醫(yī)院環(huán)境下穿戴式實時跟蹤護理監(jiān)測系統的設計

【摘要】自行設計了穿戴式護理監(jiān)測系統，介紹其穿戴方案、監(jiān)測終端、無線傳輸、電子護士站、護理專家系統的設計內容及功能。該監(jiān)測系統具有如下優(yōu)勢：可動態(tài)觀察生理體征變化趨勢，從而準確、及時掌握患者病情變化；生理參數自動采集傳輸可避免差錯；電子護士站界面友好并且圖文并茂，使用便捷；專家系統能及時對監(jiān)測數據進行分析，并對異常信息及時報警，以保障住院患者的安全，減輕護理人員的工作負荷等。該護理監(jiān)測系統既能減少工作誤差、保證護理安全，又能夠提高工作效率。

作者單位： 271000　山東省，泰安市中醫(yī)醫(yī)院（杜娟、李強）；國家衛(wèi)生計生委醫(yī)院管理研究所（董丹）； 北京郵電大學（呂英華、張金玲）

通信作者：杜娟，Email:tadujuan@126.com

Design on wearable real-time follow-up nursing monitoring system in hospital environment

Du Juan, Dong Dan, Li Qiang, et al. Traditional Chinese Medical Hospital of Tai'an City, Shandong Province 271000, China (Du Juan, Li Qiang); National Institute of Hospital Administration (Dong Dan); Beijing University of Posts and Telecommunications (Lv Yinghua, Zhang Jinling)

Corresponding author: Du Juan, Email: tadujuan@126.com

【Abstract】A wearable nursing monitoring system is designed by the author, whose wearing scheme, monitoring terminal, wireless transmission, electronic nurse station, and nursing expert system design are introduced in detail. This monitoring system has the following advantages: it can dynamically observe the change trend of physiological signs and correctly and timely grasp the condition changes of patient; the physiological parameters are acquired and transmitted automatically to avoid mistake; the friendly interface of electronic nurse station use both text and graphics and is convenient for use; the expert system is able to timely analyze the monitored data and give a prompt alarm in case of abnormal information so as to protect the safety of inpatients and lessen the workload of nursing staff. This nursing monitoring system can not only reduce work error and ensure nursing safety but also improve working efficiency.

【Key words】Nursing monitoring system; Electronic nurse station; Nursing expert system

隨著網絡技術的快速發(fā)展和醫(yī)療信息化水平的不斷提升，信息化、網絡化解決方案在護理領域得到了越來越廣泛的應用，在減少誤差、提高護理質量、降低使用成本、支持護理決策等方面發(fā)揮著巨大的作用 [1]。具有患者定位、身份識別、生理體征實時監(jiān)測等功能的便攜式護理監(jiān)測系統已成為臨床護理工作的迫切需求。本研究旨在設計一種穿戴式并能實時跟蹤住院患者，同時可測量生理參數的電子護理設備，該設備依托醫(yī)院專網的電子護士站及相應的專家系統，組建具有高可靠性、組網簡單、低輻射、低成本、低功耗、終端可24h隨身攜帶等特點的護理監(jiān)護網絡。

1　穿戴式護理監(jiān)測系統的設計

1.1穿戴方案設計

（1）體溫監(jiān)測和定位設備：為直徑約5cm的小型傳感器，以醫(yī)用敷貼固定于患者下腹部腹主動脈主干兩側血流豐富的位置。

（2）無創(chuàng)血糖和血氧飽和度監(jiān)測設備：為指套式戴在患者指端。

（3）腕表式監(jiān)測設備：內部安裝脈搏監(jiān)測和血壓監(jiān)測模塊及患者定位、身份識別功能模塊。

1.2 監(jiān)測終端設計

（1）體溫數據采集模塊：采用DS18B20智能溫度傳感器，提供12位(二進制)溫度讀數指示器件的溫度，信息經過單線接口送入或從DSl8B20送出。DSl8B20接口極其簡單，使用方便。從主機CPU到DSl8B20僅需一條線(和地線)。經測試，在溫度30～40℃之間，平均誤差小于0.2℃，分辨率達0.1℃ [2]，本系統測得的體溫數據較穩(wěn)定，能夠滿足臨床測量的需求。

（2）血壓、脈搏監(jiān)測模塊：將壓力傳感器MPVX5050GP采集的脈沖信號分兩路接入 CC2430進行分析處理，一路進行 D/A轉換，得到靜壓信號數據；另一路經過濾波放大電路進行 D/A 轉換，得到放大的脈搏波信號數據。經測試，血壓采集節(jié)點與水銀血壓計的測量結果比較，收縮壓及舒張壓誤差范圍均≤5mmHg ；脈搏測量誤差控制在5%以內 [3]，可以用于臨床監(jiān)測。

（3）血氧監(jiān)測模塊：選取MSP430FG439芯片作為主控芯片，根據光譜吸收特性曲線，選用660nm和940nm兩種波長的光作為光源。測試表明：血氧監(jiān)測終端能夠滿足對人體血氧實時監(jiān)測的需求。

