基于人工智能的智慧病区应用实践

  基于人工智能的智慧病区应用实践

余佳幸

万马科技股份有限公司，浙江省杭州市310000

摘要：现阶段，由于新冠疫情的影响，医院的病患就诊人数大幅增加，一旦医院患者人数较多时，往往会出现患者在病区迷失方向的情况。在一些大型医院这种情况出现的较为普遍。对于这种情况，有的医院采取增加医导人员的方法来应对，但是收效甚微。无论是对于患者还是医护人员来说，用最快时间到达诊室或者病房既关系着病患能否及时得到救治，又关系着医院的运行效率。随着智能手机、无线网络技术的成熟以及高精度卫星导航系统的发展，各类室内定位导航的科技方法、手段，已成为科学技术界探讨、大型医院高级管理层投资的重点，智慧医院导航系统就是基于新型的室内定位技术，通过“互联网+”与医疗卫生服务行业的合作，结合医院信息系统构建的一个移动化、自助化、智能化的院内精准导航服务体系，实时对接动态就诊信息，让线下的人和物，也能像在线信息一样被搜索、定位、联接，从而为医护人员提供犹如专人引导一般的动态连续指引。

关键词：人工智能；智慧病区；应用实践

引言

近年来人工智能等一批先进信息技术迅猛发展，不断渗透到医疗各领域中，借鉴人工智能等先进技术在其他行业成功应用典范，充分利用这些技术进行医疗资源优化整合与协同共享，实现智慧医疗、智慧医院的建设目标。智慧病区作为重要细分领域，成为当前医院信息化建设与研究领域中的热点。在此背景下，江苏省人民医院积极开展基于人工智能的智慧病区实践。以服务模式流程优化为切入点，以智能化病区构建为核心，以方便医患、确保医疗安全为目的，以创新融合人工智能、移动互联网、云计算、大数据、物联网等新技术为手段，通过基于智慧病区的整体架构设计，实现病区内部信息数字化、医院与患者之间的信息交互智能化、病区点到面的管理精细化，建立起拓展、连贯、闭环追溯的管理体系，从而打造出独特的病区智能化生态环境。

1智慧病区系统整体规划

智慧病区系统依托各类智能硬件，通过打造“信息无处不在”的“全息”智慧病房，实现“信息找人”。“全息”是指病房中的所有信息都可以被智慧病区系统获取和管理，病区中的所有设备都可以接收来自智慧病区系统的信息。利用5G网络、物联网、边缘计算（mobileedgecomputing，MEC）、无线射频识别（radiofrequencyidentification，RFID）和网络切片等技术，为病区内各类智能医疗设备提供相互隔离且端到端的服务，满足医疗高效性、实时性及稳定性等多方面的需求，实现医疗监测与护理、移动查房、移动护理等应用，以及基于视频与图像交互的远程医疗诊断和指导类应用等。智慧病区系统整体规划如图1所示。通过合理规划与布局，将智慧病区划分为不同的业务区域。在智慧病区管理区内，部署病区信息发布、通话预警联动、走廊显示屏、环境监测展示屏以及门禁、医疗废弃物转运管理等系统。在智慧病房内部署床旁交互系统（包括床旁交互设备、病房门口屏、电子床头卡等）、智能输液系统，配备智能床垫（用于智能体征监测）、智能手环（用于特殊患者看护）。在护士工作台中，除了部署护理病历系统、移动护理系统等业务系统之外，还部署人工智能（artificialintelli-gence，AI）导诊机器人、护理查房机器人、消毒机器人，并配备移动护理个人数字助手（personaldigitalassistant，PDA）设备。在医护办公区内，部署护理电子白板、智能输液系统以及5G医护小推车，内置移动医生工作站、移动护士工作站。在配药间部署特殊药品管控机器人，为病区特殊药品管理提供工具。在耗材库配置智能物资接驳机器人，用于病区物资管理（耗材和无菌包）。在病区两侧分别配备机器人充电位，为护理查房机器人、消毒机器人、物资机器人、药品机器人、医废机器人等提供自动充电服务。

2人工智能的智慧病区应用实践

2.1体征数据自动化采集

在医疗环节中，医护人员常常需要借助医疗设备、工具来采集医疗数据、辅助诊疗。以心电监护为例，现有监护模式采用护理人员人工定时巡视的方式，到患者床旁查看监护设备信息，并采用纸质抄录，二次录入电子病历中保存。由于病区患者人数多，医护比例严重不足，监护带来巨大的工作量的同时，也难免存在“真空”时间，导致紧急情况下，患者不能得到及时、有效的救治，造成病情延误。患者的监护数据，特别是危重、术后患者，监护持续时间长，诊断率高，不间断的监护对治疗有非常关键的指导价值，避免发生不必要的、风险系数高、费用昂贵、创伤面大、效果弱的诊断和治疗措施。同时，海量的监护数据为后期临床的数据利用、分析和疾病研究打下基础，而现阶段断点式的记录数据并无法满足要求，智慧病房将物联网技术延伸至医疗设备中，建设数据自动化采集平台。基于无线网络，数据平台对接传感设备进行数据采集、二次数据处理，形成前端显示。平台主要包括心电监护、体温测量、血糖测量、体征监护床垫、一体化自助测量、智能输液辅助等多种病房常用体征测量项目，可以获取包括临床体征数据、报警信息、设备运行情况、设备故障、操作日志等多类数据；根据设定阈值判断患者身体状态，一旦数据超出正常范围立即发送告警提醒值班人员；利用人工智能算法，结合采集系统长期收集的患者体征数据，分析患者的身体状况，并自动给出看护建议；通过无线传输，数据自动对接电子病历、护理文书中，便于关联护理评估，形成护理计划等操作，进行诊疗辅助。实现数据的自动采集能够将医护人员从大量、重复、琐碎的工作中解放出来，减少测量、记录等工作，使其更多的精力可以投身专业的诊疗的护理之中，优化和整合业务流程，提高工作效率。其次，通过对完整设备信息的分析和利用，可以对医疗人员、设备资源实现高效配置，控制和降低医疗服务成本，使资源得到最大化的利用。同时，智能设备数据以及报警信息的动态、实时监控，帮助尽早发现问题，快递干预。形成闭环的、过程安全可靠的、有记录的临床数据采集工作。降低由于二次抄录或传递中产生差错的风险，从而避免或减少医疗质量问题。

