Adozione della tecnologia RFID in strutture sanitarie.

Adozione della tecnologia RFID in strutture sanitarie. L esperienza dell A.O. Ospedali Riuniti di Bergamo di *Luca Braglia *Guido Marcheselli -*Davide Fania **Ezio Colleoni - **Michele Andreoletti **Maddalena Branchi 1. ABSTRACT L adozione della tecnologia RFID per l identificazione di apparecchiature utilizzate in ambito sanitario presenta diverse criticità dovute alla estrema varietà delle apparecchiature facenti parte del parco tecnologico e al rischio di interferenza sul corretto funzionamento di dispositivi vitali per i pazienti. Il test condotto da ELLF e dalla USSA Ingegneria Clinica degli Ospedali Riuniti di Bergamo ha riscontrato dei risultati soddisfacenti nell utilizzo della tecnologia, sia per quanto riguarda le prestazioni di rilevamento sia per l assenza di interferenze sul funzionamento dei dispositivi medici. 2. INTRODUZIONE Le tecnologie ed i dispositivi medici sono un elemento irrinunciabile nei processi di diagnosi e terapia, ma generano una elevata complessità di gestione. E fondamentale organizzare e tenere sotto controllo l identificazione di ciascuna apparecchiatura durante l intero periodo di utilizzo nella struttura ospedaliera. Occorre inoltre prevedere misure cautelative per prevenire furti di apparecchiature di piccole/medie dimensioni. Inoltre, esigenza specifica per la realtà degli Ospedali Riuniti di Bergamo, l identificazione dei dispositivi è necessaria per l esecuzione ed il controllo del trasloco

dall attuale struttura al nuovo ospedale attualmente in costruzione. Sulla base di queste premesse si è scelto di iniziare un test sull applicazione della tecnologia RFID in ambito sanitario valutando i possibili impatti sul corretto funzionamento delle apparecchiature e ponendo particolare attenzione ai costi di implementazione e di gestione. 3. LA TECNOLOGIA RFID La tecnologia RFID, acronimo di Radio Frequency IDentification, è nata in ambito aereonautico/militare per l identificazione a distanza di oggetti o persone. L evoluzione tecnologica degli ultimi anni ha portato alla realizzazione di apparati e strumentazione con prestazioni sempre maggiori e dimensioni sempre più contenute, permettendo lo sviluppo di applicazioni in molteplici settori. L'elemento che caratterizza un RFID è il transponder o tag. Il tag è un componente e- lettronico composto da un chip ed una antenna. Il chip (grande pochi millimetri) è costituito da una memoria non volatile contenente un codice unico, il quale viene trasmesso tramite l'antenna all'apparato lettore. Nel tag passivo, il dispositivo lettore (di seguito indicato semplicemente con il termine antenna ) emette un campo elettromagnetico/elettrico che tramite il processo della induzione genera nell'antenna del tag una corrente che alimenta il chip. Il chip alimentato comunica tutte le sue informazioni che vengono irradiate verso l antenna di lettura. I tag attivi invece sono alimentati da una piccola batteria interna. È possibile realizzare tag RFID in molteplici formati: inseriti in etichette del tutto simili a quelle normalmente utilizzate nei capi di abbigliamento, oppure sotto forma di adesivi da applicare agli oggetti, o all'interno di tessere formato carta di credito. Il vantaggio offerto da questo tipo di tecnologia rispetto ai sistemi di identificazione attualmente più utilizzati (codici a barre e lettori a banda magnetica), è che il lettore non ha bisogno di avere la visibilità ottica rispetto all'etichetta e funziona in tempi estremamente ridotti (circa 1 decimo di secondo). Sul mercato sono presenti molteplici tipologie di tag, diversi per dimensioni, layout dell antenna e frequenza di lavoro. La scelta di un tag è legata al suo campo di applicazione, al materiale dell oggetto da identificare e all ambiente di lavoro (ad esempio nel caso di tag che devono funzionare immersi in liquidi). Per oggetti con una significativa quantità di componente metallica, che influenza la capacità ricezione del campo generato dall antenna, occorre associare al tag un piccolo nucleo di ferrite per convogliare il campo eletromagnetico nella giusta direzione. Il tag in questo caso è definito on metal ed assume dimensioni maggiori, garantendo però una maggiore capacità di essere rilevato. 