多院區發展背景下基于物聯網技術的醫療設備管理實踐

黃天海，褚永華，鄒瞿超，王元吉，王志康

1. 浙江大學醫學院附屬第二醫院 臨床醫學工程部，浙江 杭州 310009；2. 創業慧康科技股份有限公司，浙江 杭州 310056

引言

醫院多院區或集團化發展是全面推進公立醫院改革的重要舉措[1-3]，“十四五”期間，浙江省大力推行“山海”提升工程[4]，重點扶持山區海島縣級醫院，平衡各地區醫療衛生發展，加快建設共同富裕先行示范區[5]對多院區同質化管理提出了更高的要求。近年來，我院以單體多院區[6]為發展模式，截至目前已擁有3個主院區和14個“山海”分院。在醫療設備管理方面，由于受空間地域限制、人員管理、財務管理等因素影響，不同院區之間在固定資產、設備信息互通、日常工作流程等方面的同質化管理上存在一定難度[7]。

我院3個主院區醫療設備總數3萬余臺，涉及品牌多、數量大，多院區、跨區域的醫療設備精細化管理難度大，當前管理模式多傾向于設備靜態管理、原始數據的處理，難以對設備的實時狀態、動態數據和使用情況進行在線監管和分析[8]。從設備配置合理性、臨床使用規范性、國有資產臺賬準確性、質量管理同質化等方面考慮，采用傳統的管理模式已無法滿足要求。隨著信息技術的發展，物聯網技術也逐漸應用在各類醫療場所[9-11]，由此而衍生的智慧醫療服務體系越加成熟，“智慧病房”“智慧ICU”作為智慧醫療的重要細分領域在智慧醫院建設中越來越受到重視[12-14]。本文通過開發一套醫療設備智能化物聯管理系統，應用物聯網技術實現多院區醫療設備統一管理，實時監測設備使用狀態，利用物聯網技術及智能硬件設備，對接醫院信息系統、電子病歷系統等信息系統，完成傳統病房的智能化改造，實現醫療數據的高效采集和使用，提升醫院智慧醫療管理水平。

1 醫療設備智能化物聯管理系統設計

以質量管理為核心，建立一套基于云平臺的醫療設備智能化物聯管理系統，合理配置醫療設備，規范臨床安全使用，實現跨院區醫療設備一體化、精細化、同質化管理，使其發揮最大效能、產生最大效益。系統整體網絡拓撲圖如圖1所示。

圖1 系統網絡拓撲圖

平臺通過面向服務的架構[15]模塊化靈活部署，配合各網絡已建安全模塊的配置應用，適應復雜的網絡穿透和聯網[16-17]。利用5G實現更快（低時延1 ms）、更寬（高寬帶10 Gbps）、更廣（萬物互聯百萬級）等特點[18-21]。應用私有云和內網結合的方式，3個院區應用同一套系統，同一個管理員賬戶，數據存儲在同一個數據庫內。手機端操作采用釘釘和微信小程序，通過院內堡壘機和網閘進行安全保護，之后將操作記錄存入內網服務器的數據庫內，以此來實現跨區域單平臺多用戶的一體化管理模式。

管理端設計了接入層、基礎設施層、平臺層、應用層、展示層5個邏輯層次，采用模塊化設計方法，包含醫療設備管理和在線監測等功能模塊，系統整體架構如圖2所示。

圖2 物聯管理系統邏輯架構圖

采集端通過物聯網技術實現不同終端不同環境下的數據交互和匯聚。醫療物聯網包含三要素：“物”是指聯合的對象，可以是醫護人員、患者、設備等；“網”是流程，以網絡為橋梁和媒介實現物與物的連接；“聯”就是信息交互[9-10]。通過物聯網技術實時監測設備運行狀態、報警記錄、開機時長、開機率等信息，用于故障分析和設備績效考核；在醫療服務上，可以監測疾病，動態協助疾病管理，包括生命體征實時監測、GPS定位和報警、遠程診斷、輔助診斷和決策支持[22]。根據醫療設備種類（表1），制定數據采集方式，實現通過物聯網設備采集生命體征監測數據或設備運行數據并存儲到服務器，采集的數據為設備運行管理提供支撐，或提供給第三方應用進行數據展示、病歷調用、科研分析等。

