李逸明，錢明理，王龍辰，許修，李斌

1. 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院資產(chǎn)管理部，上海 200092；2. 上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院 醫(yī)學(xué)裝備處，上海 200233

基于W eb服務(wù)的監(jiān)護(hù)儀管理平臺(tái)的研究與構(gòu)建

李逸明1，錢明理1，王龍辰2，許修2，李斌2

1. 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院資產(chǎn)管理部，上海 200092；2. 上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院 醫(yī)學(xué)裝備處，上海 200233

本文針對(duì)監(jiān)護(hù)儀的管理特點(diǎn)，提出了一種基于Web服務(wù)的監(jiān)護(hù)儀智慧化管理平臺(tái)。平臺(tái)利用傳感器網(wǎng)絡(luò)將分布式監(jiān)護(hù)儀接入系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)位置路由協(xié)議和射頻技術(shù)識(shí)別監(jiān)護(hù)儀分布的位置，并動(dòng)態(tài)追蹤各監(jiān)護(hù)儀相關(guān)參數(shù)和使用信息；平臺(tái)通過可擴(kuò)展標(biāo)記語言（Extensible Markup Language，XML）文檔傳遞實(shí)現(xiàn)服務(wù)描述。該平臺(tái)的應(yīng)用促進(jìn)了醫(yī)療設(shè)備與臨床信息系統(tǒng)之間的交互水平，有助于醫(yī)院實(shí)現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備高效管理、資源優(yōu)化配置。

醫(yī)院信息系統(tǒng)；醫(yī)療設(shè)備管理；監(jiān)護(hù)儀；監(jiān)護(hù)儀管理平臺(tái)

0 前言

醫(yī)療設(shè)備作為臨床醫(yī)療運(yùn)作的基礎(chǔ)保障，在醫(yī)院資產(chǎn)中占據(jù)很大比重。監(jiān)護(hù)儀是現(xiàn)代醫(yī)療中一種不可缺少的設(shè)備，可對(duì)人體生理參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并具有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、顯示、控制、分析及預(yù)警提示等功能，在醫(yī)院內(nèi)分布廣泛。其數(shù)量巨大、流動(dòng)性強(qiáng)及無間斷運(yùn)行等特點(diǎn)，造成資源調(diào)配困難、運(yùn)維成本高、故障檢修延遲、使用率低等現(xiàn)象[1]。如何確保監(jiān)護(hù)儀運(yùn)行質(zhì)量安全，防止監(jiān)護(hù)儀流失與閑置，及時(shí)對(duì)故障儀器實(shí)現(xiàn)維護(hù)保養(yǎng)，更好地為臨床與患者服務(wù)，是醫(yī)院設(shè)備管理者始終關(guān)注的問題。

隨著近年來信息化系統(tǒng)在國內(nèi)醫(yī)院的廣泛使用與迅猛發(fā)展，醫(yī)院內(nèi)部的流程化管理通過醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、醫(yī)學(xué)影像存儲(chǔ)與通訊系統(tǒng)（PACS）、電子病歷系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)（LIS）等，幫助醫(yī)院逐步實(shí)現(xiàn)了便捷診療、高效管理的模式。但醫(yī)療設(shè)備管理在信息化管理建設(shè)方面還相對(duì)落后[2]。隨著《醫(yī)院信息系統(tǒng)基本功能規(guī)范》和《醫(yī)療設(shè)備管理與技術(shù)規(guī)范》的相繼出臺(tái)，明確指出醫(yī)療設(shè)備必須實(shí)現(xiàn)信息化管理模式，國內(nèi)也開始涌現(xiàn)了大批的醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)。目前，各醫(yī)院自行開發(fā)的監(jiān)護(hù)儀管理系統(tǒng)主要存在以下兩方面的問題：①由于設(shè)備廠商的通訊協(xié)議不一致，造成系統(tǒng)的可移植性差，垂直建設(shè)的系統(tǒng)存在“信息孤島”的現(xiàn)象，造成資金投入不合理與系統(tǒng)過度開發(fā)；②監(jiān)護(hù)儀管理系統(tǒng)大多功能較為單一，一般只具有患者生理參數(shù)回傳、故障報(bào)警與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，不具備設(shè)備定位、使用率統(tǒng)計(jì)、維護(hù)保養(yǎng)情況統(tǒng)計(jì)等功能，而且二次開發(fā)難度較大，無法與醫(yī)院現(xiàn)有設(shè)備管理系統(tǒng)、臨床醫(yī)療信息系統(tǒng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互、功能調(diào)用[3]。如何使醫(yī)院現(xiàn)有設(shè)備管理系統(tǒng)與監(jiān)護(hù)儀監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)資源整合、數(shù)據(jù)共享，高效地管理醫(yī)療設(shè)備成為迫切需要解決的問題。

