陳沁浩，郭展瑞

浙江大學醫(yī)學院附屬邵逸夫醫(yī)院臨床工程科 (浙江杭州 310000)

醫(yī)療設(shè)備作為輔助醫(yī)師診治的重要工具，在一定程度上可影響診治效果，且可體現(xiàn)醫(yī)院的醫(yī)療水平[1]。近年來，醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院固定資產(chǎn)中的占比越來越大，臨床工程部門對設(shè)備的管理也愈發(fā)困難[2]。超聲設(shè)備作為醫(yī)院不可或缺的一種診斷設(shè)備，具有無創(chuàng)、快速、操作簡單的特點，是醫(yī)學影像診斷的主要手段，故其在醫(yī)院臨床各個科室都得到了廣泛應用[3-5]。目前，大多數(shù)醫(yī)院的固定式大型超聲設(shè)備已接入院內(nèi)影像歸檔和通信系統(tǒng)(picture archiving and communication systems，PACS)，管理者可通過PACS和電子病歷系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)計算得出臺式超聲設(shè)備的開機率及功能使用率。然而，由于便攜式超聲設(shè)備具有可移動的特點，導致其不便與PACS相連接。對于便攜式超聲設(shè)備的使用管理，仍是以臨床人員手工方式簡單記錄為主，費時費力，且無法實時獲取設(shè)備的各項關(guān)鍵參數(shù)，拖延了信息的反饋速度[6]。而如果不能對便攜式超聲設(shè)備的使用情況進行有效監(jiān)測，則易出現(xiàn)盲目購置超聲設(shè)備的問題，造成設(shè)備閑置，浪費醫(yī)院資源。近年來，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實施醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備大數(shù)據(jù)挖掘、云計算處理及應用，已成為實現(xiàn)現(xiàn)代醫(yī)院資產(chǎn)運營精細化、科學化管理不可或缺的部分[7-9]。鑒于此，本研究利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計了一便攜式超聲設(shè)備管理平臺，通過借助該平臺對便攜式超聲設(shè)備的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測、運算分析得出設(shè)備使用效率，為設(shè)備的配置和處置提供有效的數(shù)據(jù)支撐，提高醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備的管理水平。

1 平臺設(shè)計

1.1 整體流程設(shè)計

基于物聯(lián)網(wǎng)的便攜式超聲設(shè)備管理平臺的系統(tǒng)核心包含數(shù)據(jù)處理端和用戶端。其中，數(shù)據(jù)處理端是一套與設(shè)備相連接的嵌入式設(shè)備，可實時采集設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，然后通過醫(yī)院無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)包發(fā)送至服務器，服務器再對數(shù)據(jù)包進行記錄存儲、計算分析和處理，最后以可視化的圖表呈現(xiàn)在用戶端。平臺整體流程見圖1。

圖1 平臺整體流程

1.2 數(shù)據(jù)采集裝置設(shè)計

便攜式超聲設(shè)備的數(shù)據(jù)采集裝置通過利用一套帶有蓄電池功能的嵌入式設(shè)備，連接超聲設(shè)備的視頻輸出接口。其主要由視頻信號采集模塊、核心處理模塊、無線信號傳輸模塊和電源控制模塊組成。當超聲設(shè)備啟動時，數(shù)據(jù)采集裝置接收到設(shè)備USB接口傳來的高電平信號并隨之啟動，開始采集工作，每一秒采集一幀圖像；核心處理模塊可通過光學字符識別技術(shù)對圖像上的特征文字進行識別、捕獲及記錄，如超聲設(shè)備的開關(guān)機時間、探頭使用型號和開始結(jié)束時間等信息，實現(xiàn)對超聲設(shè)備運行參數(shù)的提取，然后對超聲圖像檢查區(qū)域進行循環(huán)檢測，并通過檢測圖像有無變化確定設(shè)備是否處于工作狀態(tài)，具體流程見圖2；隨后將采集的信息生成服務器可處理的時間段數(shù)據(jù)包，在無線網(wǎng)絡情況良好的條件下，無線信號傳輸模塊每5分鐘向服務器發(fā)送一個數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包內(nèi)只有提取的特征信息，保證了患者數(shù)據(jù)的安全，且容量較小，不會過多占用醫(yī)院局域網(wǎng)的帶寬。

圖2 數(shù)據(jù)采集流程

1.3 軟件設(shè)計

服務器在接收到前端發(fā)送的數(shù)據(jù)包后，通過對數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)碼計算分析，在用戶界面形成單臺設(shè)備開關(guān)機時間、空閑和工作時間及各探頭使用時間3大功能指標，并以柱狀圖和餅狀圖的形式呈現(xiàn)出來?；?大功能指標對全院便攜式超聲設(shè)備的使用情況進行橫向比較，可根據(jù)用戶選擇的科室、品牌、時間等過濾條件進行排序展示，對指標偏離(日均使用時長低于全院水平，空閑時間大于30 min，不處于凍結(jié)狀態(tài)的單次無操作時間大于10 min)的設(shè)備進行記錄，用戶端界面見圖3。所有的數(shù)據(jù)均可以Excel表格的形式進行導出，滿足設(shè)備管理人員開展更多方面數(shù)據(jù)分析的工作需求。

