基于W eb服务的监护仪管理平台的研究与构建

李逸明，钱明理，王龙辰，许修，李斌

1. 上海交通大学医学院附属新华医院资产管理部，上海 200092；2. 上海交通大学附属第六人民医院 医学装备处，上海 200233

基于W eb服务的监护仪管理平台的研究与构建

李逸明1，钱明理1，王龙辰2，许修2，李斌2

1. 上海交通大学医学院附属新华医院资产管理部，上海 200092；2. 上海交通大学附属第六人民医院 医学装备处，上海 200233

本文针对监护仪的管理特点，提出了一种基于Web服务的监护仪智慧化管理平台。平台利用传感器网络将分布式监护仪接入系统，通过网络位置路由协议和射频技术识别监护仪分布的位置，并动态追踪各监护仪相关参数和使用信息；平台通过可扩展标记语言（Extensible Markup Language，XML）文档传递实现服务描述。该平台的应用促进了医疗设备与临床信息系统之间的交互水平，有助于医院实现医疗设备高效管理、资源优化配置。

医院信息系统；医疗设备管理；监护仪；监护仪管理平台

0 前言

医疗设备作为临床医疗运作的基础保障，在医院资产中占据很大比重。监护仪是现代医疗中一种不可缺少的设备，可对人体生理参数进行实时监测，并具有数据储存、显示、控制、分析及预警提示等功能，在医院内分布广泛。其数量巨大、流动性强及无间断运行等特点，造成资源调配困难、运维成本高、故障检修延迟、使用率低等现象[1]。如何确保监护仪运行质量安全，防止监护仪流失与闲置，及时对故障仪器实现维护保养，更好地为临床与患者服务，是医院设备管理者始终关注的问题。

随着近年来信息化系统在国内医院的广泛使用与迅猛发展，医院内部的流程化管理通过医院信息系统（HIS）、医学影像存储与通讯系统（PACS）、电子病历系统、实验室信息系统（LIS）等，帮助医院逐步实现了便捷诊疗、高效管理的模式。但医疗设备管理在信息化管理建设方面还相对落后[2]。随着《医院信息系统基本功能规范》和《医疗设备管理与技术规范》的相继出台，明确指出医疗设备必须实现信息化管理模式，国内也开始涌现了大批的医疗设备管理系统。目前，各医院自行开发的监护仪管理系统主要存在以下两方面的问题：①由于设备厂商的通讯协议不一致，造成系统的可移植性差，垂直建设的系统存在“信息孤岛”的现象，造成资金投入不合理与系统过度开发；②监护仪管理系统大多功能较为单一，一般只具有患者生理参数回传、故障报警与数据统计功能，不具备设备定位、使用率统计、维护保养情况统计等功能，而且二次开发难度较大，无法与医院现有设备管理系统、临床医疗信息系统等进行实时数据交互、功能调用[3]。如何使医院现有设备管理系统与监护仪监控系统实现资源整合、数据共享，高效地管理医疗设备成为迫切需要解决的问题。

本文旨在研发一套基于Web服务的监护仪平台，利用传感器网络将分布式监护仪接入系统，通过基于位置的路由协议（Greedy Perimeter Stateless Routing，GPSR）识别节点位置，采用Web服务描述语言（Web Services Description Language，WSDL）描述并封装接入平台内各系统的功能及调取位置，统一注册在UDDI（Universal Description, Discovery and Integration，通用描述、发现与集成服务）中，通过Web服务技术实现工作流动态重组及异构系统与数据源的交互，便于设备的优化配置与追踪管理，利用更高效的事件处理机制与数据处理能力评估医疗设备的经费使用情况，旨在全面提升医院内部的设备管理信息化水平，辅助医院实现设备利益最大化、资源利用最优化。

1 需求分析

基于Web服务的监护仪管理平台，应满足设备管理员、决策管理层人员、临床科室工作人员及患者在不同域平台接入，对设备进行管理、定位查询、质控数据统计等需求。基于Web服务的监护仪管理平台的功能设计，见图1。平台应具备以下几方面特性：①无限应用服务，建立一个开放式Web服务应用平台，将异构系统集成在相同的IT基础设施下，实现分布式资源的访问和交互；②接入方式多样性，利于新型多媒体设备，实时推送设备状态或临床服务请求，确保用户在任何时间、地点，任何环境通过网络访问本平台；③数据存储与数据处理，利用数据仓库及映射方式，实现分布式异构数据库集成，通过迭代筛选提取潜在有价值的信息，提高统计效率与挖掘的广度和深度，同时加快突发事件反应速度；④终端节点实时同步，每个终端作为一个独立的存储节点保证数据同步，终端接入用户和设备受到平台实时监控与管理；⑤数据安全保障，利用大容量数据扩容和分区管理，实现数据自动备份、恢复和异步镜像复制备份数据，保证数据零丢失。

