利用RFID技术构建数字化环绕智能医院

2018-06-14 09:12:42 爱德腕带 阅读

作者:李婧

在环绕智能(Ambient Intel-ligence,AmI)的基础上提出了数字化环绕智能医院的概念和数字化环绕智能医院应用模型。

利用RFID作为环绕智能感知接口,本文设计了RFID在数字化环绕智能医院的应用方案,分析了RFID应用优势并讨论了RFID技术在医院中应用所面临的问题。

前言在目前的医院信息化建设中,各个病区均设立了自己的医生工作站和护士工作站,病人的治疗护理信息通过计算机进行传递和保存。

由于计算机是固定的,计算资源也是私有的,医护人员和病人之间的沟通还是传统的手工纸质方式或者口头校对方式,这种方式极易因医护人员的操作失误产生医疗事故,且无法满足病人的个性化服务等需求。

数字化环绕智能医院是以下一代计算模式“环绕智能”为前提提出的概念,旨在采用无所不在的计算、通讯以及自然的交互模式,对医院中各种物品及人的身份进行自动感知、定位和识别,目的是为病人提供主动的个性化的服务。

数字化环绕智能医院体现了以病人为中心的服务理念,对于实现医院资源整合,优化流程,降低医疗成本,提高医院的管理水平和服务质量具有重要意义。

国外有关环绕智能在医疗领域的研究主要集中在医疗护理方面,例如欧洲的 GerAmI 项目。

国内有关环绕智能在医疗领域的研究目前还没有,属于刚刚起步阶段。

本文提出了数字化 AmI 医院应用模型,采用 RFID 技术作为数字化AmI 医院感知接口,设计了 RFID 在数字化 AmI 医院的应用方案,并对 RFID 应用过程中的问题进行了讨论。

2001年欧洲信息社会咨询组(Information Society Tech-nologies Advisory Group,ISTAG)提出了“环绕智能”的概念。

环绕智能的核心思想是运用无所不在的通信及交互手段,对环绕智能环境中不同的人员进行识别,为用户提供智能的个性化服务,实现以计算机为中心到以人为中心的交互模式的转变。

本文参考 [4]提出的 AmI 空间层次概念模型提出了数字化 AmI 医院的应用模型,主要有感知接入层、AmI 网络和中间件层、设备层以及应用服务层。

像头、心电图监护仪、生理参数监护仪等设备,可以及时监测病人病情信息并通过无线网络传输到工作站。

便携式设备是指医生或护士使用的具有无线传输能力的 PDA、智能手机、笔记本电脑等便携式设备。

可穿戴感知器是指在病人身上用于记录病人身份、生理特征的感知器。

该层的功能主要是通过新型的人机交互接口设备,提供系统的感知接入功能。

AmI 网络和中间件层:主要通过构建无所不在的、具有计算和感知能力的网络结构,实现设备之间的无缝连接和自然交互。

中间件主要为各种服务和数据的交互提供标准的接口,软件的动态配置以及网络的安全认证。

设备层 :主要是系统中提供各种服务的设备。

应用服务层 :基于设备和网络所提供的各种应用服务,如病人的定位追踪、病人身份识别、病人临床监护、病人药品追踪和药品防伪等应用服务。

数字化环绕智能医院的特点是身份感知识别、新型人机交互以及主动个性化服务,体现在技术上就是高嵌入性、移动性和自适应性。

2 利用RFID实现数字化AmI医院2.1 RFID应用方案设计在现有的医院信息系统中,患者和医护人员的身份识别,检验标本识别是通过条形码进行区别的,但是条形码技术无法满足数字化 AmI 医院的智能感知需求。

目前比较流行的无线感知技术有 RFID、红外、蓝牙、WiFi 和 Zigbee 等技术,RFID 同其它技术相比具有识别速度快,可同时识别高速运动的多个物体,使用寿命长,能嵌入依附于不同形状、类型的物体上,存储信息量大,标签内容可以动态改变,安全性高,能在恶劣环境下工作等特点[5] ,所以在数字化 AmI 医院中采用 RFID 技术作为无线感知接口,用来实现医院中患者、医护人员和标本的身份识别、感知和定位,并设计了 RFID 在数字化 AmI 医院中的应用方案,如图 2 所示 :在数字化 AmI 医院中,为每一个病人分配一个 RFID 标签,该标签记录了病人的姓名、性别、年龄、药物过敏史等信息,方便医护人员对患者身份进行确认。

