源自:《中国数字医学》

作者:杭州市建筑设计研究院有限公司王成

一、概述

病房护理呼叫信号系统是实现住院患者与医护人员非接触式实时沟通的工具,并通过对接医院信息化系统,为病区提供多样化的智慧服务,是医院智能化系统建设中必不可少的重要子系统。

目前,行业内研制护理呼叫信号系统的厂家众多。各厂家系统在设备组成上基本都包括护士站主机、病房门口机、床位分机、走廊显示屏、洗手间报警按钮等终端设备,但在系统的组网技术上存有部分差异。本文仅从护理呼叫信号系统组网技术的差异及未来发展趋势方面进行论述。

二、护理呼叫信号系统组网技术的分类

2019年,中国建筑标准设计研究院出版的《医疗建筑电气设计与安装》国家建筑标准设计图集中关于护理呼叫信号系统的相关说明,将护理呼叫信号系统分为两类:总线型和数字型[1]。

2.1总线型组网架构

总线型护理呼叫信号系统的布线方式是采用单总线串接各病房终端设备,基于各厂家自定义的私有协议进行通讯。所用线材因各厂家技术方案的差异而不同,有两芯总线型、三芯总线型等,对线缆材质及屏蔽方式也各有不同限制。

总线型护理呼叫信号系统是业内厂家较早期研制的系统,部分厂家采用RS485数据通讯技术,语音采用模拟音频传输方式;也有厂家利用电力载波技术,通过载波方式将数据和模拟音频通过两芯供电线进行传输。总线型护理呼叫信号系统的布线较简单,终端设备及系统综合建设成本较低,但是在信号传输抗干扰能力、信号远距离传输、系统功能定制和扩展性方面存在缺陷。早期医院建设护理呼叫信号系统时大多采用的是总线型系统,可以满足呼叫、对讲、护理信息显示等基础的使用需求。目前仅限于建设预算过低的一级医院项目,才仍会选用总线型护理呼叫信号系统,二级三级医院中均已面临淘汰。

2.2、数字型组网架构

数字型护理呼叫信号系统是采用数字化、网络化架构设计,基于以太网(百兆/千兆)的传输模式,采用的是国际标准的TCP/IP通讯协议。系统中的护士站主机、病房门口机、床位分机、走廊显示屏均采用IP网络通讯技术。

IP网络通讯技术是目前应用最为广泛的信息通讯技术之一,其技术的先进性、稳定性、扩展性方面均优于总线型系统所采用的通讯技术,并可实现数字化高清音视频通讯,但是在终端设备成本、系统建设综合造价上要高于总线型护理呼叫信号系统。

近年随着新冠疫情的爆发,各地均大量新建扩建各类传染病医院、传染楼、方舱医院项目,该类型医疗建筑中为主的传染病房、隔离病房都需要交互型护理呼叫系统作为技术保障。双向(医护和患者)可视可对讲的交互型护理呼叫系统极大的减少了医患接触次数,如此就降低被传染风险和节约宝贵医疗防护用品耗材。而这种交互型护理呼叫系统的高码流信号传输,需要数字IP网络通讯构架作为可靠支撑,总线型架构已无法满足。

在具体项目建设中,依据医院IP网络建设架构的不同,数字型护理呼叫信号系统的组网连接方式主要分为两种:

2.2.1 “光纤+网线”架构下,数字型护理呼叫信号系统组网连接方式

“光纤+网线”架构是将网络光纤铺设到各楼层的弱电井,在楼层的弱电井通过网络交换机将光信号转变为电信号,再通过标准网线连接至护士站主机、病房门口机、床位分机。目前,大部分医院IP网络建设采用的是这种方式。

