左彥波 徐杰/文

隨著我國(guó)深入貫徹落實(shí)“十三五”醫(yī)改規(guī)劃及各項(xiàng)監(jiān)管措施的推進(jìn)，整個(gè)醫(yī)療耗材供應(yīng)鏈面臨重大變革。2019年，國(guó)務(wù)院出臺(tái)《治理高值醫(yī)用耗材改革方案》，拉開(kāi)高值耗材全面改革序幕?！叭∠牟募映伞⑻剿鲙Я坎少?gòu)、規(guī)范合理使用、嚴(yán)抓商業(yè)賄賂”等改革措施持續(xù)推進(jìn)和落地。骨科耗材作為典型的植入類(lèi)高值耗材成為政策管控的目標(biāo)。2020年1月，國(guó)家衛(wèi)健委發(fā)布《第一批國(guó)家高值醫(yī)用耗材重點(diǎn)治理清單》，骨板、髖關(guān)節(jié)假體、脊柱椎體間固定系統(tǒng)等多類(lèi)骨科耗材進(jìn)入名單。

利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)（如基于云服務(wù)的B2B平臺(tái)以及院內(nèi)物流運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)），結(jié)合醫(yī)院實(shí)際需求，建立院內(nèi)精細(xì)化管理平臺(tái)，打通院內(nèi)信息孤島，形成數(shù)據(jù)流、物流、資金流統(tǒng)一的閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療耗材全程可追溯，成為近幾年醫(yī)院信息化建設(shè)的一個(gè)亮點(diǎn)和大勢(shì)所趨。該類(lèi)項(xiàng)目，行業(yè)內(nèi)稱(chēng)之為SPD系統(tǒng)（supply、processing、distri?bution的縮寫(xiě)）。目前眾多SPD項(xiàng)目的實(shí)踐效果顯示，對(duì)于大部分院內(nèi)寄售類(lèi)高值耗材、低值耗材和檢驗(yàn)試劑都取得了良好的管理效果，受到醫(yī)院和行業(yè)的認(rèn)可。但是骨科植入類(lèi)耗材由于其本身以及流通模式的特殊性，仍然難以達(dá)到精細(xì)化管理的目標(biāo)。骨科耗材難管，依然是行業(yè)共識(shí)和痛點(diǎn)。

骨科植入類(lèi)耗材的特殊性及管理現(xiàn)狀

骨科耗材本身具有的特點(diǎn)

規(guī)格復(fù)雜、品牌眾多生產(chǎn)廠商一般專(zhuān)注于某一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，在該領(lǐng)域深耕多年，形成耗材及配套工具等一系列技術(shù)積累，才能在市場(chǎng)上立足。這導(dǎo)致骨科耗材品牌眾多，同時(shí)一個(gè)系列的產(chǎn)品有多種規(guī)格。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)高值耗材的品規(guī)數(shù)量達(dá)百萬(wàn)，其中超過(guò)85%為骨科類(lèi)耗材。

手術(shù)種類(lèi)多樣、醫(yī)生使用習(xí)慣性強(qiáng)骨科手術(shù)的不同部位、患者的體型都會(huì)影響耗材的選用。一場(chǎng)骨科手術(shù)是主刀醫(yī)生、醫(yī)療耗材和手術(shù)工具的有機(jī)結(jié)合，任何環(huán)節(jié)都會(huì)影響最終的手術(shù)效果。主刀醫(yī)生會(huì)形成自己的使用習(xí)慣和傾向性選擇。

耗材更新?lián)Q代快、專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)骨科耗材的材質(zhì)、工藝、配套的手術(shù)工具隨著科技的進(jìn)步不斷更新優(yōu)化，臨床醫(yī)生需要花大量的時(shí)間去學(xué)習(xí)和掌握。

由于以上原因，長(zhǎng)期以來(lái)形成了骨科耗材獨(dú)特的流通模式（行業(yè)內(nèi)稱(chēng)之為“跟臺(tái)模式”）。一般流程如下：醫(yī)院臨床科室在骨科手術(shù)排程確定后，以線上或者線下的方式提前通知相應(yīng)的供應(yīng)商手術(shù)信息；供應(yīng)商為該場(chǎng)手術(shù)準(zhǔn)備手術(shù)包（包含工具類(lèi)和耗材類(lèi)，數(shù)量為幾十到2～300個(gè)物品不等，如圖1所示，送達(dá)醫(yī)院的消毒供應(yīng)室；經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的消毒流程后，形成手術(shù)包待用，如圖2所示（見(jiàn)下頁(yè)）；手術(shù)包在手術(shù)中被打開(kāi)并使用，手術(shù)中消耗的耗材被醫(yī)院記錄，手術(shù)包的所有其他物資退還給供應(yīng)商。

