基于物联网和人工智能技术的智慧化门诊药房构建

周志伟，赵雯雯，郁文刘

苏州大学附属第一医院 药学部，江苏 苏州 215000

引言

门诊药房是患者与药师接触的第一窗口，不仅承担药品的调配与发放工作，同时也是为患者提供药学服务最直接的途径[1-2]。据相关研究报道，传统的药房管理制度过于松散，患者人流量大，药剂调剂人员工作压力大，导致药剂调剂人员服务质量差，且易出现调剂错误[3-5]。药品作为一种特殊商品，其调配、发放的正确与否关系到患者的治疗效果甚至生命安全，进而关系到医院的整体形象和医患关系的和谐程度[6-7]。智慧药学是顺应新时期医院药学高质量发展和加快互联网医疗开展的需求，充分利用大数据、云计算、人工智能、物联网和区块链等新兴技术，围绕药品供应保障、临床药学服务和药事管理等医院药学核心工作，构建全流程、信息化、智能化解决方案，是提升医院药学工作的效率与质量的重要途径[8]。因此，如何应用智慧药学的理念建设智慧化门诊药房是门诊药房重要的发展方向，本研究基于物联网、人工智能技术探讨构建智慧化门诊药房，并验证其应用效果。

1 智慧化门诊药房模式构建

1.1 架构设计

针对门诊药房工作量大、药品效期管理混乱、发药差错难以避免等工作难点，以现有的智能化设备为基础，从药品物流传送和药品信息管理两个方面入手，构建智慧化门诊药房。我院门诊药房使用的设备有智能缓存二级库（IRON-ICW）1 台、快速发药机（IRON-1200）2 台、高速发药机（IRON-G92）2 台、药品智能调配机4 台、智能发筐机2 台、药品智能核对机10 台以及药品传送轨道等，通过软件设计在各设备间搭建药品信息管理平台，构建智慧化门诊药房。

智慧化门诊药房利用物流传输轨道、智能缓存二级库、自动发药机搭建“一级库-二级库-发药窗口”的药品全流程自动化传送系统，用机器替代人力，减轻门诊药房工作量；通过在各智能化设备之间搭建药品信息平台实现药品信息全流程闭环化、可溯源管理。药品物流传送系统和药品信息管理平台相辅相成，共同构成智慧化门诊药房管理模式，药品请领、入库、盘点等工作主要由机器完成，节约人力成本；药品信息完全由药库推送，药品信息在门诊药房流转的全流程实现闭环化、可溯源的管理。其层级架构及工作模式如图1～2所示。

图1 智慧化门诊药房层级构架图

图2 智慧化门诊药房工作模式

（1）在一级库与智能缓存二级库之间搭建物流传送轨道，并在智能缓存二级库入口放置药品信息扫描设备，智能缓存二级库可以自动接收药库发放的药品信息（药名、剂型、规格、数量、批号、效期），实现自动出入库和药品数据管理。

（2）在快速发药机上设计智能补药软件、上药软件、出药软件，分别负责快速发药机的缺药信息统计、药品上药和出药工作。智能补药软件将快速发药机缺药信息自动发送至智能缓存二级库，智能缓存二级库按照“近效先出为主、先进先出为辅”的原则将所缺药品送出的同时将药品信息推送至快速发药机；上药软件通过扫描枪识别药品信息并将药品加到所在的槽位中，经审方系统审核合格的患者药品信息通过自助取号机分配至对应窗口后，由快速发药机的出药软件将药品发放并传送至发药窗口。

（3）在发药窗口设计智慧化药品发放软件和药品智能核对软件，智慧化药品发放软件负责患者的叫号、处方信息确认以及用药交代等工作，药品智能核对软件负责药品发放前的再次核对，确保药品发放正确。

（4）通过构建智慧药房可视化系统直观地显示当前处方量、处方发放速度、患者排队情况等信息；给药师配备手持个人终端，负责麻精药品每日结算、贵重药品每日清点等日常工作；在工作站构建智慧化药房管理软件，负责药品请领、效期管理、药品盘点等工作。

