蘇武錦，蔣文，李森

南寧中心血站，廣西南寧 530007

國際血庫自動化委員會在2021 年12 月發(fā)布的ISBT 128 標(biāo)準(zhǔn)中，專門提出了射頻識別（radio frequency identification, RFID）標(biāo)簽在血液產(chǎn)品管理方面的應(yīng)用。北京中關(guān)村標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會技術(shù)委員會2021 年12 月28 日發(fā)布了T/ZSA 101—2021《射頻識別（RFID）標(biāo)簽應(yīng)用于血液成品的技術(shù)規(guī)范》。RFID 由于其“無源、遠(yuǎn)距離、多目標(biāo)識別”等特點(diǎn)，在血液管理方面的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。有多個學(xué)者的研究分別從RFID 能夠大幅降低臨床風(fēng)險至RFID 在血液庫存管理方面的優(yōu)越性，以及RFID 在實(shí)時跟蹤、異常報警等方面的應(yīng)用，進(jìn)行了一系列討論及研究，探討了基于RFID 進(jìn)行血液管理的可行性[1-8]。雖然RFID 已在血液管理中有許多應(yīng)用，但全流程監(jiān)控系統(tǒng)研究成果較少。本文結(jié)合南寧中心血站利用多項專利技術(shù)搭建的基于RFID 的血液全流程信息管理系統(tǒng)，著重介紹系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用，為血液管理的信息化建設(shè)提供參考和借鑒。

1 RFID 血液全流程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計遵循功能全面、技術(shù)先進(jìn)等原則：①依托專利技術(shù)，借鑒醫(yī)院互聯(lián)網(wǎng)管控平臺建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行全面規(guī)劃；②針對血液的采集、制備、檢驗(yàn)、存儲、供給、使用等全過程，獲取業(yè)務(wù)過程的功能需求；③結(jié)合血液制品隔離與放行、發(fā)放、運(yùn)輸、質(zhì)量管理等環(huán)節(jié)做出具體的領(lǐng)域需求和非功能需求；最后綜合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)（internet of things, IoT）、人工智能（artificial intelligence, AI）等技術(shù)，設(shè)計全流程智能監(jiān)控系統(tǒng)平臺。見圖1。

圖1 基于RFID 的血液全流程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)工程的思想，為滿足科學(xué)化、合理化、經(jīng)濟(jì)化的總體要求，按照完備性、系統(tǒng)性、可靠性、實(shí)用性、可擴(kuò)充性及易操作性等設(shè)計準(zhǔn)則，完成系統(tǒng)的總體設(shè)計。主要包括以下4 個模塊。

1.1.1 采集管理模塊 為解決血液采集工作量大、效率低、信息無法溯源等問題，本模塊采用智能采集終端設(shè)備自動記錄血液、人員、時間等關(guān)鍵信息，確保人員嚴(yán)格按照規(guī)范操作，實(shí)現(xiàn)快速采集血液和精準(zhǔn)獲取血液信息，準(zhǔn)確快速關(guān)聯(lián)人、機(jī)、物的相關(guān)信息。

1.1.2 庫存管理模塊 庫存管理分為血液精細(xì)化庫存和血液存儲溫度安全監(jiān)控兩個模塊。這兩個模塊的共同點(diǎn)是能夠?qū)崟r統(tǒng)計和顯示庫存中血液的狀態(tài)。不同狀態(tài)以不同的顏色進(jìn)行區(qū)分，以便快速發(fā)現(xiàn)異常。模塊的不同點(diǎn)是血液溫度安全監(jiān)控具有溫度異常自動報警，共同點(diǎn)是工作人員可以遠(yuǎn)程監(jiān)測血庫中血液的狀態(tài)。

1.1.3 冷鏈運(yùn)輸模塊 在冷鏈車內(nèi)設(shè)置監(jiān)控攝像頭和傳感器，以便及時發(fā)現(xiàn)血袋異常。本模塊持續(xù)讀取車內(nèi)的溫濕度數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)異常立即顯示位置信息，同時發(fā)送報警信息給前端和控制中心，以便工作人員實(shí)時查看和處理。

