手术室高值耗材智能管理系统研究

在黄河上游流域段梯级电站结合实际情况，设置了大坝安全监控信息科技的发展，使得高新技术日新月异，层出不穷，也使得人们生活水平逐日提升。在医疗行业，人们也感受到了各种信息技术的革新给医院和患者带来的便捷。物联网与人工智能技术的出现使得很多不可能都已变成可能。物联网通过对互联网进行扩展，使得各种物品、设备能够实现基于互联网的信息交换和通信，基于这一点，人们可以对物品、设备进行智能化识别[1]。另一方面，人工智能在医疗行业的研究和应用也已经越来越深入，这使得医疗服务变得越来越人性化以及智能化，人们的就诊体验以及医疗健康状况得到了很大的提高与保障[2]。

在医院，如何对高值医用耗材进行高效、精准并且安全的管理，一直是一个难题。尤其是手术室，其耗材的使用对患者的治疗效果和手术结果起着至关重要的作用，任何一点疏漏都可能会引起严重的医疗事故[3]。2017年，国务院《新一代人工智能发展规划》，强调应充分利用人工智能的优势，开展精准医疗并建立智能诊疗新模式[4]。在这样的医疗背景与信息化背景之下，我们设计了一套基于物联网与人工智能的手术室高值耗材智能管理系统，可以提高手术室高值耗材管理效率，减少医护人员的工作量，节省人力成本。

1系统需求分析

现阶段医用耗材技术创新不断，耗材的种类和数量日益增长，医院对其需求亦愈加庞大。医用耗材在各医院的医疗活动中起着越来越重要的作用[5-6]。然而，医院手术室对于高值医用耗材的管理正面临着巨大压力，传统的手术室耗材管理模式已不能达到人们的管理要求。首先，耗材库存管理效率非常低下。从耗材的入库到出库，再到库存盘点，传统的方式都依赖于手工清点模式，这种模式需要消耗大量的时间与人力，并且容易出现差错，导致成本核算不精确。其次，无法进行耗材全流程追溯，增加了监管的难度。传统的管理模式下，手术室耗材没有一个唯一的标识，这使得人们无法精准地追溯到申领者、使用者等信息，甚至有可能出现错收费、漏收费等情况。在使用时的核对、清点等工作也容易出现差错，安全性得不到保障，从而造成医疗事故[7]。再次，耗材的配送精力耗费巨大。大型综合医院每日开展的手术量都非常大，这其中医护人员要花费很大的时间与精力往返在库房与各手术间的路上，频繁的人员出入，既影响了手术室的运作效率，又增加了时间和人力成本的投入。

2系统架构及相关技术

手术室高值耗材智能管理系统采用软硬件相结合模式，硬件方面采用基于人工智能的智能配送机器人与基于物联网的智能储藏柜。系统整体为客户端/服务器(Client/Server,C/S)结构，后台基于.NetCore2.1开发框架，同时，为了降低系统耦合性，提高可用性，系统使用RabbitMQ作为中间件，并且采用WebApi为主的微服务架构。另一方面，智能储藏柜采用了基于物联网的RFID电子标签技术，可以实现自动盘点等操作，基于ROS系统开发的智能机器人可以实现自动配送，系统整体架构，如图1所示。智能储藏柜采用六层组合柜模式，整体材质为铝合金，每个柜子内都配备可活动的隔片，可以根据所放的耗材的大小灵活改变空间，柜子的高度可自由调节，这样更符合耗材管理要求。每个柜子下方有一个显示屏，用来显示耗材名称、实时库存以及预警情况，这样便可以直观地看到耗材的整体情况。另外，通过RFID电子标签绑定储藏柜中的耗材，通过扫描设备即可实现自动出入库、自动盘点等功能，大大降低工作量。智能机器人主要采用ROS自带的导航程序包作为开发框架，拥有自动配送、自动充电等全局室内导航功能，所支持的操作系统为UbuntuLinux，通过Kinect传感器与里程计，结合扩展卡尔曼滤波（extendedKalmanfilter，EFK）估计方法实现实时定位与地图构建，以及障碍物识别。机器人的架构，如图2所示。相关技术介绍如下：（1）.NetCore.NetCore最早由微软在2016年，是目前最成熟、最现代化的完全免费的开发框架，与.NetFramework相比，它更轻量化、更灵活，拥有高可用、高性能等优势。另一方面，它应用范围很广，适用于各种不同种类的应用程序的构建，如微服务、Web应用等，既能支持Windows、Linux等操作系统，也能支持云应用、移动应用等多个平台。因此，为了提高系统整体性能以及灵活性，同时为了降低开发人员开发难度，笔者采用.NetCore作为开发框架。（2）RFIDRFID（radiofrequencyidentification）是无线射频技术，是一种利用无线电波技术，通过非接触的方式读取到物品上储存信息的媒介（如电子标签），从而实现物与物之间通信的技术，具有高效、便捷、安全性高、应用范围广等特点。因此，该技术对手术室内的耗材库存管理拥有非常高的适用性，可以很大程度上减少工作人员的工作量。（3）ROSROS（robotoperatingsyetem）就是机器人操作系统，在机器人研发领域是一个非常重要而强大的软件架构，内部包含了大部分机器人研发中可能用到的基础功能，如传感、定位、导航等等，ROS的出现主要就是为了在一定程度上降低机器人研发难度，提高代码复用率，从而提高机器人研发效率。