圖1 供應(yīng)商為骨科手術(shù)準(zhǔn)備手術(shù)包

圖2 經(jīng)過(guò)消毒后待用的骨科手術(shù)包

骨科類(lèi)耗材管理的痛點(diǎn)

骨科耗材管理的難點(diǎn)有：耗材備貨一般根據(jù)醫(yī)生指令臨時(shí)備貨，且具體的備貨品規(guī)和數(shù)量主要由供應(yīng)商根據(jù)自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)遵循“寧多不少”的原則進(jìn)行備貨，確保手術(shù)安全。這會(huì)導(dǎo)致一個(gè)手術(shù)包的物資數(shù)量和品種非常繁雜；供應(yīng)商提供的手術(shù)包內(nèi)的物資處于非無(wú)菌狀態(tài)，需要遵循嚴(yán)格的消毒流程后才能使用。這加大了手術(shù)包達(dá)到醫(yī)院后驗(yàn)收清點(diǎn)的難度和工作量，人工清點(diǎn)往往流于形式，有很大隱患；手術(shù)過(guò)程中只記錄被消耗的耗材，其他物資全部退回供應(yīng)商。這里也涉及到一個(gè)比對(duì)和清點(diǎn)的過(guò)程，同樣依靠人工，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。

通過(guò)技術(shù)手段，能夠解決骨科耗材的自動(dòng)識(shí)別和清點(diǎn)，將有效解決這一個(gè)痛點(diǎn)，進(jìn)一步提高骨科耗材的精細(xì)化管理。

基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

上海賦拓物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有限公司經(jīng)過(guò)兩年的持續(xù)探索，和相關(guān)醫(yī)療機(jī)構(gòu)緊密合作，研發(fā)了一款專(zhuān)門(mén)針對(duì)骨科耗材的計(jì)算機(jī)視覺(jué)自動(dòng)識(shí)別設(shè)備，如圖3所示，取得了良好的實(shí)際效果。

圖3 計(jì)算機(jī)視覺(jué)自動(dòng)識(shí)別設(shè)備

該終端設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與SPD信息系統(tǒng)組成了一個(gè)中心化、分布式相結(jié)合的管理系統(tǒng)。其中，數(shù)據(jù)中心化，計(jì)算邊緣化是該系統(tǒng)的典型特征。骨科耗材的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如生產(chǎn)廠商、耗材品名、耗材品規(guī)數(shù)據(jù)等存儲(chǔ)在信息系統(tǒng)中，且該系統(tǒng)與UDI數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)互通。在終端設(shè)備中引入邊緣計(jì)算，使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，包括數(shù)字成像技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、圖像模式識(shí)別技術(shù)、人工智能技術(shù)等，以此代替人工目檢、人工檢索、人工錄入等繁瑣費(fèi)時(shí)地重復(fù)性工作，大幅提升工作效率。此外，該方式降低了對(duì)操作人員的專(zhuān)業(yè)性要求。

計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，是一門(mén)涉及多知識(shí)領(lǐng)域的交叉學(xué)科，涵蓋的技術(shù)內(nèi)容繁多，在骨科耗材管理應(yīng)用中需要解決諸多技術(shù)難點(diǎn)。

數(shù)字成像的設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)所使用的成像技術(shù)主要是圍繞著CMOS/CCD感光器件的成像系統(tǒng)，主要包括以下幾個(gè)方面：

相機(jī)在自動(dòng)化設(shè)備中主要是工業(yè)相機(jī)，它們使用的感光芯片主要為CMOS/CCD兩類(lèi)。CCD在色彩還原度、動(dòng)態(tài)范圍、靈敏度方面比CMOS好；CMOS的分辨率全面超越CCD，目前CMOS芯片可輕易達(dá)到4K以上分辨率，而CCD一般最大只能達(dá)到2K；CMOS主要為卷簾曝光，適合拍攝靜態(tài)物體，CCD則支持全局曝光，可拍攝運(yùn)動(dòng)物體。因此選擇相機(jī)主要考慮分辨率要求、光源情況以及運(yùn)動(dòng)拍攝要求。

