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大数据与BIM技术的综合应用,加强医院建设产业

来源:未知 作者:汇颐科技 2020-12-16 12:06 阅读数:

2020年伊始,新型冠状病毒疫情的爆发对我国的经济产生重大影响。在疫情全球蔓延的情况下,消费以及出口这两匹拉动经济增长的马车受到约束。而基础设施投资一直是世界各国为应对重大突发事件和经济危机的重要手段,是拉动国家经济增长的最直接、最快速见效的方式。特别是针对此次疫情影响下暴露出来的公共卫生危机应对、城市应急处置中暴露出来的薄弱环节,加强新型基础设施的建设是加快建设智慧城市的重要支撑。近期,中央以及各省市相关部门均出台了一系列恢复经济的政策,其中被提及到最多的便是“新基建”工程建设。

  

二、“新基建”的内涵和外延

  

“新基建”的概念最初可以理解为信息化领域基础设施的建设。美国总统克林顿在1993年提出了信息高速公路的建设计划,又被称为国家信息基础设施计划;日本在20世纪60年代的高速铁路系统,都是在信息化领域进行基础设施的建设。我国关于“新基建”的概念早在2018年就被提出,当时将5G基站、特高压、城际高速铁路以及城际轨道交通、充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网统称为“新型基础设施建设”。以此为基础延伸出许多关于“新基建”的定义,主要可以分为两类,狭义的定义认为“新基建”主要是指依附前沿科学技术的基础设施的建设,包括5G基站、特高压、城际高速铁路以及城际轨道交通、充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等七大领域;广义的定义是指按照2019底的中央经济工作会议有关“基础设施短板”的提法,“新基建”除了包括上述七大板块以外,还包括城市的地下管廊系统建设、医疗卫生设施、养老设施等。

  

2020年4月20日,国家发展改革委在新闻发布会中明确,新型基础设施是以新发展理念为引领,以技术创新为驱动,以信息网络为基础,面向高质量发展需要,提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系,主要包括三个方面的内容:一是信息基础设施,主要是基于新一代信息技术演化生成的诸如5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施和以人工智能、云计算、区块链为代表的算力基础设施;二是融合基础设施,主要是指深度应用互联网、大数据、人工智能等技术,支撑传统基础设施转型升级进而形成的基础设施;三是创新基础设施,主要是指支撑科学研究、技术开发、产品研制等具有公益属性的基础设施。

  

三、“医院新基建”概念的提出

  

医院建筑是医疗卫生健康事业的主要载体,是复杂度最高的民用建筑类别。此次疫情暴露出我国医疗基础设施在功能和数量上还存在较大短板,距离人民群众的健康需求以及应对突然公共卫生事件的弹性和韧性需求还有较大差距。据国家统计局官方网站数据显示,1978年到2019年,全国各类综合医院和专科医院数量从9293家增长到34000家,扩大3.65倍;床位数从294万张增长到892万张,增长了4.37倍;但同期GDP增长270倍。2018年,我国财政医疗卫生支出1.56万亿元,占GDP的1.7%。而疫情期间,加强医院基建的大趋势初见端倪,基于“宁可备而不用,不可用而无备”的出发点,多个省市均修建了应对突发疫情的“小汤山”式医院。

  

医院基建是否属于“新基建”范畴?根据国家发改委对于“新基建”的定义,本文认为医院基建可以划归为融合基础设施范畴。传统上对医院建设的复杂程度主要集中于医院硬件建设所涉及的专业分析,如医院建筑比起普通建筑增加了诸如医用气体、层流净化、医用物流、放射防护等专项,从而导致设计和施工难度加大。但是近年来,随着科技的进步和人民群众对美好生活的追求日益提升,医院建筑作为医疗行为的主要载体,其科技含量日新月异,新技术、新产品、新理念、新工艺层出不穷,核心的特征就是新兴信息技术的大量应用,以及建设期和医院运营期的更紧密结合。本文对“新基建”所包含的七大领域与近年来医院基建和运维中来所兴起的部分新技术进行了一个关联度分析。

  

从中可以看出,医院基建所涉及的这些新技术,均可以划归到5G、大数据、人工智能、工业互联网与物联网、新能源汽车充电桩等“新基建”领域,具有极强的关联度。而新冠疫情期间,基于防疫需求,互联网医院业务增长迅猛。但目前的信息技术距离真正实现线上诊疗和线下的无差别化,还有很长的路要走。新冠疫情客观上将会成为互联网医院技术进一步发展的催化剂。当然,不同级别、不同类型、不同档次、不同投资额的医院项目,其“新基建”的成分所占比重也会有较大差别。

  

