Verbeteren ziekenhuis-logistiek met IoT

ziekenhuis1

Wanneer in ziekenhuizen rolstoelen, bedden en infuuspompen niet op het ­juiste ­moment beschikbaar zijn, belemmert dit de vereiste dagelijkse zorg. Patiënten ­worden echter vaak verplaatst, waardoor het bijhouden van de middelen van een ­ziekenhuis in de praktijk problematisch blijkt. Om dit probleem aan te pakken, ­initieerde het ­Universitair Medisch Centrum Utrecht het Ufound-pilotproject. Ze tagden ­allereerst hun eigen apparatuur en verbonden deze met een mesh-netwerk. Hierna gaven ze ­verplegers en technisch personeel realtime informatie over de locatie van de ­apparatuur. Beter zelfs, ze kunnen nu door op een knop te drukken alles ‘oppiepen’ dat ze nodig hebben

Het gebeurt maar zelden dat een kans, zoals die bij het Kinderziekenhuis in Utrecht, zich voordoet. Maar omdat de afdeling toch wat serieus renovatiewerk moest ondergaan, veranderden Ufounds projectmanager Wiko Lamain en klinisch informaticus Thijs Dijkgraaf de tweede verdieping in hun eigen speeltuin. Na het installeren van netwerk-‘ankers’ en trackingtags, kunnen ze nu vrijuit experimenteren met het verschuiven van bedden en pompen. Ook kunnen ze diverse opstellingen controleren op nauwkeurigheid en stevigheid, zonder de dagelijkse ziekenhuislogistiek te verstoren. Daarnaast hebben ze een toegewijd informatiecentrum ingericht, dat wordt bezocht door mensen vanuit de hele wereld om te zien wat ze allemaal doen. Ziekenhuislogistiek is overal complex. Maar UMC’s vernieuwende - op IoT gebaseerde - benadering van tracking & tracing heeft nu ook de aandacht van de medische gemeenschap.

Processen voorop

“Ufound maakt deel uit van een omvangrijker project genaamd MAtriX, dat als doel heeft om de kwaliteit van de geleverde zorg in Utrecht voor zowel patiënten als personeel te bevorderen”, aldus Lamain. Hij is al bijna een jaar voor UMC bezig met het verbinden van velerlei mogelijke IoT-stippen. “Eén van de dingen die we met het project proberen te bereiken, is om workflow-processen beter af te stemmen op de standaard apparatuur die door ons personeel wordt gebruikt om patiënten dagelijks te verplegen. We doen dit door eerst te kijken naar onze huidige processen en manieren te zoeken om deze te verbeteren. Ten tweede onderzoeken we onlangs verschenen technologische mogelijkheden om hen te ondersteunen.” Volgens Lamain moeten ziekenhuizen - net als in vele andere velden - vandaag de dag een hogere kwaliteit in de zorg leveren voor minder geld en met minder mensen. Demografische verschuivingen is een van de aanleidingen voor deze wereldwijde trend. Vorderingen in medicijnen en behandelingen, alsook de verhoogde verwachtingen en resulterende kosten zijn weer andere redenen.

ziekenhuis2

Zwart gat

In de queeste naar te verwijderen bottlenecks ontdekte UMC dat het niet hebben van directe toegang tot standaard apparatuur een onnodige bron van belemmering was. Een bron die in theorie ‘vrij eenvoudig’ kon worden aangepakt. Niet weten waar bedden, rolstoelen of infusiepompen zijn als je ze nodig hebt? Het gebeurt wellicht vaker dan je denkt. Een rolstoel kan zijn verplaatst, of is misschien voor een noodgeval door een collega geleend. Misschien is er een bed kapot, en is deze voor reparatie naar het technisch personeel gestuurd. Ongeacht de reden, te veel kostbare tijd gaat verloren aan de zoektochten die hier onvermijdelijk op volgen. Lamain stelt: “Als je diep in de locatie van ziekenhuisapparatuur duikt, dan denk je misschien wel te weten waar de spullen liggen, maar vaak is dit niet het geval. Je kunt - voor meer grip door tracking & tracing - een systeem introduceren waarbij alle apparatuur vanuit een centrale plek wordt verzonden. Hier kun je de technische status van de apparatuur controleren, onderhoud inplannen en de algemene inventaris bijhouden. Je wilt echter niet dat verplegers elke keer als ze iets nodig hebben kilometers moeten lopen. Ze moeten immers patiënten verzorgen. Zou het niet veel gemakkelijker zijn als je op je telefoon kan zien waar het dichtstbijzijnde beschikbare bed zich in realtime bevindt? Of nog beter zelfs, dat er met een druk op een knop eentje bij je wordt afgeleverd? De oplossing die we met het Ufound-project onderzoeken streeft naar het beste van beide werelden, met gebruik van één of meerdere IoT-technologieën als enabler.”

