物联网在智慧医院信息化建设中的应用与展望

时间：2024-06-19

□ 刘祉呈 LIU Zhi-cheng 杨光 YANG Guang 马川 MA Chuan

国家工信部在2017年依据国务院《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》编制了《物联网的十三五规划(2016—2020)》，提出加快物联网与行业领域的深度融合，在医疗领域，推广物联网技术在药品、耗材流通、患者看护、医护电子病历、患者远程监控等方面的应用。

得利于无线感知技术和通信网络技术的发展，医疗领域物联网应用处于大规模增长时期。预计未来5年全球医疗物联网市场规模将超过1500亿美元，复合增长超过38%。在国家政策引导下，物联网技术应用已在全国各大医院迅速发展，利用物联网技术赋能智慧医院建设，实现医院管理的精细化和智能化。

物联网(internet of things)通过各种信息传感器，遵循各类通讯协议来实现网络与数据的交互，以实现对物品和过程的智能感知、识别、监控和管理。若保证物联网技术能够得到有效应用，应该将射频识别技术、定位技术、传感器设备等予以有效整合，相关的协议规定必须要执行到位，确保定位、辨识、监测更具智能化。医院众多场景中的应用需要计算庞大的数据，若要得到即时反馈，则需充分考虑边缘计算的应用，建立起“云边端三体协同”体系，即边缘计算和云计算的混合使用。通过既定程序即可保证指令能够真正执行到位，进而保证人物间能够实现有序交流[1]。

物联网相关技术

1.物联网通信技术。在物联网当中，通过传感器设备能够实现信息的传递，但要保证其更具实效性，必须要对成本、功耗予以有效控制，同时真正做到对等通信。对物联网进行构建的过程中，可以采用的组网技术是较多的，不同的物联网网络技术适合不同的应用场景，物联网网络技术根据传输距离主要分为三大类。(1)短距网：主要是蓝牙、ZigBee、RFID、NFC、UWB等；(2)低功耗广域网：Lora、Sigfox、NB-LOT；局域网：WiFi等；(3)广域网：3G/4G/5G等。

2.射频识别技术。在智慧医院物联网技术的应用中，射频识别技术的应用是不可或缺的。所谓射频识别，即对目标物进行识别、标识。此种技术防水性能较高，可抵御高温，且寿命较长，最重要的是，可实现远距离读取数据，相关数据可以进行加密处理并可对大量数据进行存储、更改，物体处于运动状态时，同样可以进行识别，因此具有明显的优势。此种技术主要采用的是无线射频方式，通过双向通信可以使数据交换目的切实达成并能够实现自动识别。

医院物联网建设的总体思路

智慧医院建设是医院发展的必然趋势，过去很长一段时间，医院在提供医疗服务、物品管理时采用的是人工方式，这使得工作效率较为低下。随着移动互联网技术和物联网技术的发展，以WiFi、蓝牙、Lora、ZigBee等不同技术协议为基础的医疗应用大量进入医院场景，物联网技术高频率、自动化、实时的数据采集方式，可以有效降低医院管理成本，实现患者服务与后勤运维的全程监测。物联网技术给医院带来便捷和安全的同时，也带来了新的问题，主要有两大方面。

1.编码标准不统一，协议各式各样。在目前大部分医院物联网建设过程中，主要以各科室独立应用系统的形式分布在门诊、医技、住院、病理、药房、后勤等多个院内职能部门。各家医疗物联网厂商使用的技术不同，通讯协议不同，导致底层硬件与上层应用无法互联互通，底层硬件壁垒严重，各业务系统之间数据共享困难。同时由于物联网协议不同，导致医院在建设物联网应用时，无法复用原有网络，多种网络甚至多重网络建设既增加了医院投资成本，也增加了医院的运维成本。

2.物联网设备安全风险突出。数据安全在物联网高速发展的过程中存在一定的缺陷，现有的物联网设备缺乏身份验证，没有加密传输，信息容易被人截取，甚至设备能被黑客控制，造成患者隐私泄露。如何保证医院能安全地使用医疗物联网设备成为医院急需解决的问题之一。

如图1所示，医院物联网的建设首先需要有顶层设计，在网络层面建立统一的物联网网络，通过物联网智能网关将不同的物联网协议进行集成与协议转化，形成真正的“一网多用”。在信息软件层面，建立物联网中台，物联网中台作为一个医院物联网应用的基础支撑性平台，为智慧医院中所有智能设备提供平台化管理服务，包括设备管理、运行监控、路由转换、连接适配等公共需求服务，物联网中台纵向可支持系统应用和智能设备的联通，横向可支持物联网系统应用的扩展和系统间的互联互通，形成医院内统一平台化战略，以满足智慧医院长期健康、快速发展的要求[2]。