2 系统架构设计

根据系统建设目标及功能特点，本系统采用集成工作流引擎，实现层级分离，达到应用模块间的高内聚、低耦合，满足不同层面用户需求。基于Web服务的监护仪管理平台架构示意图，见图2。

图2 基于W eb服务的监护仪管理平台架构示意图

系统架构从下到上依次是：基础数据层、服务中间层、平台应用层。其中：①基础数据层，包含了异构数据库及以数据挖掘工作流为基础的数据仓库；②服务中间层，包含数据访问及接口集成，将医院已有的系统功能集成在该平台下，利用WSDL描述Web服务；③平台应用层，通过部署的工作流引擎，实现工作流程的建模、任务管理、流程执行和检测监控。各应用功能模块可以在UDDI中查找所需服务，用户可以通过多种方式接入平台，实现工作任务的请求、处理及查询。

3 服务处理过程

基于Web服务的监护仪管理平台，利用Web服务（Web Service）资源框架组建开放式互操作平台，以Web Service形式实现资源发布及数据、资源交互，完成不同系统及资源间的调用与运行。系统平台服务过程示意图，见图3。

图3 基于W eb服务的监护仪管理平台服务过程示意图

平台主要服务环节包括传感器网络节点、核心服务、转换与调取、客户端。传感器网络中各节点包含GPSR通信协议，实时发布设备位置与服务请求、响应；核心服务负责对异构系统及数据源的描述，存储与元数据库对照表，以方便信息资源的管理、保护及检索等应用；转换与调取各类服务及传感网回传的服务请求，通过可扩展标记语言（Extensible Markup Language，XML）文档传递服务描述。

在该构架下一次完整的系统服务发布、设备实时数据采集、用户服务请求与系统结果回传的流程如下：

（1）系统将已有的功能节点按最小服务模块拆分，然后根据元数据库映射形成XML结构定义文件注册在全局架构模型中，接入系统全局服务。

（2）词义管理服务，将异构数据库中命名不同但定义相同的重复元素词汇集起来，统一存放、注册、形成元数据，为异构数据源提供元数据对应表，以利于数据冗余和释义分歧最小化。

（3）传感器节点将监护仪参数、设备序列号、故障报警信息等打包成WSDL文件，通过GPSR协议添加设备地理位置信息后转发到核心服务区。

（4）平台内通过XML实现客户端及系统间的存储、查询及格式序列化，查询文档通过服务查询数据后返回结果集；数据查询时发出XML文件，通过标准网络协议反序列化为XML查询文件，传递给处理器进行释义，结果集生成后将XML文档反馈回查询方。

4 系统实现与应用

4.1 传感网动态信息发布

基于Web服务的监护仪管理平台内的医疗设备配备射频识别（RFID卡，通过射频信号接收反馈信号，再利用GPSR实时定位，同时平台中显示监护仪设备的资料档案。如用户需要宏观查看监护仪的运行状态与位置分布情况，或关注某台设备的状态及方位移动轨迹时，平台就会按设定的时间间隔或位置变更提醒实时推送消息。

临床需求监护仪设备可以在平台上申请，平台会自动查找距需求方区域的最近闲置设备实现动态调配；当设备资源较少时按照申请病患情况自动排序调拨优先级[4]。

本平台采用WSDL文件发布传感器接收的监护仪设备的具体位置和空间，其中节点位置信息分别用Service与Address方式表示，Sx、SY和Sz分别表示设备在空间中的三维坐标，targetnamespace与xm lns为命名空间，用于定义XML文档中的元素与属性，protocol注明消息传输协议，发布传感器位置的服务信息。

4.2 用户服务调用过程

基于Web服务的监护仪管理平台端应用的身份认证和授权框架部署在异构环境中，当用户访问平台内数据或服务时，在没有获批角色授权前，将分配到一个临时身份凭证，平台自动调用凭证与安全服务交互，信任服务模块验证凭证有效后，获取平台内的访问控制策略及授权信息，为其提供相应的工具或数据服务，Web服务调用过程见图4。

