物联网技术在“军卫一号”医院信息系统中的应用冯基，韩波 武警山西总队医院 信息科，山西 太原 030006 [摘 要]物联网技术作为下一代网络通信技术，将在各个领域的信息化建设中得到广泛的应用。在查阅了大量医院信息系统（Hospital Information System，HIS）建设资料的基础上，结合目前物联网技术在医疗领域的研究进展，本文总结了目前“军卫一号”HIS建设面临的主要问题。针对这些问题，本文提出了以物联网技术与IPv6网络协议结合的方式应用于“军卫一号”HIS建设的具体方案，从根本上改变军队医院信息化建设的现状，使军队医院的管理水平和服务水平达到一个新的高度，提高军队医院的综合竞争力。 [关键词]军卫一号；医院信息系统；物联网；射频识别；IPv6网络协议 引言物联网是继计算机、互联网和移动互联网之后的第四次技术革命，指的是以互联网为基础，将各式各样的传感设备以特定的协议与互联网结合，实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种通信网络[1]。物联网在国防军事、机械制造、材料加工、智能家居、智能交通等诸多领域有着极为广泛的用途。在医疗领域，物联网技术良好的应用前景一直备受美国、英国、日本等发达国家的关注[2]。 目前，医院的医疗信息技术应用水平已经成为衡量医院信息化建设的重要依据，也是增强医院竞争力的基本手段。以信息化建设为发展战略将为医院创造更高的收益，是医院提高运作效率，提升自我形象，把握未来发展契机的基本方式。加强军队医院的信息化建设，必须把握信息技术发展的方向，将物联网技术应用于“军卫一号”HIS，提高军队医院的综合竞争力，才能使军队医院在市场竞争中处于领先地位。目前，国内有200多家军队医院正在使用“军卫一号”HIS，“军卫一号”HIS的信息管理还是基于传统的互联网，只有个别军队医院的一小部分信息管理功能采用移动互联网实现，目前的军队医院还没有实现以物联网技术为基础的自动化识别、定位、跟踪等功能[3]。 本文将物联网技术应用于军队医院的“军卫一号”HIS，可以实现病人定位跟踪管理、物品射频识别（Radio Frequency Identi fication，RFID）管理、无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）的信息传输等；物联网技术在“军卫一号”HIS的应用过程中，目前基于IPv4网络协议的网络会出现IP地址资源枯竭、网络安全性、服务质量（Quality of Service，QoS）等问题，使用IPv6网络协议替代目前的IPv4网络协议，可以有效解决上述问题。IPv6网络协议作为替代IPv4网络协议的下一代IP网络协议，它相比IPv4的优势如下[4]： （1）IPv6网络协议具有更大的地址空间。IPv6网络协议的地址个数相比IPv4网络协议增加了232～2128个。 （2）IPv6网络协议加强了QoS控制和网络管理。在IPv4网络协议中，QoS是无保证的，IPv6网络协议中的业务级别和流控制可以通过路由器设置优先级控制和QoS保证。 （3）IPv6网络协议提供了更好的安全性。在IPv6网络协议中强制使用IPSec，但在IPv4网络协议中IPSec为可选项，IPv6网络协议提供的安全报头使端对端、网络对网络的通信加密和验证更容易实现。 1 物联网技术在医院信息管理方面的研究进展1.1 药品管理医院药房的药品可以用射频识别技术进行管理，将药品贴上RFID标签，通过部署的无线传感器网络就可以实时获取药品的相关信息，如批次、入库出库时间、药品去向、开药医生、用药患者等。一旦产生配药错误，RFID设备会有及时发出警报提醒药剂师。另外，为病人佩戴RFID腕带来核实药品和病人身份的对应情况[5]。 西班牙比戈大学的Lopez-Nores等[6]提出一个引入RFID的“Intelligent Medicine Dispensing Cabinet”，药剂师通过RFID实现对药品位置信息、放回药品位置信息等的核对。台湾东南科技大学的Shieh等[7]设计了一个iCabiNET系统，该系统利用RFID和传感技术进行药品的包装，这种包装可以提醒用户按时服药，并且在屏幕上给出药品名称和用药剂量。 