本文旨在研發(fā)一套基于Web服務(wù)的監(jiān)護(hù)儀平臺(tái)，利用傳感器網(wǎng)絡(luò)將分布式監(jiān)護(hù)儀接入系統(tǒng)，通過基于位置的路由協(xié)議（Greedy Perimeter Stateless Routing，GPSR）識(shí)別節(jié)點(diǎn)位置，采用Web服務(wù)描述語言（Web Services Description Language，WSDL）描述并封裝接入平臺(tái)內(nèi)各系統(tǒng)的功能及調(diào)取位置，統(tǒng)一注冊(cè)在UDDI（Universal Description, Discovery and Integration，通用描述、發(fā)現(xiàn)與集成服務(wù)）中，通過Web服務(wù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)工作流動(dòng)態(tài)重組及異構(gòu)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)源的交互，便于設(shè)備的優(yōu)化配置與追蹤管理，利用更高效的事件處理機(jī)制與數(shù)據(jù)處理能力評(píng)估醫(yī)療設(shè)備的經(jīng)費(fèi)使用情況，旨在全面提升醫(yī)院內(nèi)部的設(shè)備管理信息化水平，輔助醫(yī)院實(shí)現(xiàn)設(shè)備利益最大化、資源利用最優(yōu)化。

1 需求分析

基于Web服務(wù)的監(jiān)護(hù)儀管理平臺(tái)，應(yīng)滿足設(shè)備管理員、決策管理層人員、臨床科室工作人員及患者在不同域平臺(tái)接入，對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理、定位查詢、質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等需求?；赪eb服務(wù)的監(jiān)護(hù)儀管理平臺(tái)的功能設(shè)計(jì)，見圖1。平臺(tái)應(yīng)具備以下幾方面特性：①無限應(yīng)用服務(wù)，建立一個(gè)開放式Web服務(wù)應(yīng)用平臺(tái)，將異構(gòu)系統(tǒng)集成在相同的IT基礎(chǔ)設(shè)施下，實(shí)現(xiàn)分布式資源的訪問和交互；②接入方式多樣性，利于新型多媒體設(shè)備，實(shí)時(shí)推送設(shè)備狀態(tài)或臨床服務(wù)請(qǐng)求，確保用戶在任何時(shí)間、地點(diǎn)，任何環(huán)境通過網(wǎng)絡(luò)訪問本平臺(tái)；③數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)處理，利用數(shù)據(jù)倉庫及映射方式，實(shí)現(xiàn)分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)庫集成，通過迭代篩選提取潛在有價(jià)值的信息，提高統(tǒng)計(jì)效率與挖掘的廣度和深度，同時(shí)加快突發(fā)事件反應(yīng)速度；④終端節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)同步，每個(gè)終端作為一個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)保證數(shù)據(jù)同步，終端接入用戶和設(shè)備受到平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理；⑤數(shù)據(jù)安全保障，利用大容量數(shù)據(jù)擴(kuò)容和分區(qū)管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)備份、恢復(fù)和異步鏡像復(fù)制備份數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)零丟失。

2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)及功能特點(diǎn)，本系統(tǒng)采用集成工作流引擎，實(shí)現(xiàn)層級(jí)分離，達(dá)到應(yīng)用模塊間的高內(nèi)聚、低耦合，滿足不同層面用戶需求?；赪eb服務(wù)的監(jiān)護(hù)儀管理平臺(tái)架構(gòu)示意圖，見圖2。

圖2 基于W eb服務(wù)的監(jiān)護(hù)儀管理平臺(tái)架構(gòu)示意圖

系統(tǒng)架構(gòu)從下到上依次是：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、服務(wù)中間層、平臺(tái)應(yīng)用層。其中：①基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層，包含了異構(gòu)數(shù)據(jù)庫及以數(shù)據(jù)挖掘工作流為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)倉庫；②服務(wù)中間層，包含數(shù)據(jù)訪問及接口集成，將醫(yī)院已有的系統(tǒng)功能集成在該平臺(tái)下，利用WSDL描述Web服務(wù)；③平臺(tái)應(yīng)用層，通過部署的工作流引擎，實(shí)現(xiàn)工作流程的建模、任務(wù)管理、流程執(zhí)行和檢測(cè)監(jiān)控。各應(yīng)用功能模塊可以在UDDI中查找所需服務(wù)，用戶可以通過多種方式接入平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工作任務(wù)的請(qǐng)求、處理及查詢。

3 服務(wù)處理過程

基于Web服務(wù)的監(jiān)護(hù)儀管理平臺(tái)，利用Web服務(wù)（Web Service）資源框架組建開放式互操作平臺(tái)，以Web Service形式實(shí)現(xiàn)資源發(fā)布及數(shù)據(jù)、資源交互，完成不同系統(tǒng)及資源間的調(diào)用與運(yùn)行。系統(tǒng)平臺(tái)服務(wù)過程示意圖，見圖3。

