今年，世界各國先后遭遇了新型冠狀病毒的侵襲。由于病毒傳播途徑復(fù)雜多樣，且目前尚無任何針對性藥物可用于預(yù)防，因此在治療及護(hù)理相應(yīng)患者時(shí)，醫(yī)務(wù)人員需要嚴(yán)格做好感控防護(hù)，減少暴露，才能降低感染風(fēng)險(xiǎn)。文獻(xiàn)顯示，醫(yī)護(hù)人員穿脫個(gè)人防護(hù)裝備時(shí)，發(fā)生職業(yè)暴露問題的頻次非常高，存在很大的感染安全隱患。然而傳統(tǒng)針對醫(yī)務(wù)人員感控管理的做法是由感控科醫(yī)師現(xiàn)場指導(dǎo)和干預(yù)，這易造成更多的醫(yī)務(wù)人員在紅黃區(qū)域工作，增加了工作人員感染的風(fēng)險(xiǎn)。

通過研究，我們設(shè)計(jì)了這套系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有小型化、便攜化，能夠在遠(yuǎn)程非接觸狀態(tài)下，幫助醫(yī)護(hù)人員及時(shí)做好自身的安全防護(hù)，嚴(yán)密防范工作中出現(xiàn)的職業(yè)暴露情況，為醫(yī)務(wù)人員提供安全防范提示、爆發(fā)預(yù)警、隔離阻斷以及人機(jī)互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“多模態(tài)”監(jiān)測反饋等作用，可有效減少醫(yī)務(wù)人員感染風(fēng)險(xiǎn)，為醫(yī)護(hù)人員的安全健康保駕護(hù)航。

為保障醫(yī)護(hù)人員安全、高效地開展工作，本研究設(shè)計(jì)了以下功能：RFID無線射頻識(shí)別模塊的防護(hù)套裝；圖像、視覺識(shí)別行為監(jiān)測信息系統(tǒng)；感控行為知識(shí)庫的儲(chǔ)備；以及“云端”部署隨時(shí)可用。在完成自動(dòng)檢測醫(yī)務(wù)人員正確穿戴防護(hù)服的安全行為之后，經(jīng)由視頻監(jiān)控端人工干預(yù)，并通過知識(shí)庫的學(xué)習(xí)加強(qiáng)醫(yī)護(hù)人員的感控行為的防范。（詳見圖1）

圖1  系統(tǒng)功能

為了實(shí)現(xiàn)醫(yī)務(wù)人員“多模態(tài)”的感染行為防范監(jiān)測目的，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)了兩大部分：一是RFID無線射頻識(shí)別模塊的防護(hù)套裝，二是面向界面的可視化信息監(jiān)測系統(tǒng)。（詳見圖2）

圖2 系統(tǒng)概要設(shè)計(jì)圖

其跨越的三個(gè)物理區(qū)域包括：緩沖區(qū)、感染隔離區(qū)域、監(jiān)控終端。即，能夠從醫(yī)務(wù)人員進(jìn)入緩沖隔離區(qū)域開始，對防護(hù)服的穿戴情況進(jìn)行第一次智能監(jiān)測（監(jiān)測是否穿戴防護(hù)服）并初步篩查體征狀態(tài)，隨后進(jìn)入感染隔離區(qū)域后，通過感染行為視頻監(jiān)測信息系統(tǒng)進(jìn)行二次干預(yù)和阻斷（監(jiān)測穿戴狀態(tài)是否存在問題、穿戴是否到位規(guī)范、持續(xù)監(jiān)測體征狀態(tài)）。

