范霽月，景慎旗，王忠民，常翀，丁中正，劉云

（1.南京醫(yī)科大學醫(yī)學信息學與管理研究所，江蘇 南京 211166；2.南京醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程與信息學院，江蘇 南京 211166；3.南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院（江蘇省人民醫(yī)院），江蘇 南京 210096）

0 引言

目前，醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)正處于數(shù)字化的變革點[1]，從醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、電子病歷（EMR）、臨床支持決策、院外的智能健康管理等信息系統(tǒng)到智能設(shè)備、移動互聯(lián)網(wǎng)等，醫(yī)療信息化覆蓋及數(shù)據(jù)利用呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，醫(yī)療模式正從傳統(tǒng)向智能化轉(zhuǎn)變。隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能、大數(shù)據(jù)等先進技術(shù)的迅猛發(fā)展，及其在醫(yī)療行業(yè)的深化應用，智慧醫(yī)療迎來了發(fā)展新機遇[2]。充分利用這些技術(shù)進行醫(yī)療資源優(yōu)化整合與協(xié)同共享，實現(xiàn)智慧醫(yī)療、智慧醫(yī)院的建設(shè)目標，解決醫(yī)療環(huán)節(jié)中的實際問題是當前信息化建設(shè)和研究的熱點問題[3]。

1 我院智慧病房的實踐

1.1 建設(shè)目標

基于物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬化與云計算等新技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)外智慧醫(yī)療的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，為提高醫(yī)院病房的管理效率和服務(wù)水平，降低管理成本，提高病房管理的整體效率，建設(shè)契合臨床業(yè)務(wù)流程和實際需求的智慧病區(qū)。

1.2 現(xiàn)狀調(diào)研情況

調(diào)研以國家智慧醫(yī)療的建設(shè)要求：《全國醫(yī)院信息化建設(shè)標準與規(guī)范（試行）》、《國家健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)標準、安全和服務(wù)管理辦法（試行）》等政策文件為指南，結(jié)合本院醫(yī)療信息化應用情況，通過訪談和實地考察等方式調(diào)研現(xiàn)階段病區(qū)信息化建設(shè)現(xiàn)狀和業(yè)務(wù)流程，深入了解病區(qū)實際條件和醫(yī)護人員的切實需求，形成智慧病房需求清單。

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)階段，醫(yī)院已基本完成診療全過程的業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)和管理。但是，各種系統(tǒng)實際應用中，面向上級醫(yī)師、下級醫(yī)師、護士等過程中，包括早交班、早查房、病人管理、日常診斷等有一系列的“痛點”亟待解決。如：（1）部分病房醫(yī)療設(shè)備仍為單機版，包括：心電監(jiān)護、耳溫、血壓等，數(shù)據(jù)利用困難，給醫(yī)護人員帶來大量的測量和錄入工作，同時無法保證數(shù)據(jù)的真實性、準確性。（2）醫(yī)療環(huán)節(jié)具有地方分散的特點，發(fā)生在床邊、護士站或病區(qū)內(nèi)其他位置，但記錄醫(yī)療文書的方式具有一定的局限性，經(jīng)常通過二次錄入，耗費大量人力資源，且無法完整記錄到系統(tǒng)中。（3）當病人發(fā)生突發(fā)狀況時，無法及時通知到相關(guān)人員，告警信息延遲。（4）患者信息分散，無法集中，存在信息碎片化等。（5）病區(qū)內(nèi)人員復雜，醫(yī)護患比較低，無法進行全方面、高效率的診療服務(wù)和綜合管理等。

1.3 整體設(shè)計方案

針對調(diào)研中發(fā)現(xiàn)的系列問題，基于智慧醫(yī)療現(xiàn)在的應用基礎(chǔ)上進行拓展[4]，同時，加強頂層設(shè)計和總體規(guī)劃，統(tǒng)籌智慧病房建設(shè)。最終形成智慧病區(qū)總體解決方案，實現(xiàn)從傳統(tǒng)住院服務(wù)向智慧服務(wù)的模式轉(zhuǎn)變，如圖1。