4. SPECIFICHE TECNICHE TECNO- LOGIA UHF RFID Le frequenze attualmente approvate in ambito RFID UHF sono tra gli 865 e 868 MHz con una potenza erogata dalle antenne di di 2 watt, espandibile a 4 watt. Attualmente vi sono diverse teorie sulla bio-compatibilità delle frequenze RFID UHF in ambito civile, soprattutto nell ambito della sanità. Da una ricerca (dal nome REFLEX) svolta dal Prof. Franz Adlkofer (Verum foundation Munich DE) per conto della European Commission Information society and Media, si è determinato che l emissione di campi elettromagnetici (Wi-Fi, GSM, UMTS, RFID) hanno mostrato che i valori di genotossicità (cioè il livello di errori genetici durante le replicazioni cellulari) dei campioni esposti erano quattro volte superiori alla norma. Si deve però specificare che tale ricerca è stata effettuata utilizzando frequenze ben maggiori di quelle appartenenti alla soluzione RFID in oggetto (Wi-Fi, GSM, UMTS utilizzano frequenze intorno ai 2Ghz, mentre quella RFID oggetto della ricerca era superiore ai 915Mhz riservata a scopi militari e non approvata dal nuovo ordinamento italiano). Adozione della tecnologia RFID in strutture sanitarie Il caso dell A.O. di Bergamo Pagina 2 di 7

L UHF, a differenza degli LF o HF, si avvantaggia di range di lettura dai 5 ai 30mt, ma ha insiti anche degli svantaggi, quali: - Presenza di liquidi - Rifrazione Un tag RFID UHF non può essere rilevato se a contatto con sostanze liquide (quindi anche del corpo umano composto all 80% di acqua); in presenza di metallo si possono generare degli effetti di rimbalzo del segnale fino a rendere vano o inutilizzabile il dispositivo stesso. Quando si introduce un sistema di rilevazione RFID è molto importante analizzare l ambiente (dal punto di vista strutturale) in cui viene introdotta la soluzione ed anche la configurazione delle antenne utilizzate per la rilevazione dei tag stessi (dimensione/ampiezza del campo elettromagnetico, potenza - tra i 2 max 4 watt - orientamento). Per i test effettuati, oggetto del presente documento, non è stata effettuata alcuna attività di settaggio ed ottimizzazione dei sistemi di rilevazione. 5. SVOLGIMENTO DEL TEST Si è scelto di utilizzare tag passivi con frequenza di lavoro nella banda UHF (865 e 868 MHz), che permettono distanze di lettura dell ordine di qualche metro. La scelta del tag di tipo passivo è dovuta alla maggiore semplicità di gestione ed i bassi costi di acquisto e manutenzione. Lo svolgimento del test è stato suddiviso in due diverse valutazioni: 2. determinazione delle prestazione e dell impatto sulle singole apparecchiature (test neutro); 3. determinazione delle prestazioni e dell impatto sull attività sanitaria (test in ambiente sanitario specialistico). 6. SVOLGIMENTO TEST NEUTRO L esecuzione di una fase di test in un ambiente neutro, ovvero in un ambiente in cui non viene effettuata attività sanitaria, ha avuto come obiettivo la valutazione delle eventuali interferenze tra i campi elettromagnetici prodotti dalle antenne RFID ed il regolare funzionamento delle apparecchiature. L intero test si è svolto in un unica giornata, all inizio del mese di marzo 2008. Una antenna RFID (Motorola modello AN 0) è stata installata in un corridoio lontano da attività sanitarie, per escludere qualsiasi possibilità di interferenze. Le etichette RFID sono state posizionate su 14 dispositivi medici di