（1）人員識(shí)別

該部分主要是對進(jìn)入緩沖區(qū)醫(yī)務(wù)人員的數(shù)量以及穿戴防護(hù)服的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。緩沖區(qū)工作人員的數(shù)量主要是由紅外線感應(yīng)模塊進(jìn)行識(shí)別，其原理是利用了紅外線探測熱成像技術(shù)將醫(yī)務(wù)人員數(shù)量及位置的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控終端解碼并以圖像的形式呈現(xiàn)在監(jiān)控終端顯示設(shè)備中；緩沖區(qū)內(nèi)工作人員防護(hù)服的穿戴情況是由置于防護(hù)服上的RFID射頻貼片觸發(fā)RFID信號(hào)觸發(fā)模塊完成識(shí)別，設(shè)計(jì)原理是，利用RFID射頻標(biāo)簽小巧、便攜、抗污染的特性，為防護(hù)服各部位（包括袖口、褲口等處）設(shè)計(jì)了RFID射頻識(shí)別貼片，由于該部分主要是對醫(yī)務(wù)人員是否穿戴防護(hù)服進(jìn)行確認(rèn)和識(shí)別，因此對于防護(hù)服的RFID貼片對應(yīng)部位并無特別要求，對于連體式防護(hù)服甚至可以放置一個(gè)RFID貼片。當(dāng)醫(yī)務(wù)人員到達(dá)緩沖區(qū)內(nèi)的RFID信號(hào)觸發(fā)模塊A以及紅外線感應(yīng)模塊(圖二所示)的有效識(shí)別范圍內(nèi)時(shí)，模塊A提示監(jiān)控終端有人進(jìn)入緩沖區(qū)。若穿戴RFID防護(hù)服，模塊A識(shí)別確認(rèn)后不報(bào)警，并可順利進(jìn)入感染隔離區(qū)域，并由監(jiān)控終端專家或工作人員進(jìn)行監(jiān)測，若未穿戴RFID防護(hù)服，模塊A感知后報(bào)警提示，并傳送信息到監(jiān)控終端，且拒絕其進(jìn)入感染隔離區(qū)域。

（2）體征監(jiān)測

體征監(jiān)測主要是對醫(yī)務(wù)人員的體征進(jìn)行批量監(jiān)測和篩查，包括醫(yī)務(wù)人員在緩沖區(qū)內(nèi)的體征（脈搏/心率、體溫、呼吸、血壓）初步篩查以及進(jìn)入隔離區(qū)后的體征持續(xù)監(jiān)測。通過RFID無線測溫傳感器、脈搏/心率傳感器等收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對體溫、心率、呼吸等健康數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，便于批量、高效、非接觸地實(shí)現(xiàn)對密集型醫(yī)務(wù)人員群體批量鑒別體溫，篩查體溫異常人員，這是一種已經(jīng)普及的AI人工智能技術(shù)，是對醫(yī)護(hù)人員管控監(jiān)測管理的重要環(huán)節(jié)。

（3）遠(yuǎn)程監(jiān)督指導(dǎo)

為了達(dá)到“多模態(tài)”的醫(yī)務(wù)人員感染行為防范監(jiān)測目的，我們?yōu)獒t(yī)務(wù)人員設(shè)計(jì)了RFID防護(hù)服以及面向界面的可視化信息監(jiān)測系統(tǒng)。就RFID防護(hù)服而言：如前所述，其主要監(jiān)測醫(yī)務(wù)人員穿戴防護(hù)服的狀態(tài)（既是否穿戴防護(hù)服）進(jìn)行監(jiān)測。而可視化信息監(jiān)測系統(tǒng)則由監(jiān)控終端的管控專家以及工作人員，從醫(yī)務(wù)人員防護(hù)服的穿戴流程開始進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測，隨后進(jìn)入紅黃區(qū)域（感染隔離區(qū)域），則持續(xù)監(jiān)測干預(yù)和阻斷。對于緩沖區(qū)醫(yī)務(wù)人員穿戴防護(hù)服的消毒流程、穿戴流程方面，根據(jù)醫(yī)務(wù)人員脫摘防護(hù)用品程序的要求,監(jiān)控監(jiān)控終端專家以及工作人員則通過以下流程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)測：即脫摘三級(jí)防護(hù)的流程為:洗手-在隔離衣上噴灑消毒液-洗手-脫隔離衣-洗手-脫面屏-洗手-脫外科口罩-脫帽子-洗手-脫靴套-洗手-脫外層手套-洗手-拿避污紙開門,脫摘二級(jí)防護(hù)的流程為:洗手-脫靴套-洗手-脫防護(hù)服-脫手套-洗手-脫護(hù)目鏡-洗手-脫帽子-洗手-脫醫(yī)用防護(hù)口罩-洗手-脫手套-洗手-消毒鞋底-洗手-取避污紙進(jìn)入清潔區(qū)。視頻監(jiān)測系統(tǒng)，便于遠(yuǎn)端的監(jiān)控人員集中精力對醫(yī)務(wù)人員行為安全監(jiān)視，通過攝像頭能夠便于工作人員實(shí)時(shí)觀察醫(yī)務(wù)人員的行為和穿戴狀態(tài)，當(dāng)不符合規(guī)范時(shí)，能夠及時(shí)提醒，減少醫(yī)務(wù)人員的感染風(fēng)險(xiǎn)。

對于視頻監(jiān)控部分的軟件構(gòu)成方面，本研究從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，主要設(shè)計(jì)的的軟件功能模塊包括：視頻采集監(jiān)測模塊、全雙向語音模塊、專家介入指導(dǎo)模塊以及醫(yī)務(wù)管理模塊。（詳見圖3）

