醫(yī)院實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)在醫(yī)療管理領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展

袁國萍，姜 勤，潘紅英

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院，浙江杭州 310018

《關(guān)于進(jìn)一步深化優(yōu)質(zhì)護(hù)理、改善護(hù)理服務(wù)的通知》(國衛(wèi)辦醫(yī)發(fā)〔2015〕15號(hào))指出，要充分利用信息技術(shù)，助力提升優(yōu)質(zhì)護(hù)理工作。尤其在2019年新型冠狀病毒肺炎疫情中，通過搭建電信大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，利用實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)(real-time locating system，RTLS)統(tǒng)計(jì)人員流動(dòng)、追溯患者行程、確診并控制疫情，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值在疫情防控中得到了高度重視。盡管RTLS在提高效率、促進(jìn)患者安全和提升衛(wèi)生保健質(zhì)量方面很有發(fā)展?jié)摿Γ卺t(yī)療保健領(lǐng)域的應(yīng)用仍落后于早期的預(yù)期，我國在數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)治理等方面還存在很多不足[1]。現(xiàn)綜述國內(nèi)外醫(yī)院RTLS在醫(yī)療管理領(lǐng)域中的應(yīng)用，以期為今后在國內(nèi)更好地開展RTLS保障人員安全、提升優(yōu)質(zhì)護(hù)理工作提供參考和依據(jù)。

1 醫(yī)院RTLS概述

1.1 醫(yī)院RTLS的主要內(nèi)容

醫(yī)院RTLS是指利用無線網(wǎng)絡(luò)、可穿戴便攜設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、5G等新興技術(shù)，對(duì)院內(nèi)設(shè)備、物資以及人員進(jìn)行實(shí)時(shí)定位和跟蹤，并為衛(wèi)生專業(yè)人員提供高效、準(zhǔn)確的醫(yī)療數(shù)據(jù)訪問[2]。

1.2 工作原理

院內(nèi)物資或人員可通過粘貼RTLS電子標(biāo)簽、佩戴智能手環(huán)等無線設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，電子標(biāo)簽和無線設(shè)備會(huì)定期向安裝了RTLS的定位激勵(lì)器及無線接入點(diǎn)發(fā)出信號(hào)，或當(dāng)一個(gè)標(biāo)簽通過位置激勵(lì)器時(shí)，標(biāo)簽將接收低頻信號(hào)并傳送到后端定位服務(wù)器，定位服務(wù)器根據(jù)精準(zhǔn)定位算法破譯信號(hào)，實(shí)時(shí)在全球廣域網(wǎng)界面的電子地圖上確定RTLS標(biāo)簽或者無線設(shè)備的確切位置[3]。同時(shí)，定位服務(wù)器也可向RTLS標(biāo)簽發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器間的雙向通信。

