基于智能物联网的医疗设备远程运维管理

朱宗达，范夏彬，胡永狮(通信作者)

1 厦门大学附属翔安医院 (福建厦门 361101)；2 厦门大学附属心血管病医院 (福建厦门 361001)

目前，医疗设备的可靠运行和高效利用问题已成为全世界医院面临的基础性、关键性和迫切性问题。但在医院实际运营中，医疗设备运维领域存在许多问题，主要原因有两点：一是目前的医疗设备绝大部分还属于非智能设备，无法实现完全自动化采集数据；二是医院设备管理人员和设备服务商在提供服务时，只有到现场查看后才能了解设备的状态进行分析，再制订维护计划，服务周期较长，严重影响临床工作，进而造成患者满意度下降[1-2]。

随着智能时代的到来，传统模式下的维护方式带来的弊端越来越明显。远程运维服务成为趋势，但其不等同于“远距离”，主要是通过智能装备/产品的运行状态数据采集，利用数据分析、专家系统等手段，对用户提供远程在线检测、故障预警、故障诊断与修复、预测性维护、运行优化、远程升级、效益分析等服务。但在实践工程中又往往因医疗设备类型多、品牌多等因素，导致具有真正意义的可实践性成果难以落地[3]。

为此，本研究建立基于智能物联网的医疗设备远程运维管理服务解决方案，为医院医疗设备管理探索出一条行之有效且极具可操作性的路径，供同行参考。

1 医疗设备远程运维管理解决的关键问题

(1)改变传统的设备状态人工管理模式：通过部署大量采集器对关键状态信息进行采集，丰富数据来源，并提升数据采集的实时性和频次，为大数据分析打下良好的基础。(2)降低管理人员的劳动强度：医疗设备远程运维的数据采集任务由在线信号采集系统承担，管理人员仅需进行应急处置，不仅降低劳动强度，而且保证人身安全。(3)提高医疗设备状态的把控能力：通过提高设备检测的时效性、准确性，实现自动报警保护，记录故障发生前后的技术数据，进行故障诊断、故障点确定，推断故障发生的原因，提高故障解决效率。(4)改变传统运维的计划维修模式，实现对医疗设备的预测性维护：通过建立分析模型、预警模型，对收集的大量数据进行分析，实现医疗设备状态的预测和预知维修，大幅降低医疗设备突发故障及备件库存。(5)提高人员效率和设备效率：利用数据分析实现对关键设备(大型设备)在采购、维修、保养、计量、质控等所有业务流程的精确管理。(6)提高医疗设备与运维管理平台的适配性和融合度，实现医疗设备大数据的互联互通，支撑运维管理的智能化。

2 医疗设备远程运维管理的解决方案

(1)开发实时在线监测装置，应用先进数据采集技术，解决采集设备状态实时数据等问题，替代传统人工采集方式；(2)借鉴工业互联网技术，通过自动数据传输技术，解决医疗场景中多类型、多品牌医疗设备的数据传输问题，实现多类型医疗设备物联、多类型系统互联、多专业数据融合、人机交互等信息互联；(3)采用自适应预警模型、智能诊断模型、劣化趋势预测模型、大数据分析模型、备件存贮模型、检修模型等技术，解决医疗设备运行状态监测、故障识别、寿命预测、预测性维修、效益分析等难题，实现设备状态远程智能决策；(4)开发基于云平台的数据存储、分析、知识库、APP、专家远程连线等功能，结合智能眼镜、智能头盔等智能装备，提供远程运维支持服务；(5)应用网络信息安全技术，构建系统信息安全架构，采取信息安全措施与手段，保障远程运维平台的信息安全[4]。医疗设备远程运维管理系统组成如图1所示。

图1 医疗设备远程运维管理系统组成

2.1 监测模块

对于不同类型、品牌的医疗设备，研究针对性的设备支持相关接口函数或者通信协议。监测模块通过集成不同类型的传感器和处理器，实时采集各种医疗设备的电压、电流、温湿度、日志等设备内部运行状态数据，并通过内置物联网卡为后续工作传输数据。同时，监测模块的电源供给通过USB提供。

