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李小华:医院信息集成平台中的医疗物联网应用

信息来源:     作者:李小华    发布日期:2016-06-02

医疗物联网在医院的临床医疗和运营管理上都有应用,在临床上应用于床旁患者体征采集、移动护理条码扫描、移动门诊输液管理等;在管理上应用于消毒供应物品质量追溯、科室物资管理、医疗废物管理、手术器械清点和婴儿防盗等。医疗物联网的应用有助于实现医院信息化管理的全覆盖,实现医疗质量的闭环管理。目前,许多医院开始建立信息集成平台,本文讨论在集成平台架构下,医院医疗物联网的设计与应用。

 
医院信息集成平台
 
医院信息平台是指连接医院各个业务信息集成系统,将其功能和信息集成到相互关联、统一协调的系统中,提供互联互通、充分共享、集中高效的操作环境。2011 年国家卫生部印发了《基于电子病历的医院信息平台建设技术解决方案(1.0 版)》,提出了基于电子病历的医院信息平台总体架构。基于电子病历的医院信息平台是以患者电子病历的信息采集、存储和集中管理为基础,连接临床信息系统和管理信息系统的医疗信息共享和业务协作平台,实现医院内不同业务系统之间的统一集成、资源整合、数据共享和高效运转。
 
1. 集成架构
 
基于电子病历的医院信息平台的总体架构分为九个部分,如图1所示。一是门户层,为医院内外用户提供使用和展示的界面服务;二是应用层,通过对基础业务数据的交换、共享和整合,结合医疗业务和管理需要,提供扩展应用服务;三是服务层,提供注册、患者主索引、电子病历存储等服务;四是信息资源层,提供各类数据的分类、存储、处理和管理服务;五是信息交换层,为临床、医疗服务和医院管理信息的共享和协同提供相关业务数据采集,数据交换等服务;六是业务应用层,提供临床诊疗、医疗管理和运营管理服务,包括临床信息系统、管理信息系统和运营管理系统;七是基础设施层,为整个医院信息平台运行提供技术设施资源服务,包括系统软硬件、存储、网络和安全设备等;八是信息安全体系和系统运维管理,为平台运行提供安全保障;九是信息标准体系,提供数据标准、业务规范等标准化服务。


图1 基于电子病历的医院信息平台架构
 
2. 临床数据中心(CDR)
 
电子病历(EMR)是患者(或保健对象)临床诊疗和指导干预信息的数据集成,数据来自各临床信息系统和管理信息系统。与存储于各自临床系统的数据不同,将电子病历采用统一存储和管理,从而形成临床数据中心(CDR),CDR 是电子病历的一种存储形式。
 
基于电子病历的医院信息平台的核心体现在CDR 的建立和应用,CDR位于基于电子病历的医院信息平台构架的中心位置,它将各个系统产生的医疗业务、临床和管理数据进行规整后,按照规定格式进行存储和归档,形成数据的集成,供信息系统用户调用。CDR 是面向病人的、集成的、标准的、可变的、当前的细节数据集合,是医院为支持临床诊疗和教学、科研活动,以病人为索引构建的数据存储结构,是基于电子病历的医院信息平台的核心部件。
 
医疗物联网
 
1. 物联网
 
物联网是指利用局部网络或互联网等通信技术把计算机、传感器、人员和物品等连接在一起,形成人与物、物与物相联,实现信息化和智能化的网络。物联网由感知层、网络层和应用层组成,如图2所示。
 

图2 物联网的组成 
 
(1)感知层完成信息的采集和转换。感知层关键技术是各类传感器(Sensor),传感器是一种检测装置,能感知被测量的信息,并将其转换为电信号或其他所需形式的信息输出,以实现信息的传输、存储和处理等要求。RFID(Radio Frequency Identification) 也是感知层常用的器件, 又称电子标签。RFID是一种非接触式的自动识别技术,它通过无线信号自动识别目标对象并获取相关数据,主要用于对物体的探测、定位和示踪等用途。
 
(2)网络层承担信息的传输。网络层包括互联网、局域网、无线网、移动网、GPS 定位系统、电信网以及有线电视网等,这些网络相互交织构成一个无所不在,无处不达的巨大网络,在这个网络中的每个物体都被分配到一个唯一的IP地址,实现物体之间的互联互通。
 
(3)应用层完成信息的存储、处理、展示等应用。在感知层由传感器采集的数据信息通过网络层传输应用层的相关信息系统中,实现对该信息的应用。应用层的核心功能围绕两个方面:一是“数据”,应用层需要完成数据的管理和处理;二是“应用”,仅仅管理和处理数据还远远不够,必须将这些数据与各行业应用相结合。
 
2. 医疗物联网
 
在医疗物联网中,医用传感器种类很多,它拾取人体的生理信息并以电信号输出,例如电子血压计、体温计、监护仪、心电图机、DNA 芯片等等。在医用传感器的电信号输出端加装无线发射装置,通过网络层将数据信息即时发送到应用层的信息系统。在医疗物联网的应用层,各类应用软件和平台层出不穷,云计算服务逐渐完善,许多应用在智能手机上就可以完成,使得人们在日常生活中能方便地获得医疗物联网提供的各类服务。智能手机的普及为医疗物联网的应用提供了广泛的基础,处于网络层的手机3G/4G 移动通信以及无线局域网WiFi、蓝牙等技术的应用,使医疗物联网应用成为个人医疗健康的贴身助手。
 
