無源超高頻RFID的血液物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實踐及發(fā)展趨勢

無源超高頻RFID的血液物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實踐及發(fā)展趨勢

我國血液及血液制品管理信息化建設(shè)經(jīng)過40多年發(fā)展，取得明顯進(jìn)步，但是血液資源匱乏與臨床用血量遞增間的矛盾依然嚴(yán)峻。新時代下對血液安全保障機(jī)制與資源優(yōu)質(zhì)調(diào)配的智能化管理將提出更高要求，血液及血液制品管理正逐漸向智慧化建設(shè)轉(zhuǎn)型。近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特別是無源超高頻RFID（RadioFrequencyIdentification，射頻識別）技術(shù)的發(fā)展，為血液管理從傳統(tǒng)數(shù)字化向智能化轉(zhuǎn)型升級提供了技術(shù)支撐，為血液物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)實踐奠定了結(jié)實的基礎(chǔ)。一無源超高頻RFID技術(shù)在血液行業(yè)的應(yīng)用需求血液是一種特殊的、稀缺的、被普遍需求的公共資源。因此，對血液及血液制品進(jìn)行有效管理就尤為重要，科學(xué)化管理可以有效避免血液管理中的人為失誤，減少血資源浪費，提升工作效率，挽救更多患者寶貴的生命。新時代以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能為特征的信息技術(shù)給各個行業(yè)帶來深刻變化，也給醫(yī)療行業(yè)帶來轉(zhuǎn)型發(fā)展機(jī)遇。針對傳統(tǒng)血液管理方式中常見痛點問題，北京宏誠創(chuàng)新科技有限公司（簡稱宏誠創(chuàng)新）團(tuán)隊最初在2008年嘗試應(yīng)用無源超高頻RFID技術(shù)來解決血液標(biāo)識問題，并于2014年提出血液物聯(lián)網(wǎng)（簡稱血聯(lián)網(wǎng)）概念，通過先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智慧云平臺管理血液，為戰(zhàn)備血液和平時民用血液提供保障服務(wù)。隨著血液行業(yè)轉(zhuǎn)型深化發(fā)展，軍地采供血機(jī)構(gòu)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特別是RFID技術(shù)手段向智能化管理轉(zhuǎn)型的需求越來越迫切。（一）我國血液物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的需求分析血液及血液制品管理的整個業(yè)務(wù)流程可概括為：“血液采集→血液交接→血液檢測→血液制備→血液存儲→冷鏈運輸→臨床用血→血袋回收銷毀?！睂τ谘喝坦芾砩婕把汀⒀?、溫濕度、位置、時間、獻(xiàn)血者、操作人等大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采供血機(jī)構(gòu)需要快速準(zhǔn)確地采集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)所有信息全程追溯，提升血液管理的全面性和時效性；需要高效完成所有交接、出入庫、盤點等工作，減少血液暴露在常溫環(huán)境的時間及人工接觸血液的頻次，避免因人工差錯造成的數(shù)量類型不一致現(xiàn)象；需要全程實時監(jiān)控血液溫濕度、位置等狀態(tài)信息，做到精準(zhǔn)管理，出現(xiàn)異常及時處理；需要監(jiān)管血袋等醫(yī)療廢棄物的回收核銷情況，實現(xiàn)閉環(huán)管理，消除信息黑洞；需要實現(xiàn)軍地各站血液資源統(tǒng)籌調(diào)配，便于應(yīng)對突發(fā)事件臨床大量用血需求。因此，建設(shè)基于RFID的血液物聯(lián)網(wǎng)管理體系是最佳選擇。（二）無源超高頻RFID技術(shù)的優(yōu)勢無源超高頻RFID系統(tǒng)通常由無源RFID標(biāo)簽、讀寫器和上位機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)組成。讀寫器通過天線和標(biāo)簽通信，完成標(biāo)簽芯片內(nèi)數(shù)據(jù)的讀寫過程。無源超高頻RFID標(biāo)簽與條碼標(biāo)簽、高頻RFID標(biāo)簽相比，超高頻可以解決血液供應(yīng)鏈全流程中的更加快速率、遠(yuǎn)距離、批量標(biāo)識識別問題，而高頻只能解決近距離多個識別問題，傳統(tǒng)條碼只能解決單袋血液識別問題，此外無源相較于有源更能降低電池?fù)p耗與發(fā)熱帶來的血液變質(zhì)風(fēng)險。