因此,我们可以将“新基建”成分在医院建设和运维中占比重较大的医院基建项目定义为“医院新基建”,而这个比重的具体数值则不应该具体化,而应该以模糊数学的隶属度来去定义。“医院新基建”是描述医院建设和运维期的数字化、信息化、智能化程度的一个相对概念。本文认为,“医院新基建”在未来的最大特征将是“向虚而生”,这里的“虚”是指数字化、虚拟化。5G等“新基建”设施,本质上都将是客观知识世界的“采血站”,人的健康数据通过网络汇总成为大数据,这些网络大数据如同血液的支管汇总到一个个干管,最终人们的健康管理都将由大数据和云计算支持的“人工智能”虚拟医疗机构负责。在“医院新基建”时代,5G、大数据、人工智能等技术的广泛应用和不断创新,在物理世界将实现无纸化、无胶片化,突破传统医学模式的时空限制,实现全方位、全关联的自动化、智能化服务。如远程会诊、异地病例讨论分析、医疗AGV进行院内移动物料运送无人车、远程侵入式检查、远程内窥镜、远程手术等智慧医疗技术都将广泛得以应用。“向虚而生,虚中有实”是科技发展到更高水平后,未来医院的重要特征。

  

而“医院新基建”作为未来医疗领域产业链的上游,对于下一个十年乃至更长远的未来至关重要。经历了“医院新基建”的深度建设之后,医院将不再是一个个孤立的建筑群或者信息孤岛,而是在5G、互联网、物联网、人工智能、大数据、传感技术、可穿戴设备等技术的基础上,连成整体的硬件和软件的集合,可称为“新型健康基础设施”。“新型健康基础设施”在传统医院的职能之上,负责对居民的个人健康信息进行有效的收集、存储、整理,实现不同医疗机构之间的数据共享,从而有效提升健康服务水平。

  

四、“医院新基建”中的新技术应用及发展

  

传统新建医院建设最重要的问题就是流线的设计,包括动静的流线、人员的流线、医疗的流线、物资的流线、污物的流线等等,许多项目缺乏长远的、总体的规划组织,导致患者在医院内就诊时无所适从,且一旦发生传染性疫情就无法避免;传统医院的改扩建,由于其原先医院格局早已成型,一般都是见缝插针的组织设计,其灵活性显得相形见绌。“医院新基建”应在规划上适应新的信息技术对医疗工艺设计产生的变革推动作用,突破传统、打破常规,用前瞻性的眼光,根据未来医院的功能尤其是数字化功能进行规划设计。下面将对“医院新基建”的关键四大板块技术(5G技术、人工智能、物联网、大数据中心)在新技术在医院建设以及运营中的应用及发展分别进行分析。

  

(一)5G技术

  

在“新基建”计划的七大领域中,5G基站及其技术起到顶梁柱的作用,传统的智慧医院在信息系统应用领域主要还是门诊挂号、电子病历统计等方面。而“新基建”计划中的5G基建主要有高速度、低功耗、低延时、泛在网等的特点。医院建筑也是人类公认的设计难度高、科技含量高、设备转运难度大、功能复杂的公共建筑,在未来构建新的智慧医院就要特别注意“医院新基建”理念对建筑的布局形式的影响。

  

由此可见,网络式具有并且具有层次性、全方位、多联系的扩展方式,对于体量较大的综合医院建设来说,网络式布局对未来“医院新基建”的契合度更高,不仅可以方便医院各个部门组织交流、提高效率,也方便5G基站合理地安排在医院某个区域,为病人远程诊断、远程手术、远程内窥镜提供更高效、更快速的救治措施与方案,防止因为5G网络问题耽误病人的救治,与此同时,5G芯片技术还不断完善,打破技术的壁垒,面向高频应用的BAW和FBAR滤波器时加大研发人员以及资金的投入,发展其基于5G的智能电网和智能安防,提高医院的信息化、数字化管理维度以及管理水平。5G技术在医院中的应用还包括远程内窥镜、远程手术、远程诊断等。

  

(二)人工智能

  

1970年,人工智能开始应用于医学,当时斯坦福大学研究出了基于人工智能技术的MYCIN系统,用于诊断和治疗感染性疾病。在医院建设当中,人工智能技术的出现改变了项目管理方式、工作方式、项目目标预测。在医院运营当中,人工智能可以通过机器学习、深度学习以及自然语言的处理等,从广泛的临床数据当中学习有用的数据,实现辅助诊断、治疗方案选择、疾病预测、减少医疗事故、提高医疗效率等功能。当前人工智能在医院基建中的应用主要包括前期策划和施工方案的智能决策系统、测量机器人、现场监控系统等;在医院运营中的应用主要是医院物流配送、人工智能辅助治疗、人工智能辅助手术、医学影像、医学病理诊断等方面,人工智能技术还可以应用于医院运营管理方面。但是人工智能在医疗行业的应用目前也存在一定制约因素,虽然医疗数据量大,但是缺乏高质量的数据;没有统一的医疗信息标准;缺乏既懂人工智能又懂医学的专业人才等。人工智能技术虽然在图片以及声音的识别上有了很大的突破,但是在理解人类的知识以及语言方面存在不足,未来关于人工智能对自然语言的理解必将是研究难点和热点。