表1 常見醫療設備數據監測

2 智能化物聯管理系統的管理實踐

2.1 移動化便捷管理

根據我院設備管理制度要求，本系統可通過信息化手段進行流程化操作來規范臨床安全使用。系統采用跨平臺B/S結構[23-24]，基于二維碼識別規則，結合移動端（釘釘、微信）應用和瀏覽器訪問操作，以質量管理為基礎，實現對醫療設備的采購管理、供應商字典庫、三證管理、合同檔案、驗收入庫、維護保養、報修維修、質控檢測、定期巡檢、使用科室日常檢查、使用登記、備機租賃管理、計量管理、報廢管理等各個環節形成全生命周期、全流程的動態管理，見圖3。

圖3 云平臺功能模塊

2.2 建立標準數據庫、知識庫

建立各類電子表單，包括設備臺賬錄入表單、報修表單、維修記錄表單、預防性維護記錄表單、巡檢表單、質控表單、臨床登記表單（血糖儀質控登記、設備日常檢查、冰箱溫度登記）等。建立醫療器械標準數據庫，包括使用操作流程、說明書、培訓PPT、演示視頻、維修手冊等，供臨床科室與設備管理部門查詢與學習。建立動態的醫療器械資質文件數據庫（醫療器械產品注冊證、生產經營許可證等），對照國家藥品監督管理局網站數據，及時更新注冊證等信息。

2.3 醫療設備全生命周期管理流程

應用本方案設計的系統實現醫療設備全生命周期管理，提高工作效率，工作流程包含資產管理和質控管理（圖4）。

圖4 系統功能示意圖

（1）資產管理：包括設備信息、臺賬、設備檔案、文檔管理等。

（2）報修維修：利用微信或者釘釘掃描資產二維碼報修，形成報修和維修閉環管理并形成相應的記錄。支持文字、圖片、語音記錄，根據分工自動派單并通知相應工程師，明晰職責，提高效率。同時臨床使用者可以實時查看設備維修狀態，監管維修進度，維修結束后進行服務評價，報修、維修流程如圖5所示。

圖5 報修維修流程

（3）設備巡檢：通過手機端實現工程師每月設備巡檢，并形成電子記錄，由臨床電子簽名確認后完成巡檢記錄。

（4）PM和質控檢測：根據設備的預防性維護計劃，有到期前提醒功能。通過手機端完成預防性維護項目，上傳質量檢測記錄，確保設備儀器的精準、可靠，降低醫療風險。

2.4 評價指標

（1）每月備機漏登率（借還備機未登記次數/借還備機總次數）、備機使用率（備機實際使用時長/總時間）和3 d內歸還率（借用3 d內歸還次數/總出借次數）。

（2）每月備機漏登率、備機使用率和3 d內歸還率。

（3）報修、維修量、報修響應率和7 d內完修率。

（4）預防性維護（Preventive Maintenance，PM）數量、PM完成率（實際完成PM數與計劃需要完成PM總數比值）及PM及時率（非超期完成PM數與完成PM總數比值）。

3 智能化物聯管理系統的應用效果

3.1 系統應用界面

新系統于2021年1月正式啟用，并通過實際使用不斷優化設計。在PC端用管理員賬戶、工程師賬戶或者醫護人員賬戶進入系統進行相應操作，管理員賬戶界面如圖6所示。可視化界面顯示設備實時狀態，設備資產分布占比，維修、質控檢測數據等信息，讓科室管理者可以隨時查閱和了解設備運行狀態和工程師工作績效。