（4）無創(chuàng)血糖監(jiān)測模塊：采用基于MSP430F1611芯片的低功耗無創(chuàng)血糖監(jiān)測設備，每1μ mol/L葡萄糖濃度變化傳感器能產生 10nA 左右電流變化，單片機內部自帶模擬數字轉換功能用于數據采集。無創(chuàng)血糖監(jiān)測值與有創(chuàng)血糖測量值的相關系數為 0.965，檢測標準偏差為0.208 mmol/L [4]，測量精度和測量范圍能夠滿足臨床血糖測量的要求。

（5）報警模塊：血壓報警閾值設置：收縮壓<90mmHg或>140mmHg，舒張壓<60mmHg或>90mmHg；體溫報警閾值設置：≤35℃或≥37℃；脈搏報警閾值：≤60次/min或≥90次/min，其報警閾值還能根據患者病情需要調整報警范圍。

1.3 無線傳輸設計

采用CC2530作為主控芯片搭建ZigBee星形網絡，一方面通過 ZigBee 網絡與血壓采集節(jié)點通信，按照規(guī)定間歇(15min～30min)采集患者生理體征；另一方面通過以太網與監(jiān)測中心連接，執(zhí)行主機命令并作出響應。經測試，數據可以在中心節(jié)點覆蓋半徑20m范圍內可靠傳輸；GPS定位模塊采用瑞士U-BLOX生產的芯片，通過解析GPS全球定位系統網絡傳輸協議（NMEA0183通信協議），提取患者位置的經緯度信息，通過AT命令發(fā)送短信進行報警 [5]。實時測量的生理參數數據可通過ZigBee等手段實時傳輸至電子護士站，部分信息直接送達責任護士及責任醫(yī)生的手機。

1.4 電子護士站系統設計

設計界面友好、使用方便的電子護士站系統，用于搜集、存儲、分類、管理電子護理設備提供的實時生理體征參數。系統針對醫(yī)院環(huán)境，采用面向對象的編程語言，在VC++6.0環(huán)境下進行開發(fā)，監(jiān)測終端采集的生理體征信息通過Access 2003數據庫統一管理，護士站監(jiān)測中心系統軟件對數據進行接收處理并存儲。用戶可以查詢每個采集節(jié)點的實時數據及歷史曲線圖等信息，并能夠方便設置及調整各生理參數的報警閾值。

1.5 護理專家系統的設計

護理專家系統由數據采集、數據處理、數據恢復顯示和數據庫等模塊組成，能夠實現對人體生理參數進行24h的連續(xù)監(jiān)測和分析。該系統具有多用戶實時數據的實時分析功能，能夠對實時生理參數和標準生理參數進行比較，并進行危險閾值的判斷、預警。

2　結果

醫(yī)院環(huán)境下穿戴式實時跟蹤護理監(jiān)測系統經實驗室測試及初步臨床驗證結果顯示，監(jiān)測數據與護理人員定時測量節(jié)點數據比較，所測得的體溫、脈搏、血壓、血氧、血糖值兩組間比較，差異無統計學意義（P>0.05），能夠滿足臨床護理工作的需要，并具有以下優(yōu)點：①可動態(tài)觀察生理體征變化趨勢，準確、及時地掌握患者病情變化；②生理參數自動采集傳輸，避免差錯；③電子護士站界面友好且圖文并茂，使用便捷；④專家系統能及時對監(jiān)測數據進行分析，并對異常信息及時報警，保障住院患者的安全；⑤能夠減輕護理人員的工作負荷。

3　討論

體溫、脈搏、血壓、血糖等人體基本生理體征反映著患者病情的細微變化。傳統的定時手工測量繪制方式，無法完整地描述生理參數的實時波動，而且還有可能漏掉重要的病情信息。另外，由于無法有效地執(zhí)行核對及不能獲得患者病情及其位置變化的報警信號，易導致患者猝死、走失、跌倒等護理差錯、事故等，嚴重威脅著患者的生命安全和醫(yī)院的正常醫(yī)療秩序。心電監(jiān)護儀由于體積大、導線多等原因，僅限于對重癥患者的短期使用。移動終端（PDA）的采用使錄入生命體征信息更方便、持久、安全，但在性能及提高工作效率方面尚需加強 [6]。而針對住院患者所設計的護理監(jiān)護系統，能夠有效地保障患者的生命安全，防范護理意外事件和醫(yī)療糾紛的發(fā)生，提升護理服務質量，減輕護理人員的工作負荷，適用于已引進護理信息系統（NIS）的各級綜合醫(yī)院和?？漆t(yī)院，尤其適用于心內、呼吸、內分泌、腦病、兒科等病情變化快、意外事件多發(fā)的科室。此外，傳染病房利用其進行生理體征的自動采集與傳輸，可減少醫(yī)院感染的發(fā)生。