图1 医院物联网架构

物联网技术在医院信息化建设中的应用

1.物联网技术在远程监护中的应用。我国已经进入老年社会，高龄人口数量明显增加，因高龄病患通常患有慢性疾病，要加强其日常监护，就会消耗大量医疗资源。利用物联网技术的特性，对近距离通信技术、无线射频技术、以穿戴式设备为主的生命体征监测设备等加以整合，构建起远程智能监护系统，通过感知监控模块即可使相关数据传输至数据中心，实现患者生命体征的实时监测，利用AI技术来对数据予以分析、整理，实现健康跟踪分析与干预指导管理。当病患的生命体征出现异常变化，相关的仪器设备可及时将数据提供给医护人员，在第一时间进行处置，大大减轻医护人员的工作负荷，大幅提高时间利用率[3]。

2.物联网技术在人员安全管理中的应用。对于医院来说，要加强人员管理，这里所说的人员是指医务人员、病患、探访人员，为了保证人员管理更具实效性，应该依据其身份来对进出权限予以设定，重要场所、核心办公区必须要加强进出管控并要保证相关记录的详细完整。医院场所人员流动量非常大，手术室、放射室、化验室等区域非常重要，要对人员进出予以控制，医务人员也不可随便进出。另外，老年病区、传染病区、精神病区等区域具有一定的敏感性，没有获得权限的人员不可擅自进入。老年痴呆患者由于自身记忆力退化，认知不明，经常会发生院内迷路、院外走失的情况，精神病患者会发生逃离医院和一些暴力行为，强传染病患者携带传染病病毒，均不可让其在院内自由活动。这些患者的监护都需要很多人力，若看护人员疏忽，将造成不可挽回的后果。医院在展开人员安全管理时，需要充分利用电子标签、电子地图、无线定位、安防监控等技术，相关人员佩戴电子工牌或者电子手环，通过定位网络对人员的行动路线进行管理，在发生异常情况时及时报警。目前在医院人员常规定位应用上，主要采用蓝牙定位技术，将蓝牙信标与蓝牙终端(标签、手机)之间的信号强度转换为距离数据，通过三点定位原理融合多源定位技术，确定实时高精度位置。在特殊场景，例如急诊中心患者流向管理、手术室流向管理，需要更高精度的定位和时间停留管理，则主要采用UWB定位技术[4]。

3.物联网技术在用药管理中的应用。将物联网技术加以充分应用后，可以使医院用药管理的信息化程度大幅提高，医务人员、药房人员可以切实完成好药品发取工作。通过扫描配药单条形码，实现身份和处方信息核对，防止药品发放错误。从现有医疗系统来看，药品质量不达标情况较为常见，这对整个医疗行业产生的负面影响是非常大的，物联网技术应用后可有效解决该问题。通过智能标签就能够对药物名称、类型，生产厂家、批次，国药准字号等有切实的了解，利用标签则可使药品信息直接公开，使得市场中的假冒伪劣药品得到有效清理。此外，传感设备的应用可使医院对药品物流的相关状况有切实的了解，进而保证存储、运输等方面管理得到加强。

4.物联网技术在智慧医护管理中的应用。智慧医护管理的核心是通过移动PDA及患者腕带来快速、精确识别患者身份，使医护人员实时了解病人的相关诊断、用药情况、医嘱信息、电子病历等相关信息。尤其是在患者病情出现异常后医护人员能够第一时间实现临床记录的查看，无须再次重复检查，实现对整体医疗服务流程的优化。对于住院患者的临床护理工作采用患者腕带和用药标签的双重身份识别的模式，不仅能够提高护理人员的工作效率，提高患者用药的准确性、及时性，还能实现医嘱全生命周期的跟踪，让临床医生真正掌握患者的用药。而对于住院患者护理安全的管理，必须要尽快推动护理信息系统的完善，比如借助PDA、条形码、二维码等技术形式，综合运用以提高识别准确率[5]。

5.物联网技术在后勤管理中的应用。医院后勤改革是医院改革的重要环节，我国医院后勤管理基本上是行政化、粗放式的管理方式。医院后勤管理涉及的范围非常广，需要向现代化、标准化、精益化的管理方式转变。运用4G或5G网络、物联网、云计算、空间地理信息等新一代信息技术，对医院的后勤管理进行赋能，重构后勤服务的方式，能够提高后勤的服务能力，是实现医院现代化、精细化运营管理的重要措施。

通过物联网传感器，实现对医院水、电、燃气等能耗在线监测，实现对医院环境的在线监测，实现对医院机电设备、医疗设备的实时监测，使后勤管理的目标由“被动维修”转变为“主动运维”，系统能够结合设备的运行情况及后勤运维策略的实施效果，把不安全、不节能、不合理的数据主动报告给后勤管理人员进行人工干预。后勤管理的服务方式将由被动服务型转换到主动服务型，部门定位也由劳动密集型转化到知识密集型，实现后勤部门职能的提升。