基于就诊流程的智能导航系统设计与应用

赵浩宇，胡 川，汪 鹏，吴 昊

（1.陆军军医大学第一附属医院医学大数据与人工智能中心，重庆400038；2.陆军军医大学第二附属医院，重庆400038）

0 引言

目前，我国医疗资源相对优秀的三甲医院占地面积广、楼宇和科室繁多、布局复杂、就医流程烦琐、地点分散，患者和家属要想便捷地找到相应诊室、检查科室、取药药房等地点难度较大。每日约有1/3 的门诊患者及家属前往咨询台或向医护人员咨询、求助，其中超过半数的问题都是与地点或就诊流程相关。患者将大部分时间都耗费在了寻找就诊地点的路上，而医院随之投入了大量的人力、物力、财力，增设咨询台和指引指示牌，但仍会出现咨询台人手不够、无人值守、路牌指示不清晰等问题，特别是许多从外地赶来就诊的患者，就医心情急切，时间宝贵，如果花费太多时间用于寻路，那么医院就难以提升患者服务满意度[1]。

同时，2018年国务院发布的《国务院办公厅关于促进“互联网+医疗健康”发展的意见》文件中也指出：“合理使用信息化技术，优化服务流程，提升医疗服务质量，提高医院管理和便民服务水平[2]。”因此智能导航系统的建设成为了医院智慧化建设的重要一环，特别是在当前移动互联网技术快速发展的时期，物联网背景下的移动医疗应用越来越需要医院能够输出“位置能力”。基于以上背景，本文提出了基于就诊流程的智能导航系统，以期为用户提供良好的就医体验，缩短患者就诊时间，提升患者就医满意度，为医院在移动端拓展业务打下基础。

1 系统设计及关键技术

1.1 设计思路

如何使患者在不借助咨询台或辅助标识的情况下利用自身携带的手机等移动设备，在最短的时间内找到就诊室是智能导航系统需要解决的问题。由于基于无线网络的室内定位系统效果普遍不佳，本系统决定采用室外GPS 和室内iBeacon 蓝牙技术融合的定位模式，将基于就诊流程的智能导航系统与医院现有的微信公众号、小程序等进行对接开发，结合挂号及就诊的医院信息系统（hospital information system，HIS），在挂号单及检查单上生成导航二维码，用户只需扫一扫即可完成就诊路线指引。患者如果通过微信绑定了个人就诊信息，当通过微信或自助系统挂号成功时，本系统会根据室内定位分析，结合就诊人员分布情况规划出耗时最短的路径。同时医院将预计等待时间、排队信息等同步推送到智能终端，以便患者自行安排就诊时间[3]，从而实现自动分诊、排队统计、引导就诊、就诊导航等全流程自动提示服务。智能导航系统通过与就诊流程的深度融合，集导诊、就诊、分诊为一体，以期为医院打造一个移动化、智能化的院内导航服务体系，有效改善患者就医体验。

1.2 系统设计

1.2.1 系统架构

基于就诊流程的智能导航系统的前端采用Java语言进行用户界面的开发，后台使用SQL Server 作为数据库进行数据的存储和备份，采用SOA（service oriented architecture）3 层软件构架，建立基于SOA模式的企业服务总线（enterprise service bus，ESB），从而消除不同应用之间的技术差异，实现不同服务之间的通信与整合。根据系统总体部署和要求，将系统分为平台应用入口、平台服务和底层支撑三大结构。

其中，平台应用入口主要呈现前端用户应用程序，如移动端小程序、App、医院微服务等，通过这些平台入口进入基于就诊流程的智能导航系统，实现智能导航系统的应用。平台服务主要涵盖系统应用层、逻辑业务层和技术层，为用户提供技术支撑、数据分析及服务，实现用户操作和各功能模块的调用。底层支撑主要为程序提供数据支撑，负责分析、搜集、处理、存储相关地理和功能数据，提供决策支持。基于就诊流程的智能导航系统总体架构如图1所示。

图1 基于就诊流程的智能导航系统架构

1.2.2 系统交互

通过iBeacon 设备发送的蓝牙信号与移动终端蓝牙进行电磁指纹比对，为用户提供精确稳定的位置导航服务。同时通过基站管理终端将定位数据回传给服务器，服务器与HIS 相连，通过读取挂号、排队、检查、检验等业务数据表将智能导航系统与HIS进行数据对接，使患者就诊流程与智能导航系统相融合，实现自动导航、自动分诊等功能，从而缩短患者在候诊区的等候时间，避免拥堵现象，营造更加文明、有序的就医环境。基于就诊流程的智能导航系统交互拓扑图如图2 所示。

需要特别说明的是，在设计系统时选择了iBeacon 设备传输蓝牙信号。但由于蓝牙传输距离有限，在布置iBeacon 设备时各设备间距不能相隔太远，且安装高度不能太低，以避免人为损坏，影响系统正常运行。如果医院资金充裕，可以在现有设备基础上对iBeacon 设备进行扩充，从而将该技术扩展运用到医疗设备、耗材追溯、婴儿防盗、人员定位等系统，完善医院智能化建设和运用。

1.3 系统功能

根据系统设计思路及现场调研，决定在室内运用蓝牙定位技术结合室外GPS 定位，通过对接HIS，为医院构建一个精准化、移动化、自助化、智能化的医院便民服务系统，通过“找地、找人、找车”三大应用实现基于就诊流程的智能导航系统的功能建设。其功能结构如图3 所示。

