物联网技术在智慧医院建设中的应用

摘要：大数据时代背景下，物联网（Internet of Things，IoT）技术蓬勃发展，智慧医院建设成为医疗领域的热门话题。其中院内导航与患者定位功能对于提高整体医疗服务效率和改善患者就医体验具有重要意义。文章深入探讨了院内导航与患者定位功能的实现方法，并详细分析了其应用场景、技术方案以及优势。通过实际案例的介绍，阐明了基于IoT技术的院内导航与患者定位系统对智慧医院建设的价值和重要性，这一系统的应用显著提高了医院的内部管理水平，为患者提供更便捷、高效的医疗服务。

关键词：物联网技术；智慧医院；院内导航；患者定位

中图分类号：TP3 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）31-0099-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

0 引言

2023年3月，中共中央办公厅和国务院办公厅联合发布了《关于进一步完善医疗卫生服务体系的意见》，旨在推动医疗卫生服务体系向数字化、智能化转型，以应对社会发展和医疗需求的变化，为全民提供更优质的医疗服务。积极倡导智慧医院建设，将前沿技术如互联网、人工智能等运用到医疗服务中，以持续优化服务流程。

在智慧医院的建设中，物联网技术的应用成为医疗领域的热点话题。充分发挥物联网技术的优势建设更加完善的医疗服务体系[1]，实现对医院服务效果的优化；通过将院内各类信息感知设备与互联网相融合，实现了院内导航与患者定位功能，使得医院能够更加高效地管理和利用各类信息，改善医院内部管理水平，为患者提供更舒适、便利的就医体验。这不仅是医疗卫生服务体系向数字化、智能化转型的重要标志，也是医疗卫生事业持续发展的必然趋势。

1 基于IoT 技术的智慧医院建设

1.1 IoT 技术及特点介绍

物联网技术利用互联网、无线通信网络等手段，实现各种物品之间的互联互通，从而实现智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理[2]。物联网技术采用的主要技术方案包括传感器技术、网络通信技术、云计算技术、大数据分析技术以及人工智能技术等。其广泛性、互联性、智能化和安全化的特点，使得物联网在智慧医疗、智慧城市、智能交通、工业自动化等领域得到广泛应用[3]。随着物联网技术的不断发展，可以构建功能更为强大的智慧医疗服务体系，为人们的生活和工作带来更多便利和创新。

1.2 智慧医院建设

“十四五”时期公立医院高质量发展的政策的出台，确定了智慧医院的三大理论内涵：面向医务人员的“智慧医疗”、面向患者的“智慧服务”、面向医院管理的“智慧管理”[4]。智慧医院的物联网体系，对医疗设备、医院管理和医生工作流程等环节进行了优化，将在提高与卫生部门相关的服务质量方面发挥关键作用[5]。智慧医院旨在推进数字化[6]，其核心目标在于提供更优质、更高效的医疗服务。另外，智慧医院还注重提升患者体验和服务质量。智能化的导航系统和患者定位功能，则可以帮助患者更快速地找到目的地，提升了就医体验，为医疗卫生服务体系的数字化、智能化转型提供了重要支撑和保障。

1.3 IoT 技术在智慧医院建设中的导航与定位应用

智慧医院建设中，物联网技术的导航与定位应用具有多重意义和重要性。物联网技术作为一种先进的网络技术，利用互联网、无线通信网络等手段，以实现智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理。这项技术能够显著提升医院管理效率和医疗服务质量[7]，为医护人员的工作提供了更便捷的条件。同时，患者定位功能使医护人员能够及时了解患者位置，提高对患者的服务质量，增强了患者的满意度。还可以提高医院的安全性和紧急救援。物联网技术通过提升医院管理效率、提高医疗服务质量、加强医院安全管理等方面，为智慧医院的数字化、智能化转型提供了有力支撑，是一个将技术创新与合作结合在一起的框架[8]，推动了医疗卫生服务体系向更加便捷、高效、智能的方向发展。

2 院内导航和患者定位功能的关键技术研究

随着医院信息化建设相关标准的发布，各医疗机构也正在加速智慧医院的建设。然而，目前物联网技术在智慧医院中的应用仍处于初级阶段，需要进一步地摸索和完善。虽然许多医疗机构仍然采用类似咨询台的静态方式来展示科室的位置，但这种方式在医院业务调整时显得过于僵化，给患者带来了不必要的困扰。在智慧医院建设中，通过物联网技术实现精准的院内导航和患者定位，将为患者提供更便捷、快速的就医体验，同时也有助于医院资源的合理调配和工作效率的提升[9-10]。因此，深入研究院内导航和患者定位功能的关键技术，对于智慧医院建设具有重要意义，基于物联网架构的智慧医院系统架构见图1。

2.1 传感器技术

传感器是实现院内导航和患者定位的基础。各种类型的传感器，包括无线射频识别（RFID）传感器、地磁传感器、超声波传感器、红外传感器等，都可以用于检测人员和设备的位置以及移动状态，如表1所示。

面对院内外不同环境的定位需求，需要因地制宜选择合适的定位技术，必要时结合多种技术来提高定位精度。首先是无线射频识别（RFID）传感器，通过安装在患者和医务人员身份卡或手环的RFID标签，实时追踪其位置。RFID读取器监测移动轨迹和位置，智能终端为医务人员提供患者位置信息，进一步提高工作效率和响应速度。