2.2智能体征监测系统

智能体征监测系统以带有扫描功能的安卓设备为中心，辅以袖带式血压计、指夹式脉搏仪、接触式红外体温计、非接触式体温计等测量仪，并附有延长线缆、探针等附件。主要实现以下功能：（1）患者核对。护理操作程序应按照“三查七对”来执行，但是在老年病区，很多老人随着年龄的增长听力下降，核对起来存在困难，也容易出现差错，通过扫描患者腕带的专属二维码，可以避免这种错误的发生。此外，也可以通过“体温异常”“入院三天”“术后三天”等条件，筛选需要特别关注的患者，从而提高护理人员监测和交接班工作的效率。（2）患者信息服务。护理人员在定位患者后，可以查看患者的床位、姓名、年龄、性别、身高、体质量、医嘱、术式、治疗情况、住院天数、历史体征、异常生命体征等信息。（3）生命体征数据采集。护理人员使用耳温枪、袖带血压计、脉搏仪采集患者的体温、血压、脉搏、呼吸、血氧饱和度等数据，该系统会根据当前测量时间将数据匹配到患者时间轴视图上。（4）生命体征数据上传。护理人员通过多生命体征采集仪采集患者体征数据，通过5G实时上传至智慧病区物联网平台。

2.3基于人脸识别的智能身份识别

人脸识别技术是基于人的脸部特征，通过提取每个人脸中所蕴涵的身份特征，并将其与已知的人脸数据库进行对比，从而达到识别身份的作用。基于人脸识别的智能身份管理建设基于IPv4技术的智能监控和人脸识别算法选型原则、特征库建库规则以及应用接口标准等，建立适应海量人脸信息的快速比对、分析、查询的大数据分析服务，实现海量人像特征信息的匹配、识别、存储与管理。并结合医院实际业务场景中的使用需求，提供多样化的应用环境，展现基于大数据人脸比对识别的深入应用效果。同时，基于该应用建立授权访问机制、安全管理制度、监控管理体系，实现不同人群角色：医护人员、患者及家属、无关人员等，精确匹配，高效、快速的在不同应用中实现智能、统一的权限管理，更好的提供医护服务和安全保障。人脸识别认证在智慧病房的主要应用场景为：（1）智能门禁：病区入口处采用人脸识别进行门禁管理,识别病区患者、家属、医生、护士、护工等,代替了专人进行出入管理的工作,大大的节省人力资源,方便相关人员进出病区。同时,更加有效的加强病区出入及探视管控等,更好提供医护服务和安全保。（2）床旁交互系统的身份认证：医、护、患者可以通过人脸识别绑定不同账户、从而进行角色管理、权限分配。医护可查看或记录其权限内患者相关资料，记录医疗信息，同时，患者利用人脸登陆床旁智能终端，查看自己的监测信息、消息提醒、费用查询、订餐服务、电子病历等信息，保障患者隐私。（3）生命体征自助采集：患者通过人脸识别认证其身份，确认后可使用自助体征测量设备。在自助测量血压、脉搏、身高、体重等诊疗所需要的体征信息后，数据实时自动上传至电子病历系统中，为诊疗提供及时、有效的数据，同时该认证方式保证了测量数据的准确、可靠，能有效减少护士每日大量、重复测量和记录工作，

2.4AI导诊机器人

AI导诊机器人具备基于关键字的智能语音识别能力，采用触控屏与患者进行互动，主要功能包括：（1）预检分诊。当患者想了解需要挂号的科室时，可通过语音直接询问，也可以点击触摸屏中展示的人体模型部位，选择症状情况，机器人会自动判断给出科室建议。（2）位置咨询。患者可通过语音或者触摸AI导诊机器人屏幕的方式掌握科室地理位置，AI导诊机器人可显示平面地图或3D地图，扫描屏幕提示的二维码，地图会同步到手机上，指引患者到达要去的地方。（3）医院及科室介绍。AI导诊机器人屏幕端可提供关于医院的相关介绍及特色，同时能展示每个科室的详细情况。（4）专家介绍。患者可通过语音互动及触摸屏了解每个科室专家擅长及坐诊时间。

结语

医疗行业已进入高质量发展阶段，如何增强医院的核心竞争力、树立医院的品牌形象，是医院信息化发展面临的新任务。随着智慧医疗和康养产业的发展，智慧病区将是主动健康以及我国人口老龄化科技应对的重要支撑。基于物联网等新兴技术，利用床旁交互屏、护理电子白板等各类智能硬件，结合智能体征监测、智能输液、特殊患者看护、移动护理等众多业务系统打造的新型智慧病区系统，可以显著提高医护人员的工作时效和服务水平，有效减少临床差错的发生，提升患者的满意度。智慧病区系统中的各类数据采集终端、医用传感器同样适用于方舱医院、社区卫生机构、各类养老机构以及康复中心等。目前，智慧病区系统已成功研发并作为高精尖产业示范在中关村智慧医院协同创新平台的展示环境中部署，后续将在医用服务机器人领域策划更多场景及功能。

参考文献

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