1.1.4 臨床用血模塊 本模塊旨在實(shí)現(xiàn)閉環(huán)臨床用血功能，解決血液用量獲知慢、血袋核銷監(jiān)管難等問題。臨床用血可通過本系統(tǒng)追溯血液信息，實(shí)現(xiàn)血液使用完畢同步回收與核銷信息，為血液調(diào)換和回收提供支持，避免血液浪費(fèi)。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)

具有多項專利技術(shù)的RFID 標(biāo)簽的應(yīng)用是本系統(tǒng)的特色。

1.2.1 RFID 標(biāo)簽制作 為適應(yīng)低溫環(huán)境，解決低溫導(dǎo)致的連接芯片和天線中的導(dǎo)電膠、標(biāo)簽粘膠等脆化問題，采用了創(chuàng)新研發(fā)的環(huán)氧樹脂超低溫導(dǎo)電納米膠粘劑技術(shù)[4]，解決了標(biāo)簽脫落問題，確保了RFID在超低溫條件下的穩(wěn)定工作。系統(tǒng)采用高性能無源超高頻RFID 標(biāo)簽，具有抗金屬離子、抗液體、耐低溫等特性，適用于血液全流程業(yè)務(wù)場景。

1.2.2 RFID 標(biāo)簽讀寫 為解決RFID 標(biāo)簽沖撞和堵塞等問題，研發(fā)了“高頻/超高頻RFID 識別系統(tǒng)中的多標(biāo)簽防碰撞方法”“緊湊數(shù)組型無線射頻生物樣本管理系統(tǒng)”等發(fā)明專利，在管理RFID 血袋時，不僅解決了RFID 讀寫時響應(yīng)功率衰減和頻帶漂移問題，加快了標(biāo)簽的識別速度，有效提高系統(tǒng)的吞吐率。

1.2.3 多模態(tài)智能識別算法 在血液業(yè)務(wù)工作環(huán)境中，監(jiān)控視頻、無線信號和音頻等設(shè)備各自工作，形成信息孤島。如今的AI 技術(shù)對音頻和視頻的識別已趨于成熟。蔣維春[5]通過分析無線信號在傳播過程中的變化，實(shí)現(xiàn)了場景感知，這對血液產(chǎn)品提升位置精度等方面作出了貢獻(xiàn)。一旦出現(xiàn)血袋不在原位置，可以融合多模態(tài)數(shù)據(jù)使用智能算法，及時發(fā)現(xiàn)血袋的位置。

2 RFID 血液全流程監(jiān)控系統(tǒng)部署與實(shí)踐

2.1 系統(tǒng)的部分硬件設(shè)備

硬件設(shè)備主要包含RFID 標(biāo)簽和讀寫器等設(shè)備。

2.1.1 RFID 標(biāo)簽 RFID 標(biāo)簽中的EPC 區(qū)存儲了血液制品的唯一標(biāo)識。在RFID 血袋的交接、貯存、運(yùn)輸?shù)葓鼍爸校到y(tǒng)通過掃描RFID 標(biāo)簽讀取EPC 值后，即可加載該血液制品的詳細(xì)信息。

2.1.2 智能硬件 感知層硬件設(shè)備主要有便攜式手持終端、盤點(diǎn)終端、批量識別儀。便攜式手持終端的主要功能是能夠批量讀取射頻標(biāo)簽信息。終端處理速度快，適應(yīng)多種場景。兼容RFID 和二維碼讀寫，具備北斗和GPS 定位功能。便攜式盤點(diǎn)終端能自動記錄血液進(jìn)出信息,讀取距離遠(yuǎn)，操作簡便,設(shè)備工作時間長，按鈕觸發(fā)工作，液晶屏幕顯示，適用于多種盤點(diǎn)場景[6]。隧道式血液批量識別儀旨在解決大批量、遠(yuǎn)距離、不開箱等血液制品識別的傳統(tǒng)難題。