圖3 基于W eb服務(wù)的監(jiān)護(hù)儀管理平臺(tái)服務(wù)過程示意圖

平臺(tái)主要服務(wù)環(huán)節(jié)包括傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、核心服務(wù)、轉(zhuǎn)換與調(diào)取、客戶端。傳感器網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)包含GPSR通信協(xié)議，實(shí)時(shí)發(fā)布設(shè)備位置與服務(wù)請(qǐng)求、響應(yīng)；核心服務(wù)負(fù)責(zé)對(duì)異構(gòu)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)源的描述，存儲(chǔ)與元數(shù)據(jù)庫對(duì)照表，以方便信息資源的管理、保護(hù)及檢索等應(yīng)用；轉(zhuǎn)換與調(diào)取各類服務(wù)及傳感網(wǎng)回傳的服務(wù)請(qǐng)求，通過可擴(kuò)展標(biāo)記語言（Extensible Markup Language，XML）文檔傳遞服務(wù)描述。

在該構(gòu)架下一次完整的系統(tǒng)服務(wù)發(fā)布、設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、用戶服務(wù)請(qǐng)求與系統(tǒng)結(jié)果回傳的流程如下：

（1）系統(tǒng)將已有的功能節(jié)點(diǎn)按最小服務(wù)模塊拆分，然后根據(jù)元數(shù)據(jù)庫映射形成XML結(jié)構(gòu)定義文件注冊(cè)在全局架構(gòu)模型中，接入系統(tǒng)全局服務(wù)。

（2）詞義管理服務(wù)，將異構(gòu)數(shù)據(jù)庫中命名不同但定義相同的重復(fù)元素詞匯集起來，統(tǒng)一存放、注冊(cè)、形成元數(shù)據(jù)，為異構(gòu)數(shù)據(jù)源提供元數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)表，以利于數(shù)據(jù)冗余和釋義分歧最小化。

（3）傳感器節(jié)點(diǎn)將監(jiān)護(hù)儀參數(shù)、設(shè)備序列號(hào)、故障報(bào)警信息等打包成WSDL文件，通過GPSR協(xié)議添加設(shè)備地理位置信息后轉(zhuǎn)發(fā)到核心服務(wù)區(qū)。

（4）平臺(tái)內(nèi)通過XML實(shí)現(xiàn)客戶端及系統(tǒng)間的存儲(chǔ)、查詢及格式序列化，查詢文檔通過服務(wù)查詢數(shù)據(jù)后返回結(jié)果集；數(shù)據(jù)查詢時(shí)發(fā)出XML文件，通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議反序列化為XML查詢文件，傳遞給處理器進(jìn)行釋義，結(jié)果集生成后將XML文檔反饋回查詢方。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

4.1 傳感網(wǎng)動(dòng)態(tài)信息發(fā)布

基于Web服務(wù)的監(jiān)護(hù)儀管理平臺(tái)內(nèi)的醫(yī)療設(shè)備配備射頻識(shí)別（RFID卡，通過射頻信號(hào)接收反饋信號(hào)，再利用GPSR實(shí)時(shí)定位，同時(shí)平臺(tái)中顯示監(jiān)護(hù)儀設(shè)備的資料檔案。如用戶需要宏觀查看監(jiān)護(hù)儀的運(yùn)行狀態(tài)與位置分布情況，或關(guān)注某臺(tái)設(shè)備的狀態(tài)及方位移動(dòng)軌跡時(shí)，平臺(tái)就會(huì)按設(shè)定的時(shí)間間隔或位置變更提醒實(shí)時(shí)推送消息。

臨床需求監(jiān)護(hù)儀設(shè)備可以在平臺(tái)上申請(qǐng)，平臺(tái)會(huì)自動(dòng)查找距需求方區(qū)域的最近閑置設(shè)備實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)配；當(dāng)設(shè)備資源較少時(shí)按照申請(qǐng)病患情況自動(dòng)排序調(diào)撥優(yōu)先級(jí)[4]。

本平臺(tái)采用WSDL文件發(fā)布傳感器接收的監(jiān)護(hù)儀設(shè)備的具體位置和空間，其中節(jié)點(diǎn)位置信息分別用Service與Address方式表示，Sx、SY和Sz分別表示設(shè)備在空間中的三維坐標(biāo)，targetnamespace與xm lns為命名空間，用于定義XML文檔中的元素與屬性，protocol注明消息傳輸協(xié)議，發(fā)布傳感器位置的服務(wù)信息。

