物联网技术在手术室医疗设备精细化管理的应用研究*

黎子衡 陈柏东 余沐钊 陈俏均 黄耀盛

南方医科大学第三附属医院 广东 广州 510630

引言

目前，大部分医疗机构主要是通过人工统计等传统方式来实现手术室医疗设备的管理，无法有效地预防设备故障，无法实时知悉设备的位置，事后也无法有效地进行事故分析等，存在一定的缺陷[1]。这些传统的管理模式缺乏高效的管理工具，日渐难以适应现代化手术室设备管理。为了提升手术室医疗设备精细化管理水平，同时为了降低设备全生命周期管理成本，开展物联网技术在手术室医疗设备精细化管理的应用研究至关重要[2]。利用物联网技术的优势，医疗设备通过信息传感终端设备与互联网进行无线连接，将医疗设备的运行状态和实时位置传输到系统上。更进一步的，通过所获取的医疗设备使用数据，有效结合大数据、人工智能等高新技术，还可以进行手术室设备使用成本分摊和效益分析，可充分实现手术室医疗设备精细化管理的目的[3]。

1 医疗设备状态及定位监控系统整体概述

1.1 系统架构

物联网基本架构主要分为3层：感知层、网络层和应用层[4]。分析技术和功能需求，可把本系统的架构同样划分为3层，见图1。感知层是系统底层，负责数据采集。在医疗设备上配置智能感知终端设备和射频识别（RFID）；智能感知终端设备获取设备状态信息，再通过设定的RFID读取频率，将数据并发往数据采集装置中。网络层由物联网网关设备、交换机设备和终端服务器组成，负责数据传输。物联网网关设备通过有线网络或无线WiFi网络连接交换机设备，交换机设备将RFID传来的数据通过网络传递给终端服务器。应用层负责数据判断和处理，也是系统信息交互界面。通过对接收的信息数据进行解析和处理，例如分析手术设备运行时间，判断设备使用时间的合理性与设备生命周期的合理性等，实现实时显示医疗设备运行状态、位置信息、报警处理等功能[5-7]。

图1 医疗设备精细化管理系统的系统架构

1.2 功能设计

与传统的设备管理系统不同，本研究所设计的基于物联网的医疗设备状态及定位监控系统，利用先进的物联网传感器技术、数字信号处理技术、计算机软件技术、移动通信技术，围绕医疗设备运行状态、实时定位等关键信息节点，实现对医疗设备运行状态的信息化数据采集、分析及监管[8-9]。主要表现为：实时监控：设备开关机实时监控、设备运行状态实时监控、工况预警实时监控、工况报警实时监控、设备实时定位；数据查询：设备开关机查询、运行时长查询、运行历史数据查询、设备预警数据查询、设备报警数据查询、设备实时位置；统计分析：设备运行轨迹、设备工况综合查询、设备工况统计分析、报警事件统计分析、设备状态 - 工况 - 时间关联综合分析、设备开关机统计分析；同时将所有数据自动进行统计分析，并以图、表的形式显示在系统中。

2 医疗设备状态及定位监控系统实践应用

在手术室医疗设备上装载了本系统进行应用实践。凭借先进的物联网RFID技术，并可对医疗设备进行使用科室、主刀医生、运行状态、地理位置等标签信息实现关联管理，建立手术室医疗设备的运行状态数据库。通过智能感应终端，能不断更新设备位置信息和运行状况，对定位、开关机、运行时长、使用率等数据的采集，实现手术室每台高值设备的实时监控、实时调度、设备折旧、维修成本、设备共享、成本分摊、效益分析等功能，解决过往手术室高值设备故障报警不及时、使用数据不真实、无法实时调度以及无法摊分使用成本等问题。管理人员通过电脑终端能够便捷地查看设备的相关信息、进行远程监控管理、分析设备运行趋势、生成统计报表，实现了系统运行智能化、管理数据可视化、采购决策科学化，帮助手术室极大地提高了管理效率。

