醫(yī)院內(nèi)配置公共自動(dòng)體外除顫儀的研究

陳永娟，李啟東，李格麗

1.東莞臺(tái)心醫(yī)院 設(shè)備科，廣東 東莞 523000；2.佛山市禪城區(qū)中心醫(yī)院 設(shè)備科，廣東 佛山 528000；3.深圳市薩米醫(yī)療中心 護(hù)理部，廣東 深圳 518000

引言

自動(dòng)體外除顫儀（Automated External Defibrillator，AED）作為一種通過(guò)電擊來(lái)?yè)尵群椭委熤旅孕穆墒С５谋銛y式設(shè)備，已被大量的臨床研究證實(shí)其安全和有效性，但建立一個(gè)高效、合理的公共除顫項(xiàng)目仍在探索中[1]。

本文論述內(nèi)容涵蓋醫(yī)院內(nèi)門(mén)診區(qū)域及公共區(qū)域自動(dòng)體外除顫儀配置的主要程序。首先，從宏觀及客觀角度分析了院內(nèi)公共區(qū)域配置AED的必要性；其次，從采購(gòu)角度，在論證討論AED選擇階段引入了統(tǒng)籌學(xué)的層次分析法，各專(zhuān)家及相關(guān)人員通過(guò)對(duì)指標(biāo)間兩兩比較，得出成對(duì)比較矩陣，然后計(jì)算權(quán)向量并作一致性檢驗(yàn)，最終選擇飛利浦HeartStart FRx自動(dòng)體外除顫儀）在AED選擇中的權(quán)重超過(guò)1/2，應(yīng)作為第一選擇品牌；接著，在AED放置地點(diǎn)的選擇中，使用圖論得出簡(jiǎn)化路圖，并結(jié)合Floyd算法對(duì)AED的位置選擇進(jìn)行建模分析，整個(gè)建模結(jié)果可靠；同時(shí)，結(jié)合醫(yī)院的實(shí)際情況進(jìn)行整改，確定了全院公共區(qū)域和門(mén)診范圍內(nèi)一共配置4臺(tái)便攜式AED，能確保在3 min內(nèi)取得AED并使用，有效保證了心臟驟停病人的安全，該模型為AED的地點(diǎn)設(shè)置提供了有效的依據(jù)；最后，根據(jù)現(xiàn)有情況制定了AED的管理辦法。

本文通過(guò)層次分析法及圖論的觀點(diǎn)建立數(shù)學(xué)模型，使整個(gè)院內(nèi)門(mén)診區(qū)域及公共區(qū)域自動(dòng)體外除顫儀的配置程序更加系統(tǒng)化，更有說(shuō)服力，也能更好地發(fā)揮自動(dòng)體外除顫儀在院內(nèi)應(yīng)急狀況中的作用，以下將做詳細(xì)論述。