3系统的主要功能

手术室耗材智能管理解决方案的主要分为手术室耗材管理系统、智能储藏柜和智能配送机器人，系统功能结构，如图3所示。整体运转流程，如图4所示。首先耗材从医院设备科统一调拨入库到手术室二级库，并存放在智能储藏柜中，接着通过智能配送机器人将耗材运输到对应的手术间，并将多余的耗材送回，最后系统根据耗材使用记录生成对应的收费信息传到HIS进行收费。3.1智能库存管理。系统实现智能库存管理的核心就是智能储藏柜。利用RFID识别技术，对柜内的高值耗材做到自动及实时感应，通过这一特点可以实时知道柜内高值耗材的库存情况，进而实现自动盘点功能。同时，当柜内库存产生变更时，系统会自动记录库存变更的耗材的数量、品种、规格等信息，从而生成对应的入库单或者出库单。另外，系统会根据设置的效期信息和库存上下限信息，进行实时的效期预警和库存预警，并将预警信息显示在对应位置的显示屏上，这样便可以直观地看到报警的具体位置和耗材。最后，系统可以根据一物一码的原则，对耗材的全流程进行追溯，真正实现了手术室耗材精细化管理。3.2智能配件管理。系统采用的智能配件有智能储藏柜和智能配送机器人，两者都拥有人脸识别、指纹识别等用户鉴权的功能，大大提高了系统和耗材的安全性。智能配送机器人通过室内导航功能可以到达一个封闭空间内的任何地方，并且可以做到自动避开动态或静态的障碍物，基于这两点可以实现机器人的自动配送，将指定物品送到对应的地点。因此，系统通过各手术间登记的耗材申领需求，对机器人进行调度，可以实现耗材自动配送到对应的手术间。3.3使用管理。各手术间在使用高值耗材之前都会清点一遍清单，清点无误后便会出现在主刀医生的当日手术患者列表中，将对应批次的耗材与患者建立关联，同时系统减去相应的库存，并生成耗材的使用记录。另一方面，根据耗材名称、批号、批次等信息，或者根据使用日期、使用医生、患者姓名等条件，可以查到耗材的使用记录和收费情况，并检查有无耗材错收、漏收等情况。3.4报表管理。系统可以查询耗材的出入库报表、使用报表、库存报表以及预警报表，并将结果导出，以此来对耗材的库存情况和使用情况进行核对和统计。3.5系统管理。系统可以对用户的账号和权限进行管理，并且对用户的人脸和指纹进行录入，以此来使得储藏柜和机器人可以进行人脸识别和指纹识别。另外可以对耗材的基本信息进行维护，并根据不同手术方式进行耗材套餐的设置。

4应用效果

（1）效率更高：在库存管理方面，手术室护士无需进行手工清点与手工录入，系统会自动清点并生成对应出入库记录，快速且准确率高，避免了手工模式容易出错的问题。（2）成本更低：系统可以进行自动盘点，且对近效期的耗材及库存不够的耗材进行实时预警，在耗材的配送方面实现自动配送，这大大降低了手术室护士的工作量，提高了耗材运转的效率，节省了人力成本与管理成本。（3）安全性更高：通过一物一码的原则，加上指纹识别与人脸识别，使得耗材管理上更加安全，并且减少了耗材领用出错的概率，大大提高了医疗安全。

5结论

结合人工智能与物联网技术，开发了一套适合医院使用的手术室高值耗材管理系统，提高了手术室高值耗材运转的效率，节省了医院人力成本和管理成本，并提高了手术室高值耗材以及手术室医疗的安全性。

参考文献

[1]晨曦.说说物联网那些事情[J].今日科苑,2011(20):54-59.

[2]陈立升,张郑灵.试论人工智能背景下医疗服务的机遇与挑战[J].中国医疗器械信息,2020(1):178-180.

[3]杨艳.7S管理在手术室耗材管理中的应用探讨[J].当代医学,2020(1):114-115.

[4]陈婕.大数据与人工智能背景下牙科行业转型升级探究[J].计算机产品与流通,2017(10):148,283.

[5]于振涛,余森,张明华,等.外科植入物用新型医用钛合金材料设计、开发与应用现状及进展[J].中国材料进展,2010,29(12):35-51.

[6]厉励,王奕.基于条形码技术的手术室高值耗材的全流程管理[J].中国医疗器械杂志,2018,42(6):73-76.

[7]张坚,胡文娟,娄正林.基于大数据基础的手术器械全生命周期的使用分析及绩效追踪[J].中国医疗器械杂志,2016,40(6):410-412.

作者:陈盛帆 黄建琪 高正 单位:温州医科大学附属眼视光医院