李良喆

解放軍聯(lián)勤保障部隊第九八〇醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科 （河北石家莊 050000）

隨著現(xiàn)代信息化進(jìn)程的不斷加快，各行各業(yè)對于信息技術(shù)萬物聯(lián)網(wǎng)的需求越來越高，醫(yī)療行業(yè)面臨著同樣的需求。在醫(yī)院的救治工作中，醫(yī)療設(shè)備具有十分重要的地位[1]。隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，醫(yī)院不斷引進(jìn)各種各樣的醫(yī)療設(shè)備，醫(yī)療設(shè)備的數(shù)量日益增加，管理難度進(jìn)一步加大，這就給醫(yī)療設(shè)備的管理提出了更高的要求。尤其是如何對醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確定位管理已成為醫(yī)學(xué)工程科面臨的不可避免的挑戰(zhàn)。近年來，射頻識別（radio frequency identification，RFID）技術(shù)以其采集數(shù)據(jù)快速、實時、準(zhǔn)確的優(yōu)勢迅速成為自動識別的主流技術(shù)[2]，其在物資管理尤其是醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測方面的作用也日益凸顯[3]。

1 醫(yī)院需求分析

解放軍聯(lián)勤保障部隊第九八〇醫(yī)院是一所集醫(yī)療、教學(xué)、科研、干部保健等于一體的大型綜合三甲醫(yī)院，全院共有大、中、小型醫(yī)療設(shè)備共計7 300多臺（件），總價值達(dá)5.4億。醫(yī)院為方便快速對患者進(jìn)行救治和對醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行維修，不同科室、不同樓層、不同樓棟的醫(yī)療設(shè)備經(jīng)常會相互調(diào)用，如呼吸機、監(jiān)護(hù)儀、微量泵、除顫儀等設(shè)備經(jīng)常會根據(jù)門診、病房或手術(shù)室的需求頻繁移動，而設(shè)備的調(diào)用、借還及使用情況僅靠醫(yī)護(hù)人員的個人記憶或紙質(zhì)資料進(jìn)行記錄，因此設(shè)備位置不確定、設(shè)備運行狀況不了解的情況時有發(fā)生。面對數(shù)量如此龐大的醫(yī)療設(shè)備的管理、維修工作，對醫(yī)學(xué)工程科工作人員來說無疑是個巨大的挑戰(zhàn)。雖然現(xiàn)有設(shè)備資料記錄均為電腦化加紙質(zhì)資料記錄，但對于設(shè)備的精確定位、設(shè)備使用狀況及設(shè)備維修記錄等難以實現(xiàn)統(tǒng)一、高效的管理。本文將結(jié)合醫(yī)院實際情況，基于半有源RFID 技術(shù)設(shè)計了一種符合醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備高效管理要求的醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)，以期節(jié)省人力物力，使醫(yī)療設(shè)備的管理更加高效、準(zhǔn)確。

2 RFID 技術(shù)簡介

RFID 技術(shù)是一種自20世紀(jì)60年代開始商用并在80年代逐漸走向成熟的一項非接觸式自動識別技術(shù)，通過射頻信號和空間耦合（電感或電磁耦合）或雷達(dá)反射的傳輸特性來達(dá)到自動識別的目的[4]。作為管理精細(xì)化、科技化、信息化的產(chǎn)物[5]，這種技術(shù)具有可快速掃描、體積小、耐久抗污染、可重復(fù)使用、穿透性強可無屏障閱讀、數(shù)據(jù)容量大、安全性高等眾多優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在物流運輸、圖書管理、門禁控制、身份證件、供應(yīng)鏈及庫存跟蹤等方面。

RFID 技術(shù)的主要組成有標(biāo)簽、讀寫器、天線，在使用中還需要加上相關(guān)支持的軟、硬件。RFID 技術(shù)有多種分類，按照應(yīng)用頻率可分為低頻（LF，135 kHz 以下）、高頻（HF，13.56 MHz）、超高頻（UHF，860～960 MHz）、微波（MW，2.4 G，5.8 G）；按照能源供給方式可分為無源RFID、有源RFID、半有源RFID 技術(shù)[6]。

無源RFID 技術(shù)發(fā)展最早，也最為成熟，工作頻率多為低頻、高頻及超高頻，因其價格低廉但識別距離較短（不超過1 m），因此主要用于公交卡、銀行卡、門禁卡、二代身份證等需要近距離接觸的領(lǐng)域；有源RFID 技術(shù)起步較晚，工作頻率多為超高頻和微波，其識別距離遠(yuǎn)（一般可達(dá)到30 m 以上[7]），但造價較高，因此主要用于智慧停車、智能交通等遠(yuǎn)距離識別的領(lǐng)域；半有源RFID 技術(shù)結(jié)合無源RFID 技術(shù)和有源RFID技術(shù)的特點，以低頻近距離觸發(fā)、微波遠(yuǎn)距離讀取，可完成較大范圍內(nèi)物品的精確定位，其價格相較于前兩種較為適中，因此多用于廠區(qū)人員定位等一定范圍內(nèi)大量個體的管理。