2.2 传输模块

监测模块将采集的医疗设备运行状态数据通过内置的物联卡，传输到数据分析模块，可设置定时传输，保证数据采集和传输的及时性。

2.3 分析和维护模块

根据接收到的设备实时状态数据，基于大数据、专家知识库等技术对这些参数进行数据挖掘与分析，通过对比设备正常参数，判断诊断设备是否正常，并评估某部件的当前状态、预测未来发展趋势。对比对象分为单机及集群等。单机对比是指以设备自身健康状态的历史数据，通过机器自学习等方式建立基准模型，当监测到设备参数有不健康趋势时予以提醒。但单机对比有一定的局限性，例如，由于采集数据种类等的不全面容易导致预测不准确。集群对比是通过互联网、大数据、云计算等技术，对同类设备之间的差异性进行比较与分析，从而提供更加可靠的健康评估和诊断结果，实现对整个医院医疗设备甚至更大范围的集群管理与预测[5]。

系统基于知识库及相关算法，根据数据分析的结果进行维护可行性分析，以可视化手段给出维护计划，包括维护的时间、地点、人员和内容等。当医疗设备出现不正常的数据时，该模块通过强大的数据处理能力，根据问题的大小，显示待定、提醒、报警、报错等不同类型的设备运行状态；涉及过热、参数设置、磁盘空间过小等小问题时，系统可发送指令，完成自动调节；如果遇到系统无法自动调节解决的问题，参考系统维护决策给出的诊断参考，由工程师采取人工干预，选择远程AR在线处理或者现场解决问题。

3 医疗设备远程维护管理的经济效益和社会效益

医疗设备运维中所涉及的健康诊断、检修过程等数据在所有的业务环节中都能共享，可以更加有力地推动医疗设备智能化远程运维服务模式的有效形成。

本研究落地实施后，产生的经济效益体现如下。(1)降低医疗设备维护成本：以影像类设备为例，如果采用预防性维护模式，设备的维护成本可以得到有效控制。(2)提升效率：在人员效率方面，采用在线自动获取区域状态数据系统，其状态参数的获取大量减少人员的参与；同时采用了智能化诊断，可节约时间成本；在设备效率方面，通过在日常使用过程中及时发现设备故障和异常，本研究采用的实时监测诊断技术可以使设备突发故障基本消除，提高了医疗设备开机率，减少了备件消耗，因此，可以极大地提高维修效率和医疗设备使用效率，为医院节约更多成本。(3)促进服务模式的发展转型：基于智能物联网的医疗设备远程运维服务模式的采用，在提高医疗设备使用率和开机率的同时，可以为临床提供更好的辅助服务，从而产生更多经济效益。

社会效益的体现：医疗设备远程运维平台，通过在医疗设备日常维护的应用验证，对整个医疗设备行业具有良好的适用性，能够在线管控医疗设备运行状态，使设备维护更具针对性和有效性，提高医疗设备的功能精度，减少故障时间，能更好地保障医疗服务的质量，提高临床满意度。本研究形成的一系列医疗设备状态智能判断模型及方法、软件平台等，可以保障医疗设备的安全稳定运行，使医疗设备为广大患者提供更好的服务，为医院树立更好的口碑；同时，可以将该运维管理模式推广到其他医院，提高该项目的实施效果，进而提升本地区医院医疗设备的远程运维管理水平[6-7]。

4 结语

本研究通过结合物联网、云计算、大数据等最新技术，打破传统医疗设备运维模式并针对其存在的难题，使医疗设备联网，自动获取医用设备运行日志、电气参数、环境参数等实时动态数据，运用大数据算法进行分析，在管理系统上为用户呈现可视化的分析结果，实现高效规范的医疗设备远程运维管理，并不断优化相应流程，提升整体运行效率，通过科学分析和管理手段，优化资源配置，提升设备开机率，在保障医疗安全与质量的同时，提高设备使用效率及效益。此外，该创新模式可以让医疗设备的全生命管理数据得到有效发掘和运用，实现多维度数据解析，为医疗设备的精细化管理、医院各层级管理部门科学决策提供数据支持，最终提高医院的经济效益和社会效益。