1.2 功能及应用流程

1.2.1 药品一键请领

门诊药房原领药流程是由二级库管对照药品账页逐个手工领药，不仅耗时长，而且由于药品种类、账页繁多，易导致多规药品、新进药品漏领、错领。除此之外，因药品用量波动较大，手动领药模式依赖二级库管的个人经验且易造成药品库存不足或积压。

药品一键请领模式下，系统根据药品最近两个领药周期的药品出库量计算下一周期药品的需求量，再对比现有库存，计算出所需请领的药品种类与数量，自动生成药品请领单并发送至一级库。请领药品的种类、请领周期可点击“打开配置”按钮进行选择；若药品有特殊情况需要修改请领数量，可在最后的请领数量处进行修改。药品一键请领操作界面如图3所示。

图3 门诊药房药品一键请领界面

1.2.2 收药自动入库

原收药流程采用原始搬运，药品从药库用小车拉到门诊后，二级库管手动将药品按库分类放置在不同的小车上并记录品种、数量，再将小车拉到各个库房，最后将收药记录与药库出账进行比对。药品入库后，还需库管对药品进行拆箱、上架、整理。该流程工作强度大、耗时长、工作环境混乱，易导致药师疲惫、账物不符等情况。

收药自动入库模式下，建立智能缓存二级库，智能缓存二级库中药品无固定储位，系统根据库中剩余药品库存、药品效期、药品出药频率等历史数据为药品分配当前最佳储位，最大化利用空间资源。药库发药时将药品按批号放在药品箱中并将药品信息与药品箱上的识别码进行绑定，通过运输轨道送至智能缓存二级库。缓存库入口通过识别药品箱上识别码的信息，自动辨别药品并实时分配当前最佳储位，通过智能机械臂将药箱运送到所分配位置。

1.2.3 药品智能出库

原管理模式下，当窗口缺药时，由药师打印缺药单，进入各个库房按单据拿药。该模式下拿药时需注意药品效期，且容易造成药品垛杂乱，需重新整理。

药品智能出库模式下，自动发药机根据机器当前库存与最大库存计算药品缺货量，自动生成缺药单并发送至智能缓存二级库。智能缓存二级库按“近效先出、先进先出”的原则将缺药单中的药品送至取药口并显示出药数量。药师按显示的出药数量取药后点击还库，药箱自动扣除取药库存并被智能机械手还至库中重新生成的当前最佳储位上。

1.2.4 自动出药

原发药模式下，药师收到患者处方进行“四查十对”后，从货架上拿取所需药品，再进行药品发放。该模式耗时长，且相似药品、多规药品、新进药品易出错，造成发药差错，容易引起纠纷甚至药疗事故。

门诊药房自动出药系统采用快速发药机、高速发药机、智能调配机、麻精药品柜协同工作的模式。快速发药机提供近千个槽位，放置大部分盒装药品；高速发药机共46 个槽位，放置用量较大的盒装药品；智能调配机放置智能药品；麻精药品柜放置麻醉药和第一类精神药品。患者通过自助报到机叫号系统[9]取号后，药品信息传至各个发药机，在药师进行信息确认后自动发放药品并传送至所需位置。

1.2.5 发药智能核对

原发药模式下，药品差错依靠药师人工审核，但门诊药房工作繁重，药师精力有限，在长时间工作的状态下，差错难以避免。

药品智能核对系统采用高清图像对比的手段，判断药品发放的正确与否。药师发放药品时，先将自动发药机所出药品摆放在核对区域，由核对机核验药品种类、数量。当药品种类、数量均核对无误时亮绿色灯光表示核对通过可进行发放，药品发放智能核对界面如图4所示。