通過對無源RFID、有源RFID、半有源RFID 三類技術(shù)的優(yōu)缺點分析可知，半有源RFID 既可以近距離定位，又可以遠(yuǎn)距離識別，且其造價適中，非常適合醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備的管理需求。

3 半有源RFID 技術(shù)工作原理

半有源RFID 也叫低頻激活觸發(fā)技術(shù)，是利用低頻近距離精確定位，然后通過微波進(jìn)行遠(yuǎn)距離識別[8]，通常由半有源低頻激活標(biāo)簽、低頻激活器、微波讀寫器組成。半有源低頻激活標(biāo)簽內(nèi)部包括集成電路（integrated circuit，IC）、微型電池、天線，IC 中又包含低頻接收部分、微波發(fā)射部分、公共電路部分，微型電池負(fù)責(zé)給IC 供電，天線只作為向外發(fā)射信號使用。微波讀寫器包含有RFID 射頻模塊（發(fā)送器和接收器）、控制單元及閱讀器天線。當(dāng)半有源低頻激活標(biāo)簽處于低頻激活器附近時，低頻激活器將處于休眠狀態(tài)的標(biāo)簽激活，標(biāo)簽內(nèi)部的集成電路開始工作，微波發(fā)射部分通過天線向外發(fā)射RFID 信號，微波讀寫器遠(yuǎn)距離識別標(biāo)簽發(fā)出的信號并讀取其中包含的內(nèi)容，同時還可以向標(biāo)簽發(fā)射信號并對標(biāo)簽內(nèi)容進(jìn)行編輯。半有源RFID 技術(shù)工作原理見圖1。

圖1 半有源RFID 技術(shù)工作原理

當(dāng)微波讀寫器接收完標(biāo)簽內(nèi)容后，還可以將讀取到的內(nèi)容通過無線或其他方式上傳至計算機，以實現(xiàn)集中處理標(biāo)簽信息。

4 半有源RFID 技術(shù)醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)計

4.1 半有源RFID 技術(shù)區(qū)域定位原理

半有源低頻激活標(biāo)簽只有在被低頻激活器激活后才能向外發(fā)射RFID 信號，而低頻激活器可做到精確激活的距離僅3 m 左右，考慮醫(yī)院內(nèi)病房、檢查室、手術(shù)室等均為單獨的小范圍空間，因此可以將這些單獨的房間與低頻激活器組合為一個定位基點，在每個房間均放置一個低頻激活器。半有源低頻激活標(biāo)簽內(nèi)的微波發(fā)射部分與微波讀寫器配合，有效識別距離可達(dá)30 m，因此只需在每個樓層設(shè)置1～2個微波讀寫器，便可全方位無縫覆蓋地收集各個標(biāo)簽發(fā)出的RFID 信息[9]。區(qū)域定位原理見圖2。

圖2 區(qū)域定位原理

將制作好的半有源低頻激活標(biāo)簽固定在設(shè)備上，當(dāng)設(shè)備被拿進(jìn)/出病房時，低頻激活器激活標(biāo)簽，標(biāo)簽向外發(fā)送標(biāo)簽獨有的ID 號、預(yù)存在標(biāo)簽內(nèi)EEPROM 中的數(shù)據(jù)及激活標(biāo)簽的激活器的地址碼等信息。微波讀寫器識別收到的RFID 信號，實時向中心服務(wù)器發(fā)送標(biāo)簽信息。因為不同低頻激活器的地址碼各不相同，通過激活器的地址碼就可以確定設(shè)備所在的位置。而當(dāng)設(shè)備從一個病房移入另一個病房時，標(biāo)簽發(fā)送的激活器地址碼也會隨之改變，這樣就能動態(tài)掌握設(shè)備的位置信息了。

標(biāo)簽內(nèi)EEPROM 存儲的數(shù)據(jù)可根據(jù)需要通過微波讀寫器或手持讀寫器進(jìn)行修改，一般應(yīng)包含設(shè)備信息、使用情況等。設(shè)備信息主要包括設(shè)備名稱、設(shè)備型號、出廠編碼、生產(chǎn)廠家、啟用日期等；使用情況主要包括使用科室、分管人員姓名、維修記錄等；如有需要，還可以添加其他信息。

4.2 半有源RFID 技術(shù)醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)構(gòu)架

基于半有源RFID 技術(shù)的醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)主要組成部分包括半有源低頻激活標(biāo)簽、低頻激活器、微波讀寫器、局域網(wǎng)、計算機、服務(wù)器、系統(tǒng)軟件。完整的管理系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計見圖3。

圖3 半有源RFID 醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)構(gòu)架

系統(tǒng)服務(wù)器可依托醫(yī)院現(xiàn)有的院內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器，微波讀寫器與服務(wù)器之間的連接可以根據(jù)需要使用網(wǎng)線連接和無線局域網(wǎng)連接兩種方式，其中局域網(wǎng)無線連接可以通過開放院內(nèi)網(wǎng)接口實現(xiàn)。當(dāng)微波讀寫器接收到標(biāo)簽發(fā)送來的信息之后，便通過網(wǎng)線或內(nèi)置的WIFI 模塊自動將數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)器，服務(wù)器端安裝專門的信息處理軟件，軟件將信息進(jìn)行匯總處理后，便可得到每臺醫(yī)療設(shè)備的具體定位信息及使用情況。服務(wù)器內(nèi)的信息還可以共享，這樣使用科室及管理科室便可以通過安裝相關(guān)軟件的計算機掌握設(shè)備信息。