  

(三)物联网

  

2008年,IBM提出将物联网技术应用到医疗领域。在医院建设过程中,随着当前施工管理向着精细化、智能化发展,物联网技术可以将施工过程中的施工人员、施工材料、施工设备进行联合管理和控制,改变过去以往粗放式的管理方式。物联网技术在医院建设中的应用包括人员管理、视频监控、材料设备管理、工程安全监测等。在医院运营中,可以通过物联网感知对象的相关数据以及信息,经过对有效信息的标准化处理,简化医院的医疗流程,建立医院流程的标准化、智能化。具体应用包括:一是人员信息管理,包括人员身份确认以及识别、人员定位以及监控、移动医疗;二是药品信息管理,包括药品流通、药品防伪、药品发放;三是设备信息管理,包括医疗设备定位跟踪、设备维修、设备综合管理;四是医疗信息管理,包括内部医疗信息管理、远程医疗信息管理(远程医疗、远程监控、远程护理)。物联网在医疗领域具有广阔的应用前景,但是目前物联网也存在技术标准不统一以及数据安全和隐私保护等问题需要解决。

  

(四)大数据

  

国际数据中心在2011年将大数据定义为“需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产”。2015年8月15日,国务院印发了关于《促进大数据发展行动纲要》,这份纲要首次提到了将大数据发展纳入到我国的战略规划中。大数据与BIM结合在工程造价领域进行综合应用,可以挖掘BIM中有效的信息来辅助决策,弥补BIM技术获取数据时表现出来的信息不足、精准性差的缺点。二者结合在医院建设中的应用,还包括医院投资决策、医院建筑设计、医院施工管理、医院运维管理、智慧医院建设等方面。大数据很好地解决了医院BIM实施过程中数据存储难、数据处理慢以及信息孤岛等问题,但同时,大数据技术与BIM集成应用也可能会带来数据安全问题,当前的融合仍然处于初级阶段,有很多理论瓶颈有待突破,在工程应用中机遇和挑战并存。在医院运营阶段,大数据在电子病历分析、基于可穿戴设备追踪健康信息、分配医疗资源、辅助医学影像诊断等方面都有广泛应用前景,但数据安全问题同样需要特别加以研究应对。

  

五、“平疫结合”对“医院新基建”的冲击

  

截至目前,新型冠状病毒肺炎的防控形势持续向好的方向发展,全国各地的复工复产也在稳步推进的过程中。然而此次疫情也暴露出我国的突发公共卫生应急机制的不足。如何能够借助科学技术手段来实现医院门诊病房“平疫”的快速切换,防止院内交叉感染,是公共卫生医疗设施建设目标的重中之重。而“平疫结合”的建设理念下,传染病房与普通病房的低成本快速切换是其中的核心任务。根据传染病房与普通病房的区别,为了实现平时普通病房,疫时传染病房的功能,做到平疫结合,快速切换,必须严格执行“三区两带两通道”的原则,同时应使病房楼的采暖、空调以及通风可以自由进行正负压的切换。在这个切换过程中,有大量的医疗工艺、工程造价、机会成本等新问题需要以创新的方式进行有效解决。而“新基建”的高新技术手段将会在“平疫”切换中发挥重要的作用,如借助物联网技术的门禁系统,切断疫时病房楼与外界的联系;借助人工智能和机器人技术实现自动送餐、传送污染物品等,以使得医患分离和洁污分离等有效地实现。

  

六“医院新基建”相关政策建议

  

(一)加强“医院新基建”的顶层规划

  

建议国家层面组织专家对“医院新基建”的内涵、外延、趋势、发展目标进行研究论证,出台相关指导文件和相应的五年规划,用前瞻性思维进行整体布局,统一认识,明确“医院新基建”的范畴、建设路径、任务分工和建设目标,并完善配套措施,加大对5G、大数据、人工智能、物联网等技术在医疗行业应用的政策支持,从全局性规划层面进行全国健康基础设施的布局。选择部分具有代表性的医院作为新基建相关新技术应用试点医院,加强示范项目的引领效应。

  

(二)加大“医院新基建”的政府投资力度

  