图4 药品发放智能核对界面

1.2.6 智能药品盘点

原有盘点模式需要药师清点门诊药房内所有药品的数量，并逐条输入到系统中进行比对。

智慧盘点模式下，二级库、自动发药机和智能摆药机可自动盘点机器内药品，盘点时只需将药品数量导入系统与医院信息系统（Hospital Information System，HIS）里的库存进行比对即可，省去逐盒清点药品的步骤，大大减轻药师工作负担。盘点系统还导入了借药数据和上次盘点数据，便于药师在出现药品盘点数量不符的情况时进行查看分析。点击某个具体药品时，可查看此药品分布在各个机器内的数量，药品盘点及槽位数量分布界面如图5～6所示。

pocketsphinx和Sphinx-4的声学模型使用CMU sphinxtrain（v1.0.8）工具包进行了训练，sphinxtrain工具包提供了训练特征文件的所有必要工具。配置参数都可以很容易地设置在配置文件中，因此不需要编写对应的配置脚本[10]。但是在构建语音识别器的过程中，需要由相当的程度的专业知识，因为sphinxtrain的参考文档支持度不够。

图5 药品盘点列表界面

图6 药品槽位数量分布界面

2 效果评价

为了验证智慧化门诊药房的效果，对智慧化门诊药房构建前后的药师工作时间、高峰期平均发药速度、发药外差数量以及患者满意度进行对比。选择SPSS 16.0软件进行数据统计分析，计量资料以±s的形式表示，行t检验；计数资料以n（%）的形式表示，行χ2检验，以P＜0.05 为差异有统计学意义。

（1）药师工作时间：统计原管理模式（2020年8月）和智慧化门诊药房管理模式（2021年8月）下6 位参与领药、收药、药品整理、效期管理和药品盘点工作的药师各1 个月的工作耗时。

（2）高峰期平均发药速度：统计原管理模式（2020年7—9月）和智慧化门诊药房管理模式（2022年7—9月）发药高峰期（每日上午10～11 点）时门诊药房每小时配发的处方数量及每张处方的平均配发时间。

（3）发药外差数量：统计原管理模式（2020年7—12月）和智慧化门诊药房管理模式（2021年9月至2022年2月）门诊药房发生的外差数量。

（4）患者满意度：以问卷调查的方式抽查原管理模式（2019年10—12月）和智慧化门诊药房管理模式（2022年1—3月）期间各90 例患者的综合满意度（包括便民服务、药物咨询、候药时间、药品质量、调配质量和服务态度），每例患者对每项内容表示十分满意或满意记为满意，表示一般、不满意或十分不满意记为不满意。

3 应用效果

3.1 药师工作时间

表1 智慧化门诊药房管理模式构建前后各流程耗时对比（h·人/月）

3.1.1 领药流程

原有领药流程每周需领药2 次，1 位熟练库管每次需花费2～3 h。此外，由于漏领、错领、药品用量波动等原因需要进行不定时补药，增加了门诊和药库的工作负担。改用一键请领后，每次领药花费不足5 min，且不会发生漏领、错领现象，领药量随着药品用量波动实时变化，降低药品库存不足和药品滞销积压的概率。

3.1.2 收药流程

原有收药流程每周收药2 次，每次需2～3 位药师工作2～3 h 左右，体力消耗极大。建立智能缓存二级库后，只需1 位药师在药库发药时核对药库发药数量、种类是否正确，每次只需1 h 左右，花费时间大大缩短，且避免了繁重的体力劳动。

3.1.3 药品整理

原管理模式中，药品储存在常规库房，需要库管拆箱并将药品上架，每周约花费2 位药师各5 h 的时间。药品储存在智能缓存二级库中，按批号放置，无须库管拆箱整理，采用虚拟库存，按需分配，最大化利用空间，避免库管机械、重复劳动。

3.1.4 效期管理

原管理模式中，查看门诊药房全部药品需门诊药房20 位药师持续工作3 h 左右。采用智慧化门诊药房管理模式后，智能缓存二级库和加药机中的药品全部通过药品批号识别来确定效期，效期检查一目了然，无须逐盒查看记录。药品从入库开始至发放到患者为止，实现了药品批号全流程的闭环管理。与原管理模式相比，大大减少了药师工作量，且避免了长时间工作下造成的人为误差。

3.1.5 药品盘点

原管理模式中，需要药师清点门诊药房内所有药品，并逐条输入系统进行比对。盘点每月进行1 次，每次需15 位药师花费5 h 左右。药品流通智慧化管理新模式下，智能缓存二级库和加药机可自动盘点机器内药品，盘点时只需将药品数量导入到系统内与HIS 里的库存进行比对即可，每次只需要2 h 左右，大大减轻药师工作负担。