1 醫(yī)院內(nèi)配置公共自動(dòng)體外除顫儀意義

1.1 宏觀要求

隨著中國(guó)居民老年化進(jìn)程的加快[2]，亞健康問(wèn)題的增加[3]，健康問(wèn)題備受關(guān)注，其中，我國(guó)心血管?。–ardiovascular Disease，CVD）患病率及死亡率仍處于上升階段，CVD死亡占居民疾病死亡構(gòu)成40%以上，居首位，高于腫瘤及其他基本，中國(guó)CVD日漸嚴(yán)重，已成為重大的公共衛(wèi)生問(wèn)題[4]；心臟驟停又是心血管疾病死亡的主要表現(xiàn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)心臟驟停（Cardiac Arrest，CA）是導(dǎo)致居民死亡的主要原因之一，截至2011年，美國(guó)每年有36萬(wàn)人反生CA，中國(guó)則超過(guò)50萬(wàn)人[5]。而導(dǎo)致心臟驟停的病理生理機(jī)制最常見(jiàn)是心室顫動(dòng)，而早期使用電擊除顫是治療室顫的有效手段，《國(guó)際心肺復(fù)蘇和心血管急救指南》近年來(lái)也一直強(qiáng)調(diào)“生存鏈”對(duì)于CA患者存活的重要性，并于2015年更新時(shí)將其拆分為院內(nèi)和院外兩條生存鏈[7]。盡管近年來(lái)生命復(fù)蘇科學(xué)取得了巨大的進(jìn)步，但是基礎(chǔ)生命支持（Basic Life Support，BLS）仍是影響患者預(yù)后的關(guān)鍵?！?015年美國(guó)心臟協(xié)會(huì)心肺復(fù)蘇及心血管急救指南更新》中，關(guān)于先給與心臟驟停者電擊還是先進(jìn)行心肺復(fù)蘇給與了更新，當(dāng)可以馬上取得AED時(shí)，應(yīng)盡快使用AED；當(dāng)不能馬上取得AED時(shí)，應(yīng)在他人前往獲取并準(zhǔn)備AED時(shí)開(kāi)始心肺復(fù)蘇，應(yīng)在AED可供使用后盡快使用并嘗試進(jìn)行除顫，而醫(yī)院內(nèi)是病患密集區(qū)域，發(fā)生CA的潛在可能性較大。由于心臟驟停發(fā)生4～6 min腦細(xì)胞即發(fā)生不可逆損傷，所以將心臟驟停后的4 min作為心肺復(fù)蘇的“黃金時(shí)間”，能在最短時(shí)間內(nèi)獲取并使用AED，能提高除顫成功率及患者復(fù)蘇率[8-9]，所以醫(yī)院內(nèi)部在公共區(qū)域配備AED是必要的。

1.2 醫(yī)院發(fā)展要求

作為一家以JCI標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行的醫(yī)院，本院嚴(yán)格執(zhí)行JCI各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，其中 Care of Patients（COP）章節(jié)提出，復(fù)蘇服務(wù)里“COP.3.2 Resuscitation services are available throughout the hospital.”[10]，即全院范圍內(nèi)都能隨時(shí)獲得復(fù)蘇服務(wù)，能否達(dá)到該要求，衡量要素有：① 全院內(nèi)所有患者24 h內(nèi)隨時(shí)獲得復(fù)蘇服務(wù)；② 用于復(fù)蘇的醫(yī)療設(shè)備及用于基本和高級(jí)的生命支持藥物是標(biāo)準(zhǔn)化的；③ 在院內(nèi)所有區(qū)域，發(fā)現(xiàn)心臟驟停或呼吸停止后，立即提供BLS，并在5 min內(nèi)提供高級(jí)生命支持?；谝陨弦兀簝?nèi)配置自動(dòng)體外除顫儀刻不容緩。但由于患者或公眾對(duì)自動(dòng)體外除顫的認(rèn)識(shí)較低，所以一個(gè)高效、合理的公共除顫項(xiàng)目是非常必須的，且配置AED后需要定期對(duì)院內(nèi)人員進(jìn)行基礎(chǔ)生命支持BLA的培訓(xùn)[11]，使病人的安全得到很好的保障。

因此，醫(yī)院為提高醫(yī)療質(zhì)量與患者安全，本院于2015年開(kāi)始在公共區(qū)域設(shè)置自動(dòng)體外除顫儀。

2 設(shè)備的品牌要求選擇

市場(chǎng)上AED的品牌及型號(hào)較多，招標(biāo)談判中必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行比較選擇。經(jīng)過(guò)采購(gòu)前與臨床科室進(jìn)行研究討論，所選擇的AED必須是能應(yīng)對(duì)苛刻環(huán)境的；是能快速給予有效除顫治療的；操作應(yīng)用簡(jiǎn)單的；電池性能好的；設(shè)備自檢功能較為全面，能有效輔助管理人員進(jìn)行工作的。因此根據(jù)這些要求設(shè)定相關(guān)項(xiàng)目對(duì)AED進(jìn)行評(píng)判[12]。具體參數(shù)如下：