圖3 感染行為防范監(jiān)測終端主要功能模塊

其中，專家介入指導(dǎo)模塊在實(shí)現(xiàn)督導(dǎo)專家遠(yuǎn)程對感染隔離區(qū)域內(nèi)的醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行語音、視頻操作指導(dǎo)以外，當(dāng)專家不在監(jiān)控終端時(shí)，也可由醫(yī)務(wù)人員自主地通過“云”端存儲(chǔ)的知識(shí)庫為醫(yī)務(wù)人員提供二十四小時(shí)的自助學(xué)習(xí)視音頻資料，幫助其完成各類管控知識(shí)自學(xué)，以此提高其操作的準(zhǔn)確性、有效性，提高防護(hù)安全程度，降低感染風(fēng)險(xiǎn)。對于醫(yī)務(wù)管理模塊，能完成醫(yī)務(wù)人員工作時(shí)長的統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)排班等功能，通過對隔離區(qū)域醫(yī)務(wù)工作的健康情況定期統(tǒng)計(jì)和分析后進(jìn)行合理的排班，盡可能科學(xué)地保障其合理的休息時(shí)間和身心健康，提高工作的效率。

本研究基于“多模態(tài)”的理論和思想——為實(shí)現(xiàn)醫(yī)務(wù)人員感控行為防范監(jiān)測，提供視覺、感官、聽覺等多層次的刺激、可疊加的多重驗(yàn)證保護(hù)。RFID防護(hù)服部分，主要涉及到物聯(lián)感知層以及數(shù)據(jù)傳輸層。其關(guān)鍵技術(shù)主要包括：傳感遙感技術(shù)、嵌入技術(shù)、RFID射頻發(fā)送模塊、射頻接收模塊、穿戴報(bào)警單元、數(shù)據(jù)傳輸單元。監(jiān)控終端部分，主要涉及到全雙工語音通話技術(shù)，視頻雙向顯示技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件技術(shù)以及熱成像技術(shù)。

射頻發(fā)送模塊優(yōu)選為射頻識(shí)別（RFID）發(fā)送模塊、WiFi、4G/5G模塊等。射頻識(shí)別（RFID）發(fā)送模塊可選擇用于射頻識(shí)別的電子標(biāo)簽，為增大射頻識(shí)別距離，可選擇中高頻段RFID標(biāo)簽，其頻率范圍為3到30MHZ，或者選擇超高頻的RFID標(biāo)簽，它的典型的工作頻率范圍一般在433.92MHz、862(902)到928MHz、2.45GHz或5.8GHz等；優(yōu)選但不限于選擇860到960MHz超高頻Gen2 RFID標(biāo)簽，或者2.45GHz有源RFID標(biāo)簽等。

RFID射頻貼片：基于IEEE802．15．4的無線通信協(xié)議，具有成本低、功耗低、復(fù)雜度低、可靠性高、組網(wǎng)靈活方便等特點(diǎn)。Zigbee工作在20-250kb／s，滿足低速率傳輸速率的要求，傳輸范圍為10-100m。生命體征監(jiān)測系統(tǒng)由測量部分、數(shù)據(jù)發(fā)送部分、路由以及數(shù)據(jù)接收部分組成。測量部分屬于整個(gè)系統(tǒng)的最低層，具體負(fù)責(zé)對被測人的生命體征數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，測量之后得到的數(shù)據(jù)傳輸給發(fā)送數(shù)據(jù)部分，由發(fā)送數(shù)據(jù)部分通過Zigee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。

本次疫情期間，軍隊(duì)支援湖北醫(yī)療隊(duì)加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)、密切軍地協(xié)同、堅(jiān)持科學(xué)施治、搞好自身防護(hù)、全面做好醫(yī)療、護(hù)理防控、保障等工作，三家抽組醫(yī)院展開床位2856張，累計(jì)收治確診患者7198名，本研究的一期項(xiàng)目在此次疫情期間，投入到“火神山”醫(yī)院、泰康同濟(jì)醫(yī)院、火箭特色醫(yī)學(xué)中心、陸軍特色醫(yī)學(xué)中心、西南醫(yī)院、新橋醫(yī)院等多個(gè)兄弟單位使用，協(xié)助圓滿完成醫(yī)療救治任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了“打勝仗、零感染”的目標(biāo)，并在中央電視臺(tái)、中央軍事頻道進(jìn)行了相應(yīng)報(bào)道。