在国内，将物联网用于药品管理的技术也取得了一定的研究进展。王春飞[8]提出通过RFID读取药品信息，方便药品的管理，提高了药房管理水平，还可以监控进出库的药品，提高药房管理的安全性，并且可以和病人的RFID腕带来进行药品比对，避免临床用药错误。 1.2 移动医疗移动医疗是物联网技术的一个重要的应用方向，运用医院的无线局域网和RFID设备，通过移动手持终端设备为医护人员提供随身的数据支持[9]。 采用物联网技术的移动医疗能明显改善传统门诊挂号、缴费时间长，医生看病时间段受限制的问题，在就诊高峰期医院的门诊大厅内不会滞留过多的病人。病人在住院的时候，医生通过RFID读卡器读取佩戴在病人手上的RFID手环，获取病人的病情状况，制定治疗方案，记录医嘱执行的具体信息。 Virtua公司在4家医院安装了RFID系统，用以追踪和管理上千名病患和工作人员，以及成千上万的资产[10]。Halamka等[11]将植入式RFID微型标签VeriChip植入病人上臂，用来读取慢性病患者的相关信息。 席丽单[12]提出了利用RFID电子标签减少医务人员信息核对环节，在检验过程中可以自动获取化验单，有效保护了病人隐私，对门诊流程起到优化作用。潘媛媛[13]将物联网技术应用于医疗护理系统，护士通过手持设备可以读取患者RFID腕带信息记录医嘱执行的具体信息，实现了实时护理服务，优化了临床护理流程。 1.3 急救系统物联网技术应用在急救系统中主要是为了解决在传统的急救方式下，医务人员在急救前难以获得有价值的急救信息，容易耽误患者救治时间的问题[14]。 Xiao等[15]提到一个急救系统，使用RFID保存患者的医疗档案和个人信息，并由医院的HIS系统处理这些信息，急救人员可以使用PDA记录急救前病人状况和现场救治情况，通过无线通信网络发送至医院HIS系统，此外，该系统还可以获取病人的视频信息，通过手机与后台专家进行远程会诊。Turcu等[16]把急救医疗上升到国家层面，认为急救医疗的范围不应局限于一家医院，应该是医院与医院之间、地方医疗主管单位和中央政府医疗主管单位之间的联合，这样在灾难发生时能够更快获知灾难死亡数量和急救需求，使医疗资源得到最大限度的分配。 而朱晓荣等[17]提到的急救系统，与Xiao提到的急救系统相似，区别是这个急救系统没有实现病人视频信息的获取，以及与医疗专家组织远程会诊的效果。 1.4 远程监控和远程护理远程监护和远程护理都是利用传感器节点获取病人的生理参数，将生理参数通过WSN传至远程医疗平台以供医学专家对病人的生理参数进行监测。 Wu等[18]提出了一个利用RFID手环的脉搏传感器的移动健康监控系统，这个系统是用手机监测脉搏传感器，脉搏传感器通过蓝牙将脉搏信息传递给手机，用户可以通过手机监测自己或他人的脉搏，这些数据也可以通过手机远程传输到医院HIS，医务人员可以实时监测患者的脉搏和位置。Chen等[19]提出了用于健康监测的无线传感器网络系统的设计方案，这个方案可以通过无线网络以一定的载波频率获取人体生理数据，具有灵活、易开发的特点，并且通过可适应的低功耗设计方法降低了系统功耗。 而宫继兵等[20]提到了将人体的生理参数传感器组成网络的体域网，为疾病的远程监控和远程医疗保健提供了解决方案，体域网也是物联网的重要感知和组成部分。 1.5 手术中的跟踪监控在手术中用到的如棉球、药签、纱布等物品上嵌入RFID芯片，以此跟踪手术全过程，可以有效保证手术的卫生和安全，并防止出现物品遗漏现象。医务人员佩戴RFID设备，可以记录手术相关位置和时间。 Xerafy公司实现了使用RFID标签进行外科手术资产追踪，节省了操作员的操作时间，有助于医务人员清楚地了解手术器械的具体使用情况，避免手术器械遗留病人体内，造成医疗事故。此外，该公司生成的RFID标签可以耐受上百次的医疗清洗和消毒[21]。UHN公司的ORLocate系统通过RFID来管理外科手术器械，控制手术中的感染，提高了手术室和无菌处理部门的运作效率，帮助医院提高病人的安全，降低成本[22]。 程之红等[23]提到了利用RFID设备实现医务人员的手术定位，并通过记录医院人员在手术室的时间，记录手术的开始和结束时间。