（1）物理規(guī)格、性能：整機(jī)體重（含電池）≤2.8 kg（重量）；應(yīng)能承受在任何角度由1.5 m高度跌落后仍完好無(wú)損（耐摔）；具有IP55的防塵防水設(shè)備（防水）；最高工作環(huán)境溫度不低于50℃（耐高溫）。

（2）除顫性能：除顫波形參數(shù)可根據(jù)病人阻抗自動(dòng)補(bǔ)償（阻抗自動(dòng)補(bǔ)償）；充電至200 J時(shí)間不超過(guò)7 s（充能時(shí)間）；同步放電延時(shí)小于60 ms （同步延時(shí)）；采用雙相波技術(shù)，雙相指數(shù)截?cái)啵˙TE）波形（除顫波形）。

（3）操作性能：具有電極片粘貼方式示意圖，電極片粘貼位置動(dòng)畫(huà)提示（電極片提示）；具有充放電語(yǔ)音提示（充放電提示）。

（4）電池性能：至少可支持300次200 J除顫治療（200 J治療次數(shù)）；可檢測(cè)電池低電量并給出報(bào)警提示，低電量報(bào)警后至少還可以支持10次200 J除顫充放電（低電報(bào)警后，200 J治療次數(shù)）。

（5）設(shè)備自檢：具有開(kāi)機(jī)自檢、每天自檢、每月自檢功能，具有自檢結(jié)果顯示功能，提供設(shè)備狀態(tài)指示燈：根據(jù)自檢結(jié)果，紅燈、綠燈彩色顯示設(shè)備狀態(tài)（自檢結(jié)果顯示）。

從而可看出，一共有五大項(xiàng)，13小項(xiàng)，要從13小項(xiàng)中找出最合適亦即得分最高的設(shè)備，計(jì)算量較為繁重，也可看出，各項(xiàng)目的比重是不同的，但項(xiàng)目的權(quán)重并沒(méi)有指南提出。所以得出各項(xiàng)目的權(quán)重進(jìn)行選擇是現(xiàn)階段所必須的，本文依據(jù)統(tǒng)籌學(xué)中的層次分析法[13]對(duì)權(quán)重進(jìn)行分析計(jì)算，最后得出最適合本院的便攜式AED。

2.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

運(yùn)用層次分析法解決AED品牌的選擇問(wèn)題，層次分析法是將定性與定量結(jié)合的系統(tǒng)分析法，將決策問(wèn)題分為四個(gè)層次，通過(guò)相互比較確定各準(zhǔn)則對(duì)于目標(biāo)的權(quán)重，子準(zhǔn)則層對(duì)準(zhǔn)則層的權(quán)重及各方案對(duì)于每一個(gè)準(zhǔn)則的權(quán)重，綜合以上各權(quán)重最終確定方案層對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重，然后給出進(jìn)行綜合計(jì)算方法。層次結(jié)構(gòu)圖，見(jiàn)圖1。

圖1 選擇AED的層次結(jié)構(gòu)圖

2.2 構(gòu)造成對(duì)比較矩陣

為計(jì)算項(xiàng)目中各層對(duì)于上層的權(quán)重，通過(guò)與臨床多方討論及專(zhuān)家咨詢，根據(jù)表1，對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造出成對(duì)比較矩陣[14]。

表1 各指標(biāo)構(gòu)造判斷矩陣依據(jù)表

2.3 計(jì)算權(quán)向量并做一致性檢驗(yàn)

對(duì)每個(gè)成對(duì)比較矩陣，計(jì)算最大特征根及對(duì)應(yīng)特征向量Wij，利用一致性檢驗(yàn)指標(biāo)隨機(jī)一致性指標(biāo)RI和一致性比率做一致性檢驗(yàn)，特征向量歸一化后為權(quán)向量。用MATLAB對(duì)矩陣A求解的最大特征根：歸一化后權(quán)向量 ：W1=(0.0017, 0.8613, 0.0318,0.0459, 0.0593)T。