Betere patiëntervaring

Er valt volgens Lamain veel winst te behalen door een dergelijk systeem te gebruiken, en niet alleen op logistiek vlak. Patiënten zullen zorg van hogere kwaliteit ervaren, dankzij meer persoonlijke hands-on tijd van verplegers en soepelere patiëntenstroom tussen de afdelingen. “Een van de bottlenecks bij het verplaatsen van patiënten is, dat ze aan de juiste infuuspomp moeten worden aangesloten. Elke afdeling heeft zijn eigen type pomp, met zijn eigen instellingen en handleiding. Hierdoor moeten patiënten meerdere keren van pomp wisselen als ze de operatiekamer binnengaan en uitkomen. We willen afdelingen zeker niet beperken in hun keuze in apparatuur. Zij moeten kunnen kiezen wat hen het best past voor de door hen te leveren zorg. Echter door IoT te benutten zodat de juiste pompen op de juiste plek op het juiste moment liggen, zal de patiëntervaring aanzienlijk verbeteren. En wie weet wat toekomstige IoT-ontwikkelingen zullen brengen op het gebied van afstemmen van instellingen en functionaliteit, zodat het verwisselen van pompen straks geheel tot het verleden behoort.”

ziekenhuis3

IoT-speeltuin

Het was geen eenvoudige opgave om de juiste IoT-technologie voor het Ufound-project te vinden. Er zijn veel verschillende technologieën waaruit je kunt kiezen, elk met hun eigen plus- en minpunten. Je kunt bijvoorbeeld gebruikmaken van actieve of passieve RFID-tags, barcodes, QR-codes en vision. Hoe nauwkeurig zijn deze verschillende methoden op het gebied van zichtbaarheid? Je kunt scanners in deuropeningen plaatsen, zodat je weet waar dingen zich op kamerniveau bevinden. Ook kun je camera’s met beeldherkenningssoftware toevoegen om de exacte positie te weten. Maar je bent dan, naast de privacykwesties, uiteraard beperkt tot de zichtlijn. Als je kijkt naar het prijskaartje, dan lijkt passieve RFID wellicht een beter betaalbare optie, maar de leesapparatuur is duur. Een betere methode is het toepassen van actieve - dus door een batterij gevoede - tags die een signaal naar een mesh-netwerk verzenden. Je kunt door de afstand tussen de tag en minimaal twee nodes te meten de exacte positie uitrekenen met triangulatie. Maar hoe nauwkeurig is exact? En interfereren de door de tags gegenereerde hoge elektromagnetische frequenties met de ziekenhuisapparatuur? Hoe vaak moet ik een positiesignaal naar het netwerk sturen zodat de logistieke toepassingen soepel verlopen? Hoeveel gegevens genereert dit? Hoe ga ik hiermee om? En wat betekent dit voor de levensduur van de batterij van mijn tags? Dit zijn slechts enkele vragen waarop Lamain en zijn team antwoord zochten. En ze hadden gelukkig een hele afdeling als IoT-speeltuin tot hun beschikking om tot meerdere veelbelovende resultaten te komen.

Weids ecosysteem

Een van deze resultaten is a robuust mesh-netwerk dat gebruikmaakt van Wirepas voor de communicatie tussen de netwerk-nodes. Aanvankelijk onderzocht door de Technische Universiteit Tampere (Finland), organiseert deze netwerktechnologie zichzelf en werkt het dus altijd. Boven­dien gebruikt de technologie hier zeer weinig energie voor.