2.2.2 全光网架构下,数字型护理呼叫信号系统组网连接方式

全光网架构是信号传输与交换等主要功能均在光状态下进行的通讯网络。将网络光纤直接铺设到护士站、病房等位置,在护士站、病房通过ONU(光网络单元)将光信号转变为电信号,再通过标准网线连接至各护士站主机、病房门口机、床位分机。 目前,全光网架构的应用在医院应用还处于初期阶段,考虑到成本因素(主要是OLT光线路终端造价)和ONU光网络单元现场供电因素尚未有理想的解决方案,仅有部分理念先进超前的大型医院、方舱医院的IP网络建设采用全光网架构。例如:华中科技大学协和深圳医院、山东大学齐鲁医院、广州国际健康驿站、中央援港应急医院和落马洲方舱设施项目。

数字型护理呼叫信号系统的组网连接除以上两种主要方式外,也可以通过WiFi、宽带电力载波通讯设备的方式组网连接。WiFi组网连接方式要求终端设备的硬件必须支持无线联网功能,同时护理呼叫系统信号传输对长期稳定运行的要求极高,且医院内现2.4G、5G、物联网蓝牙、室分等各种无线信号错综复杂,电磁信号互相干扰,导致无线信号不能稳定实时在线传输,所以通常不会选用这种方式。宽带电力载波通讯是将IP网络数字信号调制载波在双绞线、同轴电缆等媒介上进行传输,该技术及通讯方式受接入节点数量、线材材质、布线结构的影响较大,信号易衰减易受干扰,灵活性及稳定性比光纤、网线组网通讯方式差。而且其有个致命弱点,即传输信号无法随载波跨越配电箱的断路器(因正规断路器滤波能力太强),所以只能在病房内小范围联网,无法整个大病区联网,故通常情况下无法选用这种组网形式。[5]

三、病房护理呼叫信号系统组网技术的发展趋势

从组网技术层面上,IP网络通讯技术在通用性、兼容性、标准性方面具有不可比拟的优势。采用IP网络架构的数字型护理呼叫信号系统,未来在系统升级、设备替换方面不受任何厂家的组网连接方式限制,不被任何厂家的技术方案所绑架,不需要改造原有的传输线路,在医院后期使用提升改造方面有着巨大的成本优势和通用可替换性。[5]

从终端设备层面上,支持IP网络通讯技术的终端设备,其芯片方案的硬件性能相对较高,采用的是Linux、Android嵌入式操作系统,为医院将来的深度定制及扩展应用提供了基础的硬件保障。

从功能扩展层面上,随着互联网、5G技术、物联网、人工智能等技术的应用和普及,智慧病房开始走入人们的视线,传统呼叫对讲信号系统功能不再单一,作为最普遍的病房床头终端,呼叫系统越来越多的承担着改善医护人员工作流程、提高工作效果、提升病患满意度的重要作用,如基于该系统实现高清可视对讲、远程视频探视、床旁会诊、远程查房等功能应用,对传输带宽、信息安全性、系统拓展性要求也会越来越高。在未来医疗服务运维体系中,基于IP网络技术的数字型护理对讲信号系统将扮演着越来越重要的角色。[3 ][4 ]

国标GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》第“17 呼叫信号和信息发布系统”章17.1.3条中也指出:护理呼叫信号系统宜采用数字化、网络化技术形式组网。[2]

综上,基于IP网络通讯技术的数字型护理呼叫信号系统是未来行业技术及产品发展的必然趋势。

参考文献

[1]中国建筑标准设计研究院 . 19D706-2 . 国家建筑标准设计图集《医疗建筑电气设计与安装》 ,

2019:92-96 .

[2]中国建筑东北设计研究院有限公司 . GB51348-2019 . 中华人民共和国国家标准《民用建筑电气设计标准》 , 2019:247 .

[3]吴艳艳 , 唐源 . 医院智能化建设及其在智慧医疗发展中的作用 . 医学信息学杂志 , 2015:40 .

[4]京东方科技集团股份有限公司 , 动脉网蛋壳研究院 . 《2021智慧医院创新白皮书》 , 2021:16-41 .

[5]王成 .新建综合医院设计的重点与难点 , 2022:291-297 .