物聯(lián)網(wǎng)下的醫(yī)院用藥監(jiān)控系統(tǒng)

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摘要：針對病患護理情況不能及時客觀反饋的問題，文中提出了一種用藥監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)框架，感知層使用UHFRFID讀取病人用藥信息，數(shù)據(jù)收集器把藥品信息上傳服務器，服務器分析、存儲藥品信息；從開醫(yī)囑、配藥、給病人注射，到醫(yī)療垃圾丟棄，記錄了藥品的全生命周期，便于醫(yī)生查閱病人治療信息，監(jiān)視病人治療情況。同時，該系統(tǒng)還能夠幫助護士確定用藥正確性，在一定程度上提高了護士的工作效率。該系統(tǒng)對物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)療中的應用研究具有一定的參考價值。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；UHFRFID；藥品生命周期；用藥正確性；醫(yī)藥供應鏈；服務器

引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術在很多行業(yè)得到了廣泛應用。RFID能夠快捷方便的采集數(shù)據(jù)，是物聯(lián)網(wǎng)核心技術之一，可以用于醫(yī)藥供應鏈追溯及管理[1-2]。當前RFID技術在藥品管理[3]、藥品物流[4]、醫(yī)用耗材管理方面都有一定應用[5]。當前醫(yī)院普遍存在無法實時了解重癥病人護理情況、病人用藥時間以及用藥情況的問題，更無法了解配藥時間與用藥時間是否合理。為了解決這些問題，我們開發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)院用藥電子監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可監(jiān)測藥品的生命周期，方便醫(yī)生清楚掌握藥品注射時間，病人用藥時間，最大限度確保用藥正確性。

1醫(yī)院用藥監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析與處理技術

1.1醫(yī)院用藥監(jiān)控電子系統(tǒng)的需求分析

1.1.1系統(tǒng)的可行性規(guī)劃對醫(yī)院用藥監(jiān)控系統(tǒng)進行可行性分析使得系統(tǒng)運行更安全、穩(wěn)定。對系統(tǒng)要做三方面的可行性分析，包括技術可行性、經濟可行性、操作可行性。用藥電子監(jiān)控系統(tǒng)需要具備完善的功能，因此要對系統(tǒng)進行可行性規(guī)劃。

1.1.2系統(tǒng)的業(yè)務需求分析系統(tǒng)業(yè)務包括如下幾方面：（1）自動讀取護士標簽，獲取護士信息；（2）自動讀取藥品標簽，獲取藥品信息，通過配藥時間、用藥時間分析病患用藥是否規(guī)范合理；（3）能夠輸入醫(yī)囑信息，獲得用藥信息。用藥信息、用藥時間、護士與病人的護理關系等數(shù)據(jù)存儲在服務器中，在一定時間內可以查詢。業(yè)務分析見表1所列。

1.2系統(tǒng)處理技術

本系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)架構的典型應用系統(tǒng)[6]，涉及物聯(lián)網(wǎng)感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)處理層以及應用層。在感知層使用超高頻（UHF）射頻識別（RFID）進行護士標簽以及藥品標簽識別，數(shù)據(jù)采集器讀取標簽數(shù)據(jù)，在對數(shù)據(jù)進行處理后，將其發(fā)送至后臺服務器，由服務器對數(shù)據(jù)進行存儲、分析，并向應用層發(fā)送處理信息與控制命令[7-9]。用藥電子監(jiān)控系統(tǒng)示例如圖1所示。

2基于物聯(lián)網(wǎng)架構的用藥電子監(jiān)控系統(tǒng)架構設計

2.1用藥監(jiān)控系統(tǒng)的框架設計

本系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)架構設計，分為感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)處理層和應用層。該系統(tǒng)在每一層都有相關的硬件設備支撐，亦有相應軟件系統(tǒng)模塊完成相關功能。感知層由超高頻（UHF）射頻識別（RFID）與數(shù)據(jù)收集設備組成。UHFRFID可非接觸讀取標簽（標簽分為護士標簽和藥品標簽）；數(shù)據(jù)收集設備讀取標簽信息，并對數(shù)據(jù)進行初步判斷與處理，如判斷標簽是否為本設備欲讀取的標簽，判斷標簽是否處于RFID磁場范圍內。數(shù)據(jù)收集設備設定標簽的讀取頻率，把標簽信息及標簽狀態(tài)發(fā)給服務器，并確定標簽狀態(tài)傳送至服務器所需時間。傳輸層由數(shù)據(jù)收集設備、路由器和互聯(lián)網(wǎng)設備組成。數(shù)據(jù)收集設備通過WiFi連接路由器，路由器與網(wǎng)絡相連接。數(shù)據(jù)收集設備將RFID傳來的數(shù)據(jù)處理后通過網(wǎng)絡傳遞給后臺服務器。數(shù)據(jù)處理層由服務器和數(shù)據(jù)庫組成。服務器接收所有采集點的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行分析、計算、存儲、回顯等處理。通過接收的標簽信息和設備TID分析患者用藥是否正確，分析護士與患者的護理關系是否匹配，提示護士未執(zhí)行的任務，判斷配藥與用藥時間的合理性與藥品生命周期的合理性。關鍵數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫，醫(yī)生、護士、患者、患者家屬等均可實時查詢患者用藥情況，并在患者康復后的3年里都能夠查詢患者在治療期間的用藥情況。應用層由手機、PC電腦、數(shù)據(jù)大屏以及數(shù)據(jù)收集設備組成。數(shù)據(jù)收集設備用于完成醫(yī)囑回顯與藥品回顯，以便護士核對。手機與PC電腦主要用于用戶數(shù)據(jù)查詢，提示護士完成特定任務，安排患者入院等。數(shù)據(jù)大屏可以實時顯示病患的醫(yī)護狀態(tài)，科室的病患人數(shù)，每個時間段的醫(yī)護信息等。系統(tǒng)架構如圖2所示。