“Dit mesh-netwerk is ideaal voor allerlei toepassingen, waaronder ziekenhuislogistiek”, legt Dennis van Doorn, marketingmanager Wireless Solutions bij Fujitsu, uit, terwijl hij checkt of alles online is. “Verschillende nodes - dit kunnen mobiele nodes zoals onze tags zijn, maar ook allerlei sensoren en vaste ankernodes - verbinden automatisch met elkaar. Het selecteren van het beste communicatiekanaal, de vereiste signaalsterkte en de beste route voor de gegevens is een uniek kenmerk van deze technologie. Het grote voordeel is dat het resulterende mesh-netwerk uiterst robuust is, aangezien er meerdere routes genomen kunnen worden. Het is daarnaast een veel efficiëntere manier om te communiceren, omdat de gegevensstroom gelijkmatig over de verschillende nodes kan worden gedistribueerd, wat zorgt voor een maximale bandbreedte en een minimaal stroomverbruik. Het maakt de technologie bij uitstek geschikt voor complexe omgevingen, zoals ziekenhuizen.”

Van Doorn voegt toe dat het uiteraard enorm helpt om met een ervaren ecosysteempartnernetwerk te werken, dit zijn allemaal deskundigen in hun eigen vakgebied. “Bijna net zoals het Wirepas-netwerk zelf, heeft een naadloze stroom aan informatie tussen partners ervoor gezorgd dat we alle basisvereisten meenemen, evenals add-on functionaliteiten die in de testfase van het Ufound- en MAtriX-project zijn verschenen.”

Slimme verlichting en schakelaars

Een van de uitdagingen in mesh-netwerken is wellicht de grote hoeveelheden nodes die geïnstalleerd moeten worden en de hiermee gemoeide stroomvereisten. Maar, zo verduidelijkt Sytze Terpstra van slimme verlichtingsexpert Ingy, in het geval van het Ufound-project zorgde een ander vernieuwend idee voor een schaalbare oplossing die niet alleen de stroomvereisten zou ondervangen, maar ook toekomstige IoT-applicaties volledig zou ondersteunen. Terpstra: “We hebben al onze slimme LED-verlichtingsarmaturen uitgerust met ankernodes. Dit zijn de vaste nodes in het plafond die samen het mesh-netwerk vormen, dat de batterij-gevoede mobiele tags gebruiken om hun posities te communiceren. Deze oplossing is niet duurder dan de reguliere LED-verlichtingsupgrade die sowieso al gepland stond om op energiekosten te besparen. Daarnaast zijn ook alle stroombeperkingen geregeld. De aansluiting op netstroom betekent een zeer lage latentie van het netwerk. Ook biedt het de mogelijkheid om de hoeveelheid IoT-applicaties die erop draaien in de toekomst eenvoudig uit te breiden.”

Eén van deze applicaties is de integratie van draadloze schakelaars. Het mooie hieraan is, dat er helemaal geen stroom voor nodig is. De energie die wordt opgewekt door op de knop te drukken, is voldoende voor een lichtschakelsignaal of een ‘oproep’ voor assistentie, een bed, of waar je het dan ook maar voor wilt gebruiken. Een bijkomend pluspunt is dat de verlichting, die nu ook deel uitmaakt van het mesh-netwerk, extra functionaliteit biedt zoals daglichtcompensatie en slimme groeperings- en verlichtingsplannen op basis van aanwezigheid of persoonlijke voorkeuren.