4.3 半有源RFID 技術(shù)醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)軟件

半有源RFID 技術(shù)醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)軟件作為設(shè)備信息管理的最后環(huán)節(jié)，需要實時接收、處理微波讀寫器發(fā)送的醫(yī)療設(shè)備信息，并且能夠查詢和顯示設(shè)備的使用情況、所在位置等信息。系統(tǒng)軟件可以通過登錄賬號來查看和管理信息，不同身份人員的登錄賬號、管理權(quán)限不相同。臨床科室工作人員使用的賬號只能夠查看本科室設(shè)備的信息，醫(yī)學(xué)工程科管理人員的賬號可以查看全院設(shè)備的信息，并可以對設(shè)備信息進(jìn)行更改。

以單個樓層為一個顯示單元，當(dāng)系統(tǒng)軟件接收到設(shè)備的信息后，匯總整理成制式表格，然后通過分析處理將設(shè)備的位置和名稱等空間數(shù)據(jù)以顯示單元上小立方體的方式進(jìn)行標(biāo)示[10]，這樣工作人員便可直觀準(zhǔn)確地了解設(shè)備的位置情況。如果需要查詢某臺設(shè)備的使用信息，還可以雙擊護(hù)士站的電腦圖標(biāo)進(jìn)入查詢界面。顯示單元設(shè)計見圖4。

圖4 醫(yī)療設(shè)備顯示單元

當(dāng)臨床科室工作人員登錄軟件后，點擊表示設(shè)備的立方體便可查看設(shè)備的詳細(xì)信息，詳細(xì)信息會以電子卡片的形式展示。以邁瑞心電監(jiān)護(hù)儀為例，其對應(yīng)的電子卡片見圖5。

圖5 心電監(jiān)護(hù)儀電子卡片（使用人員）

醫(yī)學(xué)工程科管理人員登錄軟件后，可以選擇使用科室，便可查看該科室的設(shè)備情況，點擊表示設(shè)備的立方體該設(shè)備的詳細(xì)信息同樣以電子卡片的形式展示，同時，醫(yī)學(xué)工程科管理人員的顯示界面可以對設(shè)備信息進(jìn)行編輯。同樣以邁瑞監(jiān)護(hù)儀為例，其對應(yīng)的電子卡片見圖6。

圖6 心電監(jiān)護(hù)儀電子卡片（管理人員）

當(dāng)管理人員在計算機端對設(shè)備信息進(jìn)行修改并確定保存后，系統(tǒng)軟件會通過服務(wù)器主動向微波讀寫器發(fā)送修改信息的指令，微波讀寫器再對標(biāo)簽內(nèi)容進(jìn)行修改。對標(biāo)簽內(nèi)容的修改還可以使用專門配套的手持讀寫器，這樣就可以在醫(yī)療設(shè)備維修完畢或更換配件后及時進(jìn)行記錄。

5 半有源RFID 技術(shù)醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)的特點

（1）快速、精準(zhǔn)定位：半有源RFID 技術(shù)醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)基于半有源RFID 技術(shù)，該技術(shù)結(jié)合無源RFID 的精確定位和有源RFID 的遠(yuǎn)距離識別的優(yōu)點，可做到醫(yī)療設(shè)備的快速、精準(zhǔn)定位。（2）實時查詢和記錄：微波讀寫器與管理系統(tǒng)服務(wù)器之間實時通信，醫(yī)療設(shè)備使用情況一旦發(fā)生變化，使用科室和管理科室可在第一時間掌握；同時微波讀寫器與系統(tǒng)服務(wù)器之間通過有線和無線局域網(wǎng)兩種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將建筑對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懡抵磷畹?。?）可應(yīng)用范圍廣：目前半有源RFID 技術(shù)醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)計只是針對醫(yī)院全部醫(yī)療設(shè)備的管理，但未來該系統(tǒng)還可以應(yīng)用于其他物資管理方面，如醫(yī)用耗材管理、藥品管理、野戰(zhàn)物資管理等。

6 小結(jié)

本文通過對醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備管理需求的分析，結(jié)合RFID技術(shù)的發(fā)展，將半有源RFID 技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備管理，設(shè)計了半有源RFID 技術(shù)醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合無源RFID 的精確定位和有源RFID 的遠(yuǎn)距離識別的優(yōu)點，同時利用局域網(wǎng)實時上傳數(shù)據(jù)，可極大地方便使用人員對醫(yī)療設(shè)備信息的掌握和管理。通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅可以達(dá)到對醫(yī)療設(shè)備快速、準(zhǔn)確定位及高效的管理，還能將醫(yī)學(xué)工程科工作人員從繁雜的工作中解脫出來，大大提高醫(yī)療設(shè)備的管理效率，更能對臨床科室的工作提供強有力的支持。