医疗物联网的应用日益丰富,服务范围涵盖了医院、120 急救、社区医疗、家庭和个人保健等诸多方面,为满足人民群众的医疗健康需求提供了新的方法和模式。
 
医疗物联网在医院应用日益广泛,包括患者体征数据的自动采集、移动查房和护理、重症患者监护、医疗用品识别示踪、患者身份识别和防走失、消毒物品和手术器械追溯管理、医疗设备物资管理、医疗垃圾处理等等,这些应用对提高医疗服务水平、增强医疗技术能力、改善患者就医体验、降低医疗安全风险起到十分有效的作用。
 
医院信息集成平台的医疗物联网
 
1.医院信息集成平台中的医疗物联网
 
由上述介绍可知,医疗物联网主要用于医院的临床服务、医疗和运营管理,其应用范围属于医院业务。对比图1和图2 发现,在医院信息集成平台下的医疗物联网的应用中,医疗物联网的应用层对应于医院信息平台的医院业务应用层,医疗物联网的网络层则位于医院信息平台的信息基础设施层。而医疗物联网的感知层,可以通过医院信息平台的信息基础设施层,或自带的近距离通信装置(蓝牙、RFID 等)向应用层传递采集的数据。
 
在医院信息化应用中,医疗物联网是利用其移动连接、灵活感知和信息自动采集等特性,打破了固定组网方式和各信息系统间相对独立的局限性,提高了医护人员和管理人员的工作效率,协调部门间有序工作,提高医疗机构整体服务能力。例如,早期的护理信息系统记录患者体征信息时需要人工采集和录入,而应用了智能体征传感设备后,就实现了采集和录入的全程信息化操作。因此,医疗物联网应用是医院业务应用的延伸和拓展,实现了临床和管理业务的闭环、智能化管理。在医院信息集成平台的建设中,一是要建立覆盖全院的传感网络(WiFi、RFID、ZigBee等),二是要积极应用医疗物联网技术。
 
2. 标准化要求
 
与初期的单独应用不同,在集成平台下的医疗物联网应用,医疗物联网应用与临床信息系统的数据共享和业务协同尤为迫切,标准化成了重点要求。医疗物联网的应用会产生大量的数据,特别是各种生命体征传感器采集的数据,这些数据被用于平台内的不同应用系统,并被存储到CDR 内。医疗物联网对于标准化的要求,包括基础标准、数据采集、网络传输、信息处理、业务应用和共性支撑等方面。目前国内各种医疗传感器设备很多,但并非所有同类设备产生的数据都能如影像数据那样遵循同一个标准(DICOM 标准),这样就导致数据只能适用于自身的系统,难以实现共享共用。
 
数据标准包括语法、语义和语用三个层面,语法实现数据交换,语义实现数据理解,语用则实现数据应用。
 
(1)语法:语法是指系统间进行数据通讯和交换时,数据的共同结构定义。基本要素包括数据格式、通讯协议以及接口描述等,如XML、SQL、HL7V2.X等标准。
 
(2)语义:语义是指系统间所传输的数据可以被接收方实现语义的理解,用于支持临床诊疗和科研应用,如HL7 CDA、ICD10、LOINC 和SNOMED等标准。
 
(3)语用:语用是数据标准的最高境界,是在信息传输交换和识别理解基础上的信息应用。语用标准的研究还处于起步阶段,它的发展和应用将在临床辅助决策、精准医疗、人工智能等方面发挥重要作用。
 
3. 主要应用
 
在医院信息集成平台下应用的医疗物联网与分散独立使用的医疗物联网比较,具有更广阔、更深入和更具特色的应用,将在医院信息化的发展中起到重要的作用。目前的主要应用包括智能传感、示踪识别和闭环管理等,随着技术的发展和应用的深入,还将有更多创新的应用。
 
(1)智能传感:采用智能监测设备、可穿戴设备,实现患者生命体征数据的实时、连续采集和记录,取代传统的手工测量和记录方式。智能传感具有患者生命体征的持续监控、实时报警、趋势分析和数据共享等功能,既提高了患者的医疗安全,又提高了医务人员的工作效率。智能传感还能用于新药临床研究、临床诊疗辅助决策等方面。
 
(2)示踪识别:采用条码、电子标签等技术,实现患者、医务人员、医疗设备和物品的识别、示踪、查询等功能。目前使用较多的一是条码扫描,包括患者、医务人员、药品、检验标本、病理标本、医用材料等条码扫描,在进行检查和治疗前对这些人员和物品进行识别和配对,防止错用和误用;二是电子标签识别,主要用于对移动医疗设备、手术器械、重点人群的示踪和管理,例如婴儿防丢失监管系统通过婴儿佩戴的电子标签,当婴儿离开监管区域时,系统自动报警。将电子标签识别用于手术器械的管理,能有效保证手术前后器械的清点对数。
 
(3)闭环管理:实现医疗过程的闭环管理,是医疗物联网最具特色的应用之一。通过医疗物联网的移动连接、传感识别技术,实现早期信息系统无法实现的诊疗全程闭环管理的功能。医院信息集成平台为涉及若干医疗业务系统的闭环管理提供了最佳实现环境,而医疗物联网则提供了最佳实现技术。例如,检验信息的闭环管理,涉及医生工作站、护士工作站、检验系统(LIS)、计价收费等信息系统,集成平台实现了这些系统的业务协同和数据共享,医疗物联网则实现这些系统的操作、标本、患者和医护人员等信息的采集、传输和识别,最终实现信息的闭环管理。
 
(4)连接患者:医疗物联网除了医院内部的应用外,还能将医疗服务延伸连接到医院外部,提供线上线下(O2O)模式的院前院后的患者诊疗服务。例如,通过移动通信和智能传感等技术,为患者出院后的康复、随访和复诊等提供服务;为孕妇提供围产期保健管理服务;为慢病患者提供居家监护、保健和治疗服务等。
 
(作者简介:李小华,广州军区广州总医院信息中心
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