智慧病房设计与应用

韩 俗 汪新建 刘 艳

(四川大学华西公共卫生学院/四川大学华西第四医院 成都 610041)

1 引言

近年来随着互联网与物联网技术不断发展，各医院数字化建设朝着智慧医院方向逐步推进。物联网技术的引进，无论是在医院智能管理、医疗技术，还是就医体验和便民服务上，都发挥着重要作用。物联网技术包括条码、二维码、无线射频识别(Radio Frequency Identification Devices，RFID)、WIFI、蓝牙、近场通信 (Near-Field Communication，NFC)、超宽带(Ultra Wide Band，UWB)和Zigbee等[1]。目前RFID在物联网中使用较为广泛，然而对于医院病区这类较为开阔的空间来说RFID有一定局限性。蓝牙5.0的出现为医院智慧病房建设提供新思路和发展空间。

2 技术背景

2.1 概述

蓝牙作为一种无线连接技术，能在设备间实现方便快捷、灵活安全、低成本、低功耗的数据和语音通信。自1999年推出蓝牙第1个版本1.0A以来，经过不断完善，传输速率和有效覆盖范围都有较大改进[2]。由于其安全可靠的性能，蓝牙技术在手机和移动终端上广泛使用。2016年6月蓝牙5.0面世，为物联网普及和发展增添新动力。

2.2 蓝牙5.0与蓝牙4.2比较

蓝牙5.0 标准相对于蓝牙4.2标准，在各项参数指标上都有较大提高，具备更快的传输速度、更低的功耗，实现更远有效传输距离，同时新增导航信标功能。传输速度的提高有助于降低设备实际功耗，对一些移动设备和穿戴设备来说，提高续航时间。此外蓝牙5.0具有更强的抗干扰能力，尤其是对Wi-Fi和LTE信号，能一定程度规避有限空间内的信号堵塞。性能对比，见表1。

表1 蓝牙4.2与蓝牙5.0性能对比

2.3 蓝牙5.0与其他物联网技术比较

目前常见的物联网无线通信技术中，WIFI应用最广泛，其通讯距离较远，速度快，符合社会信息化需求。RFID作为目前物联网核心技术，广泛应用于信息识别、数据采集、管理控制等多个领域。NFC技术在RFID技术基础上，结合无线互连技术研发而成，实现电子支付、身份认证、数据交换、防伪等多种功能[3]。ZigBee采用动态、自主的路由协议，基于AODV的路由技术，具有近距离、低复杂度、自组织、低功耗特点[4]。各无线技术部分参数对比，见表2。各技术特点不同，适用于不同场景应用，如WIFI适用于较为宽阔的室内环境；RFID适用于近距离身份验证、信息采集、跟踪领域；ZigBee适用于无线控制和自动化应用的较低速的数据传输交换；NFC适用于近距离的移动设备，被广大通讯运营商所关注。蓝牙5.0弥补原有版本的不足，提高数据传输速度，增加传输距离，在智能家居领域具有独特优势。

表2 无线技术参数对比

3 设计方案及效果

3.1 概述

医院病房作为患者医疗、护理、康复、起居等活动的人文和物理环境，对患者疾病治疗及健康恢复具有重要作用。随着物联网技术飞速发展，智慧病房作为建设智慧医院的重要组成部分，既要充分保障医疗、护理工作顺利开展，又要确保病房、设备安全卫生，为患者提供舒适、健康、智能的生活环境。智慧病房依托成熟的物联网技术对数据信息进行识别、采集、监测，提高医护工作效率，降低医疗差错风险；利用智能交互终端系统，增强护患沟通效果，改善患者就医体验；通过智能控制，使医院工作人员能迅速发现和处理意外事故。智慧病房内医疗设备和其他电子设备较多，获取设备状态、传感器、患者、监护、资产等重要数据资料需要传输距离远、通讯速度快、功耗低、成本低且安全性高的通讯技术。蓝牙5.0可以取代病房复杂的网络布线，满足病区和病房无线化需求，为患者营造整洁舒适的环境，同时其参数性能也是建设智慧病房通讯标准的优先选择。基于蓝牙5.0的智慧病房设计，见图1。

