医院内RTLS应用RFID技术之挑战与突破2009

　    在“经济部商业司”所主办的『2008 RFID应用推动成果暨研讨会』中，“卫生署”花莲玉里医院基础生活照护服务受到与会人士关注，就住民于院区走失、跌倒、靠近危险区域、行动路径记录等实际应用服务中，利用主动式RFID技术撷取受测院区住民手腕所佩带之主动式RFID标签，并精确回报至后端软体管理平台，作为院方医管人员进行院区住民行为模式之分析与评估。笔者等在2007年有幸参与此套『RFID人员即时追踪定位系统』之研发与建置，其中建置之前与现场所呈现之各类型问题克服过程之宝贵经验，成为日后类似医疗体系建置时复制之典范；以下兹就专案执行过程中所发现之重要问题克服过程与经验和大家分享。  

隐私权探讨  

　　“卫生署”花莲玉里医院『RFID人员即时追踪定位系统』案的建置，系为探讨医疗健康管理机制中适当、合法，且能提供院区住民辨识身份、行动位置定位的技术。专案中院区住民所配戴主动式RFID标签引发的隐私权疑虑，适合以“行政院卫生署精神卫生法”（公布于“民国”79年12月7日，最新修订于96年7月4日）为法源依据来诠释。  

　　根据“精神卫生法”第25条条文解读，在非属人体试验的临床研究进行之前，应事先取得病人书面同意。病人如果是无行为能力或限制行为能力人，必须事先取得其法定代理人、配偶或最近亲属之书面同意，以及另一位专科医师提出认为该研究/治疗系属必要的书面同意；病人没有法定代理人、配偶或最近亲属，或无法取得其同意，则必须事先取得另二位专科医师提出认为该研究/治疗系属必要的书面。  

　　在“精神卫生法”第24条也规定，在临床研究的过程当中，如果为了搜集相关资料的必要，必须对于病人进行访谈，或是对病人进行录音录影时，亦需特别注意研究人员不但需要得到病人本人的同意，也必须同时要得到家属的同意。  

　　本专案执行期间，“中华电信研究所”与“卫生署”花莲玉里医院曾就上述医疗健康管理机制产生的隐私权疑虑，进行广泛详细的讨论及法律层面问题研究。对院区住民的管理传统上均使用腕带文字标示，院区住民行为能力易造成字迹模糊或断裂导致无法辨识；在院区住民动态追踪的问题包括：院区住民的生理讯息、紧急讯息的传达、活动范围的管理等，均无法精准掌握；有鉴于此问题长期以来无法有效解决，乃拟建置“RFID人员即时追踪定位系统”，将院区住民移动动态、生理讯息、紧急讯息等资讯予以电脑化，方便院务管理并提升院区住民医疗品质。  

　　为贯彻“精神卫生法”于上述内容对精神医疗机构及医护人员的要求，本专案在精神疾病受测院区住民手腕上配戴主动式RFID标签的过程中，皆遵循精神卫生法的相关规定，挑选合适受测院区住民并由院方与家属建立良好的沟通与书面同意。始进行院区住民手腕主动式RFID配戴之工作，如此可有效降低院区住民对手腕式RFID配带之排斥与隐私权的疑虑，可将主动式RFID技术在医疗院区使用的效益做最完整的发挥。  

即时定位系统(RTLS)建立  

　　RTLS (Real Time Locating Systems)利用RFID技术来做定位，其发展背景是来自于射频定位技术。 RFID利用无线网路架构，先将平面空间画分成许多子空间。在系统架设阶段，量测在不同位置、不同方向所接收到不同RFID读取器的讯号，并根据各个讯号的强度建立无线电索引地图(Radio Index Map)。接着系统定位使用者便可从RFID读取器所接收到的使用者讯号强度与无线电索引地图比对运算，并迅速完成使用者的定位标记。  

目前RTLS市场的应用整理如下表1：  

表1、目前RTLS市场的应用整理简表  

　　本专案可根据各主动式RFID读取器，交叉取得两点之间时间差的即时定位系统，使用433.92MHz符合ISO/IEC 18000-7的主动式RFID产品，透过主动式RFID读取器追踪卫生署花莲玉里医院受测院区住民在院区行进的时间与路线，借此分析住民基本身体生理状况资讯(目前只提供走动及静止两项资讯)，透过RFID中介软体转换为有用资讯，放置于资料库伺服器。  

　　经由院区住民即时动态系统网页伺服器，提供院方医管人员管理所需，透过设定不同人员进出权限，了解住民最新追踪人员移动轨迹资讯并提供即时告警讯息。  

　　本专案未来可转换为更精确的收讯时间(Time of Arrival、TOA)定位技术，并根据各主动式RFID读取器，交叉取得的距离及两点之间的时间差，计算特定人员所在的座标位置。  

RTLS模拟验证  

　　本系统RFID中介软体原测试环境，系使用10台主动式RFID读取器、400个主动式RFID标签，经历时三个月期间，并在充满各式干扰电波的严苛受测环境下进行测试验证。测试过程中，经环境测试验证后，发现受测主动式RFID读取器在同一走道上『依序』读取主动式RFID标签，此方式与本专案所需主动式RFID读取器须能『同时大量』每分钟读取100~200个主动式RFID标签的使用要求不符；经研发人员与原厂代理商沟通协调后，更换主动式RFID读取器及主动式RFID标签；其间差异在于主动式RFID读取器由『依序』读取方式更改为『同时大量』读取之方式，让管理者可在同一时间、同一活动区域内，瞬间读取群聚院区住民手腕上所佩带之主动式RFID标签。  