2.1.3 手持機(jī)軟件功能模塊 手持機(jī)在RFID 血液管理中可涵蓋每個環(huán)節(jié)。全血交接、全血接收、血液制備、標(biāo)本檢驗(yàn)、血液查找、血液出入庫、庫存盤點(diǎn)等全流程都可以通過手持機(jī)完成。

2.1.4 Web 端軟件功能模塊 當(dāng)數(shù)據(jù)較多時，手持機(jī)上顯示不夠完整，而Web 端則能夠全面顯示。在出入庫管理、庫存盤點(diǎn)、血液溯源等軟件模塊中，Web端為用戶提供了多樣化的選擇。

2.2 系統(tǒng)的中間件和業(yè)務(wù)軟件模塊

系統(tǒng)的中間件是硬件和業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件的橋梁，承擔(dān)著各類數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換處理工作[7]。本系統(tǒng)中間件軟件，起到多源數(shù)據(jù)采集、過濾、分析、反饋等作用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)清洗、加工，有效降低應(yīng)用軟件負(fù)荷，提升系統(tǒng)的兼容性與可拓展性。

2.2.1 血液采集制備過程安全監(jiān)控管理模塊 采集血液后，工作人員將預(yù)制寫入獻(xiàn)血碼的RFID 標(biāo)簽粘貼在血袋上并與獻(xiàn)血者信息關(guān)聯(lián)。在血液制備時，通過讀寫RFID 標(biāo)簽獻(xiàn)血碼實(shí)現(xiàn)血液的濾白、離心、速凍以及冷沉淀等操作的監(jiān)測，對照操作標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)安全管理。

2.2.2 血液精細(xì)化庫存安全監(jiān)控管理模塊 工作人員使用手持機(jī)終端通過批量掃描粘貼有RFID 標(biāo)簽血袋的方式實(shí)現(xiàn)血液快速入庫與出庫，同時血液存儲過程中可以使用手持機(jī)快速、非接觸式批量盤點(diǎn)，有效提升庫存管理效率和管理水平。

2.2.3 血液冷鏈運(yùn)輸安全監(jiān)控管理模塊 工作人員掃描RFID 標(biāo)簽后創(chuàng)建運(yùn)血單，建立血液和運(yùn)血箱關(guān)聯(lián)關(guān)系。在運(yùn)輸過程中，通過RFID、傳感器、北斗衛(wèi)星提供的信息，實(shí)時顯示當(dāng)前車輛位置、運(yùn)血箱數(shù)量及溫濕度[8-9]。本模塊可獲取到每一袋血液的信息。一旦出現(xiàn)異常，系統(tǒng)即時顯示。血液送達(dá)后，接收人員使用讀寫器完成血液的接收，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸過程中的精細(xì)化管控。

2.2.4 臨床血液安全監(jiān)控管理模塊 本模塊能夠自動檢索擬用血液信息，檢索內(nèi)容涵蓋采集、制備、存儲、運(yùn)輸?shù)冗^程。在臨床需要補(bǔ)充用血時，系統(tǒng)能夠根據(jù)所需血液信息，搜索庫存信息，精確查找同型號血液，保證血液準(zhǔn)確出庫[10]。系統(tǒng)還具有將儲血箱、轉(zhuǎn)運(yùn)箱等設(shè)備前移到臨床用血科室的功能，滿足臨床緊急用血。

2.3 系統(tǒng)的應(yīng)用

每一項業(yè)務(wù)工作在手持機(jī)中都有對應(yīng)的圖標(biāo)，用戶登陸后可以根據(jù)提示完成血液管理的全部工作。在全血交接時，點(diǎn)擊“全血交接”按鈕，即可掃描待交接的血袋。識別完成后自動匹配，顯示該血液的運(yùn)輸單號、采血點(diǎn)信息等。點(diǎn)擊“開始交接”按鈕，即可啟動射頻掃描，核對搬運(yùn)單數(shù)據(jù)，確認(rèn)后點(diǎn)擊“提交按鈕”，自動同步系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