2.2系統(tǒng)工作流程

數(shù)據(jù)流從采集層開始，通過傳輸層傳遞到數(shù)據(jù)處理層，數(shù)據(jù)處理層對數(shù)據(jù)進行處理后，根據(jù)數(shù)據(jù)處理結果向應用層發(fā)送控制命令。系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程如圖3所示。

3基于物聯(lián)網(wǎng)架構的醫(yī)院用藥監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)與應用

3.1用藥監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

系統(tǒng)傳輸層僅需使用現(xiàn)有的網(wǎng)絡設備將數(shù)據(jù)進行透傳即可。系統(tǒng)使用B/S架構對服務器端數(shù)據(jù)進行顯示與設置。系統(tǒng)開發(fā)的重點在于感知層與數(shù)據(jù)處理層，即數(shù)據(jù)采集器的實現(xiàn)以及服務器端數(shù)據(jù)處理的實現(xiàn)。

3.1.1數(shù)據(jù)采集器的實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集器的主要功能包括向標簽的User區(qū)寫入所需信息，例如護士信息和藥品信息等；使用UHFRFID非接觸方式讀取標簽，顯示患者信息，并與醫(yī)護人員交互，將標簽數(shù)據(jù)進行處理后上傳服務器。采集器硬件結構如圖4所示。

3.1.2服務器端軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理功能在服務器端實現(xiàn)。服務器負責數(shù)據(jù)分析、存儲、處理、回顯等。數(shù)據(jù)處理層負責系統(tǒng)邏輯的處理，是系統(tǒng)的核心。用藥監(jiān)控系統(tǒng)結構如圖5所示。

3.2用藥監(jiān)控系統(tǒng)的部署應用

本系統(tǒng)的作用是跟蹤藥品的流向，正確、客觀地反應護士的工作狀態(tài)。配藥室安裝一個采集器，用于獲取藥品形成時間以及配藥護士的信息；病房安裝一個采集器，重癥監(jiān)護室每個病床安裝一個采集器，用于獲取病患用藥時間及用藥持續(xù)時間；醫(yī)療垃圾回收處安裝一個采集器，用于獲取藥品銷毀時間。系統(tǒng)可以跟蹤藥品的全生命周期。系統(tǒng)界面如圖6所示。本系統(tǒng)應用于醫(yī)院，可以大幅減少護士的工作量，提高護理工作的正確性，客觀真實地記錄病患的護理情況。

3.3用藥監(jiān)控系統(tǒng)的運行測試

標簽數(shù)據(jù)讀取成功率（DTRR），即讀卡器每次讀卡成功的概率；標簽識別成功率（LRR），即一定時間內標簽在讀卡器范圍內的識別概率。系統(tǒng)部署之前進行專項測試，在50cm處讀取標簽時，DTRR為100%；在100cm處讀取標簽時，DTRR為97.8%，LRR為100%；在120cm處讀取標簽時，DTRR為89.3%，LRR為100%；在150cm處讀取標簽時，DTRR為35.1%，LRR為98.5%。通過調查醫(yī)院護士的工作情況，預計使用該系統(tǒng)后可以節(jié)省護士15%的精力，護士按時執(zhí)行任務率提升8%，關鍵藥品的配藥準確率提高20%。系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表2所列。

4結語

本系統(tǒng)針對醫(yī)院護士工作量大且任務繁雜，關鍵藥品配藥時間不準確，護理工作管理不完善等問題進行研發(fā)。系 統(tǒng)可自動讀取護士信息及藥品信息，為醫(yī)院的護理工作提供了極大方便，在很大程度上減少了護理工作量，能夠客觀反應患者的護理情況。本系統(tǒng)還存在不足之處，如讀取標簽的距離有限，目前無法實現(xiàn)病房和配藥室全覆蓋。未來可考慮通過人臉識別技術識別護士[11]，使得系統(tǒng)更加智能化與人性化。

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作者：李學輝 王海峰 劉三榮 單位：棗莊學院