張凱齊，楊耿煌，2

（1.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院，天津 300222；2.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 天津市信息傳感與智能控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300222）

醫(yī)用高值耗材具有生命周期短、價(jià)格昂貴等特點(diǎn)[1-2]。由國(guó)家衛(wèi)生健康委、國(guó)家中醫(yī)藥局于2019 年發(fā)布并實(shí)施的 《醫(yī)療機(jī)構(gòu)醫(yī)用耗材管理辦法（試行）》明確提出了健全高值耗材管理制度，要求對(duì)醫(yī)用高值耗材實(shí)行全過(guò)程追溯管理?；谝陨戏矫?，構(gòu)建規(guī)范合理的醫(yī)用高值耗材管理體系已成為一種必然趨勢(shì)[3]。

目前，大多數(shù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的醫(yī)用高值耗材管理流程存在以下弊端：①庫(kù)存管理不合理：高庫(kù)存浪費(fèi)耗材，低庫(kù)存導(dǎo)致治療延遲；②缺乏標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化：缺乏操作規(guī)程和管理制度，導(dǎo)致耗材流失和錯(cuò)費(fèi)漏費(fèi)[4]。

針對(duì)目前醫(yī)用高值耗材管理流程存在的缺點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)用高值耗材管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)耗材信息精確統(tǒng)計(jì)及庫(kù)存信息實(shí)時(shí)監(jiān)管，具有提升管理效率，規(guī)范管理流程的優(yōu)點(diǎn)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)醫(yī)用高值耗材管理流程如下：①醫(yī)療機(jī)構(gòu)人工統(tǒng)計(jì)各科室高值耗材使用情況，確定所需的高值耗材種類和數(shù)量后與供貨商進(jìn)行訂貨；②供貨商安排物流人員將高值耗材送達(dá)醫(yī)療機(jī)構(gòu)；③醫(yī)療機(jī)構(gòu)將高值耗材通過(guò)人工登記進(jìn)行出入庫(kù)。

傳統(tǒng)管理流程依賴于人工統(tǒng)計(jì)，存在統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤或庫(kù)存管理流程不規(guī)范等問(wèn)題[5]。本文設(shè)計(jì)的醫(yī)用高值耗材管理系統(tǒng)在供貨商和醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間建立了一個(gè)有效的供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)耗材庫(kù)存精確統(tǒng)計(jì)的同時(shí)幫助供貨商和醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行成本控制。供應(yīng)鏈閉環(huán)流程如圖1 所示。

圖1 供應(yīng)鏈閉環(huán)流程Fig.1 Supply chain closed-loop flow chart

本文設(shè)計(jì)的醫(yī)用高值耗材管理系統(tǒng)框架如圖2所示，主要包括終端和云服務(wù)器平臺(tái)兩部分。

圖2 系統(tǒng)框架圖Fig.2 System structure framework

1.1 終端

終端由主控模塊、射頻識(shí)別（RFID）模塊、無(wú)線移動(dòng)通信模塊、指紋識(shí)別模塊與電磁鎖模塊構(gòu)成。通過(guò)指紋識(shí)別模塊對(duì)用戶指紋信息進(jìn)行讀取并控制電磁鎖打開(kāi)柜門，利用RS-232 通信將讀寫器掃描到的RFID 標(biāo)簽數(shù)據(jù)傳輸至主控模塊進(jìn)行預(yù)處理并與操作人員信息進(jìn)行綁定，再由無(wú)線移動(dòng)通信模塊將分類打包的數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新。

1.2 云服務(wù)器平臺(tái)

以SQL Server 作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，用于存儲(chǔ)高值耗材管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)[6]。通過(guò)與終端建立通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新。在Web 界面中提供查詢界面和篩選條件，可針對(duì)特定需求生成相應(yīng)報(bào)表，對(duì)醫(yī)用高值耗材的使用情況進(jìn)行分析和展示。

2 系統(tǒng)終端設(shè)計(jì)

2.1 主控制器模塊

該系統(tǒng)采用STM32F103ZET6 單片機(jī)作為主控模塊，作為一款高性能的ARM Cortex-M3 內(nèi)核處理器，配備大量外設(shè)接口，包括USB、I2C、UART 等接口，支持各種設(shè)備的連接和數(shù)據(jù)通信需求。滿足醫(yī)用高值耗材的管理系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，滿足醫(yī)用高值耗材管理系統(tǒng)運(yùn)算速度和處理能力的要求。

