病区大输液智能药柜的研发与应用

邢海花，高琼琼，杨小燕

江苏大学附属南京市高淳人民医院 a. 护理部；b. 内分泌科，江苏 南京 211306

引言

随着物联网、人工智能等信息技术的迅速发展和应用，信息技术与护理领域的融合日益深入，为保障医疗机构的安全信息化建设提供了有力支持[1-2]。2022 版《中国医院协会患者安全目标》[3]中提出确保用药和用血安全，WHO 也提出了“药无伤害”的患者安全目标挑战[4]，由此可见，提高药品安全的信息化管理尤为重要。大输液通常是指容量≥50 mL 并直接由静脉输入体内的灭菌液体制剂，大输液管理是护理工作的重要组成部分。护理学作为国家一级学科，已有相对成熟的药品管理制度，但在临床护理实践中并不能完全落实到位。如药品管理制度中关于药品使用要遵守“左进右出、先进先出”的存取药原则，但现在大输液多是软袋包装的形态，存取时很难判断左右与先后，之前甚至有使用过期药物的报道[5]。基于此，我院护理部牵头成立大输液智能药柜的研发小组，针对临床需求进行调研，梳理大输液管理中存在的难题，开展两轮德尔菲专家函询，明确大输液智能药柜管理关于存储、预警、信息互联互通、质量控制的功能要求；以药品管理规范为研发指引，应用先进物联网技术、电子信息技术及软件技术，研发一套带有病区大输液智能管理系统的智能药柜并应用临床，探讨其应用效果。

1 大输液智能药柜的前期调研

1.1 成立研发小组

根据智能药柜涉及的范围，组建了以护理部为主导、多部门协同参与的研发小组，项目组由领导组和工作组组成。领导组成员包括分管护理工作的副院长1 名、护理部副主任1 名（项目第一负责人）、信息管理中心主任1 名、药学部主任1 名、物联网公司总工程师1 名，主要负责整体研发的推进及各环节的协调处理；工作组成员包括护理部干事1 名、病区护士长2 名、专科护士2 名、药学部病区药房组长1 名、信息工程师2 名等，负责研发项目的具体实施。

1.2 实地研究

研发小组针对取用大输液相关的病区护士和药学部药师制定访谈提纲，进行半结构式访谈，征求临床一线工作人员的需求，梳理药品管理的难点。对病区护士访谈的内容包括取用大输液耗时、大输液配送流程、有无大输液过期不良事件、改进建议等，对药学部药师访谈的内容包括药品出入库流程、效期管理耗时、相关退药工作、改进建议等。访谈结果显示，药品管理难点主要为病区药品管理存在信息孤岛，导致大输液的帐物相符率低、药品效期管理完全依赖人工、取药退药流程繁琐等。

1.3 开展德尔菲专家函询

项目组运用德尔菲法对南京地区三级医院的16 名相关专家进行两轮的函询，平均年龄为44.44 岁，平均工作年限为22.63 年，高级职称占比100%，本科学历者占87.5%，硕士学历者占12.5%，主要工作领域为护理管理、药学、医院信息化、电子产品设计，函询专家代表性好。函询问卷设计的第一部分是介绍本研究的目的意义，填写说明；第二部分是对大输液智能管理系统的4 个一级评价指标（存储、预警、信息互联互通、质量控制）和17 个二级评价指标进行5 级评分，并注明修改意见和评分依据；第三部分是专家个人信息资料的填写。二轮函询的回收率为100%，对第一轮函询结果进行分析，专家权威系数（Cr）为0.87，第二轮函询中，Cr 为0.93，均＞0.7，说明本次德尔菲法专家函询的权威程度较高，咨询结果具有较高的可靠性。肯德尔协调系数（Kendall's W）反映了各函询专家意见的一致性，也是函询结果可信程度的指标。本研究经过两轮专家函询，第一轮函询各专家Kendall's W 总体为0.24，第二轮各专家Kendall's W 总体为0.26，专家意见趋于一致，专家的意见协调性较好，结果可信。研发小组通过文献查询和专家函询建议，明确了大输液智能药柜管理关于存储、预警、信息互联互通、质量控制的功能要求。

2 大输液智能药柜智能管理系统的研制

2.1 系统设计

2.1.1 系统设计目标及思路

针对我院的实地研究及专家函询结果，确定设计目标为研发一套基于先进物联网技术的病区大输液智能管理系统。系统包含软件及智能设备，其中软件系统实现与医院现有信息化系统的互联互通，实现药品数据流、实物流、业务流的三流合一；智能设备通过物联网技术实现自动化和智能化，降程留痕，减少纸质单据和人工交接，以提高药品的信息化管理水平和用药安全水平，降低医护人员工作强度和工作量。