3.2 高峰期平均发药速度

经不完全统计，智慧化门诊药房建立后，自动发药系统每分钟出药盒数可达49 盒，门诊药房每个窗口每小时发放的处方量由（101.35±0.68）张提高至（134.07±1.30）张，每张处方的平均配发时间由（36.53±0.68）s 降至（27.09±0.28）s，且差异具有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 智慧化门诊药房管理模式构建前后每小时发药处方数及处方平均配发时间对比（±s）

表2 智慧化门诊药房管理模式构建前后每小时发药处方数及处方平均配发时间对比（±s）

处方平均配发时间/s原管理模式101.35±0.6836.53±0.68智慧化门诊药房管理模式134.07±1.3027.09±0.28 t值-15.36612.90 P值＜0.001＜0.001组别每小时处方量/（张/窗）

3.3 发药外差数量

在原管理模式下，我院门诊药房半年内共发生外差3 次；在智慧化门诊药房管理模式下，增加了药品智能核对系统，由机器核对药品品种、规格、数量，我院门诊药房半年内外差数量为0，杜绝了发药差错的发生，保障了患者的用药安全，也避免了一些潜在的医患纠纷。

3.4 患者满意度

智慧化门诊药房建立后，门诊药房患者对药物咨询、药品质量、调配质量的满意度无明显差别；对便民服务的满意度由90.0%提升至100.0%、对候药时间的满意度由70.0%提升至95.6%、对服务态度的满意度由93.3%提升至100.0%，且差异均有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 智慧化门诊药房管理模式构建前后患者满意度对比结果[n=90，n（%）]

4 讨论

本研究应用物联网、人工智能技术构建了智慧化门诊药房管理模式，通过设计药品一键请领程序，保证门诊药房药品库存充足的同时降低周转率；建立智能缓存二级库，实现药品自动入库和在门诊药房流通全流程的批号追踪；建立自动发药系统和智能核对系统，确保发药快速、准确。该管理模式将门诊药房的药师从机械、重复的工作中解放出来，让药师有更多的时间和精力投入到药学服务、科学研究等更有意义的工作中。

随着医疗系统的改革，人民对于医疗服务水平需求的不断提高，要求药师的工作重心从“以药品为中心”转移到“以患者为中心”[10-11]。然而门诊药房工作量大，药师在保证发药速度、发药质量的同时很难有额外的精力和时间为患者提供优质的药学服务[12]。近年来，随着医院药学的高速发展以及自动化药房的建设，诸如缓存二级库[13-14]、自动发药机[15-17]等自动化设备已在门诊药房得到广泛的应用；智慧化、精细化管理手段也逐步应用到门诊药房的管理中[18-20]。与以往的研究相比，本研究的创新之处在于不仅针对某一设备或流程进行优化，而是通过建立药品物流传送体系和药物信息平台，实现药品在“一级库-门诊药房-患者”的全流通过程闭环化管理，提高了门诊药房的工作效率与质量。

在药学事业快速发展的背景下，越来越多的智能化设备被应用在药房的建设中，本研究为如何有效地利用智能化设备建设智慧化门诊药房做出了有益的尝试，给其他正在建设中的药房以启发和参考，希望未来的药房能够在智能化设备的帮助下更好地服务于药师与患者。本研究的不足之处在于需要应用到智能缓存二级库、自动发药机等多种设备，其应用可能会受到较大的限制；同时，该模式的运行与维护需要药师与软、硬件工程师的共同配合。

5 结论

本研究应用物联网、人工智能技术构建了智慧化门诊药房管理模式，搭建药品物流传送系统和药物信息平台，从药品请领、药品入库、药品养护、效期管理、药品发放、药品盘点等多个角度优化了门诊药房的工作流程，实现药品全流程自动化传送和药品信息全流程闭环化、可溯源管理。对药师而言，该模式将药师从大量机械的、重复的工作中解放出来，减轻了药师的工作负担，提高了门诊药房的工作效率和药学服务水平；对患者而言，缩短了候药时间，提升了患者满意度。