圖6 設備管理系統PC端界面

在手機移動端，不同賬戶根據權限設置也可進行日常操作，如維修報修、質控檢測，也可查閱設備資料，調用統計分析結果。手機端界面如圖7所示。

圖7 系統移動端應用界面

3.2 醫療設備物聯監控

大型設備（CT、MRI、DR、DSA、超聲等）需要安裝數據采集器硬件，主要通過讀取設備LOG日志文件進行監控，可實現設備使用包括開關機時間、每日工作量、設備使用掃描部位等；實現設備各種傳感參數監控，例如CT球管溫度、打火次數，球管曝光次數、DAS溫度、MRI液氦濃度、冷頭溫度等，對異常指標及時短信微信提醒；實現遠程維修指導；獲取的數據也可以為大型設備的績效評價和成本效益分析提供數據支撐。

對于生命體征監測和生命支持類設備（監護儀、呼吸、麻醉、除顫儀、CRRT等），獲取廠家接口協議，通過RS232或RJ45接口獲取設備數據。在生命體征設備上綁定信息采集終端，設定采樣頻率，對設備主要醫學參數，以及設備運行時間、報警信息、系統日志等信息進行采集并存儲，統計分析各項指標。可根據系統預設對設備的故障、保養等情況進行提醒和預警，為醫療設備精細化管理提供有力的數據支撐。

3.3 醫院物聯網智能租賃柜

我院3個主院區均設有備機中心，用于全院生命支持類設備的應急調配和租賃，備機中心有監護儀、呼吸機、吸引器、注射泵等設備。現有的應急設備租賃管理主要依賴人工登記完成，用信息系統進行簡單的借出和歸還登記，由配送工人進行運送。由于人工記錄的方式需要有固定的記錄人員，工作量大、不可追溯，導致經常發生設備借出去向不明的情況。同時這種方式無法精確知曉應急設備的實時在用情況，應急物資的調配效率大大降低。利用信息化手段優化設備調配流程，租賃流程如圖8所示。

圖8 設備租賃流程

通過物聯網技術手段，使用智能租賃柜的方式，由臨床科室通過移動設備進行租賃申請或者設備歸還申請，管理員審核通過后，臨床人員可以通過員工工牌在智能柜刷卡后自助完成設備借用或歸還。系統對備機中心賬下的設備進行物聯網監控，實時監測設備使用狀態，通過系統自動統計使用時間并進行租賃結算。

我院備機中心啟用智能租賃后，備機的借還可以通過科室自助完成，減少等候時間，同時避免了非工作時間備機延遲歸還的問題。通過物聯網的監測，精確結算備機租賃時間和租賃費用，大大增加了借還的及時性和設備的使用效率。分別統計2020年和2021年的5月至10月備機中心運營數據，其每月備機漏登率、備機使用率和3天內歸還率分別為7.82%、1.49%，64.15%、90.78%，56.85%、89.77%。應用智能柜后備機漏登率大大降低，備機借出后不知去向情況減少，降低了備機遺失的風險；物聯監測可實時知曉設備在用狀態，待用閑置超過1 h可提醒科室及時歸還，增加了調配效率和設備利用率。

3.4 設備相關數據監控和分析

基于設備運維信息建立售后服務評價體系，對醫院設備管理部門及維修工程師進行滿意度考評，對廠家、供應商、第三方公司服務質量的各項指標進行客觀評價，為醫療設備采購提供科學的數據支撐。

通過預防性維護、質量檢測數據，建立質量控制的分析模型，為建立醫療設備安全風險預警機制做基礎。通過人為故障率統計分析，改進臨床科室對醫療設備的管理模式。系統設備運維狀態展示如圖9所示，作為科室內部質控工具，用50寸屏幕展示設備運維狀態，讓科室員工相互知曉報修未響應和待修時長等情況，以及本月未完成工作任務，以此激勵工程師及時處理。