無源超高頻RFID技術(shù)優(yōu)勢非常明顯：一是無源超高頻RFID技術(shù)能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離快速批量采集血液數(shù)據(jù)，自動化完成所有關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集、傳輸、核對和更新，使所有環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集和核對更加高效精準(zhǔn)，方便血液信息溯源和全流程閉環(huán)管理；二是無源超高頻RFID技術(shù)能實現(xiàn)對血液溫濕度、位置信息的實時感知，確保血液時刻處于全方位無死角監(jiān)管狀態(tài)；三是宏誠創(chuàng)新研發(fā)的無源超高頻RFID標(biāo)簽解決了行業(yè)國際難題，具有抗液體、抗金屬、耐深低溫、耐污損等特點，并對存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行了加密處理保障信息安全，更加適應(yīng)血液管理環(huán)境和應(yīng)用需求；四是以無源超高頻RFID技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建血液物聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)全國血液信息聯(lián)網(wǎng)，可以為血液戰(zhàn)備保障、應(yīng)急突發(fā)用血、日常用血、血液調(diào)撥、血液溯源管理等工作提供實時精準(zhǔn)的血液數(shù)據(jù)信息服務(wù)和科學(xué)決策依據(jù)，為大眾提供更安全、透明、便捷的用血保障。二無源超高頻RFID技術(shù)的應(yīng)用實踐和挑戰(zhàn)近年來，RFID技術(shù)逐漸得到了我國醫(yī)療行業(yè)特別是血液行業(yè)的青睞，逐步從環(huán)境相對簡單的藥品管理，發(fā)展到環(huán)境復(fù)雜的血液及血液制品管理。宏誠創(chuàng)新把無源超高頻RFID技術(shù)應(yīng)用到血液行業(yè)實踐中，攻克了一系列技術(shù)難題，并研制出一整套行之有效的解決方案和系列產(chǎn)品，已在軍內(nèi)外采供血機(jī)構(gòu)得到大量應(yīng)用，提高了血液管理各個環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)操作效率，降低了用血風(fēng)險，提升了血液安全保障水平，推進(jìn)了血液管理從數(shù)字化向智能化管理的轉(zhuǎn)型發(fā)展。（一）無源超高頻RFID技術(shù)在國內(nèi)血液行業(yè)應(yīng)用概況自2008年以來，宏誠創(chuàng)新先后在“軍隊后勤現(xiàn)代化保障”“戰(zhàn)區(qū)機(jī)動化保障”等重點課題的建設(shè)過程中，研究將無源超高頻RFID技術(shù)應(yīng)用于血液管理中，實現(xiàn)血液全流程實時監(jiān)控，使得血液管理更加自動化、可視化和智能化。該研究成果于2010年在全軍采供血中心正式上線使用，成為血液管理科普教育基地的一項重要展示內(nèi)容。隨后，宏誠創(chuàng)新陸續(xù)研發(fā)了基于無源超高頻RFID技術(shù)的野戰(zhàn)儲血方艙，在“衛(wèi)勤使命—2014”實兵對抗衛(wèi)勤保障演習(xí)應(yīng)用效果良好。還研發(fā)了基于軍隊作戰(zhàn)的便攜式血液信息采集器、日常血液管理、戰(zhàn)備血液管理、生物細(xì)胞樣本管理等設(shè)備和系統(tǒng)。隨著對技術(shù)難點的不斷突破和產(chǎn)品的升級迭代，形成了無源超高頻RFID標(biāo)簽及系列設(shè)備、業(yè)務(wù)軟件系統(tǒng)。無源超高頻RFID技術(shù)在血液行業(yè)開始不斷向著應(yīng)用的深度和廣度拓展，宏誠創(chuàng)新智慧血液管理方案是目前全國首家成熟落地且已廣泛應(yīng)用于全國多家省市地方血站醫(yī)院及軍隊醫(yī)院，包括浙江省血液中心、安徽省血液中心、寧波市中心血站、蘇州市中心血站、張家界市中心血站、北京醫(yī)院、蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院、中國人民解放軍陸軍總醫(yī)院、中國人民解放軍火箭軍總醫(yī)院、中國人民解放軍駐吉布提后勤保障基地、中國人民解放軍原南京軍區(qū)南京總醫(yī)院、上海長海醫(yī)院、軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院野戰(zhàn)輸血研究所等。（二）無源超高頻RFID技術(shù)在血液管理中的應(yīng)用場景基于無源超高頻RFID技術(shù)的血液管理總體上可以實現(xiàn)對血液溫度、位置等狀態(tài)信息的全程實時監(jiān)控感知，提高血液精細(xì)化管理水平，加強(qiáng)血液快速有效保障能力。具體有以下典型應(yīng)用場景。1.血液采集制備管理自動記錄采集制備信息，解決血液精準(zhǔn)溯源難等問題，加強(qiáng)質(zhì)量管理工作。