為了確定A的不一致程度的容許范圍，引入隨機(jī)一致性指標(biāo)RI[15]，隨機(jī)一致性指標(biāo)RI取值分別為：0、0、0.58、0.9、1.12、1.24、1.32、1.41、1.45、1.49 和 1.51。

當(dāng)n=5時(shí)，RI=1.12，即A通過(guò)一致性驗(yàn)證W1為其權(quán)向量。

上述方法，同理可得其他判斷矩陣的最大特征根、權(quán)向量、一致性指標(biāo)、隨機(jī)一致性指標(biāo)、一致性比率，見(jiàn)表2。

表2 各判斷矩陣一致性驗(yàn)證表

2.4 方案層對(duì)目標(biāo)層的總排序

對(duì)于方案層中的AED1，根據(jù)表2可以得出它的組合權(quán)重為相應(yīng)項(xiàng)的乘積之和，即：W1=0.2135。

用同樣的方法可以得到AED2、AED3的權(quán)重分別為0.6736、0.1130。

于是，組合權(quán)向量 ：W=(0.2135, 0.6736, 0.1130)T。

結(jié)果表明方案二，即AED2（飛利浦HeartStart FRx自動(dòng)體外除顫儀）在AED選擇中的權(quán)重超過(guò)1/2，遠(yuǎn)大于其余兩種品牌，因此在評(píng)標(biāo)中應(yīng)作為第一選擇品牌考慮。

3 公共AED放置地點(diǎn)的選擇

由于便攜式AED的選址問(wèn)題是一個(gè)重要的長(zhǎng)期決策，它的好壞直接影響到醫(yī)療服務(wù)方法及醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量，所以AED的選址問(wèn)題的研究有著重大的意義，圖2為簡(jiǎn)化圖型，假設(shè)任何兩個(gè)科室之間是相通的，只是有些科室有道路直接相通，有些科室是通過(guò)其他科室聯(lián)系在一起[16]。為討論方便，以下僅討論需要配置便攜式AED的區(qū)域，下表已將相應(yīng)科室及一些人流密度較大的公共區(qū)域標(biāo)記為A～Z，A1，B1，C1，AA，BB，CC，DD，EE以及FF。各科室及公共區(qū)域?qū)?yīng)日平均人口流動(dòng)如表3。

圖2 各科室及公共區(qū)域的道路連接圖

表3 各科室及公共區(qū)域?qū)?yīng)日平均人口流動(dòng)量

3.1 求最短路徑

該問(wèn)題需要求出兩地點(diǎn)間距離矩陣D。最短路徑算法要由Floyd算法[17]實(shí)現(xiàn)，最后獲得由任意兩地點(diǎn)間距離矩陣D和對(duì)應(yīng)的最短路徑。算法原理如下。

利用地點(diǎn)間道路信息，構(gòu)造鄰接矩陣L。若地點(diǎn)i和j間無(wú)直接連通的道路，則令(i,j)元素aij為正無(wú)窮大；否則aij(i=1, 2, …,n;j=1, 2, …, n)為i和j直接連通的道路長(zhǎng)度。

科室道路信息可知n是35，根據(jù)科室間道路信息表可得出鄰接矩陣L。根據(jù)表3得出人流量統(tǒng)計(jì)圖，見(jiàn)圖3。

圖3 各區(qū)域人流量統(tǒng)計(jì)圖

從圖3與表3可得，區(qū)域AA、CC人流量最多，很可能是AED的設(shè)置點(diǎn)，而N、DD的人流量相近，DD實(shí)際上是屬于第三層，N與CC屬于同一層，所以DD也有可能是AED的設(shè)置點(diǎn)。以下通過(guò)建立模型驗(yàn)證[18]。

3.2 模型的建立

該模型首先使用Floyd算法計(jì)算科室區(qū)域間的最短路徑矩陣，然后用0～1規(guī)劃的窮舉法模型目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解[19]。

