劉成友，周蕾蕾，劉康，馬俊，秦航

1.南京醫(yī)科大學附屬南京醫(yī)院 a.醫(yī)療設備處；b.院部，江蘇 南京 210006；2.青島理工大學 土木工程學院，山東青島 266000

射頻標簽技術(shù)在醫(yī)院管理中的應用進展

劉成友1a，周蕾蕾1a，劉康2，馬俊1b，秦航1a

1.南京醫(yī)科大學附屬南京醫(yī)院 a.醫(yī)療設備處；b.院部，江蘇 南京 210006；2.青島理工大學 土木工程學院，山東青島 266000

我國醫(yī)院信息化建設目前正逐步向數(shù)字化醫(yī)院的方向發(fā)展，通過信息化建設，醫(yī)院的管理者可以更多、更全面的掌握信息，使管理更加有效。本文主要介紹了射頻標簽（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)在醫(yī)院精細化管理中的作用；提出了醫(yī)院醫(yī)療設備精細化管理中存在的問題，研究并分析了RFID定位算法，通過實驗平臺測量并量化分析了射頻讀寫器接收信號強度（Received Signal Strength Indication，RSSI）與距離以及讀寫器矢狀面夾角之間的關(guān)系；最后，結(jié)合國內(nèi)外使用RFID技術(shù)在醫(yī)院管理研究進展，分析了RFID技術(shù)在定位、識別、藥品防偽管理、新生兒防盜、醫(yī)療設備消毒溯源管理以及庫房管理中的具體應用。

射頻標簽技術(shù)；精細化管理；定位算法；藥品防偽管理；消毒溯源

引言

射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identif i cation，RFID）技術(shù)，又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無需人工干預，具有精度高、適應環(huán)境能力強、抗干擾能力強、操作快捷等優(yōu)點?，F(xiàn)已廣泛應用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、智能交通、物流管理、防盜、醫(yī)療保健等眾多領(lǐng)域，成為當前IT業(yè)研究的熱點技術(shù)之一[1-2]。實時的位置信息對日常生活而言是非常重要的，例如導航、周邊搜索、監(jiān)控礦內(nèi)工人的位置等。目前，隨著科技的發(fā)展，無線識別、定位技術(shù)已經(jīng)逐漸被醫(yī)院所接觸，無線技術(shù)在醫(yī)院的具體應用主要有倉儲物流管理、固定資產(chǎn)管理、追溯系統(tǒng)的建立、老人防走失、嬰兒防丟失等[3-5]。

醫(yī)院信息系統(tǒng)的逐步普及一定程度的提升了醫(yī)院信息化和數(shù)字化[6]。但仍然存在很多的不足，如各科室間硬件設施共享性差、部分科室醫(yī)療設備閑置、可移動設備的流通信息無法實時獲取等，使醫(yī)療信息化、現(xiàn)代化、智能化建設受到了嚴重制約[6-9]?；诖?，本文著重研究RFID技術(shù)的主要參數(shù)和性能指標，并結(jié)合國內(nèi)外醫(yī)院使用RFID技術(shù)在醫(yī)院管理中的現(xiàn)狀，探討RFID技術(shù)在醫(yī)院的應用及前景。

1 RFID技術(shù)基礎

RFID技術(shù)是二十世紀九十年代興起的，是一種區(qū)別于傳統(tǒng)的條形碼、二維碼和接觸式IC卡的非接觸的自動識別技術(shù)。該技術(shù)具有可加密、讀取距離大、可反復讀寫、適用于室內(nèi)目標追蹤等優(yōu)點[10]。

1.1 RFID頻率分類

最基本的RFID系統(tǒng)由標簽、讀寫器和天線組成，系統(tǒng)的工作頻率和閱讀距離是射頻識別系統(tǒng)的重要參數(shù)，工作頻率與閱讀距離是密切相關(guān)的，這是由電磁波的傳播特性所決定的。射頻識別標簽可存儲一定容量的信息并具一定的信息處理功能，讀寫設備可通過無線電訊號以一定的數(shù)據(jù)傳輸率與標簽交換信息。根據(jù)系統(tǒng)工作頻率目前可將射頻標簽分為4種[11]：低頻段射頻標簽（f＜3 MHz）、中高頻段射頻標簽（3 MHz＜f＜30 MHz）、超高頻段標簽（400 MHz＜f＜3 GHz）以及微波標簽（f＞3 GHz）。