病人的检验标本中嵌入具有病人信息的标签,便于标本的识别和管理。

医生和护士也分配一个 RFID 身份标签,用来记录医护工作人员的姓名、科室和职称等信息。

医生查房时,通过手中的 PDA阅读器读取病人信息,在 PDA 上写医嘱传到住院医生站。

护士通过手中的 PDA 记录患者信息,对患者身份进行确认后再执行医嘱。

此外,在每一个病区的入口和出口设置阅读器,对进入病区的医护人员和病人进行定位追踪。

2.2 RFID应用优势分析(1) 移动性:在传统的基于有线网络的医院信息系统,医护人员需要到病人床前手工记录病人的生命体征数据和治疗信息,然后到医护工作站录入计算机中。

在这种方式中,计算机是固定了,而病人信息的获取和医护人员执行医嘱信息是移动的,该过程极易因为医护人员人为错误导致医嘱记录和医嘱执行错误。

采用 RFID 标签技术,医护人员手持具有阅读功能的移动工作站,可以在临床及时获取病人信息并与医院信息系统进行交互。

医护人员在病人床边采集到病人的体征信息后直接将数据转化成电子化记录,不必再到工作站进行补录,大大减少了医疗差错并提高了医疗质量。

(2) 安全性:在当前的医院护理中,病人身份的识别是通过床头卡上的病人床号和姓名来进行识别。

一旦病人换床或者转科,而计算机系统信息没有及时更新,这就会造成医嘱下达和执行错误等医疗事故,存在医疗隐患。

采用 RFID 标签技术,医护人员在病床前进行身份校对,这样就可以避免因为病人身份识别错误导致的医疗事故,确保病人在正确的时间得到正确的治疗,保证了医疗安全,提高了医院的服务质量。

此外,RFID 的跟踪定位功能,可以对病人和医护人员进行定位,有效防止了医院感染的爆发和医疗资源的合理调配,提高了医院的管理水平。

(3) 高效性:在传统的临床治疗中,医生到病人床前查看病人病情,然后再到医生工作站下达医嘱等病人治疗信息。

在临床护理中,护士先到病人床前获取病人生命体征信息,然后再到护士工作站输入计算机中。

这种工作流程环节复杂,占用了医护人员大量的时间和精力。

采用 RFID 标签,在病人床前就可以完成医嘱输入和病人生命体征信息的输入,减轻了医护人员的工作量,优化了治疗护理流程,提高了医院的工作效率

2.3 RFID应用关键问题讨论2.3.1 频率选择工作频率选择是 RFID 技术的一个关键问题。

不同频段有各自的优缺点,它们影响标签的性能和尺寸大小,以及标签和阅读器的价格。

目前高频和超高频 RFID 技术的应用已经比较成熟,在医院中,需要对病人和工作人员进行追踪定位,因此对于人员的 RFID 标签选用传输距离较高,读取速度较快的超高频段。

而对于标本以及固定资产设备的标签,可以选用传输距离较短,价格相对比较便宜的高频频段。

2.3.2 RFID安全和隐私在 RFID 身份标签中,记录了病人生命特征和以往就诊历史等病人隐私等信息,这些信息一旦泄漏,将会威胁病人的合法权益,对医院和病人造成不良影响。

因此如何保护病人隐私成为医院管理部门亟待解决的问题。

首先 RFID 标签本身的访问缺陷,标签自身极容易被攻击者操纵,任意一个阅读器的持有者都有可能通过采集射频信号跟踪 RFID 标签,直接与标签进行通信,读取、篡改甚至删除标签内存储的病人信息。

此外,RFID 标签与阅读器之间的通信链路是无线的,这给非法用户的侦听带来了方便。

黑客用户可能利用干扰信号使标签和阅读器之间的通信链路发生阻塞,甚至还有可能伪造 RFID 标签,向阅读器发送信息,造成医院信息系统处理混乱。

2.3.3 RFID防碰撞技术在医院的检验科中,为每个标本设置一个 RFID 标签,当有标本到达的时候,阅读器可以一次读取多个标本信息,而不必每次录入。

在标本识别中,阅读器要在很短的时间内尽可能识别多个标签,阅读器和标签通信共享无线信道,阅读器和标签的信号发生冲突,使阅读器不能正确识别标签,产生碰撞。

解决标本标签碰撞的防碰撞算法可以使用经典的ALOHA 协议。

ALOHA 协议通过选择经过一个随机事件向阅读器传送信息的方法来避免碰撞,但是 ALOPA 算法不能很好的防止冲突,当陷入冲突的标签数目很多时,防止冲突的时间过长并且信道利用率低[6] 。

有关 RFID 防碰撞算法还有待进一步研究。

3 结论数字化环绕智能医院是基于环绕智能的概念提出的,目的是在医院构建无所不在的,能够为用户提供主动服务的电子环境,实现自然的无缝的人机交互。

利用 RFID 技术作为环绕智能感知接口,具有移动性、安全性和高效性等特点,提高了医院的管理水平和服务质量,RFID 技术在医疗领域具有广泛的应前景


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