图1 基于蓝牙5.0的智慧病房

3.2 病房环境控制

不同患者拥有不同的健康状况和习惯，对于温度、亮度、湿度等环境要求不同，常常需要对病房设备和设施进行调整。病房内控制开关装置繁多且易损坏，给患者带来诸多不便。采用物联网蓝牙5.0智能控制技术，可将患者移动设备经过授权接入智慧病房环境控制子系统，患者可自由调控，选择符合自身健康需求的生活环境。

3.3 生命体征采集

生命健康监护及生理参数采集为患者诊断及治疗提供重要数据支持，以往这类仪器设备与配套软件自成体系，医务人员只能在终端旁获取数据进行分析及处理。随着物联网技术在医疗行业的应用推进，数据可通过无线通讯技术传输至移动终端，便于医护人员便捷获取患者基本信息和采集的生命体征数据并进行分析讨论。患者数据涉及个人隐私，因此要选择安全性高的通讯技术，同时患者体征数据多元化，要确保数据传输吞吐量及速率，以及信号的抗干扰性。蓝牙5.0基于自身特性，使用快速跳频、扩频、调频技术及前向纠错 (Forward Error Correction, FEC)，能提高数据传输稳定性和安全性，保证准确率[5]。

3.4 病房安全

医院病房是医务人员日常开展医疗工作的主要区域，为确保医疗环境安全和医疗数据准确记录，多数医疗机构制定规章制度及相应措施，如为医护人员佩戴RFID信息卡，在进行医疗护理工作时，通过刷卡进行身份验证和记录。然而大多数情况下医务人员为保持医疗卫生，或进行医疗操作，刷卡方式存在不便。蓝牙5.0具有较为精确的室内导航功能，可根据医护人员位置自动对接病床患者信息。患者可通过数字床头机查看医护人员基本信息，双向验证，提高医疗行为安全性，降低医疗事故发生几率，减少医患矛盾。对于一些患有精神疾病和智障等特殊患者，佩戴可穿戴设备，利用蓝牙5.0导航定位功能，保障住院患者安全，避免不安全事件发生。

3.5 输液智能监控

医院病房是住院患者进行静脉输液治疗的常用地点，护士在病房内负责管理输液患者，工作量大，极易造成疏忽，无法避免多患者同时需要护士进行输液管理的情况。基于物联网的无线智能输液监护系统可实现患者输液登记、药物识别、输液控制、时间管理等功能，护士可查看所有输液患者实时情况，对输液管理进行有效的时间分配，提高工作效率，减少医患矛盾[6]。目前部分医院使用WIFI作为无线传输方式，相对于蓝牙5.0来说，WIFI功率大，稳定性较差，使用在医疗设备上具有潜在风险，成本上蓝牙5.0也更有优势[7]。

3.6 智能交互

医患沟通一直是医院管理工作重点，诸多医患纠纷源于一些不良的医患沟通方式。医院在数字化进程中为病床配备电子床头卡，为患者提供呼叫帮助、宣教、订餐、缴费等服务。然而大多数电子床头卡都设在固定位置，通过有线网络进行数据传输，患者或陪护操作使用并不方便，很难达到预期效果。智慧病房采用移动终端接入蓝牙5.0无线网络，患者可自由使用终端设备，选择所需服务，在数据安全性前提下为患者提供良好的服务体验，创新智慧医疗服务模式。

3.7 应用效果

本院智慧病房项目按照规划分为3期建设，目前已完成1期基础建设，包括网络综合布线、病房电子信息板、护理电子白板、智能床头卡、智能呼叫显示等项目，前端设备统一配置BLE5.0蓝牙模块，工作人员只要携带员工卡便可与智能床头卡实现数据交换，提供查房点名、人员定位、护士巡更轨迹查询等物联网服务功能。智慧病房建设能有效改善医患和护患沟通，提升患者就医体验，提高医护人员工作效率和服务质量，减轻工作负荷，降低差错率，避免医疗纠纷，从而科学合理地优化病房诊疗流程，增强医院精细化管理水平。项目启用以来本院月入院人数同比增长69.3%，月出院人数同比增长78.7%，月平均住院日同比下降0.3天，患者满意度上升5%。

4 结语

本院智慧病房项目即将进入2期阶段，即数据采集阶段，包括基于蓝牙5.0实现智慧病房环境控制、生命体征采集、输液智能监控等项目。通过引入物联网，降低医院病房建设成本，美化病房环境，改善患者体验，使有限的医疗资源得到充分共享利用[8]。随着人工智能的兴起，物联网的广泛应用，智慧病房建设将迎来新机遇与挑战。