3.2.1 目標(biāo)函數(shù)確定

為使患者及相關(guān)醫(yī)護(hù)人員在發(fā)生緊急事件時(shí)到AED設(shè)置點(diǎn)的平均路線最小，只要滿足區(qū)域的人到該AED設(shè)置點(diǎn)的平均路徑最小，因此只需要求出所有人到離區(qū)域最近的AED設(shè)置點(diǎn)的總路程最小，然后除以各區(qū)域所有人流量。即：

3.2.2 約束條件建立

（2）若Pi=0表示不在區(qū)域i設(shè)置AED存放點(diǎn)，Pi=1表示在區(qū)域i設(shè)置存放點(diǎn)，即約束條件其中N表示一共設(shè)置的AED存放點(diǎn)。由最短距離矩陣R得出兩點(diǎn)間最短距離的最大距離為188 m，相關(guān)人員在3分鐘內(nèi)來(lái)回取得AED，假設(shè)人的平均跑速為5 m/s，則人的最大行程L=5×1.5×60 m=450 m＞188 m,即任何兩點(diǎn)間距離都滿足要求，但考慮到醫(yī)院內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，將在每層預(yù)設(shè)置AED存放點(diǎn)，即N=3。

（3）只有在區(qū)域i設(shè)置存放點(diǎn)，區(qū)域j的人才可以去i取AED，因此有，即有約束條件

以上總結(jié)得出最優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

3.3 求解結(jié)果

該模型屬于線性規(guī)劃模型，采用MATLAB[20]和LINGO程序[21]求解，用實(shí)現(xiàn)0～1規(guī)劃法求得繳費(fèi)點(diǎn)、對(duì)應(yīng)的各覆蓋區(qū)域，求得最小距離加權(quán)和，并求出其平均距離，其結(jié)果，見(jiàn)表4。

表4 AED設(shè)置地點(diǎn)模型結(jié)果表

最小距離加權(quán)和是239543 m，目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，即人與最近的AED設(shè)置點(diǎn)之間的平均距離的最小值是24.9862 m。

3.4 結(jié)果分析及調(diào)整

但是從醫(yī)院長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展看，區(qū)域CC的AED所負(fù)責(zé)的范圍較大，應(yīng)該增加一個(gè)設(shè)置地點(diǎn)作為分擔(dān)壓力，而且設(shè)置地點(diǎn)的規(guī)律性有利于患者及相關(guān)人員注意并記住AED的位置，因此在不同樓層的相同地點(diǎn)設(shè)置AED地點(diǎn)是必要的，從以上結(jié)果可得，即區(qū)域AA、CC、DD為不同樓層的相同位置，同理使用MATLAB得出結(jié)果，見(jiàn)表5。

表5 AED設(shè)置地點(diǎn)調(diào)整后模型結(jié)果表

最小距離加權(quán)和是206358 m，人與最近的AED設(shè)置點(diǎn)之間的平均距離的最小值是21.5248 m。該方法運(yùn)用了圖論的建立尋優(yōu)模型，建模方法簡(jiǎn)單易懂，該模型使用窮舉法，結(jié)果可靠，并且采用專(zhuān)業(yè)的數(shù)學(xué)軟件，結(jié)果可信度較高。但這模型也是有缺點(diǎn)的，沒(méi)有考慮到實(shí)際中其他較為復(fù)雜的問(wèn)題，比如心律失常病人的分布狀況沒(méi)有對(duì)路圖作加權(quán)，但圖中區(qū)域CC附近就是心內(nèi)科門(mén)診，模型結(jié)果剛好解決了問(wèn)題。從約束條件第二條可知，任意兩區(qū)域間最短路徑足以滿足應(yīng)急事件要求的。所以根據(jù)以上得出的結(jié)果，確定了便攜式AED的數(shù)量及放置地點(diǎn)問(wèn)題。