圖3 用戶端界面

2 平臺使用結(jié)果

2.1 設(shè)備物聯(lián)配置

浙江大學醫(yī)學院附屬邵逸夫醫(yī)院現(xiàn)有多個院區(qū)，前期以作者所在慶春院區(qū)作為試點，將16臺不同品牌型號的便攜式超聲設(shè)備接入設(shè)備管理平臺，品牌型號及數(shù)量見表1。便攜式超聲設(shè)備管理平臺具有基本信息管理功能(圖4)，該功能重點記錄院區(qū)16臺設(shè)備的基本信息，如設(shè)備的資產(chǎn)編號、型號及使用科室等，同時將設(shè)備與數(shù)據(jù)采集裝置的物理地址(media access control address，MAC地址)進行綁定，使前端采集的數(shù)據(jù)能夠正確地與設(shè)備數(shù)據(jù)庫內(nèi)的設(shè)備相關(guān)聯(lián)，并可根據(jù)科室與型號選擇對應的算法，如在計算設(shè)備日均使用時間時，ICU及急診室按每周工作7天算，而某些科室，如靜脈治療?？?、生殖門診等按每周工作5天算。

表1 便攜式超聲設(shè)備的品牌型號及數(shù)量

圖4 設(shè)備基本信息配置

2.2 設(shè)備使用情況分析

對于單臺便攜式超聲設(shè)備，主要監(jiān)測其開關(guān)機時間、工作和空閑時間及各探頭使用時間。待進入開關(guān)機時間統(tǒng)計界面后，默認顯示一周內(nèi)7天的柱狀圖，點擊柱狀圖即可顯示相對應日期詳細的開關(guān)機時間列表。圖5為2021年1月慶春院區(qū)急診室邁瑞M7的具體使用數(shù)據(jù)(凍結(jié)時間不計入探頭使用時間)，1月份，設(shè)備日均使用時長2.67 h，檢查次數(shù)4.35次，設(shè)備使用率高。圖6為對全院16臺便攜式超聲設(shè)備2021年3—4月的使用情況進行橫向比較獲得的分析結(jié)果，3—4月份，設(shè)備日均使用時長2.26 h，檢查次數(shù)3.93次(在計算平均數(shù)據(jù)時，個別使用率極低的設(shè)備不計入在內(nèi))，其中，9臺設(shè)備使用時長大于平均值，使用情況良好；設(shè)備9使用很少，日均使用時長僅為0.09 h，幾乎閑置不用，經(jīng)過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)造成此現(xiàn)象的原因為麻醉科共有3臺便攜式超聲設(shè)備，而設(shè)備9使用年限較長，成像效果不及新設(shè)備，因此臨床使用人員多使用新設(shè)備操作，故此設(shè)備幾乎閑置在庫房，造成資源浪費。

a

b

圖6 2021年3—4月全院16臺設(shè)備的使用數(shù)據(jù)

2.3 指標偏離設(shè)備監(jiān)控

當平臺監(jiān)測到指標偏離項目時，會向該設(shè)備關(guān)聯(lián)的工程師賬戶發(fā)送一條消息，該工程師下次登錄時即會收到此條消息，消息可以彈屏的形式出現(xiàn)在屏幕右下角，只有點擊提示框的關(guān)閉按鈕才會讓提示框消除，以加強對關(guān)聯(lián)工程師對設(shè)備進行處理的提醒；此外，消息還可以新提示消息數(shù)量提醒的形式出現(xiàn)在上部的鈴鐺圖標處，點擊后可查看具體消息內(nèi)容，并可查閱到歷史提示消息。平臺在2021年1月共記錄了173條提示消息，經(jīng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)多臺便攜式超聲設(shè)備電源管理功能(即屏幕保護功能和待機功能)未打開(由于飛利浦CX50只有屏幕保護功能，因此設(shè)備無操作15 min只是屏幕關(guān)閉，但設(shè)備鍵盤燈仍亮，風扇仍運轉(zhuǎn)，USB口仍有電壓輸出，故數(shù)據(jù)采集裝置仍在運行，可繼續(xù)記錄空閑時間)，開啟設(shè)備的電源管理功能后，提示消息明顯下降，具體見圖7(注：2月份春節(jié)期間的數(shù)據(jù)無參考意義)。

圖7 2021年1—4月平臺的提示消息變化

3 討論

3.1 便攜式超聲設(shè)備的配置需求分析

傳統(tǒng)的醫(yī)療設(shè)備配置以臨床訴求和經(jīng)驗估計為主導，以簡單經(jīng)濟預測為輔助，缺乏全面性和精確性，可能導致決策偏差，帶來設(shè)備使用率低甚至閑置的問題，造成資源浪費[10]，一些科室甚至存在超前配置及重復配置的問題[11]。而便攜式超聲設(shè)備管理平臺可實時監(jiān)控全院便攜式超聲設(shè)備的使用時長，且真實可靠的設(shè)備使用時長和檢查次數(shù)可對設(shè)備的采購起到直接指導作用，根據(jù)這些數(shù)據(jù)我們設(shè)計了一套公式：