diversa tipologia e di diversi produttori. Oltre ai dispositivi medici sono stati posizionati dei tag su 2 computer ed 1 display LCD. Le apparecchiature oggetto del test rientrano nelle seguenti categorie: Ecografo portatile con sonde Monitor multiparametrico (2 modelli) Defibrillatori (2 modelli) Elettrobisturi Pulsossimetro Pompa infusione Elettrocardiografo Stampante medicale Computer ad uso generico Le due tipologie di tag applicate sui dispositivi sono state le seguenti: tag passivi no metal, adatti a dispositivi medici non contenenti metallo o contenenti minime quantità di esso, con dimensioni massime di 3 x 10 cm, realizzati su supporto flessibile di spessore inferiore al millimetro; tag passivi on metal, realizzati con un contenitore in resina plastica al cui interno trovano spazio il tag e il nucleo in ferrite. In questo caso le dimensioni raggiungono il Adozione della tecnologia RFID in strutture sanitarie Il caso dell A.O. di Bergamo Pagina 3 di 7

massimo di 3 x 8 cm con una altezza di circa 8 mm. tag no metal tag on metal Sono stati applicati più tag in diverse posizioni sulla stessa apparecchiatura, valutando la capacità del tag di essere rilevato dall antenna. Il test è stato eseguito facendo passare le apparecchiature, trasportate a mano da un o- peratore, in prossimità dell antenna. Il test ha posto attenzione ai diversi orientamenti del tag rispetto all antenna, e alla presenza di e- ventuali ostacoli fra il tag e l antenna (ad e- sempio la mano dell operatore o altre apparecchiature posizionate vicino al tag). Per valutare l impatto della tecnologia RFID si è inoltre scelto di mantenere accese le apparecchiature medicali, per valutare se la frequenza UHF emessa sia fonte di interferenze o malfunzionamenti. 7. SVOLGIMENTO TEST IN AMBIEN- TE SANITARIO SPECIALISTICO A seguito del test neutro si è deciso di posizionare una antenna nella USC di Cardiochirurgia, in corrispondenza del passaggio tra il comparto operatorio e la terapia intensiva (vedi la figura seguente). I tag, prevalentemente di tipo passivo no metal, sono stati posizionati su un totale di 51 apparecchiature medicali, delle seguenti tipologie: n.29 pompe d infusione n.5 pompe a siringa n.2 ecografi n.3 pacemaker n.4 contropulsatori n.1 radiologico portatile n.3 apparecchi per ipotermia n.2 apparecchi per dialisi n.2 misuratore gittata cardiaca n.1 lampada scialitica carrellata L antenna, rimasta posizionata per 27 giorni durante il mese di aprile 2008, ha rilevato i le apparecchiature, singole o collegate al paziente, nei passaggi tra sala operatoria e terapia intensiva e tra la terapia intensiva ai reparti di degenza. Gli obiettivi di questa fase del test sono: valutare eventuali interferenze tra l antenna RFID e dispositivi medici portatili e fissi presenti negli ambienti sanitari (l antenna è stato posta a poco più di 20 m dalle sale operatorie); valutare l impatto della tecnologia RFID sull attività del personale sanitario; valutare l adeguatezza dei tag adottati per il test in condizioni di utilizzo quotidiano dei dispositivi (tenacità adesivo, intralcio nelle operazioni, etc.); valutare le difficoltà operative legate all istallazione delle antenne, al loro collegamento con la rete dati e all alimentazione elettrica. Adozione della tecnologia RFID in strutture sanitarie Il caso dell A.O. di Bergamo Pagina 4 di 7