2.2 射頻識(shí)別模塊

射頻識(shí)別模塊由RFID 標(biāo)簽、讀寫器和天線組成[7]。RFID 標(biāo)簽包含芯片和天線，讀寫器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸和控制設(shè)備，天線用于接收和發(fā)送RFID 信號(hào)。讀寫器接收到電磁場(chǎng)中的信號(hào)時(shí)，通過(guò)天線向標(biāo)簽發(fā)送激勵(lì)信號(hào)使標(biāo)簽中的芯片開(kāi)始工作，將標(biāo)簽中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)編碼成RFID 信號(hào)，并通過(guò)天線向讀寫器發(fā)送信號(hào)。讀寫器最終將數(shù)據(jù)傳輸至主控制器。模塊工作流程如圖3 所示。

圖3 射頻識(shí)別模塊工作流程Fig.3 RFID module work flow chart

2.3 無(wú)線移動(dòng)通信模塊

無(wú)線移動(dòng)通信模塊主要由RF 前端、基帶芯片、調(diào)制解調(diào)器和射頻開(kāi)關(guān)等構(gòu)成。無(wú)線移動(dòng)通信模塊完成初始化后，通過(guò)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)獲取IP 地址，將主控模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至云服務(wù)器平臺(tái)。

2.4 電磁鎖模塊

電磁鎖模塊是用電磁原理構(gòu)建的一種硬件鎖，可通過(guò)控制電子開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)門鎖的開(kāi)閉和鎖緊。當(dāng)需要打開(kāi)醫(yī)用高值耗材柜時(shí)，只需要輸入正確的指紋信息，電磁鎖模塊便可迅速地將門鎖打開(kāi)。本終端中，主控模塊與地分別連接電磁鎖的兩根狀態(tài)反饋線，根據(jù)IO 口的電平狀態(tài)控制電磁鎖的開(kāi)閉。

3 云服務(wù)器平臺(tái)設(shè)計(jì)

云服務(wù)器平臺(tái)基于B/S 架構(gòu)設(shè)計(jì)。SQL Server作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，通過(guò)Entity Framework 實(shí)現(xiàn)對(duì)SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和操作。采用MVC模式構(gòu)建Web 應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)用戶界面的設(shè)計(jì)和交互。云服務(wù)器平臺(tái)操作界面如圖4 所示。

圖4 云服務(wù)器平臺(tái)操作界面Fig.4 Interface of cloud platform operating

對(duì)醫(yī)用高值耗材管理流程進(jìn)行分析優(yōu)化后，得到云服務(wù)器平臺(tái)功能模塊包括耗材信息管理模塊、權(quán)限管理模塊、庫(kù)存管理模塊、報(bào)表管理模塊[8-10]。云服務(wù)器平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)如圖5 所示。

圖5 云服務(wù)器平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)圖Fig.5 Cloud platform functional architecture

耗材信息管理模塊：用于管理醫(yī)用高值耗材的基本信息，包括耗材名稱、規(guī)格、生產(chǎn)廠商、批次號(hào)等。

權(quán)限管理模塊：用于管理用戶的登錄和權(quán)限，包括用戶角色的定義和分配、權(quán)限的設(shè)置和管理等。

庫(kù)存管理模塊：用于記錄和管理醫(yī)用高值耗材的庫(kù)存情況，包括庫(kù)存數(shù)量、出入庫(kù)日期、存儲(chǔ)位置等，支持庫(kù)存的入庫(kù)、出庫(kù)、盤點(diǎn)以及對(duì)庫(kù)存進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)分析功能。

報(bào)表管理模塊：用于生成各類報(bào)表和進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，包括耗材庫(kù)存報(bào)表、耗材使用情況分析、平臺(tái)操作記錄等，能夠根據(jù)用戶的需求生成定制化的報(bào)表和圖表，并提供數(shù)據(jù)篩選、排序和導(dǎo)出等功能[11-13]。

4 系統(tǒng)測(cè)試

為驗(yàn)證系統(tǒng)是否實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能，例如高值耗材的識(shí)別、追蹤、庫(kù)存管理等功能是否正常運(yùn)作，優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性?，F(xiàn)對(duì)終端與云服務(wù)器平臺(tái)進(jìn)行聯(lián)調(diào)測(cè)試。