图4 W eb服务调用过程

用户可登录平台自行注册并创建用户信息，平台根据用户资料核实后授权角色，如果没有对应的角色，将在角色管理模块中完成角色的创建和资源授权。体系内的异构模块对于用户而言是透明的，用户通过统一浏览界面满足不同的管理及操作需求。

4.3 数据统计与智能分析

数据统计主要完成设备状态监控、成本效益分析、使用效率估算等应用。以往的计算模式通常利用表格数据、人工查找资料等单一数据来源，无法实现基础数据的准确采集与统计，可靠性上缺乏说服力。基于Web服务的监护仪管理平台集成异构系统，将设备使用情况与财务系统、HIS、临床信息系统等实现数据共享，通过物联网统计云覆盖范围内的设备收入、成本、维护及开销情况，为后续数据分析与决策提供基础数据保障。该平台对医疗设备实现全生命周期管理，动态了解设备的运营成本和所产生的绩效数据，合理配置医疗设备资源、提升医院精细化管理、降低医院运行成本提供了保障[5]。

5 结论

本文结合医疗设备管理特点详细介绍了基于Web服务的监护仪管理平台的开放式架构设计理念。平台采用WSDL描述封装各系统服务并注册在UDDI中，通过Web服务请求实现工作流动态重组，利用GPSR协议对医疗监护仪与医院已有的信息化系统实现对接，动态掌握医疗设备全生命周期的使用情况，着力提升数字化医院的设备管理水平与异构系统间的服务交互[6-7]。另外，系统在数据仓库建设、数据挖掘方面还应进一步研究更为高效的算法，实现对医疗设备的动态统计分析功能，为管理者提供数据保障与决策支持，实现医院医疗设备信息化、智能化的管理[8]。

[1]李逸明,钱明理,李斌,等.基于物联网的监护仪运行状态实时监测系统的研究与实现[J].中国医疗器械杂志,2014,38(1）：242-246.

[2]杨延双,张晶,杨武,等.工作流自动化机制在数字医院系统中的应用[J].北京工业大学学报,2006,32(9）：847-852.

[3]赵金海,侯文生,陈海燕,等.基于W eb的医疗设备使用维护技术支持系统设计[J].中国医疗器械杂志,2015,39(1）：25-28.

[4]Carrasco VN,Jackson SS.Real time location systems and asset tracking：new horizons for hospital[J].Biomed Instrum Technol, 2010,44(4）：318-323.

[5]Chen CH,Chang MH,Huang YY.A web-based information system applied on utilization/benefit management of medical equipment in hospital[C].IFMBE Proc,2011(37）：675-678.

[6]张文峰,帅海涛,彭小斌.自动跟踪技术在ORACLE数据库在的应用[J].中国医疗设备,2014,29(1）：48-49.

[7]梁树杰,黄旭彬.O racle数据库维护中自动跟踪技术的应用分析[J].电子科技,2014,(10）：61-63.

[8]李涛,李怡勇,郑诗强,等.心电监护仪智能化质控平台的研究,医疗卫生装备,2015,(5）：86-88.

Research and Construction of a M edical M onitor M anagement Platform Based on Web Services

LI Yi-m ing1, Q IAN M ing-li1, WANG Long-chen2, XU Xiu2, LI Bin2
1.Department of Assets Management, Xinhua Hospital A ffiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai 200092, China；2.Department of Medical Equipment, the 6thPeople's Hospital Af fi liated to Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200233, China

In view of the characteristics of monitors, this paper proposed an intelligent monitor management platform based on web services. By using sensor networks, the platform made distributed monitors connected to the system. And then the network location routing protocol and radio frequency identification technology were used to identify the location of monitors and dynam ically track the parameters and use information of all the monitors. Moreover, the platform realized the service description by using XML (extensible markup language）document transfer. The platform promoted the interaction between medical devices and the clinical information system, which helped to manage medical devices ef fi ciently and optimize resource allocation in the hospital.

hospital information systems；medical equipment m anagement；monitors；m onitor management platforms

TP277

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.09.024

1674-1633(2015）09-0082-03

2015-06-12

2015-06-24

上海市科委研究基金项目（12441903101）。

李斌，教授级高级工程师。

通讯作者邮箱：libin2001@hotmail.com