(n. 519) 89BC (n. 518) 89BC (n. 524) 100 200 1 1 1 100 200 REI 155 da sistemare 80 UNI 45 (n. ) 34A-144BC (n. 525) REI 155 REI TUBI REI 80 +13 120 1 155 REI 1 230 30 TERAPIA INTENSIVA SALE OPERATORIE DEPOSITO 80 210 255 ANTENNA RFID CAMERA 7 LETTI 19-20-21 0 10 20m CAMERA 6 LETTI 16-17-18 OTORINO PIANTA POSIZIONAMENTO ANTENNA NEI LOCALI DI EFFETTUAZIONE DEL TEST 8. RISULTATI DEL TEST NEUTRO I dati raccolti durante il test in ambiente neutro sono riportati nella seguente tabella: Apparecchiature con tag applicato n. 17 TAG NO METAL applicati n. 20 TAG ON METAL applicati n. 27 Passaggi effettuati n. 54 Passaggi effettuati per verifica tag on metal Passaggi effettuati per verifica tag no metal n. su 54 n. 54 su 54 Passaggi letti tag on metal n. 38 su Passaggi letti tag no metal n. 36 su 54 Il successo nel rilevamento di un tag è influenzata dei seguenti fattori: Posizione del tag (sul lato dell apparecchiatura rivolto verso l antenna o sul lato opposto) Orientamento del tag (massima superficie del tag rivolta all antenna oppure posizionato di taglio ) Posizionamento del tag all esterno dell apparecchiatura o al suo interno. Presenza di ostacoli fisici tra il tag e l antenna (ad esempio l involucro dell apparecchiatura nel caso di tag inseriti all interno) Efficacia del tag messo a contatto con il corpo umano (ad esempio una mano a contatto del tag) Velocità di transito nella zona sorvegliata dall antenna. Adozione della tecnologia RFID in strutture sanitarie Il caso dell A.O. di Bergamo Pagina 5 di 7

9. RISULTATI DEL TEST IN AMBIEN- TE SANITARIO SPECIALISTICO Non sono stati segnalati problemi su nessuna delle apparecchiature mediche in uso nei locali coinvolti nel test. Durante i 27 giorni di esecuzione sono state effettuate 9.712 rilevazioni, corrispondenti a circa 1000 passaggi di apparecchiature in prossimità dell antenna. La differenza tra questi due riscontri è dovuta alla configurazione dell antenna: è stata impostata per rilevare la presenza di un tag RFID ogni secondo, e ha quindi effettuato più rilevazioni in presenza di tag fermi nel suo volume di azione. Per gestire questa ridondanza di dati si è scelto di eliminare, dall elenco originale di 9.712 rilevazioni, tutte le registrazioni riferite allo stesso tag e registrate a meno di 10 secondi di distanza l una dall altra. In seguito a questa operazione si è ottenuto un elenco di 1075 registrazioni, corrispondenti ad altrettanti passaggi di apparecchiature. I dati relativi ai passaggi rilevati dall antenna sono stati confrontati con i dati raccolti da personale presente in reparto, a cui è stato affidato il compito di registrare manualmente il transito di tutte le apparecchiature nel campo d azione dell antenna. Sono disponibili i dati relativi alle osservazioni compiute in 9 dei 27 giorni di durata del test. Grazie al confronto dei dati raccolti è stato possibile valutare le prestazioni del sistema installato, ottenendo una percentuale di successo del 77%. 10. ANALISI DEI RISULTATI L analisi dei dati acquisiti consente di trarre alcune conclusioni relativamente all applicazione della tecnologia RFID in ambito sanitario. Un risultato significativo è il non aver riscontrato la presenza di interferenze tra la tecnologia RFID ed il funzionamento delle apparecchiature mediche coinvolte nella verifica. Le prestazioni di ciascun tag sono influenzate dal disegno dell antenna integrata nell etichetta, dall orientamento rispetto all antenna del lettore, dalla vicinanza di parti metalliche e dall eventuale contatto con parti del corpo umano (contenente acqua che assorbe le onde elettromagnetiche e disturba il segnale). Riguardo alla scelta del tag, non è al momento possibile avere un modello unico che offra il massimo delle prestazioni su ciascun tipo di apparecchiatura a causa della e- strema varietà delle stesse. E necessario individuare il miglior compromesso attraverso prove sul campo, restringendo il campo di scelta ad un unico tag di tipo no metal per un uso generale ed un unico tag di tipo on metal per le situazioni particolari. Tag no metal I tag no metal hanno fornito una buona prestazione complessiva. La scelta della zona dell apparecchiatura su cui applicare l etichetta risulta di significativa importanza: la presenza di parti metalliche o circuiti elettronici a