图3 基于就诊流程的智能导航系统功能结构图

1.4 关键技术

本系统采用室外GPS 和室内iBeacon 蓝牙技术融合定位模式，将智能手机惯性导航和电磁指纹比对2种技术进行了很好的融合。目前，室外GPS 技术[4]已经非常成熟，故重点介绍室内iBeacon 蓝牙定位技术。

由于传统的基于无线网络的定位效果普遍不佳，目前市面上主要采用的是基于iBeacon 低功耗蓝牙技术进行定位。蓝牙定位模式是基于接收的信号强度指示（received signal strength indication，RSSI）的定位算法，而RSSI 室内定位算法又分为三角定位算法和电磁指纹比对算法2种[5]。

1.4.1 三角定位算法

三角定位算法利用蓝牙信标的位置，通过RSSI衰减模型估算出移动设备距离各个蓝牙信标的距离，再根据移动设备到周围蓝牙信标的距离画圆。在实际使用中，只要知道被搜寻设备与周围3 个信标的距离，就可以依此画出3 个圆，而3 个圆的交汇点即为移动设备的位置[6]。因为信标的位置和移动设备距离信标的长度都是推算得出的，所以三角定位算法并不太准确。

1.4.2 电磁指纹比对算法

电磁指纹比对算法在指纹定位过程中首先建立指纹识别数据库，将相应的物理地址与参考点的位置信息记录在数据库中，通过计算终端发射出来的无线电磁波经过反射和折射产生与周围环境密切相关的特定模式和多径信号，即为该位置的“指纹”。再通过蓝牙采集的数据与指纹识别数据库中的数据比较，计算位置估计值，通过这些信息可以得到移动设备的方向和距离。最后，根据初始地址信息推算其位置[7]。

由于三角定位算法过分依靠蓝牙信标的位置和信号传输损耗模型，并不适用于医院场景。因此，本系统采用基于iBeacon 低功耗蓝牙的电磁指纹比对算法。

2 系统实现

2.1 流程导航

流程导航模块主要实现患者来院后就诊路径的推送。将基于就诊流程的智能导航系统嵌入医院现有的微信公众号或小程序，通过系统间的交互、对接，使微信绑定了个人就诊信息的患者在网上挂号成功后系统即可自动推送导航相关信息至患者移动终端，一键点击即可自动获取导航路径，协助患者轻松抵达各个科室，有效改善患者就诊体验。同时，患者也可以通过扫码、自搜索等方式实现一键导航。挂号成功后自动获取地址界面如图4 所示，一键导航界面如图5 所示。

2.2 人员定位

人员定位模块主要实现亲友间的位置发送和位置共享功能。通过室内位置共享功能，亲友、医患、护患之间可以根据一个共享代码共享院内位置，并一键导航至亲友、医护人员身边。在位置共享场景下，对方的移动轨迹可实时展现。自身位置发送界面如图6 所示，亲友共享位置界面如图7 所示。

图4 挂号成功后自动获取地址界面

图5 一键导航界面

图6 自身位置发送界面

图7 亲友共享位置界面

2.3 打卡寻车

通过与医院停车系统的对接，打卡寻车功能可帮助患者及家属来院后轻松找到空车位。通过软件停车打卡标识，返回时直接点击爱车位置，可反向寻车，一键导航。下车打卡界面如图8 所示，反向寻车界面如图9 所示。

3 应用效果

（1）改善患者就医体验。基于就诊流程的智能导航系统为患者提供了基于移动端精准的院内导航服务、动态连续指引，通过深度对接HIS 与就诊流程相结合，犹如专人引导，有效提升了患者就诊效率，改善了患者实际就诊体验。

（2）提升医院智能化水平。本系统解决了就医环节中最头痛的问题——如何通过信息化手段快速引导患者到达就医地点，有效地解决了患者及家属在医院内找地、找人、找车的困难，节省了医院人力成本，提升了医院智能化水平[8]。

图8 下车打卡界面

图9 反向寻车界面

（3）提高医院服务质量。本系统可以延伸医院服务窗口，将医院服务延伸至移动终端，为患者及家属提供了最直接的就诊服务，提高了医院服务质量及效率。

（4）节省医院管理成本。本系统能够帮助患者快速找到就诊地点，完成排队签到，使医院在指路标识、咨询台等设施及部门方面相应地降低了导诊投入，节省了医院管理成本，提高了医院管理质量[9]。

4 不足及改进

4.1 系统不足

基于就诊流程的智能导航系统存在以下不足：（1）在与HIS 进行流程对接后，一旦出现患者重复挂号，有时不能及时自动推送就诊路径到患者移动端；（2）目前还没有相应的管理程序能够及时协助医院维护人员及时发现iBeacon 设备的状态，一旦出现问题将会影响用户就诊体验；（3）系统主要借助iBeacon设备实现各类功能，随着使用时长的增加，后期将会出现设备损坏或电池消耗殆尽的情况，会给医院增加不少硬件维护费用。

4.2 系统改进

本系统还需深度融合就诊流程，通过不断测试发现问题，解决不能自动推送信息的漏洞。同时，还需要为医院信息化管理部门开发一个移动终端管理程序，从而能实时查看各个iBeacon 设备的安装分布图和运行状态，且该终端管理程序能够支持iOS、Android、Windows 等不同操作系统，以便维护人员及时发现和处理问题。

5 结语

基于就诊流程的智能导航系统为患者和家属提供了便利，有效解决了长期以来患者及家属找地难的问题，为患者争取了宝贵的就诊时间。本系统以蓝牙技术为基础，通过接口对接HIS，深度结合就诊流程，可以实时指引患者寻路，改善了患者就诊体验，提高了医院医疗服务质量。在未来，随着系统的不断改进，会在医院具有很好的应用前景[10]。