（1）就技術(shù)本身而言，無論是RFID無線射頻技術(shù)、4G/5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、“全雙工”語音通訊等技術(shù)，分解來看，大都是技術(shù)成熟、設(shè)置過程簡單、費(fèi)用相對較低廉，容易上手的信息技術(shù)。而本系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)架構(gòu)而言，充分重視了“高內(nèi)聚”、“低耦合”整體需求，既系統(tǒng)各部分都可以是相對獨(dú)立的部分，可以隨時(shí)替換和移除。因此系統(tǒng)的某個(gè)部分被病毒/細(xì)菌污染，無法充分消毒的情況下，或某部分損壞的情況下，均可以快速地進(jìn)行替換或移除，而不會(huì)影響系統(tǒng)的整體性能。

（2）本研究所設(shè)計(jì)的“多模態(tài)”醫(yī)護(hù)感控行為監(jiān)測系統(tǒng)，其根本是包括了RFID防護(hù)服以及視頻監(jiān)控平臺(tái)兩部分構(gòu)成，既是在完成了自動(dòng)檢測醫(yī)務(wù)人員正確穿戴防護(hù)服的安全行為之后，再次通過視頻監(jiān)控端人工干預(yù)，當(dāng)然也完全可以各自分開獨(dú)立使用。對于存在的薄弱環(huán)節(jié)由專家加以無接觸式指導(dǎo)和提示，對于專家不在監(jiān)控端的時(shí)候，也可通過智能通訊設(shè)備二十四小時(shí)在線下載所需視頻音頻文件，自助學(xué)習(xí)及時(shí)掌握。不受時(shí)間和場地的限制，讓“多模態(tài)”檢測和防護(hù)由理論成為了實(shí)踐。也讓醫(yī)務(wù)人員“零”感染成為了可能。

（3）系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能模塊，可根據(jù)感染患者的治療情況、病情周期等，快速進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，通過功能模塊快速上報(bào)國家衛(wèi)生防控部門，避免了紙質(zhì)上報(bào)表格存儲(chǔ)不便、修改困難、提交過程周期長、容易遺失等弊端；系統(tǒng)通過合理的排班，讓每位醫(yī)務(wù)人員在有限的時(shí)間內(nèi)得到充分休息，提高了抗壓能力，防止免疫力下降，保障了醫(yī)務(wù)人員的醫(yī)療質(zhì)量和工作效率。

（4）針對本研究我們撰寫的學(xué)術(shù)論著已經(jīng)被“統(tǒng)計(jì)源”期刊——醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志錄用；申報(bào)了實(shí)用新型專利以及發(fā)明專利各一項(xiàng)，目前發(fā)明專利已經(jīng)通過初審進(jìn)入復(fù)審階段。

本研究設(shè)計(jì)的“多模態(tài)”醫(yī)護(hù)感控行為監(jiān)測系統(tǒng)（平臺(tái)），實(shí)現(xiàn)了醫(yī)務(wù)人員從進(jìn)入隔離區(qū)前的防護(hù)服穿戴，到進(jìn)入隔離區(qū)后的行為安全問題防護(hù)和監(jiān)測。由于本系統(tǒng)中視頻監(jiān)測技術(shù)所涉及到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸是通過“云”技術(shù)進(jìn)行展開，在借助“云“技術(shù)進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)時(shí)，需要充分重視信息安全問題，要保障好患者的隱私權(quán)利，防止人為因素或技術(shù)原因造成的數(shù)據(jù)泄漏。對于醫(yī)務(wù)人員的賬號(hào)登陸，可以通過加密KEY的技術(shù)進(jìn)行身份識(shí)別、認(rèn)證登陸等。而對于本地系統(tǒng)的安全，更是要做好數(shù)據(jù)保護(hù)工作，而對于“云”傳輸、“云”存儲(chǔ)等數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)的安全問題，可以通過選擇有信譽(yù)較好、具備涉密系統(tǒng)資質(zhì)集成的運(yùn)營商，并嚴(yán)格做好保密協(xié)議的簽署。

就本設(shè)計(jì)而言，無論對于防護(hù)服的穿戴異常情況及職業(yè)暴露行為都能夠?qū)崟r(shí)提示和指導(dǎo)，系統(tǒng)幫助醫(yī)務(wù)人員從“視”、“聽”，“感官”等多層次的反饋和追溯，進(jìn)一步加強(qiáng)和鞏固醫(yī)務(wù)人員感染風(fēng)險(xiǎn)行為防護(hù)的能力和效果。兩大部分相互疊加，起到多重驗(yàn)證監(jiān)測防護(hù)的效果，這也為醫(yī)務(wù)人員的防職業(yè)暴露防護(hù)提供一個(gè)創(chuàng)新重要的研究方向。