鏡頭大部分情況下建議使用無(wú)畸變或低畸變鏡頭，其次需要與相機(jī)感光芯片分辨率一致，最后根據(jù)物理視場(chǎng)的大小選擇合適的焦距。

光源經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，我們選擇使用球積分光源用于骨科耗材成像。球積分光源采取半球狀漫反射面，將底部環(huán)形光發(fā)出的光線均勻反射到光源發(fā)光口，面分布均勻性，方向均勻性都很好，可以將骨科耗材表面照射出比較均勻的效果。通過(guò)以上設(shè)計(jì)，該設(shè)備對(duì)骨科耗材的成像可滿足成像一致性、成像質(zhì)量、成像分辨率三方面的要求。

圖像處理

為了從原始圖像中分離出每個(gè)骨科耗材的圖像，需要對(duì)原始圖像執(zhí)行多個(gè)處理步驟：

建立ROI（感興趣區(qū)域）選區(qū)將該區(qū)域從原始圖像中分離出來(lái)，作為后續(xù)處理的輸入圖像。

調(diào)整圖像尺寸4K相機(jī)的輸入像素達(dá)到1000萬(wàn)以上，建立的ROI選區(qū)像素?cái)?shù)量也可以高達(dá)800萬(wàn)以上，這樣龐大的像素?cái)?shù)量不利于后續(xù)圖像處理算法的應(yīng)用，因此，需要通過(guò)插值算法調(diào)整圖像尺寸，減少像素?cái)?shù)量。

形態(tài)學(xué)處理圖像形態(tài)學(xué)處理主要包括腐蝕、膨脹及開(kāi)閉運(yùn)算，它們都是使用特定的卷積核對(duì)原圖進(jìn)行卷積運(yùn)算，改善圖像質(zhì)量。

圖像二值化為了將骨科耗材圖像從原始圖像中分離，采用前景背景分離方法，即將骨科耗材的圖像標(biāo)記為前景，其他圖像標(biāo)記為背景，采用閾值化法，得到一個(gè)僅包含前景與背景的二值化圖像（黑白圖像）。

輪廓提取在前述步驟的二值化圖像中提取輪廓（點(diǎn)集）。為了提高輪廓提取的精度，通常應(yīng)該結(jié)合二值化提取與Canny算法提取，并在必要的時(shí)候使用形態(tài)學(xué)處理。

圖像提取在得到骨科耗材輪廓后，便可通過(guò)輪廓的點(diǎn)集構(gòu)建一個(gè)圖像蒙板，蒙板的大小和原始圖像一致，對(duì)蒙板與原始圖像可執(zhí)行點(diǎn)乘操作，即可提取骨科耗材圖像。將圖像存儲(chǔ)為JPG文件，放入圖像數(shù)據(jù)庫(kù)中，后續(xù)用于查看、匹配等操作。

模式識(shí)別

在骨科耗材管理應(yīng)用中，使用SIFR算法提取骨科耗材照片的特征點(diǎn)，按照特征點(diǎn)質(zhì)量?jī)?yōu)劣選取前100個(gè)特征點(diǎn)的描述符，存儲(chǔ)在骨科耗材的特征文件中。當(dāng)需要進(jìn)行模式識(shí)別時(shí)，分別得出兩張照片的特征點(diǎn)描述符集合，對(duì)這兩個(gè)集合計(jì)算接近程度，如果接近程度大于某個(gè)閾值，則可以認(rèn)為它們是同一個(gè)東西。為了提升匹配性能，使用FLANN算法進(jìn)行快速匹配，使得匹配速度可以達(dá)到毫秒級(jí)的程度。

目前該設(shè)備及系統(tǒng)已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了對(duì)骨科耗材及釘盒的全流程業(yè)務(wù)處理。所有項(xiàng)目中采集的耗材品規(guī)數(shù)據(jù)自動(dòng)會(huì)上傳到云端數(shù)據(jù)庫(kù)，這些數(shù)據(jù)在新的醫(yī)院完全可以直接使用，而不需要重新采集。單一匹配速度可以達(dá)到毫秒級(jí)，提升了系統(tǒng)可用性。整個(gè)系統(tǒng)在很大程度上取代人工繁瑣費(fèi)時(shí)的重復(fù)性工作，大幅提高工作效率，降低了對(duì)操作人員的專(zhuān)業(yè)性要求，提升了準(zhǔn)確性與時(shí)效性。

未來(lái)，在該技術(shù)的基礎(chǔ)上可進(jìn)一步增加骨科耗材的傳輸、分揀、分包、賦碼等設(shè)計(jì)，擴(kuò)大該設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)景。