4.1 終端測(cè)試

終端設(shè)備以醫(yī)用高值耗材柜為載體，醫(yī)用高值耗材柜如圖6 所示。

圖6 醫(yī)用高值耗材柜Fig.6 Medical high-value consumables cabinet

測(cè)試主要內(nèi)容為醫(yī)用高值耗材柜門測(cè)試與射頻識(shí)別模塊讀取測(cè)試。終端測(cè)試流程如圖7 所示。

圖7 終端測(cè)試流程Fig.7 End-to-end testing flow chart

醫(yī)用高值耗材柜門測(cè)試：主要針對(duì)電磁鎖模塊進(jìn)行測(cè)試。云服務(wù)器平臺(tái)與終端建立連接后，測(cè)試人員通過(guò)指紋模塊輸入指紋信息，通過(guò)無(wú)線移動(dòng)通信模塊將所識(shí)別指紋信息發(fā)送至云服務(wù)器平臺(tái)與注冊(cè)信息進(jìn)行對(duì)比，成功后向終端發(fā)送驗(yàn)證通過(guò)信息，由主控模塊向電磁鎖傳遞開(kāi)鎖指令，成功完成該流程則測(cè)試通過(guò)。

射頻識(shí)別模塊測(cè)試：對(duì)射頻識(shí)別模塊進(jìn)行讀取測(cè)試與多標(biāo)簽識(shí)別測(cè)試，測(cè)試RFID 模塊是否能夠同時(shí)讀取和區(qū)分多個(gè)標(biāo)簽[14-15]，結(jié)合實(shí)際出入庫(kù)操作流程，設(shè)定讀寫器識(shí)讀功率為30 dBm，識(shí)讀范圍為2 m 以內(nèi)。耗材信息識(shí)讀準(zhǔn)確率為100%則測(cè)試通過(guò)。

4.2 云服務(wù)器平臺(tái)功能測(cè)試

云服務(wù)器平臺(tái)主要功能為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理與報(bào)表生成。測(cè)試主要驗(yàn)證用戶登錄、耗材及庫(kù)存信息管理與報(bào)表生成等模塊是否正常工作，測(cè)試內(nèi)容如表1 所示。

表1 云服務(wù)器平臺(tái)功能測(cè)試內(nèi)容Tab.1 Content of cloud platform functional testing

4.3 測(cè)試結(jié)果分析

基于物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)用高值耗材管理系統(tǒng)已在河南省鶴壁市人民醫(yī)院、天津市中醫(yī)藥研究院附屬醫(yī)院2 所三甲醫(yī)院部署應(yīng)用。以天津市中醫(yī)藥研究院附屬醫(yī)院為例，全院醫(yī)用高值耗材種類共計(jì)900 余種，總數(shù)30000 余件，部署醫(yī)用高值耗材管理系統(tǒng)前后效果對(duì)比如表2 所示。

表2 部署系統(tǒng)前后對(duì)比表Tab.2 Comparison before and after system deployment

由應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)可以看出，基于物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)用高值耗材管理系統(tǒng)顯著提高了統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確率，大幅縮短了統(tǒng)計(jì)時(shí)間，減少了因統(tǒng)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)誤差或耗材丟失給醫(yī)療機(jī)構(gòu)帶來(lái)的損失，為醫(yī)療機(jī)構(gòu)節(jié)約了運(yùn)營(yíng)成本及耗材管理工作人工成本。

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)現(xiàn)行醫(yī)用高值耗材管理流程存在的缺陷，結(jié)合管理人員實(shí)際操作流程，設(shè)計(jì)了以射頻識(shí)別技術(shù)為核心的醫(yī)用高值耗材管理系統(tǒng)。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)用高值耗材全程可追溯管理。相較于傳統(tǒng)管理模式，規(guī)范了醫(yī)用高值耗材管理流程，提高了管理效率。云服務(wù)器平臺(tái)包含多個(gè)子系統(tǒng)和功能模塊，如耗材庫(kù)存信息管理、報(bào)表生成等，打通了信息管理、耗材出入庫(kù)、使用情況統(tǒng)計(jì)分析及等各個(gè)環(huán)節(jié)，使醫(yī)用高值耗材統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確率得到顯著提高，有效避免了管理過(guò)程中出現(xiàn)清點(diǎn)誤差以及耗材丟失等問(wèn)題，縮短統(tǒng)計(jì)時(shí)間的同時(shí)大幅減輕了管理人員工作量，為醫(yī)療機(jī)構(gòu)節(jié)約了人工成本及運(yùn)營(yíng)成本，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。