4.2 用戶服務(wù)調(diào)用過程

基于Web服務(wù)的監(jiān)護(hù)儀管理平臺(tái)端應(yīng)用的身份認(rèn)證和授權(quán)框架部署在異構(gòu)環(huán)境中，當(dāng)用戶訪問平臺(tái)內(nèi)數(shù)據(jù)或服務(wù)時(shí)，在沒有獲批角色授權(quán)前，將分配到一個(gè)臨時(shí)身份憑證，平臺(tái)自動(dòng)調(diào)用憑證與安全服務(wù)交互，信任服務(wù)模塊驗(yàn)證憑證有效后，獲取平臺(tái)內(nèi)的訪問控制策略及授權(quán)信息，為其提供相應(yīng)的工具或數(shù)據(jù)服務(wù)，Web服務(wù)調(diào)用過程見圖4。

圖4 W eb服務(wù)調(diào)用過程

用戶可登錄平臺(tái)自行注冊(cè)并創(chuàng)建用戶信息，平臺(tái)根據(jù)用戶資料核實(shí)后授權(quán)角色，如果沒有對(duì)應(yīng)的角色，將在角色管理模塊中完成角色的創(chuàng)建和資源授權(quán)。體系內(nèi)的異構(gòu)模塊對(duì)于用戶而言是透明的，用戶通過統(tǒng)一瀏覽界面滿足不同的管理及操作需求。

4.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與智能分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)主要完成設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、成本效益分析、使用效率估算等應(yīng)用。以往的計(jì)算模式通常利用表格數(shù)據(jù)、人工查找資料等單一數(shù)據(jù)來源，無法實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集與統(tǒng)計(jì)，可靠性上缺乏說服力。基于Web服務(wù)的監(jiān)護(hù)儀管理平臺(tái)集成異構(gòu)系統(tǒng)，將設(shè)備使用情況與財(cái)務(wù)系統(tǒng)、HIS、臨床信息系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，通過物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)云覆蓋范圍內(nèi)的設(shè)備收入、成本、維護(hù)及開銷情況，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析與決策提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障。該平臺(tái)對(duì)醫(yī)療設(shè)備實(shí)現(xiàn)全生命周期管理，動(dòng)態(tài)了解設(shè)備的運(yùn)營成本和所產(chǎn)生的績(jī)效數(shù)據(jù)，合理配置醫(yī)療設(shè)備資源、提升醫(yī)院精細(xì)化管理、降低醫(yī)院運(yùn)行成本提供了保障[5]。

5 結(jié)論

本文結(jié)合醫(yī)療設(shè)備管理特點(diǎn)詳細(xì)介紹了基于Web服務(wù)的監(jiān)護(hù)儀管理平臺(tái)的開放式架構(gòu)設(shè)計(jì)理念。平臺(tái)采用WSDL描述封裝各系統(tǒng)服務(wù)并注冊(cè)在UDDI中，通過Web服務(wù)請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)工作流動(dòng)態(tài)重組，利用GPSR協(xié)議對(duì)醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀與醫(yī)院已有的信息化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，動(dòng)態(tài)掌握醫(yī)療設(shè)備全生命周期的使用情況，著力提升數(shù)字化醫(yī)院的設(shè)備管理水平與異構(gòu)系統(tǒng)間的服務(wù)交互[6-7]。另外，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)、數(shù)據(jù)挖掘方面還應(yīng)進(jìn)一步研究更為高效的算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)療設(shè)備的動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)分析功能，為管理者提供數(shù)據(jù)保障與決策支持，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備信息化、智能化的管理[8]。

[1]李逸明,錢明理,李斌,等.基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)護(hù)儀運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].中國醫(yī)療器械雜志,2014,38(1）：242-246.

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Research and Construction of a M edical M onitor M anagement Platform Based on Web Services

LI Yi-m ing1, Q IAN M ing-li1, WANG Long-chen2, XU Xiu2, LI Bin2
1.Department of Assets Management, Xinhua Hospital A ffiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai 200092, China；2.Department of Medical Equipment, the 6thPeople's Hospital Af fi liated to Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200233, China

In view of the characteristics of monitors, this paper proposed an intelligent monitor management platform based on web services. By using sensor networks, the platform made distributed monitors connected to the system. And then the network location routing protocol and radio frequency identification technology were used to identify the location of monitors and dynam ically track the parameters and use information of all the monitors. Moreover, the platform realized the service description by using XML (extensible markup language）document transfer. The platform promoted the interaction between medical devices and the clinical information system, which helped to manage medical devices ef fi ciently and optimize resource allocation in the hospital.

hospital information systems；medical equipment m anagement；monitors；m onitor management platforms

TP277

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.09.024

1674-1633(2015）09-0082-03

2015-06-12

2015-06-24

上海市科委研究基金項(xiàng)目（12441903101）。

李斌，教授級(jí)高級(jí)工程師。

通訊作者郵箱：libin2001@hotmail.com