1.2 RFID定位技術(shù)

RFID技術(shù)是一種非視距傳播、識別速度快、成本低等優(yōu)點日益受到人們的關(guān)注。目前比較成熟的定位技術(shù)有：達到時間定位（Time of Arrive，TOA）、到達時差定位（Time Difference of Arrive，TDOA）以及信號強度定位（Received Signal Strength Indication，RSSI）等[12-13]。其中，TOA指在速度一定的情況下，信號的傳輸時間與傳輸距離成正比。到達時間定位方法的定位精度較高，該算法要求標簽和閱讀器在時上要保持同步，即需要時鐘同步，需要至少3個參考點才能定位1個平面坐標。TDOA可以用于兩種速度不同且相差很大的信號，如天線電信號和超聲波信號，在節(jié)點上同時安裝以上兩種信號的接收裝置，檢測到兩信號到達的時差來計算出距離。也可以測量同一種信號到達每一輔節(jié)點的時差。無線電波或聲波信號在介質(zhì)中傳輸，信號功率是隨傳播距離的變大而衰減，RSSI通過讀寫器接收到的功率來計算出到標簽的距離。

1.3 RSSI定位參量

工作頻率、識別距離及相關(guān)最大識別距離通常是搭建RFID定位系統(tǒng)的首要考慮條件。研究表明，射頻識別系統(tǒng)的工作頻率越大，識別距離越大，識別速度越快，射頻標簽發(fā)射信號隨發(fā)射距離的增大而逐漸降低等。然而，由于室內(nèi)識別系統(tǒng)中信號往往受到信號干擾、信號發(fā)射、折射等現(xiàn)象的影響，使得射頻識別系統(tǒng)的識別頻率、識別距離以及RSSI不存在函數(shù)關(guān)系。筆者在前期研究中，通過實驗和查閱手冊測得單一頻率射頻讀寫器接收RSSI值與芯片距離之間的關(guān)系，見圖1～2。

圖1 RSSI值與距離的空間關(guān)系

圖2 RSSI值與距離的角度關(guān)系

2 RFID技術(shù)在國內(nèi)外醫(yī)院管理中的研究進展

RFID技術(shù)在國外的發(fā)展較早也較快。尤其是在美國、英國、德國、瑞典、瑞士、日本、南非目前均有較為成熟且先進的系統(tǒng)。目前，RFID技術(shù)在公路自動收費、郵件包裹處理、工業(yè)生產(chǎn)制造、藥品動態(tài)管理、門禁控制等方面得到了廣泛的應用[9]。自上世紀以來，RFID技術(shù)的發(fā)展為醫(yī)院的管理帶來了新的理念，RFID技術(shù)在醫(yī)院的應用案例有很多，大到HIS系統(tǒng)智能化管理，小到門禁系統(tǒng)、食宿系統(tǒng)管理都離不開RFID技術(shù)的支持。就醫(yī)療領(lǐng)域而言，國外起步比國內(nèi)要早很多。尤其在歐美等發(fā)達國家，在醫(yī)療行業(yè)的應用已經(jīng)趨于成熟。其作用范圍也越來越廣泛，例如病人安全管理、藥品管理、血液管理、固定資產(chǎn)定位追蹤等。RFID技術(shù)的引入，很大程度提高了醫(yī)護人員的工作效率、診療質(zhì)量以及為醫(yī)院減少不必要的管理成本提高經(jīng)濟效益[14-15]。