在血液采集和成分制備時，使用智能采集終端設(shè)備自動記錄血液、人員、時間、機(jī)器、操作等關(guān)鍵要素信息并進(jìn)行關(guān)聯(lián)，確保人員嚴(yán)格按照規(guī)范流程操作，促進(jìn)血液質(zhì)量管理工作。如果血液出現(xiàn)質(zhì)量問題，方便后期查找原因，清晰劃分責(zé)任。2.血液交接管理快速零誤差交接核查，解決交接效率低、誤差多等問題，提高自動化水平。在所有交接環(huán)節(jié)，使用智能采集終端掃描射頻血袋標(biāo)簽，實現(xiàn)快速、批量、準(zhǔn)確交接，大大提升效率，節(jié)約時間。提高血站內(nèi)交接和醫(yī)院交接效率，避免人為誤差，減少血液暴露時間。3.血液儲存管理高效精細(xì)化管理庫存，解決出入庫速度慢、血液查找盤點難等問題，提高血庫動態(tài)管理水平。智能采集終端能夠完成血液產(chǎn)品快速批量出入庫及實時盤點，智能交互終端顯示每袋血液的溫度、位置等信息。操作過程中出現(xiàn)數(shù)量、類型等錯誤時，血液全程安全監(jiān)控管理系統(tǒng)主動提醒報警。非接觸式批量掃描采集速度相比條碼能夠提升數(shù)十倍，并將血液信息實時顯示在顯示終端，人工核準(zhǔn)后完成出入庫操作。配置血液出庫選擇算法，實現(xiàn)依據(jù)先進(jìn)先出原則自動推送血液出庫方案，避免血液過期浪費。4.血液冷鏈運輸管理實時感知冷鏈運輸狀態(tài)，解決血液溫度位置信息無法實時監(jiān)控等問題，確保血液動態(tài)隨時可查。RFID技術(shù)可以實現(xiàn)不開箱識讀箱內(nèi)血液數(shù)據(jù)，并采用智能傳感器技術(shù)實時記錄和監(jiān)控血液在運輸過程中溫度變化，若溫度超出設(shè)定閾值系統(tǒng)會自動報警，提醒人工干預(yù)處理。溫度采集器實時回傳運輸血液的車輛、船只或無人機(jī)位置，工作人員實時查看血液冷鏈運輸監(jiān)控管理云平臺上自動記錄和呈現(xiàn)的血液全程溫度變化曲線。5.臨床血袋核銷管理閉環(huán)管理臨床用血情況，解決血液用量獲知慢、血袋核銷監(jiān)管難等問題，實現(xiàn)血液全生命周期閉環(huán)管理。臨床用血部門可通過全程安全監(jiān)控管理系統(tǒng)追溯血液全程信息。在臨床血液輸注完成后，廢棄血袋應(yīng)進(jìn)行核銷處理。采用無源超高頻RFID技術(shù)改造后的垃圾桶，可快速采集扔入垃圾桶中的廢棄血袋數(shù)據(jù)，核銷操作過程無須人工接觸，核銷過程數(shù)據(jù)自動記錄上傳，無須人為干涉處理，能夠保證血袋全生命周期數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性和及時性，真正做到血液全生命周期全流程閉環(huán)管理。（三）無源超高頻RFID技術(shù)在血液行業(yè)應(yīng)用的相關(guān)挑戰(zhàn)無源超高頻RFID技術(shù)在血液行業(yè)應(yīng)用實踐的過程中，宏誠創(chuàng)新認(rèn)為還存在一些挑戰(zhàn)性問題值得引起重視。1.RFID技術(shù)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)缺失在血袋的全生命周期內(nèi)，血液供應(yīng)鏈中不同環(huán)節(jié)的多個血液信息管理系統(tǒng)可能需要讀取、寫入和處理血袋RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)，所以血袋上的條碼或者RFID數(shù)據(jù)應(yīng)該能夠滿足跨機(jī)構(gòu)、跨系統(tǒng)識讀的需求。但是，目前國家衛(wèi)健委和中國輸血協(xié)會并沒有制定自動識別方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[1]，國內(nèi)相關(guān)血站的血液信息系統(tǒng)普遍采用條碼技術(shù)、部分醫(yī)院采用RFID技術(shù)進(jìn)行血液采集、供應(yīng)和使用的管理工作，其條碼中存儲的數(shù)據(jù)內(nèi)容及數(shù)據(jù)格式主要是參考國際ISBT128標(biāo)準(zhǔn)提出的相似編碼結(jié)構(gòu)。然而，目前ISBT128標(biāo)準(zhǔn)只有條碼技術(shù)的數(shù)據(jù)規(guī)范，還沒有制定RFID標(biāo)簽中數(shù)據(jù)存儲的組織方式。如果各個采血機(jī)構(gòu)都制定自己需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這勢必會造成血袋上標(biāo)識的血液數(shù)據(jù)只能夠在省市小范圍內(nèi)識讀，跨省市、跨部門、跨系統(tǒng)識讀自動識別標(biāo)簽的需求難以滿足，造成血液傳輸?shù)男畔Ⅷ櫆稀．?dāng)前在血液物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的過程中，迫切需要制定形成自動識別標(biāo)準(zhǔn)體系來規(guī)范血液行業(yè)的自動識別應(yīng)用。