置天線，用于和射頻天線間進行通信。

（2）閱讀器：讀取（在讀寫卡中還可以寫入）標簽信息的設備。

（3）天線：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號[2-3]。

1.3 基本工作原理

作為前端數據采集工具的RFID系統，其部署方式大同小異。電子標簽一般通過多種方式附著在資產、物品上，作為身份的唯一性標識，并可能采集其他相關數據（溫度、濕度等）上傳至閱讀器，閱讀器通過有線或無線方式傳輸到后臺主機系統，經過特定程序分析，解析出相關有用信息，激發應用系統后續控制機制。

2 系統總體架構

本文核心理念是采用“先進的技術，可靠的產品，搭起醫療可視化的平臺”。采用成熟的有源RFID技術，通過與現有HIS集成，為醫院提供完善的物資智能定位追蹤系統的可視化的信息系統，以提高醫院的工作效率，降低醫院運營成本。本系統從邏輯上分為3層：基礎軟硬件、移動終端和管理軟件，系統的總體結構，見圖1；網絡架構，見圖2。

圖1 系統總體結構

圖2 系統總體網絡架構圖

無線網絡系統采用醫院現有的饋線( 基站 + 天線 )架構，實現接入集中控制管理和交換，并實現與其他網絡產品的無縫結合。其中：管理軟件部分實時記錄工作人員的各種操作以及物資設備間的交接、使用情況、保存歷史，以便定位追蹤；移動終端用于對各種工作人員身份，物資設備類別的識別以及記錄，并實時將數據變化傳輸到管理軟件部分。

3 系統研究及設計

本文研究的應用軟件分成3個相互獨立而又有聯系的子系統，包括：醫療垃圾追蹤管理、設備追蹤和供應室追溯子系統[4]。

3.1 醫療垃圾追蹤系統

醫療垃圾是頭號危險廢物，醫療垃圾的處理不僅是醫療部門、環保部門的責任，更是全社會的責任。醫療垃圾的處理、監管始終是困擾職能部門的難題。通過在危險物品和醫療垃圾車上安裝RFID標簽，可以實時定位，并且對其運行的區域在系統中做了特殊區域設置。當危險物品和醫療垃圾車違規推出了區域，定位系統就會實時報警，并記錄其違規運行的歷史軌跡情況，同時可以發現在這個過程中接觸垃圾車的人員；當危險物品和醫療垃圾車越界的時候，系統可以及時提醒（標簽蜂鳴、系統端彈出提示或短信提示等）。在事后，還可以很容易地查看歷史軌跡，快速確認可能出現交叉感染的范圍。

業務邏輯：RFID標簽向天線傳遞ID；每條天線收到ID發送到在網絡上的定位服務器；定位服務器為每條天線確定第一個到達時間，并且計算每條天線到達之間的位置差別；數據庫服務器從定位服務器收到RFID標簽ID和位置數據，對其進行分析[5]，實時定位系統（RTLS ），見圖3。通過定位引擎，利用任何標準、任何品牌的企業現有802.11無線網絡，通過相關算法，精確計算無線信號強度RSSI值，實時精確提供Wi - Fi標簽和其他支持Wi - Fi兼容設備（具有Wi-Fi功能的筆記本電腦、PDA、手機和條形碼掃描儀等）的位置、存在狀態和信息。

圖3 實時定位系統示意圖

運用RIFD技術，建立完善的醫療垃圾收集、運輸、集中處理監控系統，對廢物產生單位進行電子數據采集及統計，實現無紙化辦公，能夠及時準確地掌握廢物處置情況，提升管理水平。

3.2 設備追蹤系統

醫療設備管理的一大難點在于經常存在調撥、借用、維修等變動，如果變動信息得不到及時更新，累積下來就會影響盤點的準確率。本文通過使用帶LED燈的RFID標簽可以幫助醫院規范醫療設備的管理，確保設備與賬物相符，提高設備的周轉效率，特別是在搶救病人時能夠快速準確找到所需的設備，大大減少醫院投入的成本，提高醫療服務水平。將RFID標簽用在搶救設備上，當搶救病人需要該設備時，只須通過專門的閱讀器對設備上的RFID標簽進行掃描，RFID標簽信息會自動存儲在閱讀器和系統數據庫中。讀入RFID標簽結束后，將閱讀器與系統通過無線網絡相連接，迅速地獲得設備的實際情況，通過組合查詢可立即找到設備的準確位置。設備追蹤流程，見圖4。