1.3 不同室內(nèi)無線通信技術(shù)的差異

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新的無線通信技術(shù)也不斷地產(chǎn)生，現(xiàn)今常用的室內(nèi)定位無線通信技術(shù)主要有如下幾種：WiFi、藍(lán)牙、紅外通信技術(shù)、全球定位系統(tǒng)(global positioning system，GPS)、超寬帶(ultra wide band，UWB)、射頻識(shí)別(radio frequency identification，RFID)、紫蜂(ZigBee)無線技術(shù)等。WiFi的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在具有較快的傳輸速度和較遠(yuǎn)的傳輸距離方面，但是也存在成本高、功耗高等缺點(diǎn)[4]。而常用的紅外通信技術(shù)及藍(lán)牙等室內(nèi)定位技術(shù)在短距離數(shù)據(jù)傳輸方面有一定程度的使用，但在傳輸速度和有效傳輸距離方面存在不足[5]。當(dāng)前流行的GPS、北斗定位系統(tǒng)僅在室外環(huán)境中得以實(shí)現(xiàn)，無法滿足醫(yī)院區(qū)域性的實(shí)時(shí)定位需求[6]。UWB技術(shù)是一種無線載波通信技術(shù)，具有低系統(tǒng)復(fù)雜度、低發(fā)射信號(hào)功率譜密度、低截獲能力、高定位精度并對(duì)信道衰落不敏感等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場(chǎng)所的高速無線接入[7]。而ZigBee無線技術(shù)則是一種短距離的無線通信技術(shù)，與WiFi、藍(lán)牙相比，ZigBee無線技術(shù)雖然在傳輸速率上有差距，但具有低功耗、低成本、低復(fù)雜度等特點(diǎn)，在靈活配置網(wǎng)絡(luò)上更勝一籌[8]。RFID是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù),RFID跟蹤要求用戶佩戴RFID標(biāo)簽，不斷向安裝在醫(yī)院不同位置的傳感器發(fā)送無線信號(hào)，通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別物體并獲取數(shù)據(jù)信息，RFID技術(shù)能夠在室內(nèi)環(huán)境特別是醫(yī)療環(huán)境中運(yùn)行良好[9]。目前，RFID定位以及ZigBee無線技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，促進(jìn)了醫(yī)院區(qū)域性實(shí)時(shí)定位管理水平的提升。

2 醫(yī)院RTLS在醫(yī)療管理領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 資產(chǎn)和設(shè)備的跟蹤與管理

資產(chǎn)和設(shè)備跟蹤在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛，醫(yī)療資產(chǎn)的識(shí)別、跟蹤和管理是每家醫(yī)院的重要需求。有學(xué)者探索發(fā)現(xiàn)RTLS可以對(duì)環(huán)境敏感的醫(yī)療用品進(jìn)行跟蹤，如血液跟蹤系統(tǒng)可以連續(xù)報(bào)告血液溫度，以保證血液的質(zhì)量，還可以對(duì)捐獻(xiàn)的血液進(jìn)行跟蹤，確認(rèn)指定的血袋已運(yùn)送到目標(biāo)患者[10]。有研究指出，引入綜合信息技術(shù)可以預(yù)防絕大多數(shù)的藥物錯(cuò)誤，如為藥劑師、醫(yī)生和床邊護(hù)士配備包含條形碼或RFID的無線設(shè)備，幾乎可以消除所有人為錯(cuò)誤[11]。在外科手術(shù)過程中，美國每年估計(jì)有1 500個(gè)物體留在患者體內(nèi)，其中三分之二是海綿，為解決這個(gè)問題，Dorrel等[12]提出了一種手持魔杖掃描裝置，使用該裝置前，需要將RFID標(biāo)簽粘貼在海綿上，手術(shù)畢使用該裝置檢測(cè)患者體內(nèi)是否帶有RFID標(biāo)簽的海綿，結(jié)果顯示，該定位跟蹤系統(tǒng)的檢測(cè)準(zhǔn)確率為100%。