　　在更换主动式RFID相关设备后，重新开发中介软体，并进行各式干扰电波环境测试，在以10台主动式RFID读取器，每一台主动式RFID读取器每分钟能感应200个主动式RFID标签为目标，对系统进行测试验证，并于室内、户外等模拟各种使用环境将系统逐一验证完成。  

RTLS现场建置  

　　在“卫生署”花莲玉里医院院区现场(图1)建置过程中，先建置各测试点主动式RFID读取器以及相关管理控制电脑与网路；主要是在现场每间病房的公用厕所门口依序架设木制材质A型梯及一台主动式RFID读取器，并将之安装于门口内侧离地高约170公分处，并以可调式衰减器将主动式RFID读取器的Power Range设为最小值，开始测试并调整主动式RFID标签与主动式RFID读取器间感应距离在最佳有效距离。  

图1、院区现场相关位置图  

　　经“电信研究所”与“卫生署”花莲玉里医院讨论，病房及厕所门口近天花板处为院方可接受主动式RFID读取器的放置点。参考各测试点最佳现场建置测试结果，最后选定7个最佳建置点，于每间病房及公用厕所的天花板处安装遮罩保护盒，并将固定式衰减器搭配主动式RFID读取器，安装于遮罩保护盒内。并于遮罩保护盒内另外放置侦测用主动式RFID标签后，再将遮罩保护盒上锁；至此，便完成主动式RFID标签主动式RFID读取器间现场的最佳有效感应距离硬体装置。  

“中华电信研究所”研发同仁、“中华电信”花莲企客同仁与院方医管人员在院区现场全面再行检测确认无误后，本系统已在“民国”96年12月20日正式上线运作。  

人车整合系统模拟验证  

　　本专案另有考量医护车辆内人员整合案例应用，在医护车辆搭载院区住民及医护人员，车上人员配戴主动式RFID标签在有效设定范围内，验证身份辨识功能。有效实现车辆行进时，验证车上人员搭配主动式RFID标签的识别可靠性和稳定性。俾利未来医疗院所RFID识别人车身份系统规划时，在现场实际建置及系统作业需求，提供一有效、具体之方案。  

　　人车整合测试现场(如图2所示)，规划定点安装架设主动式RFID读取器，搭配车辆及车上人员配戴主动式RFID标签。侦测不同车速移动车辆，且仅考量未贴隔热纸车窗的车辆。

  

图2、人车整合现场测试图  

　　现场读取率测试项目：车辆识别读取测试、车载人员身份识别读取测试。测试结果如下：  

1车辆识别读取测试  

　　1.1时速10km~60km(主动式RFID标签固定于车辆右后座)：正确读取率为88%。  
　　1.2时速60km~120km(主动式RFID标签固定于车辆右后座)：正确读取率为86%。  
　　1.3时速10km~60km(主动式RFID标签固定于车辆挡风玻璃)：正确读取率为100%。  
　　1.4时速60km~120km(主动式RFID标签固定于车辆挡风玻璃)：正确读取率为100%。  

2人员配载读取测试  

　　时速10km~120km，结果为调整低密度(瘦)及高密度(胖)人体后，平均读取率为100%。  

　　经过上述现场实地建置验证、系统调校后所呈现的测试资料显示，主动式RFID标签固定于车辆右后座所呈现之正确资料无法达到百分之百；主要原因经分析后确认系主动式RFID读取器架设系以读取挡风玻璃处的主动式RFID标签为主，且因车体金属阻挡，故主动式RFID读取器角度无法全数涵盖；另外，在此相同硬体测试条件下提高车速也会因车体金属遮蔽以及主动式RFID读取器角度问题，资料读取正确率有2%的降幅。  

　　在人体携带主动式RFID标签，如克服低密度(瘦)及高密度(胖)为的受测人员(院区住民)及在特定距离时；因主动式RFID标签置配挂于人员胸前且乘座于车辆前座；如此，车体金属阻挡率相对降低许多，也大大提高了资料正确读取率达到100%，而提高车速所造成之影响微乎其微。  

未来展望  

　　“行政院卫生署”「振兴经济新方案-扩大公共建设投资-『加速办理智慧医疗照护计划』」一案于98年2月10日经建会第1352次委员会会议通过；卫生署为强化医院服务安全及提升弱势与偏远地区医疗品质之落差，提出「加速办理智慧医疗照护计划」，包含「医院安全关怀RFID计划」。由于此方案四项指标中与本研究有关之两项目标为：  

1、建立与改善服务管理流程，以提升病人服务满意度。  
2、正确与即时监控警示环境，节省人力成本，提供医疗安全照护。  

　　「医院安全关怀RFID计划」子计划，为强化医院服务安全将RFID技术导入医院资讯系统中；并藉由先进之网路通讯及资讯科技，运用于建立高医疗品质安全照护病人之服务模式及提供正确与时的流程管理制度；内容包括用药安全、医疗流程管理、长期照护、隔离病房及门禁管理等。  

　　本次“卫生署”花莲玉里医院基础生活照护服务系统的研发成果，依据“中华电信研究所”与“卫生署”花莲玉里医院所签订之合作案届期而结束；但未来此模式可扩充应用在医疗院所如护理之家、失智老人、精神病房、手术室、呼吸照护病房、婴儿房、危险管制区、隔离病房、胸腔治疗病房、感染症病房等。随着高龄化社会的来临，除院区住民日益增加外，医疗应用种类也将多样化。藉由本案例RFID应用RTLS的网路通讯及资讯科技，未来可循此模式以即时方式提供流程管理服务，建立安全、即时、正确照护病人的高医疗品质。