圖1 智慧病房設(shè)計思路

該方案主要以患者為中心，圍繞患者、醫(yī)護、設(shè)備、病區(qū)四個方面，共包括10 個應用模塊：人臉識別模塊、智慧護士臺工作站、病區(qū)綜合分析展示平臺、床邊智能交互系統(tǒng)、患者實時定位、智能地面標識、智能輸液輔助、智能采集系統(tǒng)、醫(yī)生信息通知系統(tǒng)、移動語音工作站，如圖2。

圖2 智慧病房系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.4 核心應用

物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)是現(xiàn)實世界的數(shù)字投影[5]，它無處不在，其作用是在不改變設(shè)備的原有用途前提下優(yōu)化其應用。隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，它已經(jīng)廣泛的應用在生活當中，比如上車前遠程開空調(diào)，比如智能音箱接受語音指令播放曲目或回答問題。

醫(yī)院行業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)的重要應用領(lǐng)域之一，早在2006 年就開始了建設(shè)探索的歷程[6]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用是建立智慧醫(yī)療，促進醫(yī)院信息化發(fā)展的重要一步，它是一個泛在網(wǎng)絡(luò)平臺，關(guān)系到醫(yī)院機構(gòu)中的組織、人員、設(shè)備、物資等等各方面。它主要包含感知、網(wǎng)絡(luò)、傳輸三層架構(gòu)，其后根據(jù)不同機構(gòu)、業(yè)務(wù)場景等個性化需求進行功能模塊設(shè)計[7]。

1.4.1 體征數(shù)據(jù)自動化采集

在醫(yī)療環(huán)節(jié)中，醫(yī)護人員常常需要借助醫(yī)療設(shè)備、工具來采集醫(yī)療數(shù)據(jù)、輔助診療[8]。以心電監(jiān)護為例，現(xiàn)有監(jiān)護模式采用護理人員人工定時巡視的方式，到患者床旁查看監(jiān)護設(shè)備信息，并采用紙質(zhì)抄錄，二次錄入電子病歷中保存。由于病區(qū)患者人數(shù)多，醫(yī)護比例嚴重不足，監(jiān)護帶來巨大的工作量的同時，也難免存在“真空”時間，導致緊急情況下，患者不能得到及時、有效的救治，造成病情延誤?；颊叩谋O(jiān)護數(shù)據(jù)，特別是危重、術(shù)后患者，監(jiān)護持續(xù)時間長，診斷率高，不間斷的監(jiān)護對治療有非常關(guān)鍵的指導價值，避免發(fā)生不必要的、風險系數(shù)高、費用昂貴、創(chuàng)傷面大、效果弱的診斷和治療措施。同時，海量的監(jiān)護數(shù)據(jù)為后期臨床的數(shù)據(jù)利用、分析和疾病研究打下基礎(chǔ)，而現(xiàn)階段斷點式的記錄數(shù)據(jù)并無法滿足要求，如圖3。

圖3 數(shù)據(jù)自動化采集平臺架構(gòu)

智慧病房將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)延伸至醫(yī)療設(shè)備中，建設(shè)數(shù)據(jù)自動化采集平臺。平臺設(shè)計架構(gòu)如圖3 所示，基于無線網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)平臺對接傳感設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集、二次數(shù)據(jù)處理，形成前端顯示。平臺主要包括心電監(jiān)護、體溫測量、血糖測量、體征監(jiān)護床墊、一體化自助測量、智能輸液輔助等多種病房常用體征測量項目，可以獲取包括臨床體征數(shù)據(jù)、報警信息、設(shè)備運行情況、設(shè)備故障、操作日志等多類數(shù)據(jù)；根據(jù)設(shè)定閾值判斷患者身體狀態(tài)，一旦數(shù)據(jù)超出正常范圍立即發(fā)送告警提醒值班人員；利用人工智能算法，結(jié)合采集系統(tǒng)長期收集的患者體征數(shù)據(jù)，分析患者的身體狀況，并自動給出看護建議；通過無線傳輸，數(shù)據(jù)自動對接電子病歷、護理文書中，便于關(guān)聯(lián)護理評估，形成護理計劃等操作，進行診療輔助。