2.2 人員的跟蹤與安全管理

2.2.1患者安全管理

近幾年來關(guān)于患者安全問題成為全球各國醫(yī)療安全主要關(guān)注的焦點(diǎn)，引起了社會(huì)的普遍關(guān)注。研究顯示，每年約20萬住院患者死于院內(nèi)安全管理問題[13]。目前，RTLS正在超越僅作為一種資產(chǎn)追蹤器的認(rèn)知，越來越多地被視為一種可以通過追蹤患者來改善護(hù)理結(jié)局、提高醫(yī)療安全的新技術(shù)，如定位阿爾茨海默病患者、結(jié)核病患者、兒童、新生兒等。有學(xué)者探索性地將RFID與現(xiàn)有醫(yī)院信息系統(tǒng)集成，在患者就診過程中，獲取患者的信息、捕捉門診行為，幫助醫(yī)生做出快速診斷和決策，并通過監(jiān)測(cè)及感知患者的突發(fā)情況，及時(shí)啟動(dòng)緊急救治措施[14]。身份核查錯(cuò)誤是醫(yī)療差錯(cuò)的主要來源之一，使用RTLS技術(shù)可以減少誤認(rèn)的發(fā)生[15]。有學(xué)者將智能腕帶應(yīng)用在患者身份識(shí)別的過程中，入院時(shí)給患者一個(gè)戴RFID標(biāo)簽的腕帶，當(dāng)RFID閱讀器掃描患者智能腕帶時(shí)，腕帶會(huì)顯示患者的各種信息，包括患者的姓名、相關(guān)健康信息等，并識(shí)別患者和醫(yī)療設(shè)備的位置，實(shí)現(xiàn)高精度的人和物體的定位[16]。此外，患者的電子圖像被發(fā)送到醫(yī)院的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)掃描腕帶讀取信息后，醫(yī)院系統(tǒng)會(huì)對(duì)患者信息進(jìn)行識(shí)別，防止患者信息的重新登記[17]。在同一領(lǐng)域，Tang等[18]提出的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由藍(lán)牙低能量技術(shù)、深度分類器和后向約束算法組成，顯著提高了RTLS跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的精度和穩(wěn)定性。而Ding等[19]將RFID和無線局域網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來用于患者跟蹤，入院時(shí)每例患者都被給予Aero Scout T2標(biāo)簽，使用該技術(shù)，工作人員可以在地圖上觀察到患者的位置及活動(dòng)路線，按照路徑可以找到該患者。有學(xué)者還對(duì)視力障礙患者的室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了探索，其基于RFID設(shè)計(jì)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，不需要任何等待時(shí)間，通過語音導(dǎo)航幫助視力障礙者在醫(yī)療中心內(nèi)找到其首選目的地[20]。

2.2.2醫(yī)院特殊情況的安全管理

醫(yī)護(hù)人員與患者接觸時(shí)間長(zhǎng)，傳染病的感染風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高。接觸者追蹤對(duì)于傳染病暴發(fā)的預(yù)防和控制至關(guān)重要[21]。Ho等[22]在新加坡新型冠狀病毒肺炎大流行期間，對(duì)所有接觸過該院新型冠狀病毒肺炎患者的醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行追蹤，以確定新型冠狀病毒肺炎患者與醫(yī)護(hù)人員之間的潛在接觸者總數(shù)，通過對(duì)比醫(yī)護(hù)人員的自我報(bào)告發(fā)現(xiàn)，基于RTLS的接觸者追蹤比采用電子病歷追蹤在敏感性和特異性上均更加有效。為保護(hù)嬰幼兒和阿爾茨海默病患者，加拿大的一家公司試驗(yàn)性地開展基于RFID的RTLS，其設(shè)計(jì)了一種新的腕帶，當(dāng)患者離開醫(yī)院時(shí)，閱讀器會(huì)自動(dòng)向安保人員和醫(yī)院護(hù)士發(fā)送警報(bào)信息，以確定患者的確切位置，防止不安全事件發(fā)生。Jeon等[23]建立的指紋圖譜是RTLS在精度方面的有效表現(xiàn)，如果醫(yī)護(hù)人員遇到緊急狀況，如被患者襲擊等，醫(yī)護(hù)人員可以按標(biāo)簽上的報(bào)警按鈕通知后端管理中心當(dāng)前的實(shí)時(shí)情況，以助安保人員更快速地采取應(yīng)對(duì)措施。

2.3 優(yōu)化醫(yī)院工作流程

由于醫(yī)院資源難以實(shí)時(shí)分配，工作流程通常存在著效率不高等問題，RTLS的介入可以幫助改變醫(yī)院現(xiàn)有的自動(dòng)化人工流程。Park等[24]提出使用RTLS可以自動(dòng)確定患者的開藥時(shí)間，并簡(jiǎn)化患者從輔助檢查的登記到疾病的治療以及下一次就診的預(yù)約等一系列的就醫(yī)流程。麻醉醫(yī)生可以將RTLS作為一種額外的溝通工具，通過掌上電腦實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的終端可以隨時(shí)隨地記錄圍手術(shù)期工作細(xì)節(jié)，并持續(xù)監(jiān)測(cè)手術(shù)患者的生命體征，優(yōu)化圍手術(shù)期工作流程，提高醫(yī)護(hù)人員的工作效率[25-26]。