曾绳涛[24]提到了使用RFID腕带跟踪做手术的医务人员，记录他们在手术台上的时间，提醒医生轮换休息，避免超负荷作业。 1.6 血液管理在血袋上配备RFID标签，相关人员能通过后台得到血液的相关信息，这样能够全程跟踪血液的去向及使用情况。 美国FDA批准了通过RFID的血液跟踪方案，启用了更加安全、高效的血液供应链，反向追踪血液中心将血液机构受过训练的人员进行精简血液的收集和处理，并协助产品的跟踪和协调[25]。根据美国市场研究公司Grand View Research的研究报告显示，预计到2022年，全球血液监测系统市场将达到5115亿美元，该报告显示，RFID技术在识别、分类和跟踪血液样本以及自动收集数据方面，会被越来越多地采用[26]。 敖娟[27]提到通过血袋上的RFID获取血袋的基本信息，在医务人员不接触血液的条件下快速提取血液信息，防止了血液入库错误，并且最大程度避免了因血型不匹配导致的输血错误等医疗事故的发生。 1.7 医疗设备管理在医疗设备上贴RFID标签，实时获取医疗设备的位置、使用情况和维护状况等信息，可以及时捕捉设备异常，提高工作效率，减少医疗事故的发生[28]。 韩国电子与电信研究所提出的跟踪管理系统采用WSN技术，可以实时获取医疗设备的位置信息，大大缩短了医疗设备的查找时间，医务人员可以把更多时间用于医治病人，病人也可以得到更好的护理[29]。 张志彬[30]提出的医疗设备射频跟踪自动识别系统通过在医疗设备上安装射频芯片，获取医疗设备的操作和维护记录，使得医疗设备的巡检和维护简单易行，避免工作疏漏，明确责任认定。 2 物联网技术在“军卫一号”HIS中的应用“军卫一号”HIS已经实现了电子病历的生成，以及检查、治疗、影像等相关数据的电子化录入，以及与其他医疗机构进行学术交流和远程会诊；病人可以在计算机上查询、打印医疗费用清单；在医院各环节的管理实现信息化的基础上，工作人员通过“军卫一号”HIS进行成本核算、工作量考核、效益分析实现对全院经济情况的调控。但是，“军卫一号”HIS目前并不具备病人定位跟踪管理、医疗设备跟踪管理、医疗手术跟踪监控等功能，而这些功能代表了医疗信息化发展的趋势。本文提出了以物联网技术与IPv6网络协议结合的方式应用于“军卫一号”HIS建设的具体方案如下。 2.1 实现病人的定位、跟踪和检测管理在病人身上佩戴RFID标签，在每个病房的门口安装RFID阅读器，在医院内部安装场频信号发生器，通过场频信号发生器发出的信号探知病人位置信息，把病人位置信息返回RFID阅读器，RFID阅读器把病人的位置信息返回“军卫一号”HIS，从而完成病人的定位、跟踪。 在医院病房部署WSN网络，病人携带可以进行体征检测的无线传感器，这样在与病人活动或休息没有冲突的情况下对其进行检测，方便了医生观察诊断[31]。 2.2 实现手术的跟踪监控将RFID芯片安装在手术相关的物品上跟踪手术全过程，保证手术过程中相关手术物品的卫生安全，防止手术结束后发生物品遗漏；医务人员佩戴RFID手环，可以记录医务人员进出手术室的时间，以及手术过程中医务人员的位置[32]。这些信息通过WSN返回“军卫一号”HIS，将会与手术视频一起形成更加完整的手术记录，方便以后的交流学习等工作。 2.3 实现医疗设备的跟踪管理在医疗设备上安装RFID芯片，可以通过WSN网络将设备的RFID芯片中存储的位置、检修情况等信息传输至“军卫一号”HIS[33]。这样，有些需要经常使用并且位置变更频繁的设备就不容易丢失，并且设备的维护信息也能随时掌握，避免了工作人员巡检时的工作疏漏，明确了医疗事故中的责任认定问题。 2.4 实现门诊系统和住院系统的移动医疗病人使用RFID电子标签，病人的信息直接通过“军卫一号”HIS进行核对[34]。在检验环节，检验系统可以自动获取化验单，简化了门诊和检验流程。为住院病人佩带RFID手环，医生使用RFID读卡器通过无线网络读取病人目前的治疗情况的相关信息，再通过移动终端设备记录医嘱的具体执行信息，然后上传至“军卫一号”HIS，方便了医务人员对住院病人的治疗。 