圖4 設備追蹤流程示意圖

3.3 供應室追溯系統

對醫院供應室采用RFID，結合無線網絡、數據庫和組件等相關技術，依據醫院消毒供應中心3項行業標準，對器械回收、分類、清洗、消毒、干燥、檢查保養、包裝、滅菌、儲存及發放過程進行相關記錄。為消毒供應包全程質量可追溯提供數據基礎，解決目前消毒供應包缺乏可追溯管理的問題，有效地保障消毒流程及使用的安全性，避免消毒供應包流通過程中的交叉感染或消毒不徹底造成的隱患，最大限度降低可能引起的醫院感染[8]。

供應室追溯系統采用3層C/S/S架構，分別是客戶端、應用服務器和數據庫服務器，見圖5。利用RFID先進的數據采集技術、網絡技術，確保數據真實準確。多種用戶具有統一的用戶界面、劃分為不同權限，確保系統安全[9]。

圖5 供應室可追溯系統架構圖

系統為每個消毒器械包都封裝一個RFID標簽，標簽里存有器械種類、數量、消毒日期等數據，從而實現對器械包回收、分類、清洗、消毒、干燥、檢查保養、包裝、滅菌、儲存及發放全過程監控、跟蹤和管理。同時，借用激光打標機在貴重器械上打印了二維條碼，加強對貴重器械的管理。

4 應用效果分析

（1）系統上線后，針對資產管理中經常出現的實物與財務賬目不符的問題，使用帶LED燈的RFID標簽可以幫助醫院規范搶救設備、危險物品和醫療垃圾的管理，保證設備與賬物相符，提高設備的周轉效率，大大減少了醫院投入的成本，提高了醫療服務水平。

（2）當搶救病人需要該設備時，只須通過專門的閱讀器對設備上的RFID標簽進行掃描，RFID標簽信息自動存儲在閱讀器和系統數據庫中。通過無線網絡可迅速地獲得設備的實際情況。項目建成后，還支持各種統計分析，統計各類搶救設備分布情況、使用率、同期對比等；統計各類設備過保情況等。

（3）在危險物品和醫療垃圾車上安裝了RFID標簽，當危險物品和醫療垃圾車違規推出了區域，定位系統就會實時報警，并記錄其違規運行的歷史軌跡情況，同時系統標簽蜂鳴、系統端彈出提示或短信提示等。在事后，可以很容易地查看歷史軌跡，快速確認可能出現交叉感染的范圍。

（4）通過計算機記錄消毒供應包的回收、分類、清洗、消毒、干燥、檢查保養、包裝、滅菌、儲存及發放過程進行相關記錄，建立全程質量控制及可追溯體系，可以督促消毒供應中心工作人員確保醫療器械的清洗和滅菌合格。

5 結束語

本文系統通過與醫院現有信息化改造項目中集成平臺的對接，達到在不改變醫院現有信息系統結構的情況下，以國際HL7標準與醫院現有信息系統互聯互通。通過醫院ESB的技術手段，既充分利用醫院現有HIS的數據與功能積累，又保持本項目內系統的相對獨立性。項目建設完成后，通過與現有HIS集成，采用成熟的有源RFID技術，為醫院提供完善的醫療垃圾管理、設備追蹤和供應室追溯的智能化解決方案，幫助醫院提高工作效率，降低醫院運營成本，提高醫療服務水平。

[1] 中華人民共和國科學技術部等十五部委,中國射頻識別(RFID)技術政策白皮書[S].2006.

[2] 施亮,傅澤田,張領先.基于RFID技術的肉牛養殖質量安全可追溯系統研究[J].計算機應用與軟件,2010,1(27):40-43.

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[5] 李敏波,金祖旭,陳晨.射頻識別在物品跟蹤與追溯系統中的應用[J].計算機集成制造系統,2010,1(16):202-208.

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