医院实时定位系统在医疗管理领域的应用进展

袁国萍，姜 勤，潘红英

浙江大学医学院附属邵逸夫医院，浙江杭州 310018

《关于进一步深化优质护理、改善护理服务的通知》(国卫办医发〔2015〕15号)指出，要充分利用信息技术，助力提升优质护理工作。尤其在2019年新型冠状病毒肺炎疫情中，通过搭建电信大数据分析平台，利用实时定位系统(real-time locating system，RTLS)统计人员流动、追溯患者行程、确诊并控制疫情，大数据的应用价值在疫情防控中得到了高度重视。尽管RTLS在提高效率、促进患者安全和提升卫生保健质量方面很有发展潜力，但在医疗保健领域的应用仍落后于早期的预期，我国在数据共享、数据治理等方面还存在很多不足[1]。现综述国内外医院RTLS在医疗管理领域中的应用，以期为今后在国内更好地开展RTLS保障人员安全、提升优质护理工作提供参考和依据。

1 医院RTLS概述

1.1 医院RTLS的主要内容

医院RTLS是指利用无线网络、可穿戴便携设备、物联网、5G等新兴技术，对院内设备、物资以及人员进行实时定位和跟踪，并为卫生专业人员提供高效、准确的医疗数据访问[2]。

1.2 工作原理

院内物资或人员可通过粘贴RTLS电子标签、佩戴智能手环等无线设备实现实时定位，电子标签和无线设备会定期向安装了RTLS的定位激励器及无线接入点发出信号，或当一个标签通过位置激励器时，标签将接收低频信号并传送到后端定位服务器，定位服务器根据精准定位算法破译信号，实时在全球广域网界面的电子地图上确定RTLS标签或者无线设备的确切位置[3]。同时，定位服务器也可向RTLS标签发出指令，实现与服务器间的双向通信。

1.3 不同室内无线通信技术的差异

随着科学技术的不断发展，新的无线通信技术也不断地产生，现今常用的室内定位无线通信技术主要有如下几种：WiFi、蓝牙、红外通信技术、全球定位系统(global positioning system，GPS)、超宽带(ultra wide band，UWB)、射频识别(radio frequency identification，RFID)、紫蜂(ZigBee)无线技术等。WiFi的优势主要体现在具有较快的传输速度和较远的传输距离方面，但是也存在成本高、功耗高等缺点[4]。而常用的红外通信技术及蓝牙等室内定位技术在短距离数据传输方面有一定程度的使用，但在传输速度和有效传输距离方面存在不足[5]。当前流行的GPS、北斗定位系统仅在室外环境中得以实现，无法满足医院区域性的实时定位需求[6]。UWB技术是一种无线载波通信技术，具有低系统复杂度、低发射信号功率谱密度、低截获能力、高定位精度并对信道衰落不敏感等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入[7]。而ZigBee无线技术则是一种短距离的无线通信技术，与WiFi、蓝牙相比，ZigBee无线技术虽然在传输速率上有差距，但具有低功耗、低成本、低复杂度等特点，在灵活配置网络上更胜一筹[8]。RFID是一种非接触式自动识别技术,RFID跟踪要求用户佩戴RFID标签，不断向安装在医院不同位置的传感器发送无线信号，通过射频信号自动识别物体并获取数据信息，RFID技术能够在室内环境特别是医疗环境中运行良好[9]。目前，RFID定位以及ZigBee无线技术网络的应用，促进了医院区域性实时定位管理水平的提升。

2 医院RTLS在医疗管理领域的应用

2.1 资产和设备的跟踪与管理

资产和设备跟踪在医疗领域应用最为广泛，医疗资产的识别、跟踪和管理是每家医院的重要需求。有学者探索发现RTLS可以对环境敏感的医疗用品进行跟踪，如血液跟踪系统可以连续报告血液温度，以保证血液的质量，还可以对捐献的血液进行跟踪，确认指定的血袋已运送到目标患者[10]。有研究指出，引入综合信息技术可以预防绝大多数的药物错误，如为药剂师、医生和床边护士配备包含条形码或RFID的无线设备，几乎可以消除所有人为错误[11]。在外科手术过程中，美国每年估计有1 500个物体留在患者体内，其中三分之二是海绵，为解决这个问题，Dorrel等[12]提出了一种手持魔杖扫描装置，使用该装置前，需要将RFID标签粘贴在海绵上，手术毕使用该装置检测患者体内是否带有RFID标签的海绵，结果显示，该定位跟踪系统的检测准确率为100%。