2.1.2 系统架构

通过院内网络，病区管理软件联通医院药房管理系统以及医院信息系统（Hospital Information System，HIS），实现数据实时共享和传输；各病区的药柜作为智能终端集成到软件系统中，提供应用终端的数据来源和人机操作界面；同时，病区管理软件具备管理后台，实现各类报表、单据的查看，权限设置、科室配置等管理功能，见图1。

软件基于B/S 架构设计，支持浏览器或者个人数字助手的直接访问。软件为前后端分离模式，使用业界最为成熟的Spring 开发栈/工具集，使整个软件架构具备良好的稳定性和可扩展性，软件系统的分层逻辑结构如图2 所示。

图2 大输液智能药柜的软件层级架构

2.1.3 技术特点

（1）单支扫描技术：基于“点对点”红外光检测，能够100%精确检测相应存储位置上是否存放安瓿瓶/西林瓶类药品，从而实现精准计数。

（2）称重计数技术：基于高精度重量传感器，其理论分辨率可以达到十万分之一，即传感器量程/100000。例如，某个药盒的总重量（药品+自重）为10 kg，使用20 kg 量程的传感器（传感器量程需要大于药盒的最大重量），则传感器理论分辨率为0.2 g，而病区常见的药品单支重量基本都在5 g 以上，单袋输液在50 g 以上，故可实现精准称重。

（3）双基数技术：基于“双缓冲区”原理，实现“近效期先出”的效期管理。同种药品，会对应A、B 两个存储货位，并设定基数，其中A 为近效期药品，当A货位全部用完后，系统自动切换到B 货位。

（4）数据自动分析和推送：系统实现互联互通后，将消除“数据孤岛”。对于规则明确的业务数据，将自动推送相关单据，如补货申请可通过设置药品上下限基数自动产生。

2.1.4 系统主要功能

智能药柜实现大输液一品一格固定存放，实时显示药品种类与数量，且具备自动散热功能，确保柜内温度和环境温度一致。所有药品都在抽屉内遮光保存，符合药品的避光要求。通过信息互联互通，自动对大输液使用、消耗等数据进行分析，可为不同科室个性化配备大输液种类及基数。能自动管理大输液的效期，利用不同声光提醒，确保近效期药品优先使用。通过与HIS 对接，根据医嘱实现智能取药，如护理人员未在规定时间内从智能药柜取药或拿取了不正确的药品，系统会有声音报警，减少给药差错发生。通过设置三级护理质控功能，可查阅近1 个月内的取药信息，并分级别进行药品管理的质控工作，确保患者安全。大输液智能药柜的操作查询界面如图3 所示。

图3 大输液智能药柜的操作（a）与查询（b）界面

2.2 智能药柜的硬件组成

2.2.1 人机交互界面

人机交互界面包括液晶触控显示屏、身份识别部件。21.5 英寸的嵌入式触控屏提供方便快捷的菜单操作、报表查看等功能。身份识别支持指纹、刷卡、人脸识别以及传统的用户名密码登录；且支持戴口罩的人脸识别，更大程度地方便了医护人员的操作，见图4。

图4 大输液智能药柜平面图

2.2.2 药品存储空间

抽屉式的存储空间能够根据药品外形尺寸提供相应规格，充分满足各病区的个性化需求，实现量身定制。根据药品用量的多少及使用习惯，可以采用不同的技术实现药品的精准数量管理，包括称重计数、单支扫描、双基数管理等方式。每层抽屉都使用电控锁具进行自动控制，同时设置紧急开锁装置，确保在紧急情况下的快速应急开锁。不同的抽屉可以根据实际需要设定权限管理，如某些特殊药品需要双人授权、单次取用数量限制等。药品存量可以自动触发请领需求，通过系统对接直达药房系统或者静脉药物调配中心，极大地降低了病区药品管理人员的工作负荷。每个药品货位都有独立的数量显示，指示目前该货位的实时药品数量。当取药和补药操作时，货位显示区还能够提示应取/应补数量、实际补药/取药数量。

2.3 智能药柜的业务流程设计

2.3.1 补药和取药流程

智能柜补药和取药主要是运用软件系统和智能柜设备对药品进行分类分场景入柜存放，便于临床业务快速取用，同时满足监管部门的记录留痕可追溯要求。无论是取药还是补药，智能柜可自动识别药品数量，并生成相关单据供操作人员确认。有权限的医护人员可通过任意一种身份识别的方式登录系统获得操作智能柜权限，登录系统后再根据登录者角色所赋予的功能菜单，进行药品的补药或取用药品操作，完成大输液的补药和取药。大输液智能药柜补药取药操作流程如图5 所示。