實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動采集能夠?qū)⑨t(yī)護人員從大量、重復、瑣碎的工作中解放出來，減少測量、記錄等工作，使其更多的精力可以投身專業(yè)的診療的護理之中，優(yōu)化和整合業(yè)務(wù)流程，提高工作效率。其次，通過對完整設(shè)備信息的分析和利用，可以對醫(yī)療人員、設(shè)備資源實現(xiàn)高效配置，控制和降低醫(yī)療服務(wù)成本，使資源得到最大化的利用。同時，智能設(shè)備數(shù)據(jù)以及報警信息的動態(tài)、實時監(jiān)控，幫助盡早發(fā)現(xiàn)問題，快遞干預。形成閉環(huán)的、過程安全可靠的、有記錄的臨床數(shù)據(jù)采集工作。降低由于二次抄錄或傳遞中產(chǎn)生差錯的風險，從而避免或減少醫(yī)療質(zhì)量問題。

1.4.2 藍牙通信的患者實時定位

患者實時定位系統(tǒng)通過藍牙定位標簽，實現(xiàn)對相關(guān)人員的定位和關(guān)注。其通過配備低功耗藍牙通信功能的Beacon 設(shè)備，Beacon 設(shè)備根據(jù)定位精度需求，按照一定間隔部署，確保目標點實時都會有三個beacon 信號覆蓋，用戶智能設(shè)備掃描beacon 信號，并通過定位引擎處理得出目前用戶位置。室內(nèi)導航定位系統(tǒng)融合了UWB、慣導和視覺三種定位技術(shù)，定位精度達到厘米級、定位延遲小于100ms、位置和導航指令刷新率20Hz 以上、系統(tǒng)容量無限制的實時定位?？蓪崿F(xiàn)對患者、設(shè)備、醫(yī)護人員自動定位導航[9]，見圖4。

圖4 患者實時定位系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

智慧病區(qū)通過給特定患者配備定位手環(huán)，如術(shù)后需特別護理、行動不便、老年患者等，進行院區(qū)范圍內(nèi)的實時定位跟蹤，如果自行取下手環(huán)將進行提示。醫(yī)護人員通過病區(qū)顯示大屏，可關(guān)注患者的實時位置、行動軌跡等。當患者超出診療活動范圍或者在范圍內(nèi)出現(xiàn)特殊情況的時候，系統(tǒng)可以在最快的時間內(nèi)做出警報，通知醫(yī)護人員，準備好最佳的治療方案。

1.4.3 基于人臉識別的智能身份識別

人臉識別技術(shù)[10]是基于人的臉部特征，通過提取每個人臉中所蘊涵的身份特征，并將其與已知的人臉數(shù)據(jù)庫進行對比，從而達到識別身份的作用[11]。

基于人臉識別的智能身份管理建設(shè)基于IPv4 技術(shù)的智能監(jiān)控和人臉識別算法選型原則、特征庫建庫規(guī)則以及應用接口標準等，建立適應海量人臉信息的快速比對、分析、查詢的大數(shù)據(jù)分析服務(wù)，實現(xiàn)海量人像特征信息的匹配、識別、存儲與管理。并結(jié)合醫(yī)院實際業(yè)務(wù)場景中的使用需求，提供多樣化的應用環(huán)境，展現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)人臉比對識別的深入應用效果。同時，基于該應用建立授權(quán)訪問機制、安全管理制度、監(jiān)控管理體系，實現(xiàn)不同人群角色：醫(yī)護人員、患者及家屬、無關(guān)人員等，精確匹配，高效、快速的在不同應用中實現(xiàn)智能、統(tǒng)一的權(quán)限管理，更好的提供醫(yī)護服務(wù)和安全保障。