目前，本系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全血快速交接、全血批量接收、血液制備監(jiān)控、庫存核查與盤點(diǎn)、血液查找、臨床用血等功能，覆蓋了血液“從血管到血管”的全過程，大幅提高了工作效率和管理水平，降低了差錯率，為獻(xiàn)血和用血安全提供了技術(shù)保障。

3 應(yīng)用成效

系統(tǒng)已于2021 年12 月正式啟用，經(jīng)過不斷的優(yōu)化，其強(qiáng)大的功能、良好的用戶體驗(yàn)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髁鞒陶蔑@了系統(tǒng)的先進(jìn)性和完整性。同傳統(tǒng)模式對比，系統(tǒng)的工作效率在批量識別方面都有了大幅提高。通過對全流程所有環(huán)節(jié)的持續(xù)優(yōu)化，在傳統(tǒng)RFID 的基礎(chǔ)上，匯聚并產(chǎn)生多項專利，成功解決了RFID 在天線脫落、標(biāo)簽碰撞、超低溫脆化等業(yè)界難題，使得全流程管理系統(tǒng)、智能設(shè)備和血袋標(biāo)簽等模塊功能得到大幅提升[11-12]。系統(tǒng)為保證血液質(zhì)量、用血安全提供了技術(shù)保障：①基于RFID 中的可追溯碼實(shí)現(xiàn)了全生命周期的單品血液跟蹤管理；②突破傳統(tǒng)業(yè)務(wù)中的粗放管理模式，將血液管理從儲血箱精細(xì)到每一袋血，解決了局部溫度變化導(dǎo)致個別血袋變質(zhì)的問題；③實(shí)現(xiàn)采集、制備、檢驗(yàn)、運(yùn)輸、存儲、用血等血液全流程的全過程、全要素、全實(shí)時數(shù)據(jù)采集，規(guī)范了血液業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化操作，為提高血液質(zhì)量提供了技術(shù)支撐?；赗FID 的血液全流程監(jiān)控系統(tǒng)是前期經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和升華，融合了IoT 與AI 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對血液的全程實(shí)時監(jiān)控，提高了血液精細(xì)化管理水平和保障能力。

4 結(jié)語

基于RFID 的血液管理數(shù)字化建設(shè)，完全可以取代傳統(tǒng)的條形碼和二維碼，尤其是通過專利技術(shù)優(yōu)化后的RFID，能更好地在全溫域環(huán)境中工作。血液監(jiān)控系統(tǒng)從血液采集、制備、檢驗(yàn)、庫存管理、血液發(fā)放及運(yùn)輸?shù)热鞒绦畔⑺菰春腿鞒涕]環(huán)管理應(yīng)用中有效地解決了數(shù)據(jù)采集不實(shí)時、不完整、效率低等問題，實(shí)現(xiàn)了軌跡追蹤、溫度監(jiān)控、異常實(shí)時報警等功能。但從實(shí)際應(yīng)用情況來看，RFID 技術(shù)在血液管理中的應(yīng)用還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間，在監(jiān)控系統(tǒng)的兼容性上，曾出現(xiàn)過不同廠家的設(shè)備接入時出現(xiàn)接口不一致、數(shù)據(jù)丟失等問題。隨著血液數(shù)據(jù)的持續(xù)增長，RFID 技術(shù)將在血液管理全過程、全實(shí)時、全要素的數(shù)據(jù)采集上，將發(fā)揮更大的作用，RFID 應(yīng)用于血液全流程全要素全周期射頻管理將是行業(yè)發(fā)展趨勢，在提高工作效率的同時，最大程度上保證血液安全，持續(xù)提升城市血液安全管理的標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化水平。