設(shè)備使用系數(shù)(P)=

當P<0.5時，表明該科室存在設(shè)備利用率低或閑置的問題，可考慮通過規(guī)范的流程以租借的形式租借給其他科室或直接進行固定資產(chǎn)轉(zhuǎn)讓，如此既緩解了其他科室的設(shè)備需求，也提高了設(shè)備的利用率，減少了醫(yī)院資源的浪費；當0.51.5時，表明設(shè)備超負荷運行，應考慮新增設(shè)備，提高臨床效益。

3.2 便攜式超聲設(shè)備臨床使用管理優(yōu)化

為了使醫(yī)療設(shè)備發(fā)揮應有的效果，不僅應保證其在安全的環(huán)境下運行，還應提升設(shè)備使用管理質(zhì)量，而設(shè)備的正確使用與科學管理有助于減少設(shè)備故障，提高使用率[12]。以往對醫(yī)療設(shè)備的臨床使用，常出現(xiàn)部分操作者責任意識較差，不能嚴格按照設(shè)備操作流程執(zhí)行操作的情況，如在使用設(shè)備后，不及時關(guān)機，造成設(shè)備長時間處于開機狀態(tài)，增加了設(shè)備元器件的損耗及設(shè)備故障的發(fā)生風險[13]；甚至在對身體部位完成檢查后，不手動凍結(jié)圖像，使超聲探頭一直處于激活狀態(tài)，導致探頭使用壽命明顯縮短。而便攜式超聲設(shè)備管理平臺可實時監(jiān)測設(shè)備的工作和空閑狀態(tài)，對異常空閑狀態(tài)時間段進行抓取、記錄并存儲，當平臺探測到某臺設(shè)備空閑時間超過1 h后，會向該設(shè)備關(guān)聯(lián)的工程師賬戶發(fā)送一條報警消息，工程師即可及時通知臨床科室對設(shè)備進行關(guān)機操作；此外，工程師可定期查閱各設(shè)備的歷史提示消息并對其進行匯總分析，便于對提示較多的科室相關(guān)臨床使用人員進行再培訓，規(guī)范其操作流程，實現(xiàn)及時手動凍結(jié)及檢查結(jié)束后及時關(guān)機。

3.3 便攜式超聲設(shè)備探頭質(zhì)量管理

在對醫(yī)療設(shè)備的管理過程中，管理人員應保障其始終處于最良好的狀態(tài)[14]。超聲探頭作為超聲設(shè)備的關(guān)鍵部件，其對超聲檢查的圖像質(zhì)量及臨床診斷結(jié)果具有一定的影響[15]，且臨床使用頻繁，所以應對超聲探頭進行周期性維護，保證探頭可以正常使用。

對于超聲探頭的壽命，以往我們只能了解到其大概使用了多少年月，不能精確到時分。而便攜式超聲設(shè)備管理平臺可實時監(jiān)測每個探頭的使用時間，結(jié)合同型號探頭維修數(shù)據(jù)，當數(shù)據(jù)積累到一定量后，我們即可對探頭的使用時間取一個均值(排除人為損壞)，當在用探頭的使用時間達到此均值的90%時，管理平臺即會向負責工程師及科室責任人發(fā)送預警消息，此時工程師應對該探頭制定更頻繁的養(yǎng)護干預，或者及時購買保修，確保設(shè)備不會因探頭損壞而停機；當超聲探頭出現(xiàn)故障時，我們可結(jié)合其使用時間數(shù)據(jù)論證對其維修的必要性，當使用時間接近或大于平均壽命且維修成本較高時，可考慮更新該故障探頭，如此能夠促使超聲設(shè)備最大限度地處于可使用狀態(tài)，變相提高設(shè)備的使用率。

4 小結(jié)

便攜式超聲設(shè)備管理平臺的應用實現(xiàn)了對醫(yī)院內(nèi)各個品牌不同型號便攜式超聲設(shè)備數(shù)據(jù)的采集，通過統(tǒng)一的形式呈現(xiàn)出來，可為醫(yī)院各層級的管理決策提供科學支撐，對完善設(shè)備的使用管理、降低設(shè)備故障率、提升設(shè)備使用效益均有促進作用。未來的工作是將多個院區(qū)的全部便攜式超聲設(shè)備進行物聯(lián)，實現(xiàn)多院區(qū)設(shè)備的統(tǒng)一管理；可針對管理平臺的基礎(chǔ)功能進行進一步開發(fā)，如結(jié)合醫(yī)院網(wǎng)絡節(jié)點進行位置信息的采集，實現(xiàn)對設(shè)備的定位及運動軌跡的追蹤；加強對設(shè)備故障信息的監(jiān)測，根據(jù)設(shè)備故障代碼自動生成維修工單并發(fā)送給負責工程師；此外，可拓展為對其他類型可視頻輸出醫(yī)療設(shè)備(如內(nèi)鏡系統(tǒng))使用情況的監(jiān)測，實現(xiàn)更多類型設(shè)備的物聯(lián)。