其次是地磁传感器，通过在医院地面安装地磁传感器，实时检测人员和设备的位置和移动。患者和医务人员通过智能手机App或导航终端查看地图，得到准确的导航指引，辅助患者快速寻址，减少迷路和焦虑感。

另外，超声波传感器检测人员与设备的距离和位置，协助患者避开障碍物。红外传感器用于检测病房内是否有人到来或离开，实现病房的智能控制，如自动开关灯、调温等。

在智慧医院建设过程中，这些传感器技术相互配合，形成一个完整的院内导航和患者定位系统。传感器数据与智能终端和中央控制系统相连，医务人员能实时监测患者位置和活动，患者就诊能准确快速找到目的地。

2.2 无线通信技术

院内导航和患者定位系统需要建立可靠的无线通信网络。为了传输位置数据和导航信息，可以采用多种无线通信技术，包括无线局域网（Wi-Fi）、5G、蓝牙、超宽带技术（Ultra-Wideband，UWB）以及ZigBee 等[11]，如表2所示。

其中，超宽带技术的定位精度可以达到亚米级甚至亚厘米级，相较于传统的无线定位技术更适合在人流量大，活动范围小的情况下使用。这一优势有助于医院在急诊科或手术室等需要高度精确定位的场景中确定患者位置，提供个性化的治疗和护理，见图2 基于UWB的院内导航和患者定位架构图。

2.3 定位算法

定位算法是实现患者定位和导航的核心。基于传感器数据和无线信号强度，研究人员可以开发各种定位算法，如基于距离测量的三角定位算法、指纹定位算法、粒子滤波算法等。这些算法能够提供准确的患者定位和导航信息。

以指纹定位算法为例，深圳市人民医院搭建的院内外一体化GPS/蓝牙指纹定位融合惯性导航的定位导航技术，将电磁指纹比对与行人航位推测两种定位方法有效结合起来。行人航位推测法（Pedestrian Dead Reckoning， PDR）持续不断地侦测行人步伐作位置推算，而电磁指纹定位结果则对行人航位推测法产生的位置累积误差进行修正，从而实现精准且平滑的定位效果。相较于其他院内定位导航技术，指纹定位融合惯性导航具有以下优势：通过多次电磁指纹采集及加权算法，结合移动终端多项传感器数据，能保持在初始定位和移动定位上的较高精度；可做到全离线式定位和导航，不依赖网络和服务器；部署和使用对用户无任何影响，维护方便。

基于物联网技术的智能导航和患者定位系统能全面提升医院的运营和服务水平，是智慧医院建设中不可或缺的一环。一方面，院内智能导航极大提升了医疗服务效率，让医护人员和患者都能迅速找到所在位置，降低无效的寻找时间。另一方面，智能化的患者定位管理在保障患者安全的前提下，也为及时救治、病情监控等提供了有效支持。二者结合明显改善了患者的就医体验，有利于提高患者的满意度。实时数据辅助医院管理层决策，也使医院更高效运营。

3 讨论和展望

3.1 目前存在的问题及挑战

基于物联网技术的院内导航和患者定位系统能全面提升医院的运营和服务水平，改善用户体验，但仍然存在一定的问题与挑战，包括数据安全与隐私保护、信号干扰与遮挡、系统集成与互操作性、技术更新与迭代等，如表3所示。

3.2 未来加以进一步应用研究的着力点

智慧医院建设中，物联网技术的导航与定位应用具有关键作用，为了让医院高效地运营，未来对院内导航、患者定位进一步研究的着力点主要在混合定位技术、AI驱动的路径规划、隐私保护算法、系统集成与标准化等方面，如表4所示。

3.3 物联网技术在智慧医院建设中的效益分析

物联网技术在智慧医院建设中扮演着重要角色，其应用已经显著改善了医疗服务的效率和质量。通过物联网技术提供的精准定位和导航功能，患者可以更迅速地找到所需医疗资源，大大减少了等待和咨询时间，同时简化了医务人员的工作流程，提高了工作效率。此外，物联网平台的应用打破了信息孤岛，促进了不同系统间的信息共享，为临床决策提供了重要支持。总体而言，物联网技术的应用极大地推动了智慧医院的建设，提升了医疗服务的智能化和数字化水平，见图3为物联网技术应用于智慧医院建设的效果分析图。

智慧医院建设是当前医疗领域的重要方向，而基于物联网技术的院内导航与患者定位应用则是其中至关重要的一环。通过物联网技术，医院能够实现对内部设施、医生和患者等各类资源的智能化管理，进而提高医疗服务的效率和质量。具体来说，院内导航系统能够帮助患者快速找到目的地，减少了等待和迷路的时间；而患者定位系统则能够实时掌握患者的位置和状态，为医护人员提供及时准确的诊疗依据。这些应用不仅提升了医院的信息化水平，也使医疗服务更加人性化和便捷化。随着物联网技术的不断发展和完善，智慧医院建设将更加成熟，为人民提供更好的就医服务。

【通联编辑：朱宝贵】

基金项目：四川省卫生信息学会科研项目（追2022001，2023094）