2.2 人员的跟踪与安全管理

2.2.1患者安全管理

近几年来关于患者安全问题成为全球各国医疗安全主要关注的焦点，引起了社会的普遍关注。研究显示，每年约20万住院患者死于院内安全管理问题[13]。目前，RTLS正在超越仅作为一种资产追踪器的认知，越来越多地被视为一种可以通过追踪患者来改善护理结局、提高医疗安全的新技术，如定位阿尔茨海默病患者、结核病患者、儿童、新生儿等。有学者探索性地将RFID与现有医院信息系统集成，在患者就诊过程中，获取患者的信息、捕捉门诊行为，帮助医生做出快速诊断和决策，并通过监测及感知患者的突发情况，及时启动紧急救治措施[14]。身份核查错误是医疗差错的主要来源之一，使用RTLS技术可以减少误认的发生[15]。有学者将智能腕带应用在患者身份识别的过程中，入院时给患者一个戴RFID标签的腕带，当RFID阅读器扫描患者智能腕带时，腕带会显示患者的各种信息，包括患者的姓名、相关健康信息等，并识别患者和医疗设备的位置，实现高精度的人和物体的定位[16]。此外，患者的电子图像被发送到医院的计算机系统，当扫描腕带读取信息后，医院系统会对患者信息进行识别，防止患者信息的重新登记[17]。在同一领域，Tang等[18]提出的深度神经网络由蓝牙低能量技术、深度分类器和后向约束算法组成，显著提高了RTLS跟踪运动目标的精度和稳定性。而Ding等[19]将RFID和无线局域网通信网络结合起来用于患者跟踪，入院时每例患者都被给予Aero Scout T2标签，使用该技术，工作人员可以在地图上观察到患者的位置及活动路线，按照路径可以找到该患者。有学者还对视力障碍患者的室内导航系统进行了探索，其基于RFID设计的室内定位系统，不需要任何等待时间，通过语音导航帮助视力障碍者在医疗中心内找到其首选目的地[20]。

2.2.2医院特殊情况的安全管理

医护人员与患者接触时间长，传染病的感染风险相对较高。接触者追踪对于传染病暴发的预防和控制至关重要[21]。Ho等[22]在新加坡新型冠状病毒肺炎大流行期间，对所有接触过该院新型冠状病毒肺炎患者的医护人员进行追踪，以确定新型冠状病毒肺炎患者与医护人员之间的潜在接触者总数，通过对比医护人员的自我报告发现，基于RTLS的接触者追踪比采用电子病历追踪在敏感性和特异性上均更加有效。为保护婴幼儿和阿尔茨海默病患者，加拿大的一家公司试验性地开展基于RFID的RTLS，其设计了一种新的腕带，当患者离开医院时，阅读器会自动向安保人员和医院护士发送警报信息，以确定患者的确切位置，防止不安全事件发生。Jeon等[23]建立的指纹图谱是RTLS在精度方面的有效表现，如果医护人员遇到紧急状况，如被患者袭击等，医护人员可以按标签上的报警按钮通知后端管理中心当前的实时情况，以助安保人员更快速地采取应对措施。

2.3 优化医院工作流程

由于医院资源难以实时分配，工作流程通常存在着效率不高等问题，RTLS的介入可以帮助改变医院现有的自动化人工流程。Park等[24]提出使用RTLS可以自动确定患者的开药时间，并简化患者从辅助检查的登记到疾病的治疗以及下一次就诊的预约等一系列的就医流程。麻醉医生可以将RTLS作为一种额外的沟通工具，通过掌上电脑实时采集数据，实验室设备的终端可以随时随地记录围手术期工作细节，并持续监测手术患者的生命体征，优化围手术期工作流程，提高医护人员的工作效率[25-26]。

2.4 数据管理

通过分析医疗数据访问的结果及根据用户自定义规则，可以统计RTLS跟踪的各类数据，包括各项医疗、护理工作的执行次数、单人的工作情况和闲置时间、每天各岗位的工作高峰期，并对各报警事件发生的时间和区域进行统计分析[27-28]。

3 医院RTLS在医疗管理领域的推广

国内医院经过十多年的信息化建设，拥有较为完善的医院信息系统、实验室信息管理、远程安装服务、影像归档和通信等系统，但是在人员密集度的管控、物资定位、医保患者住院管理等问题上一直没有得到很好的解决，如果缺乏对医疗资产和人员的实时监控，则直接影响了诊疗服务质量和医院效益。RTLS方案的实现可以改善医院工作流程，使得医院以最小的成本实现利益的最大化。越来越多的医院将采用成本效益更高的RTLS，如ZigBee无线技术、红外通信技术和UWB等技术，以及医疗保健部门日益增长的智能医院，是医院系统发展的趋势。而RTLS推行的一些主要限制包括：选择和应用适当的系统、基础设施之间缺乏互操作性、隐私问题、系统的实施和维护成本较高[29]。因此，针对组织的不同需求，可以利用物联网和云计算等新技术或这两种技术的结合来设计RTLS，以克服现有的约束和缺点。另有学者指出，由于新技术需要大量投资，因此应认真考虑员工对新技术的态度，并培训员工的自我效能感，就技术目的进行沟通，建立信任，以确保RTLS的成功实施[30]。

4 结语

已知报告的在医疗保健中使用RTLS的好处包括但不限于：定位可移动资产、设备管理、实时或接近实时地监控患者和员工的位置、增强患者安全性、提高人员利用率和减少信息传递中的错误降低成本、改善患者结果、提高护理质量和患者满意度。目前，国内医院迫切需要建立一个医疗动态管理平台，来实现对医疗设备、病房、患者、药品、医疗垃圾、医疗用品等医疗资源的自动实时追踪，并基于此建立新一代的医疗急救系统和社会应急医疗防御系统，以期为更好地在国内开展RTLS，助力医院管理提供依据。