contatto della superficie sui cui è attaccato il tag influenza le prestazioni e riduce notevolmente la distanza di lettura tra tag e antenna. Inoltre anche nel nel caso in cui durante il trasporto del dispositivo il tag risulti a contatto con il corpo umano, le prestazioni si riducono significativamente. Tag on metal I tag on metal si sono rivelati avere prestazioni migliori dei no metal, risultando meno sensibili ad influenze dovute alle parti metalliche o circuiti elettronici contenute nell apparecchiatura. I tag on metal hanno però un maggiore ingombro, fattore che aumenta la difficoltà di installazione (è consigliabile l utilizzo di rivetti), ed hanno un costo di acquisto maggiore. L ingombro inoltre altera il profilo dell apparecchiatura, limitando la scelta della zona di posizionamento e aumentando la facilità di danneggiamento. Adozione della tecnologia RFID in strutture sanitarie Il caso dell A.O. di Bergamo Pagina 6 di 7

I tag on metal hanno una buona risposta anche nel caso in cui si scelga di posizionare il tag all interno dell involucro dell apparecchiatura, nei casi in cui questo sia possibile. Questa scelta elimina gli svantaggi dovuti all ingombro del tag all esterno dell apparecchiatura ma comporta una maggiore difficoltà durante la fase di posizionamento del tag. Campi di applicazione I risultati ottenuti sono incoraggianti per l utilizzo della tecnologia RFID per garantire la tracciabilità delle apparecchiature in uso nell Azienda Ospedaliera. Attraverso l installazione di antenne di lettura sui principali varchi di accesso/uscita della struttura è possibile avere un accettabile livello di controllo sulla presenza delle apparecchiature nella struttura ospedaliera o nei singoli reparti. Per quanto riguarda l utilizzo della tecnologia RFID per contrastare i furti, essa può essere utilizzata come deterrente ed essere un ausilio ad eventuali indagini. L utilizzo di lettori portatili fornisce un efficace ausilio per l esecuzione di un censimento dei parco tecnologico. Nel caso del trasloco al nuovo ospedale è efficace sia per il controllo delle apparecchiature in uscita dal vecchio ospedale e in ingresso nel nuovo, sia per lo smistamento delle apparecchiature nei nuovi locali di destinazione. Impatto economico Il costo di adozione della tecnologia RFID è strettamente correlato al numero di aree sorvegliate che si vuole siano presenti nella struttura. Il numero di antenne da installare su ciascun varco dipende dalle dimensioni della zona sorvegliata (corridoi, porte). Le caratteristiche e le prestazioni delle etichette in commercio vanno sempre verificate sul campo attraverso opportuni test per scegliere il miglior rapporto prestazioni/prezzo per la propria realtà. Manutenzione Occorre porre attenzione nella fase di scelta e di applicazione del tag per mantenere bassi i costi di manutenzione e di gestione: il tag deve essere saldamente fissato all apparecchiatura, tramite adesivo tenace o rivettatura, per evitare la rimozione o il distacco del tag. Sistemi informativi Le antenne di lettura possono comunicare con il database di raccolta dei dati utilizzando la rete TCP/IP già presente in azienda: non è quindi necessario realizzare un cablaggio specifico. Per un efficace utilizzo della tecnologia RFID è necessario prevedere lo sviluppo e l adozione di un software per l interpretazione dei dati acquisiti che fornisca gli indicatori e le informazioni desiderate. Sono da considerare, se necessari, anche i costi di integrazione con il software già in uso per la gestione dell anagrafica e della manutenzione delle apparecchiature. * AZIENDE E.L.L.F. S.R.L. DI PARMA JOB 3 S.R.L. DI BAGNOLO MELLA (BS) **USSA INGEGNERIA CLINICA, A.O. OSPEDALI RIUNITI DI BERGAMO Adozione della tecnologia RFID in strutture sanitarie Il caso dell A.O. di Bergamo Pagina 7 di 7