图5 大输液智能药柜补药取药操作流程

2.3.2 计费和退费流程

传统信息系统病区基数药的计费模式，通常是在医嘱确认时就已完成计费流程，以确保所有发药医嘱均得以计费，避免医院遭受损失。然而，若在此时医嘱被撤销，需要护士执行退药退费操作。本研究开发的智能药柜具备药品取放感应功能，可自动实现计费与退费。大输液智能药柜计费退费流程如图6 所示。

图6 大输液智能药柜计费退费流程

2.4 智能药柜相关要求

2.4.1 系统部署的要求

病区提供基本的网络和电源：网络为有线网络，每个智能柜主柜需要一路网络；电源为单相三线制交流电源，每个智能柜需要提供1 个三芯电源插座。每个智能柜的物理尺寸为1900 mm×800 mm×600 mm，柜子前面的操作空间需要预留600 mm。根据药品存储量的大小，智能柜可以配置一主多辅的模式（主柜可以单独使用，辅柜必须配合主柜才能使用）。

2.4.2 系统对接要求

智能药柜研发的软件系统能与HIS 进行对接，院方信息系统提供基础数据对接支持，包含人员信息、科室信息、药品信息、在院患者信息、医嘱信息等。

3 效果评价

3.1 基本研究资料

选择2022 年7—9 月大输液智能药柜使用前及2023 年2—4 月大输液智能药柜使用后的数据进行比较；同时选取60 位使用大输液智能药柜前后同期的病区护士进行大输液管理的满意度调查，共调查60 人，其中副主任护师4 人、主管护师37 人、护师19 人，平均年龄（31.50±3.54）岁。

3.2 评价指标

（1）大输液帐物相符率：病区大输液每天补药后数量与原基数相符的次数。

（2）大输液退药率：大输液已计费但因医嘱撤销不需要使用，每天要从信息系统上退药的数量与每天总共发放的大输液数量之比。

（3）取用大输液准确率：护士取用与医嘱相符大输液的瓶数与同期取用大输液的总瓶数之比。

（4）大输液日摆放耗时：护士将药房发放的大输液放入病区药柜所需的时间；月盘点耗时：护士每月核对所有大输液的效期、数量、性状，并按效期先后摆放好大输液所需的时间。

（5）病区护士满意度：采用自行设计的调查表对护士进行满意度调查，调查内容包括取药准确性、取药便捷性、帐物相符、清点方法、总体满意度5 项内容，采用Likert-5 级评分法，非常满意为5 分，非常不满意为1 分，总分5～25 分。

3.3 统计学分析

4 应用效果

4.1 大输液帐物相符率比较

智能药柜能根据大输液消耗情况自动生成补充药品的列表，通过信息互联互通，药房根据列表将大输液发放到病区。使用智能药柜后帐物相符率得到明显提高（P＜0.001），见表1。

表1 大输液智能药柜使用前后帐物相符率、退药率及取用准确率比较[n（%）]

4.2 大输液退药率比较

本研究开发的智能药柜具备药品取放感应功能，护士取药和补药数量能自动被记录，并可自动实现计费与退费。统计大输液智能药柜使用前后数据，发现大输液退药率得到明显降低（P＜0.001），见表1。

4.3 大输液取用准确率比较

智能药柜通过与医院HIS 对接，根据医嘱实现智能取药和误拿报警，患者用药安全得到保障，取用大输液的准确率显著提高，差异有统计学意义（P＜0.001），见表1。

4.4 大输液日摆放与月盘点耗时比较

传统工作模式下，护理人员进行大输液每日摆药时，要根据“先进先出”或“左进右出”的效期管理原则把大输液进行整体移动后摆药，每月盘点时也要将大输液全部移出药柜进行检查。而智能药柜具备效期预警功能及自动的手动盘点功能，护理人员只需按提示将大输液放入相应药品货位内，手动盘点时智能药柜的抽屉能依次弹开检查，大大提高了工作效率。统计大输液智能药柜使用前后数据，结果显示使用智能药柜后大输液日摆放与月盘点耗时均显著缩短（P＜0.001），见表2～3。

表2 大输液智能药柜使用前后大输液日摆放耗时比较

表3 大输液智能药柜使用前后大输液月盘点耗时比较

4.5 病区护士满意度比较

智能药柜的智能存储、高效查对及智能效期管理功能，提高了护理人员管理大输液的工作效率，减轻了护理人员在防范差错方面的工作压力。各种表单自动记录且留痕可追溯，简化了工作流程，护理人员的总体满意度得到明显提高，且差异有统计学意义（P＜0.001），见表4。

表4 大输液智能药柜使用前后护士满意度比较（±s，分）

表4 大输液智能药柜使用前后护士满意度比较（±s，分）

组别取药准确性取药便捷性帐物相符清点方法总体满意度总分使用前2.47±0.522.41±0.512.62±0.612.47±0.512.59±0.5112.59±1.37使用后4.17±0.474.77±0.424.82±0.404.59±0.514.59±0.5123.47±1.42 t值11.0916.0011.0911.1213.4720.35 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001