在RFID技術(shù)發(fā)展的前10年中，有關(guān)RFID技術(shù)的國際標準的研討空前熱烈，國際標準化組織ISO/IEC聯(lián)合技術(shù)委員會JTCI下的SC31下級委員會成立了RFID標準化研究工作組WG4。尤其是在1999年10月1日正式成立的由美國麻省理工學院發(fā)起的Auto-ID Center非盈利性組織在規(guī)范RFID應用方面所發(fā)揮的作用將越來越明顯。Auto-ID Center在對RFID理論、技術(shù)及應用研究的基礎上，提出了產(chǎn)品電子代碼（Electric Product Code，EPC）概念及其格式規(guī)劃，并提出了實物互聯(lián)網(wǎng)的概念及構(gòu)架，為EPC進入互聯(lián)網(wǎng)搭建了橋梁，此外建立了開放性的國際自動識別技術(shù)應用公用技術(shù)研究平臺，為推動低成本的RFID標簽和讀寫器的標準化研究開創(chuàng)了條件。RFID技術(shù)在國內(nèi)外醫(yī)院管理應用主要有以下幾個方面。

2.1 基于RFID技術(shù)的醫(yī)院定位、識別的應用

全球每年都有數(shù)萬的病人因被識別錯誤等引起的醫(yī)療事故。2004年10月，美國國家衛(wèi)生研究院（NIH）撥款150萬美元，在麻省綜合醫(yī)院進行了以射頻識別技術(shù)為基礎的室內(nèi)定位研究，并開發(fā)了IPS定位系統(tǒng)，這套系統(tǒng)使用RFID標簽、接收器和網(wǎng)絡定位技術(shù)，以幫助醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)管理醫(yī)療設備、病人和醫(yī)務人員。

麻省綜合院在醫(yī)院周邊活動場所安裝有源RFID系統(tǒng)信息網(wǎng)絡，對入院患者佩戴有源RFID標簽的病人手腕或腳腕，該電子標簽中含有患者的電子照片和相關(guān)入院信息，每名病人都有一個唯一的ID號碼。當病人進行手術(shù)或治療時RFID閱讀器感應電子標簽中的信息準確識別病人的身份，從而有效的防止做錯手術(shù)、吃錯藥、打錯針等引起的醫(yī)療事故，促使病人得到良好的照顧與精確治療。此外醫(yī)院還可以通過遍布醫(yī)院周圍的RFID系統(tǒng)信息網(wǎng)絡將病人位置顯示在與病人對應的科室的護士站的電子告示牌上（骨科的一位病人在MRI室接受檢查時，骨科的護士站的電子告示牌上會顯示患者外出，接收MRI檢查中）。當患者被定位于危險場所或非控制性場所時（天臺、院外臨界等），系統(tǒng)會發(fā)出報警，使看護人員很快找到病人，還可以為容易迷失方向的病人發(fā)出警示提示起導路作用。

2.2 基于RFID技術(shù)在藥品防偽管理中的應用

藥品作為保障人體健康的特殊商品，它的質(zhì)量與人們的健康與生活息息相關(guān)，歷史上的每次藥品事故都會帶給人類無盡的傷痛，為了規(guī)范藥品市場確保藥品質(zhì)量，世界各國均開始實行嚴格的監(jiān)管制度，然而，藥品事故始終未得到較好的控制[16-22]。為解決藥片防偽管理中存在的問題，2014年，比利時的St.Trudo和Jan Yperman兩家醫(yī)院聯(lián)合開發(fā)一款藥品防偽管理系統(tǒng)：該系統(tǒng)通過科學的分析藥品包裝，使用產(chǎn)品藥品編碼一一對應的鑒別號碼標簽形成無法復制和篡改的防偽層。該鑒別號碼類似于產(chǎn)品身份證，它能貫穿于藥品的整個生命周期，可以輕易的追溯藥品生產(chǎn)、藥品的銷售、藥品的運輸、藥品的入庫信息。此外產(chǎn)品在進行自動包裝時，安裝在生產(chǎn)線兩邊RFID閱讀器將自動讀取每個電子標簽信息，然后將這些信息傳遞到藥品管理系統(tǒng)中心，實現(xiàn)從出廠到銷售、批發(fā)商、醫(yī)院和藥房的全方位監(jiān)控?？梢杂行Х乐辜倜皞瘟铀幤贰?/p>