圖9 設備運維狀態展示

3.4.1 維修統計

從多個維度統計各個院區的維修情況，從統計數據中分析使用科室故障情況、人為故障率情況，以此確認是否需要對使用科室進行培訓指導。通過設備管理系統統計不同工程師在某一段統計時間內維修總次數、維修響應時間、完修率等指標，以此作為考核工程師工作績效依據之一。

應用新系統后，借助移動端報修、維修的便利性，以及報修后系統自動發送通知到分管工程師的提醒功能，系統應用前后的維修、報修數據有明顯改善，平均漲幅超過44.1%。2020年及2021年5月至10月的報修、維修量、報修響應率和7 d內完修率如圖10～11所示。

圖10 系統應用前后報修、維修量比對

圖11 系統應用前后報修響應率和7 d內完修率比對

3.4.2 質控統計

統計各個院區醫療設備預防性維護和性能檢測情況：系統可以檢索每位工程師在某一段時間內的PM數量及PM完成率及PM及時率。通過統計數據，考核工程師日常工作完成情況，分析設備質控檢測合格率。啟用新系統后，借助系統的任務分配和提醒功能，增加了醫療設備PM完成率和及時率，統計2020年及2021年5月至10月3個院區質控數據（其中城東院區為2020年9月啟用的新院區）。一類醫療設備PM完成率6個月持續監測均達到100%，每月PM完成率均高于97%，達到科室質量監控指標要求，近6個月PM完成及時率均值為96.12%。系統應前后質控數據比對如表2所示。

表2 系統應前后質控數據比對

4 討論和總結

本文針對多院區發展下醫療設備的同質化管理難點，提出通過物聯網技術、5G通信技術以及互聯網云技術的聯合應用，開發醫療設備智能物聯系統，實現醫療設備的信息化管理和實時在線監測。該設計對多院區醫療設備的信息系統建設進行了整體規劃，完成跨院區間數據整合，不僅滿足單體多院區模式的管理需求，也有利于醫共體、醫聯體模式下的醫療設備管理要求，助力不同院區下診療服務的一體化、智能化管理，為區域醫療中心建設提供數據支持。系統功能模塊中根據設備的狀態監測，配合智能存儲柜，采用了創新性的設備調配模式，大大增加設備的使用效率和對醫療資源的整合應用。

現有的信息化醫療設備管理系統往往長于單項技術而忽視了管理的全面性。李濤等[25]在研究中提出采用無線個域網和無線射頻識別技術進行設備定位，獲取設備使用位置信息，以此輔助設備調度管理，該方案無法精準獲知設備實時在用狀態。李宏行等[26]提出的基于B/S架構的醫療設備管理系統主要應用于PC端的管理操作，缺乏移動端應用的便利性。于強等[27]研發了基于Web的現代醫療設備管理系統，僅簡單地將設備質控管理工作無紙化，而維修數據的統計均由手動錄入數據，無法通過設備狀態監測實時獲取設備原始數據，在設備使用評價和效益分析上缺乏設備性能數據支撐。本系統相對于已有方案對智慧醫療的建設研究更為深入，對采集到的醫療設備相關診療數據解析更為充分，能夠將數據更好更深入地應用到臨床診斷和治療中。

通過醫療設備的信息化管理，在設備狀態監測、臨床安全使用上實現閉環管理，讓醫療設備的臨床使用處于可追溯的監管之下，有完善的安全保障體系，實現了真正意義上的醫療設備入院后的全流程、全生命周期管理，做到了入院有管理、使用可追溯、維護有記錄。基于信息技術的醫療設備管理模式，大大提高了工程人員的工作效率。通過后續研究，還可將醫療設備管理和臨床應用相結合，把采集到的患者生命體征監測數據進行人工智能分析，開發臨床輔助決策和智能預警系統，能夠實現對患者的疾病進行風險預測，及時發現患者異常情況，盡早干預治療，提高救治率。