2.1 手术室高值设备运行状态动态监测

根据某一类医疗设备拟定开机状态基准线。通过智能感知终端设备感知医疗设备运行状态，生成实时电磁感应值线，当低于基准线的为关机状态，略高于基准线的为开机状态，高于开机状态感应值的峰值线为激发状态。以某台超声刀设备为例，如图2所示，从该设备工作量统计图中可以看到系统拟定的开机基准线以及实时电磁感应值线，清晰地统计出某日该超声刀设备开机时间、开机次数、运行次数、运行时长和关机时间，实现了针对该超声刀医疗设备状态的动态监测。

图2 某台超声刀设备工作量统计图

2.2 手术室高值设备实时定位和调度

对手术室进行地图测量及制作，建立3D室内地图建模及地图引擎，生成室内电子地图系统[10]。智能感知终端设备感知医疗设备位置，将医疗设备的具体位置精确的以电子地图的形式显示在系统的主界面上，可针对特定手术室高值设备实时定位和调度。以某台麻醉机为例，如图3所示，在3D地图上直观呈现该设备的实时定位和简单介绍信息， 通过点击以上设备信息，还可查看相关设备的轨迹和工作量统计信息，方便对设备进一步进行调度或其他管理。

图3 某台麻醉机医疗设备实时定位

2.3 手术室高值设备使用成本分摊到科室

通过本系统与医院其他系统如手术麻醉系统、设备管理系统对接，获取使用科室、主刀医生、手术时长等信息，结合设备原值和月折旧金额，可计算出不同科室的手术室设备每小时及每次的使用成本，从而将设备使用成本精确分摊到使用科室。以1号麻醉机和2号麻醉机为例，设备原值均为29.8万、月折旧金额为4966.67元（折旧期5年计算），统计某月运行时长，可计算出每小时成本。再通过系统查询当月共3个科室使用和各科室的使用时长，则每个科室应分摊的使用成本如表1。

表1 手术室高值设备使用成本分摊到科室

2.4 手术室高值设备投资效益分析

一方面，过往医院手术室高值设备存在个别设备长期闲置、无法根据设备实时使用状态进行共享调度的问题。通过本系统的建设，可以及时发现未开机或使用率低下的设备，并根据实际需要进行调度，减少浪费，提高医院设备周转使用效率，提高经济效益。通过手术室设备工作量使用成本分摊和维修成本分析，结合手术室医疗设备使用评价，及时发现设备状态配置是否合理，运用科学的方法技术为医院采购决策提供数据支持，杜绝不必要的设备采购，提高采购资金使用的合理性。

3 讨论

3.1 本系统在设计方面具有创新性

提升医疗设备管理质量、管理水平和管理效率，既是智慧医疗智慧管理背景下的选择，也是健康中国战略的重要组成部分[11]。然而，我国的智慧医疗产业整体处于起步阶段，在技术和应用方面存在诸多瓶颈。基于物联网技术设计和研发了本系统，可以对医疗设备进行位置和运行状态实时监测和报警，一方面弥补了传统人工记录数据的不足，另一方面也填补了传统物联网系统在非介入方式获取医疗设备状态信息技术的空白[12]。

3.2 本系统的不足之处

目前智能感知终端设备定位精度只能达到房间级，能耗方面的读取精度也有待提高。且因政策、资金和研究时间等多方因素的限制，目前该系统仅在手术室内的麻醉机、监护仪、C臂机、腔镜系统、超声刀设备等高值医疗设备上运行，未来可考虑通过患者手环识别患者进出手术间时间，以及对接HIS系统、财务管理系统，获取更多管理相关信息，并做更进一步的数据分析，让本系统更加精准化、智能化与人性化。

4 结束语

医疗设备精细化管理是医疗机构智慧管理未来发展的必然选择，而医疗设备状态及定位监控是实现设备精细化管理的重要一环[13]。本文设计的基于物联网的医疗设备状态及定位监控系统，通过非介入方式采集医疗设备的物理状态信息数据，对设备进行实时监管和及时预警处理，打破了各管理部门之间沟通、协作的壁垒，管理人员能够迅速、清晰地了解设备储备状态，继而进行更加高效高质地指挥调度和保障。同时将物联网与现有各类信息数据服务相结合，提高设备的运维效率，降低运营成本，运用科学的方法技术对后续新增设备的发展趋势做出推断，为医疗机构精细化管理提供强有力的技术支持。运行实践证实，该系统操作便捷、设计先进、可靠性高，在医疗机构内有很好的应用前景。