Trackingplatform

Een andere bijdrager die zowel bedden als pompen gretig verplaatst terwijl hij deze met zijn laptop via meerdere speciaal ontwikkelde applicaties trackt, is Christian Sveistrup van Systematic. Het in Denemarken gevestigde bedrijf waarvoor hij werkzaam is, is gespecialiseerd in besluitvormingssoftware. De onderneming heeft een uitgebreide eHealth-suite ontwikkeld die de basis vormt voor een op maat gemaakte, rol-gebaseerde trackingsoplossing voor UMC. Sveistrup licht toe: “We gebruiken de lengte- en breedtegraad die we van de Wirepas-tags voor diverse applicaties ontvangen. Eentje betreft een viewer die alle aangesloten apparatuur visualiseert in een plattagrond. We voegen ook extra informatie over de middelen toe. Op basis van iemands’ rol kan de gebruiker dus zien waar de beschikbare bedden of pompen die onderhoud nodig hebben zich bevinden. Algemene informatie kan op grote schermen worden getoond, gebruikers-specifieke informatie op een smartphone of tablet. We kunnen daarnaast middels meldingen taken en alarmen toevoegen. Is er een minimaal aantal pompen dat in een specifiek gebied moet zijn, of mag bepaalde apparatuur de afdeling niet verlaten? Een alarm informeert de juiste persoon over wat er gaande is. Geo-gebaseerde takenlijsten zijn ook mogelijk, en deze zijn vooral nuttig voor onderhoudspersoneel dat vaak langs meerdere gebouwen moet. Zij kunnen nu veel doelgerichter inzichten verkrijgen in nog te klaren klussen in de buurt. Deze takenlijsten zijn natuurlijk niet in beton gegoten. Ze kunnen eenvoudig worden aangepast voor de nachtdienst, wanneer minder mankracht vaak meer terrein moet aanpakken. En er is tenslotte ook de mogelijkheid historische gegevens te gebruiken om de stroom van middelen verder te optimaliseren. Net zoals bij een heatmap, kun je nauwkeurig visualiseren of, en waar, ‘congestie’ heeft plaatsgevonden, wat weliswaar te verwachten is in een opslagkamer, maar liever niet in een gang.”

Gegevens-gestuurde toekomst

Systematic gaat een stap verder en heeft ook tools ontwikkeld voor het optimaliseren van de patiëntenstroom. Hierbij houden zij, maast de beschikbaarheid van middelen, ook rekening met aspecten zoals gezondheid en patiëntveiligheid. Sveistrup: “Dit soort optimalisatie omvat complexe gegevens­wetenschap die verder gaat dan de dagelijkse statistische analyse. Maar als je met meerdere ziekenhuizen en R&D-faciliteiten in Denemarken samenwerkt, dan is het verbluffend wat je met ziekenhuis-IoT kunt bereiken. Dit ligt uiteraard ver buiten de scope van het Ufound-project, maar ze hebben nu wel technologie beschikbaar die dit soort use cases in de toekomst mogelijk maakt.”

Alsof hij dit komt onderstrepen, wandelt er net een arts van twee verdiepingen lager binnen om de speeltuin te bezichtigen. “Je experimenteert met het tracken van midde­len? Perfect! Zou je ook tags aan willekeurige telefoons kunnen toevoegen, en die tracken?” De arts in kwestie is op zoek naar manieren om de respons van verplegers op medische alarmen te verbeteren, en stille alarmen op telefoons overweegt in plaats van ‘piepende’ apparaten. “Onze open afdeling zal worden opgesplitst in kamers die meer privé zijn, maar door muren in plaats van gordijnen te gebruiken is het lastiger om te horen of er medische alarmen afgaan. Rol-gebaseerde toekenning van alarmen via mobiele telefoons zou een rendabel alternatief kunnen zijn. Om zeker te stellen dat dit onze responstijden niet negatief beïnvloedt maar juist bevordert, willen we de bewegingspatronen van verplegers anoniem onderzoeken.”

De ecosysteempartners van Wirepas werken ook aan dit verzoek. Van Doorn legt uit: “Met een ecosysteem van zeer bekwame partners, zijn we in staat om een breed scala aan projecten aan te gaan. Door IoT-componenten en expertise samen te brengen, kunnen we vrijwel elk verzoek aan”.

Of IoT-projecten zoals Ufound of de stille medische alarm-studie over geheel UMC worden uitgerold, zal door het bestuur worden besloten. Lamains bevindingen vanuit de speeltuin zullen in de tweede helft van dit jaar worden geëvalueerd.

Liam van Koert