在現(xiàn)代化的醫(yī)院藥品配送中心有源射頻識別技術(shù)扮演重要角色。所需藥品信息轉(zhuǎn)化為挑選指令，通過計算機系統(tǒng)將指令傳達到有源RFID閱讀器，閱讀器揀選出與來自商品包裝上的電子標簽中的信息相匹配的藥品，從而完成挑選任務。這種自動化挑選大大降低了勞動強度，縮短了配送藥品時間，提高了操作效率和準確率[23-24]。

2.3 基于RFID技術(shù)的嬰兒防盜系統(tǒng)

近年來新生兒在醫(yī)院被盜、錯抱、丟失現(xiàn)象時有發(fā)生，嬰兒的丟失給家庭和醫(yī)院帶來了物質(zhì)和精神上的雙向傷害，基于此，基于RFID技術(shù)的嬰兒防盜系統(tǒng)被開發(fā)。系統(tǒng)功能模塊，見圖3。

圖3 基于RFID技術(shù)的嬰兒防盜系統(tǒng)模塊

當偷盜行為發(fā)生時，系統(tǒng)能以短信或電話（只響鈴）的形式及時通知新生兒家屬、醫(yī)護人員以及門衛(wèi)人員，并發(fā)出警報提示音，同時在病區(qū)出入處拍攝照片及時取證；當錯抱行為發(fā)生時，系統(tǒng)會在新生兒出院時向相關(guān)人員予以提示。

2.4 基于RFID技術(shù)的消毒追溯管理

根據(jù)WHO（中國）數(shù)據(jù)顯示，每年有超過數(shù)萬患者在醫(yī)院發(fā)生感染，其中有部分感染是由于病房條件造成，而絕大部分的感染事件是由于消毒不嚴格引起的，包括手術(shù)器械、腔鏡、植入物等。在上述背景下，基于RFID技術(shù)的醫(yī)院消毒追溯管理系統(tǒng)營運而生[24-27]。

手術(shù)刀具、腔鏡等常見醫(yī)療儀器的消毒追溯系統(tǒng)一般由3部分組成，包括前端流程式控制識別設備（射頻設備）、監(jiān)控平臺以及后臺管理軟件，其中流程式控制識別設備由RFID標簽貼附于設備表面、工作人員工作卡上，用于對工作人員和設備的權(quán)限識別以及設備消毒管理記錄，并通過RS232數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)傳遞給PC端，PC端通過設定的時間、流程等參數(shù)對不合格的消毒流程予以提示，該部分功能由監(jiān)控平臺來完成。

2.5 基于RFID技術(shù)的庫房管理

現(xiàn)代化的倉庫儲備不僅僅是完成對貨物進出的簡單批次處理，還要對庫內(nèi)貨品的種類、數(shù)量、生產(chǎn)屬性、垛位等信息做出清晰的數(shù)據(jù)庫記錄。以便在物流環(huán)節(jié)的各個階段得到準確的貨品數(shù)據(jù)和供應鏈信息，醫(yī)院的運行離不開庫房的后勤保障，庫房所儲存物件數(shù)量多、種類雜，如何合理安排庫存量、如何對庫存物件數(shù)量進行管理、如何對庫存物件進行清點一直以來是困擾設備庫房管理人員的一大難題。21世紀初，RFID標簽技術(shù)就已經(jīng)開始使用超市物件管理，同樣，RFID標簽技術(shù)同樣可以應用于醫(yī)院設備庫房的管理。RFID射頻識別技術(shù)是自動識別技術(shù)的典型代表。其識別準確度高、性能可靠、存儲信息量大、耐油污水洗等，特別適用于工業(yè)環(huán)境下的自動識別需求。采用RFID標簽替換條碼等標識貨品，可有效的完成對倉儲的自動化管理實現(xiàn)貨品信息的自動采集、自動處理和信息報告。就清點工作而言，通過前面敘述可知，可使用超高頻率射頻標簽（2.45 GHz）來快速進行清點工作，有研究[14]顯示，2.45 GHz射頻讀寫器可以單秒讀取170張射頻標簽（庫房物件）信息，能完全替代人工的清點工作。