人臉識別認證在智慧病房的主要應用場景為：（1）智能門禁：病區(qū)入口處采用人臉識別進行門禁管理，識別病區(qū)患者、家屬、醫(yī)生、護士、護工等，代替了專人進行出入管理的工作，大大的節(jié)省人力資源，方便相關(guān)人員進出病區(qū)。同時，更加有效的加強病區(qū)出入及探視管控等，更好提供醫(yī)護服務(wù)和安全保。（2）床旁交互系統(tǒng)的身份認證：醫(yī)、護、患者可以通過人臉識別綁定不同賬戶、從而進行角色管理、權(quán)限分配。醫(yī)護可查看或記錄其權(quán)限內(nèi)患者相關(guān)資料，記錄醫(yī)療信息，同時，患者利用人臉登陸床旁智能終端，查看自己的監(jiān)測信息、消息提醒、費用查詢、訂餐服務(wù)、電子病歷等信息，保障患者隱私。（3）生命體征自助采集：患者通過人臉識別認證其身份，確認后可使用自助體征測量設(shè)備。在自助測量血壓、脈搏、身高、體重等診療所需要的體征信息后，數(shù)據(jù)實時自動上傳至電子病歷系統(tǒng)中，為診療提供及時、有效的數(shù)據(jù)，同時該認證方式保證了測量數(shù)據(jù)的準確、可靠，能有效減少護士每日大量、重復測量和記錄工作，見圖5。

圖5 人臉識別流程設(shè)計圖

1.5 應用效果

在智慧病房的建設(shè)中，物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)在實際應用中能夠發(fā)揮巨大的作用，實現(xiàn)了病區(qū)從傳統(tǒng)醫(yī)療模式向智慧醫(yī)療模式的轉(zhuǎn)變。

（1）切實解決醫(yī)院醫(yī)護人員日常工作痛點、難點，優(yōu)化資源配置：智慧病房的建設(shè)改善了傳統(tǒng)醫(yī)療模式中存在的弊端，切實解決醫(yī)院醫(yī)護人員日常工作痛點、難點。打破原本診療工作地點、方式的局限性，提供舒適、便捷、高效的工作環(huán)境。同時，將醫(yī)護人員從大量、重復、瑣碎的工作中解放出來，更多的投入專業(yè)的疾病診療、護理中，利用信息化實現(xiàn)智能的輔助。對人力資源、設(shè)備資源實現(xiàn)高效配置，優(yōu)化，與此同時整合業(yè)務(wù)流程，提高醫(yī)護人員的工作效率，控制和降低醫(yī)療服務(wù)成本，使資源得到最大化的利用。

（2）提高醫(yī)療數(shù)據(jù)質(zhì)量，提供智能化服務(wù)：智慧病房能對患者健康狀況和醫(yī)療信息進行智能自動采集、傳輸、存儲、處理和利用，保證醫(yī)療數(shù)據(jù)的可信、標準、真實及完整，切實提升疾病診療、監(jiān)管、護理的效率和質(zhì)量；利用人臉識別對人員進行職能識別、安全管控，有效改善患者就醫(yī)體驗，保護患者隱私和病區(qū)安全，為患者提供更加智能化、高質(zhì)量、可持續(xù)的醫(yī)療服務(wù)。

（3）提高患者滿意度，提升醫(yī)院影響力：智慧病區(qū)的建立也是智慧醫(yī)療在醫(yī)院中深化應用的示范工程，是落實國家關(guān)于智慧醫(yī)療政策的重要舉措，引領(lǐng)智慧醫(yī)療發(fā)展，實現(xiàn)基于醫(yī)療大數(shù)據(jù)的人工智能醫(yī)療體系，實現(xiàn)醫(yī)院“圍繞患者的服務(wù)”和“圍繞醫(yī)院的服務(wù)”等多種服務(wù)功能的進一步提升，對提升醫(yī)院影響力，提高患者的就醫(yī)滿意度具有具有重要意義。

2 討論與展望

智慧醫(yī)療是醫(yī)療行業(yè)發(fā)展的重要方向，物聯(lián)網(wǎng)、人臉識別、大數(shù)據(jù)、5G 等先進技術(shù)在智慧病房的實際應用中能夠發(fā)揮巨大的作用[12]，將為患者提供更便捷、更智能、更高質(zhì)的醫(yī)療服務(wù)。現(xiàn)階段，我院的智慧病房的實踐還是示范化病區(qū)案例，還有很大的空間有待深入研究，智慧醫(yī)療的深化應用和醫(yī)療信息的變革仍然任重而道遠。