2.5 实现血液管理的监控在每袋血液上使用RFID标签，用于记录血液信息以及献血者的信息，医务人员使用RFID读卡器将血液相关信息通过无线网络上传至“军卫一号”HIS，既实现了对血液信息的无接触管理，又简化了血液管理流程。 2.6 使用IPv6网络协议“军卫一号”HIS现有的网络采用的是IPv4网络协议，IPv4网络协议已经无法满足物联网技术的需求，因为医院在应用物联网技术的过程中，会有许多医疗设备及其他物品融入网络，这样必然会导致IP地址资源的枯竭。物联网环境下，信息传输更加重要，这就对QoS和安全性要求更高，而IPv4网络协议无法满足物联网信息传输的要求。在现有网络中使用IPv6网络协议，将提供充足的IP地址资源，同时可以保证信息传输时的质量和安全性。 3 总结与展望物联网技术在“军卫一号”HIS上的应用，将会使“军卫一号”HIS具备病人跟踪定位管理、医疗物品跟踪定位管理、手术跟踪监控等功能。物联网技术的应用要求在“军卫一号”HIS的网络上必须使用IPv6网络协议来解决IP地址枯竭、QoS、安全性等问题。当前，物联网技术的应用还没有普及，作为下一代网络通信技术，物联网技术必将使医院在医疗服务、医院管理等方面获得长足的进步，方便病人看病，提高医生诊断治疗的效率，物品的管理也更加合理。物联网在医疗领域有着良好的应用前景，越来越多的学者和研究机构开始从事物联网技术的研究工作，为人类提供更加安全、方便的医疗卫生服务，为全社会“智慧医疗”打下坚实的基础。 [参考文献] [1] 杨正洪,周发武.云计算和物联网[M].北京:清华大学出版社,2011:18. 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In the present study, we reviewed a large number of hospital information system (HIS) based on the data of construction and research progress of Internet of things technology in medical area, and summarized the main problems of the current “No.1 Military Medical Project” HIS construction. To solve those problems, this paper had put forward to Internet of things technology and IPv6 network protocol federated application in “No.1 Military Medical Project” HIS construction, which changed the situation of military hospital information construction fundamentally, made the military hospital management and service reach a new level. Therefore, the using of Internet of things technology can improve the comprehensive competitiveness of military hospitals. Key words:No.1 military medical project; hospital information system; internet of things; radio frequency identification; IPv6 network protocol [中图分类号]TP391 [文献标识码]A doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2017.09.027 [文章编号]1674-1633(2017)09-0107-04 收稿日期：2017-05-12 修回日期：2017-06-04 作者邮箱：bhsxty@163.com |