否則，一旦各個省市都根據(jù)其自身需求制定完成了其自動識別標(biāo)簽中數(shù)據(jù)的存儲格式，滯后的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將更難提升異構(gòu)系統(tǒng)間自動識別標(biāo)簽的互操作性。宏誠創(chuàng)新建議國家衛(wèi)健委和中國輸血協(xié)會著手制定與ISBT128標(biāo)準(zhǔn)相兼容，具有高度靈活性、擴(kuò)展性的血液行業(yè)自動識別標(biāo)準(zhǔn)體系。在這系列標(biāo)準(zhǔn)的制定中，應(yīng)以中國輸血協(xié)會現(xiàn)有信息化團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)等標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)章為基礎(chǔ)，重點制定條碼及RFID等技術(shù)在血液管理中的數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)務(wù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，同時也應(yīng)明確規(guī)定血液行業(yè)可采用的條碼碼制、RFID通信協(xié)議等基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提出自動識別標(biāo)簽和讀寫設(shè)備進(jìn)入血液行業(yè)應(yīng)用的基本技術(shù)質(zhì)量要求。2.血液物聯(lián)網(wǎng)體系集成難度大當(dāng)前，各個省市地方血站已經(jīng)建設(shè)了所管轄的血液管理信息系統(tǒng)，但基本上是處于“各自為政”狀態(tài)，只有少數(shù)省市能夠做到省市內(nèi)血站信息系統(tǒng)集成，但其他大多數(shù)血站系統(tǒng)間不能夠兼容互通，數(shù)據(jù)難以交換，形成了信息孤島。這會導(dǎo)致無法完全實現(xiàn)血液在供應(yīng)鏈中全流程監(jiān)控和溯源，無法真正實現(xiàn)所有血袋的全生命周期管理，無法實現(xiàn)全國范圍內(nèi)血液信息共享和血液資源優(yōu)質(zhì)調(diào)配，不能為全國血液統(tǒng)籌調(diào)度提供分析決策的科學(xué)依據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特別是無源超高頻RFID技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用，為血液更大范圍的流動提供了可能，血液行業(yè)體系集成的需求越來越迫切。國家衛(wèi)健委在主持研發(fā)全國血液信息管理系統(tǒng)后，于2018年底通知要求省市各個血站向全國血液信息系統(tǒng)推送數(shù)據(jù)[2]，通知規(guī)定了推送表單的數(shù)據(jù)項和數(shù)據(jù)通信的JSON接口。這個通知在一定程度上推進(jìn)了血液行業(yè)的體系集成。各個省市血液信息系統(tǒng)在應(yīng)用RFID技術(shù)的改造過程中，應(yīng)采用軟件中間件技術(shù)，使其一方面連接各類物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備，實現(xiàn)血液數(shù)據(jù)的快速采集；另一方面中間件更應(yīng)當(dāng)以相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依托，充當(dāng)上下級系統(tǒng)間、跨部門系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)兼容互操作的橋梁。通過軟件中間件，可使各個省市血液信息系統(tǒng)能平穩(wěn)演化，來集成全國血液物聯(lián)網(wǎng)整個體系，實現(xiàn)血液物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集層、區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)存儲層、血液數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)管理層和大數(shù)據(jù)輔助決策層的整個體系架構(gòu)。三血液物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展趨勢基于無源超高頻RFID技術(shù)的血液物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，主要有兩個層面的發(fā)展趨勢。一是血液行業(yè)將逐步集成，形成全國性血液物聯(lián)網(wǎng)體系。通過構(gòu)建血液行業(yè)更加完備的信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，研