2.4 數(shù)據(jù)管理

通過分析醫(yī)療數(shù)據(jù)訪問的結(jié)果及根據(jù)用戶自定義規(guī)則，可以統(tǒng)計(jì)RTLS跟蹤的各類數(shù)據(jù)，包括各項(xiàng)醫(yī)療、護(hù)理工作的執(zhí)行次數(shù)、單人的工作情況和閑置時(shí)間、每天各崗位的工作高峰期，并對(duì)各報(bào)警事件發(fā)生的時(shí)間和區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[27-28]。

3 醫(yī)院RTLS在醫(yī)療管理領(lǐng)域的推廣

國內(nèi)醫(yī)院經(jīng)過十多年的信息化建設(shè)，擁有較為完善的醫(yī)院信息系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室信息管理、遠(yuǎn)程安裝服務(wù)、影像歸檔和通信等系統(tǒng)，但是在人員密集度的管控、物資定位、醫(yī)保患者住院管理等問題上一直沒有得到很好的解決，如果缺乏對(duì)醫(yī)療資產(chǎn)和人員的實(shí)時(shí)監(jiān)控，則直接影響了診療服務(wù)質(zhì)量和醫(yī)院效益。RTLS方案的實(shí)現(xiàn)可以改善醫(yī)院工作流程，使得醫(yī)院以最小的成本實(shí)現(xiàn)利益的最大化。越來越多的醫(yī)院將采用成本效益更高的RTLS，如ZigBee無線技術(shù)、紅外通信技術(shù)和UWB等技術(shù)，以及醫(yī)療保健部門日益增長(zhǎng)的智能醫(yī)院，是醫(yī)院系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。而RTLS推行的一些主要限制包括：選擇和應(yīng)用適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施之間缺乏互操作性、隱私問題、系統(tǒng)的實(shí)施和維護(hù)成本較高[29]。因此，針對(duì)組織的不同需求，可以利用物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等新技術(shù)或這兩種技術(shù)的結(jié)合來設(shè)計(jì)RTLS，以克服現(xiàn)有的約束和缺點(diǎn)。另有學(xué)者指出，由于新技術(shù)需要大量投資，因此應(yīng)認(rèn)真考慮員工對(duì)新技術(shù)的態(tài)度，并培訓(xùn)員工的自我效能感，就技術(shù)目的進(jìn)行溝通，建立信任，以確保RTLS的成功實(shí)施[30]。

4 結(jié)語

已知報(bào)告的在醫(yī)療保健中使用RTLS的好處包括但不限于：定位可移動(dòng)資產(chǎn)、設(shè)備管理、實(shí)時(shí)或接近實(shí)時(shí)地監(jiān)控患者和員工的位置、增強(qiáng)患者安全性、提高人員利用率和減少信息傳遞中的錯(cuò)誤降低成本、改善患者結(jié)果、提高護(hù)理質(zhì)量和患者滿意度。目前，國內(nèi)醫(yī)院迫切需要建立一個(gè)醫(yī)療動(dòng)態(tài)管理平臺(tái)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)療設(shè)備、病房、患者、藥品、醫(yī)療垃圾、醫(yī)療用品等醫(yī)療資源的自動(dòng)實(shí)時(shí)追蹤，并基于此建立新一代的醫(yī)療急救系統(tǒng)和社會(huì)應(yīng)急醫(yī)療防御系統(tǒng)，以期為更好地在國內(nèi)開展RTLS，助力醫(yī)院管理提供依據(jù)。