此次新冠疫情对全国乃至全球所有人都带来巨大的思想冲击。疫情过后,人们会反思自身的价值追求、生活方式,尤其是对自身健康的关注度将会显著提升,健康将在人民对美好生活的需求中占比将显著增大,大众对高质量、高水平医疗服务的需求也将日益迫切。因此,借“新基建”东风,国家以及各级政府加大医疗设施基础性建设投资势在必行。

  

应优化投资比例构成,做好医疗资源统筹规划,明确发展重点和优先顺序,提升医疗资源布局和建设的整体性。新基建的本质是数字基础设施建设,云计算、物联网、人工智能、5G、区块链等技术与医疗建筑硬件结合以及与医院的诊疗行为相结合,将产生巨大的聚变效应和辐射效应,催生出更多的新产品和新技术。因此,应调整投资计划中的结构比例,适当提高医院基建投资中的信息化、医疗设施设备占比上限,在集约高效、经济适用的原则下,使医院建设中传统基建部分和“新基建”部分进行整体优化和系统整合,实现协同共生。

  

(三)加强医院建设领域的产业升级和高新技术企业的培育和扶持

  

“新基建”时代,5G、大数据、人工智能、物联网等任何一项新技术的兴起和成熟,都可能结合各个领域各个行业的现实痛点和需求,带来颠覆性的创新。而在医疗卫生领域,后疫情时代的健康需求、国家产业政策的支持、行业创新的内在动力等,医院未来的发展将会突破目前人们的想象力,从而使得未来医院应对传染病暴发和突发大规模公共卫生事件的能力显著增强。而一个行业的蓬勃发展,一定是一个在良好宏观政策背景下自组织的过程。政府有关部门应加大对医院建设领域各类高新技术企业的培育和扶持力度,搭建技术研发、科技成果转化、企业孵化、国际科技合作以及人才培养等功能平台以及相应的支撑和保障体系,从而培养出一批新医院基建领域的独角兽、瞪羚羊企业,为国家的经济社会发展和人民健康事业起到有效推动作用。

  

(四)加强“医院新基建”项目管理模式变革研究

  

医院建设项目的复杂性,在“新基建”时代将会体现得更为明显。“新基建”不仅体现在新技术、新产品、新工艺,还应体现在新理念、新思路、新模式。新基建时代的各项新技术的突破将是一把颠覆性的双刃剑,对于传统基建管理中的无序、混沌、拖延、粗放等问题,处理不好可能会起到放大作用,处理得好也可能会使得建设管理更加高效。

  

因此,主管部门应重视“新基建”时代医院建设的项目管理模式变革研究的政策引领。通过设置科研计划项目、加强医院建设学科建设和人才团队、鼓励建设科研平台等措施,鼓励医院、高校、科研院所和企业进行医院建设管理理论、方法、技术和工具的研究,如“新基建”时代医院建设的投融资模式研究、医院建设项目治理体系研究、医院建设工程总承包模式研究、医院建设业主方项目管理体系研究等,以及基于BIM的项目管理技术、装配式建筑技术、数字孪生技术、集成管理技术、IPD集成项目交付技术和基于投资管控的全资技术等工程管理技术领域研究等。

  

(五)加强适应新基建需求的医院建设管理人才的培养

  

目前国内还没有针对医院建设管理的本科或研究生学历教育。国内医院建设的管理人才主要来源于两个方面:一是由医院的临床大夫或护理人员转行从事基建管理,二是由工民建专业或工程管理专业毕业的人员从事医院建设。对于前者来说,往往不具备工程管理所需要的项目管理、招投标、合同管理、工程技术等知识;对于后者来说,又往往不具备任何医疗卫生知识,不熟悉医院的流程、设备、设施和个性化要求。因此,在工程实践中,对于医院这一公认为复杂的民用建筑类型,其管理水平却大多在低水平徘徊,从而造成了工程投资超预算、工期拖延、质量良莠不齐等现象大量存在,严重影响了我国医疗卫生事业的健康良性发展。

  

建议国家有关部门加强医院建设管理人才的系统化培养。实施学历教育与执业资格教育相结合的方式。积极推进高校医学、建筑学、管理学的学科交叉融合,推进医院建设协同创新中心建设,推进医院建设方向的研究生教育和本科教育,从而强化医院建设管理复合型人才培养。积极推进医院建设行业组织和美国项目管理协会(PMP)以及国际项目管理协会(IPMA)等国际项目管理学术组织进行合作,强化非学历教育和执业资质教育,构建医院建设领域建设管理人才的PMP和IPMP认证体系。

  

BIM模型在施工过程中的应用可全面提升工程造价行业效率与信息化管理水平,优化管理流程,高效率、高精准度的完成工程量计算工作,有利于加强全过程成本控制,做好设计变更应对,方便历史数据积累和共享,对于项目造价管理工作而言有诸多优越性。