4 公共AED日常管理及規(guī)范

為確保AED在應(yīng)用時(shí)能發(fā)揮其最大的作用，依據(jù)國(guó)家最新指標(biāo)[22]，特與臨床科室協(xié)商，指定在每臺(tái)AED附近的臨床部門(mén)負(fù)責(zé)AED的日常維護(hù)，落實(shí)心臟除顫儀安全管理的學(xué)習(xí)，組織員工接受相應(yīng)操作規(guī)程的培訓(xùn)及考核；每日填寫(xiě)AED日常維護(hù)保養(yǎng)記錄，確保其附件齊全，外觀、外箱完好，功能檢測(cè)正常，AED標(biāo)識(shí)完好等，一旦發(fā)現(xiàn)異常立即報(bào)設(shè)備科維修。而設(shè)備科則制定AED的安全使用操作規(guī)程；制定AED相關(guān)指引標(biāo)識(shí)，每三個(gè)月對(duì)AED開(kāi)機(jī)做相關(guān)檢查并維護(hù)保養(yǎng)，并記錄存檔；每六個(gè)月委托具備相關(guān)資質(zhì)的計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)對(duì)AED進(jìn)行質(zhì)控計(jì)量工作；建立AED設(shè)備技術(shù)檔案并保存。

5 討論和結(jié)論

（1）自動(dòng)體外除顫儀作為一個(gè)應(yīng)急搶救設(shè)備，在致命性心律失常的搶救和治療中發(fā)揮重要作用。宏觀上，根據(jù)國(guó)情及應(yīng)急指南提出，醫(yī)院內(nèi)配置公共自動(dòng)體外除顫儀是必要的；客觀上，根據(jù)JCI及醫(yī)院發(fā)展要求，配置公共AED是刻不容緩的。

（2）層次分析法則為研究選擇便攜式AED這類(lèi)復(fù)雜的系統(tǒng)，在醫(yī)院設(shè)備采購(gòu)決策中提供了一種創(chuàng)新的、簡(jiǎn)潔的、實(shí)用的、具有說(shuō)服力的決策方法，使到所選AED適合醫(yī)院需求；但該方法比傳統(tǒng)的總得分比較方法復(fù)雜，可以通過(guò)編寫(xiě)建立相關(guān)應(yīng)用程序提高其操作性；該方法還可拓展應(yīng)用于解決其他由相互關(guān)聯(lián)、相互制約的眾多因素構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題。

（3）通過(guò)簡(jiǎn)化醫(yī)院內(nèi)無(wú)配置AED的區(qū)域制成賦權(quán)連通圖，使患者及相關(guān)醫(yī)護(hù)人員在發(fā)生緊急事件時(shí)到AED設(shè)置點(diǎn)的平均路線最小，其中使用的Floyd算法計(jì)算得任意兩點(diǎn)間的最小距離矩陣，得出任何兩點(diǎn)間距離都滿足相關(guān)人員在3 min內(nèi)來(lái)回取得AED的要求，并使用數(shù)學(xué)建模方法得出各AED的負(fù)責(zé)覆蓋范圍，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行整改。使用數(shù)學(xué)建模能使AED的地點(diǎn)選擇問(wèn)題提供有力的依據(jù)，能發(fā)揮AED的最大作用，若文中對(duì)心律失?；颊弑嚷寿x權(quán)到路圖，則得出的結(jié)果更具說(shuō)服力，但實(shí)際實(shí)況中，文中確定的AED配置地點(diǎn)已經(jīng)包含有心律失?；颊弑壤畲蟮男膬?nèi)科門(mén)診區(qū)域，因此得出的結(jié)果是可靠的；

（4）依據(jù)最新國(guó)家指標(biāo)修訂了本院公共自動(dòng)體外除顫儀的日常管理規(guī)范。本文全面地提供了一個(gè)高效的、合理的配置院內(nèi)公共自動(dòng)體外除顫儀的項(xiàng)目流程，有效提高了醫(yī)院的服務(wù)質(zhì)量與醫(yī)療質(zhì)量。