5 讨论

5.1 大输液智能药柜可提高药品的信息化管理水平

本研究智能药柜实现大输液一品一格固定存放，实时显示药品种类与数量，同时具备自动散热功能，确保柜内温度和环境温度一致。所有药品都在抽屉内遮光保存，符合避光要求，避免影响药效[6]。本研究大输液智能药柜管理系统能纳入全院信息系统，提升了药品的信息化管理水平。通过对大输液使用、消耗等数据进行提取及分析，为不同科室建立个性化的大输液药品目录及基数[7]，减少库存积压带来的药物过期隐患。智能药柜根据大输液消耗情况自动生成补充药品的列表，药房根据列表将大输液发放到病区，显著提高大输液的帐物相符率（P＜0.001），这与沈国荣等[8]的研究结果一致。既往关于病区智能药柜的研究表明，智能药柜的引入使得退药问题变得复杂化[9]；而本研究的大输液智能药柜在药品提取后才进行计费，若药品被取出但未使用，仅需放回柜内，系统将自动生成退药及退费记录，此举极大程度地提供了便利。本研究结果显示，退药率明显降低，且差异有统计学意义（P＜0.001）。

5.2 大输液智能药柜提高了用药安全水平

大输液智能药柜自动分拣最近效期的药品，且具备效期预警功能及自动手动盘点功能，可消除过期药物的隐患。对于滞留药品，系统会根据其对应的效期进行预警提示，效期预警可以根据药品品规进行设定，如1 个月、2 周、1 周等，以方便药品调剂，避免过效期浪费。除此之外，结合定期的手动盘点检查，彻底消除使用过效期药品的隐患。手动盘点时，药柜依次弹出，计算机按顺序依次显示每种药品库存数量、效期，护士一一核对，保障药品安全[10]。王之舟等[11]的研究中补药需遵循“先进先出、近期先用”的原则，而软袋状态的大输液无法识别先进先出；本研究采用的智能管理效期功能，通过双基数技术自动分拣近效期大输液，更加科学合理。针对贵重、毒麻或高警示药品，本研究智能药柜可设置双人双指纹登录审核后取药，使患者的用药安全得到保障[12]。如发现药品取用错误，系统会有报警提醒和违规记录，以便持续质量改进。大输液智能药柜与医嘱系统对接，医嘱直接传输至智能药柜，所有待取药的医嘱信息在智能药柜屏幕上显示，以便提醒护士取药，显著提高取用准确率（P＜0.001），减少差错发生率。大输液智能柜具备的三级护理质控功能符合护理管理的要求，进一步保障患者用药安全[13]。

5.3 大输液智能药柜提升了护士工作效率和满意度

大输液智能药柜能自动生成各种点交记录，简化了护士各班点接药品的流程，信息互联互通功能让医院的物流轨道得到充分利用，从而大幅降低了护士前往药房借药的频率。相关研究[14-15]表明，将智能药柜应用于药品管理中，可以简化护士大输液取用和点交的过程，提高护士的工作效率，降低护士在大输液管理方面花费的时间和精力。本研究统一培训科研组人员，对使用智能药柜前后大输液的日摆放与月盘点耗时进行计时观察[16]，结果显示使用智能药柜后耗时均显著缩短（P＜0.001）。智能药柜具有智能高效查对功能，让护士在防范用药差错方面的工作压力得以减轻，进一步提升了护理人员对大输液管理的满意度。问卷调查显示，护理人员对取药准确性、取药便捷性、帐物相符、清点方法以及对大输液管理的总体满意度均明显提高（P＜0.001）。

6 结论

本研究发现将现代化信息技术融入药品管理工作中，能实现科学配置大输液基数、有序规范贮存、简便效期管理、智能高效查对，并能优化补药取药、计费退费等相关流程，提高大输液的信息化管理水平和用药安全水平，提升护士工作效率及满意度。通过加强大输液智能药柜的使用管理、制定智能药柜信息系统突发事件的应急预案、开展药柜使用人员的培训等，严格防范智能药柜应用环节的用药错误。同时，研究发现我国众多药品尚未实现统一的条形码管理，在存药时需要手工输入效期，给管理带来难度，建议政府部门加大对医药企业药物覆码管理，实现药物全流程信息化管理。

本研究的大输液智能药柜具有智能、安全、高效和便捷等优势，且各种安瓿类针剂亦可借助智能药柜实现高效管理。医院在新建病区时可提前规划，也可以在原病区药柜的基础上改装应用，实现灵活运用，具备广泛推广价值。