3 結(jié)束語

進入21世紀，RFID技術(shù)的發(fā)展突飛猛進，定位識別技術(shù)正處于不斷的發(fā)展中，是當前熱門研究領(lǐng)域，有著良好的應用前景。醫(yī)療設備、醫(yī)療活動的精細化，已經(jīng)成為目前研究的重點課題，如何將RFID技術(shù)應用在醫(yī)院醫(yī)療設備的精細化管理是目前數(shù)字化醫(yī)院研究的重點，特別是室內(nèi)定位識別技術(shù)，各種定位技術(shù)之間沒有通用的標準，未來定位技術(shù)的發(fā)展，對系統(tǒng)的精確度、標準化、實用性等提出了更高的要求，多種定位系統(tǒng)和算法的融合，以及實現(xiàn)3D定位將成為發(fā)展趨勢，對于RFID技術(shù)的研究還有很長的路需要去探討。

醫(yī)療儀器的管理是醫(yī)院的現(xiàn)代化和信息化程度具體體現(xiàn)，隨著醫(yī)療設別的種類不斷增多、數(shù)量不斷增加，種類和精細度不斷提高，醫(yī)療設備的信息量快速增加，醫(yī)院醫(yī)療設備的信息化管理必將成為一種趨勢[28-29]。醫(yī)療設備信息化管理是保證設備安全有效使用，提高診療質(zhì)量、增加醫(yī)院效益的需要，有助于醫(yī)療設備相關(guān)管理部門之間進行系統(tǒng)建立實時系統(tǒng)的聯(lián)系，避免形成信息孤島。醫(yī)療設備信息化管理包括設備日常維護信息、釆購信息、質(zhì)量控制情況、報廢情況等動態(tài)管理。

RFID技術(shù)是近年來興起的自動識別技術(shù)，對于其應用許多大企業(yè)都希望盡早涉足這一領(lǐng)域，目前國內(nèi)很多醫(yī)院對于RFID的應用幾乎還是空白，不難發(fā)現(xiàn)，將RFID技術(shù)延伸到醫(yī)院原有信息管理系統(tǒng)中，能使醫(yī)院的管理更有序、效率更高[30]?？傊?希望技術(shù)能較早的應用到醫(yī)療行業(yè)，幫助他們更準確地掌握產(chǎn)品信息，提高生產(chǎn)效率，減少人力成本，提高企業(yè)國際競爭力的同時，更好地服務社會。

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本文編輯 劉峰

Application Development of Radio Frequency Identif i cation Technology in Hospital Management

LIU Cheng-you1a, ZHOU Lei-lei1a, LIU Kang2, MA Jun1b, QIN Hang1a
1.a.Department of Equipment; b.Hospital Office, Nanjing Hospital, Nanjing Medical University, Nanjing Jiangsu 210006, China; 2.College of Civil Engineering, Qingdao Technological University, Qingdao Shandong 266000, China

With the continuous development of hospital information construction in our country, hospitals are now gradually becoming digitalized. Hospital managers can get more information comprehensively through hospital information construction. This paper mainly introduced effectiveness of radio frequency identif i cation (RFID) and problems existed in the elaborate management of hospital medical equipment, investigated and analyzed RFID localization algorithm, measured received signal strength indication (RSSI) of RFID read-write device and analyzed the relationship between it and distance or sagittal angle respectively. Finally, combined with research progress of domestic and international use of RFID technology in hospital management, this paper also analyzed effectiveness of RFID technology in location, identification, drug security management, neonatal security, medical equipment disinfection source management and warehouse management.

radio frequency identif i cation label technology; elaborate management; localization algorithm; drug security management; disinfection traceability

R197.322

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.04.030

1674-1633(2017)04-0110-04

2016-11-05

2017-01-10

南京醫(yī)科大學創(chuàng)新項目（NJMU20140035）。

秦航，副高級工程師，研究方向為醫(yī)療設備管理。

通訊作者郵箱：18951670885@163.com