生命體征數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

楊桂方，徐衛(wèi)清，宋林玲，徐新春

湖州市中心醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程科，浙江 湖州 313000

引言

病人的生命體征數(shù)據(jù)反映的是病人的病情發(fā)展，影響著醫(yī)生治療手段的實施，所以生命體征數(shù)據(jù)的準確性具有重要的臨床意義，生命體征數(shù)據(jù)的采集工作也是病房護理人員的日常工作之一。在電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用之前，生命體征數(shù)據(jù)的測量大都使用機械設(shè)備，測量所得的各種數(shù)據(jù)還需要記錄在本子上，并通過手工描繪制成各種生命體征數(shù)據(jù)的變化曲線。隨著醫(yī)院信息化的日益發(fā)展，在護理系統(tǒng)中進行病人生命體征數(shù)據(jù)的檢索和統(tǒng)計變得更加方便，所以護理人員還需要將記錄在本子上的生命體征數(shù)據(jù)全部輸入到系統(tǒng)里。雖然生命體征數(shù)據(jù)的采集設(shè)備已經(jīng)從機械設(shè)備更新到電子設(shè)備，但是病人的各種生命體征數(shù)據(jù)的抄寫和錄入工作還是沒有減少，每隔4 h的病人生命體征數(shù)據(jù)采集工作給護理人員帶來了很大的工作量，而且在抄寫和錄入的過程中還容易出現(xiàn)錯誤，從而造成數(shù)據(jù)的真實性和實效性不太理想，還有治療的安全隱患。

目前生命體征數(shù)據(jù)輸入護理系統(tǒng)的方法多種多樣，主要有以下幾種：使用記錄本抄寫并在臺式電腦上錄入、從臺式電腦發(fā)展到移動護理工作站在床邊進行錄入[1]、把原來在電腦上的錄入改進為使用智能終端在床邊進行錄入[2]、在測量設(shè)備上輸入病人信息[3]，以上這些方法還是沒有省去人工輸入的步驟。還有通過監(jiān)護系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，從監(jiān)護系統(tǒng)中獲取病人的生命體征數(shù)據(jù)的方法[4-6]，該方法只能在配備中央監(jiān)護系統(tǒng)的病區(qū)適用。還有將測量設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送至云平臺的研究[7-8]，只是可以通過手機查看，但是與醫(yī)院使用的信息系統(tǒng)并無連接，臨床上并不實用。所以設(shè)計一套生命體征數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)全程信息化的采集具有重要的意義，不僅可以提高數(shù)據(jù)的采集效率，而且還能避免人為抄錄造成的出錯。

1 系統(tǒng)的設(shè)計

我院現(xiàn)有醫(yī)惠護理系統(tǒng)正在使用，各類電子測量設(shè)備也已運用多年，比如電子耳溫儀、便攜式血氧儀、電子血壓計和便攜式血糖儀等，如何將他們與護理系統(tǒng)通過信息化相連，使病人的生命體征數(shù)據(jù)通過無紙化傳輸至系統(tǒng)中是設(shè)計的關(guān)鍵。

生命體征數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有生命體征數(shù)據(jù)測量設(shè)備、護理PDA和數(shù)據(jù)庫組成，系統(tǒng)的主要功能有：使用PDA掃描病人腕帶讀入病人信息；PDA連接生命體征測量設(shè)備，并接收測量設(shè)備所測得的生命體征數(shù)據(jù)；將帶有病人信息的生命體征數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器；數(shù)據(jù)在護理系統(tǒng)中顯示和分析。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

1.1 APP的設(shè)計

護理PDA的操作系統(tǒng)為Android 5.1，具備二維碼掃描、藍牙連接、WI-FI連接等功能。設(shè)計一款適用于護理PDA的APP，使用Android Studio[9]軟件進行APP的編程。該APP實現(xiàn)以下功能：

護理PDA掃描病人腕帶，讀取HIS中病人的基本信息，包括病人的姓名、年齡、性別、住院號、護理級別等信息。

生命體征測量設(shè)備與護理PDA通過藍牙連接[10-11]，連接后將測量所得的生命體征數(shù)據(jù)通過藍牙發(fā)送至護理PDA。

護理PDA將獲取到的帶有病人信息的生命體征數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至數(shù)據(jù)庫。

1.1.1 APP項目配置文件

PDA程序配置文件，包含了程序中定義的所有組件的注冊，并添加了PDA程序需要權(quán)限的聲明，各個活動定義如下：

主活動（Main Activity）：處理用戶憑代碼和密碼登錄，搜索藍牙生命體征檢測設(shè)備，處理掃描病人腕帶，使用功能選擇。

體溫測量活動（Irt Activity）：處理連接藍牙電子耳溫儀和血氧儀，獲取體溫、血氧和脈搏，輸入病人的大便次數(shù)。

血壓測量活動（Nibp Activity）：處理連接藍牙電子血壓計，獲取病人收縮壓/舒張壓和脈搏，輸入病人的疼痛等級。

血糖測量活動（Bgm Activity）：處理連接血糖檢測設(shè)備，獲取血糖值，選擇審核護士和血糖測量條件，可選擇隨機血糖、空腹血糖、餐前血糖、餐后2 h血糖、睡前血糖和質(zhì)控。

體重測量活動（Bmi Activity）：處理連接藍牙電子身高、體重測量設(shè)備，獲取病人的身高和體重。

生命體征測量時段設(shè)定活動（Qtsd Activity）：護理人員用于選擇設(shè)置測量病人生命體征數(shù)據(jù)的固定時段，具體在2點、6點、10點、14點、18點、22點的時間段和任何其他測量時間。

測溫方式選擇活動（Tw Activity）：護理人員用于選擇測溫的方式：耳溫、口溫、腋溫、肛溫。

大便方式選擇活動（Db Activity）：護理人員用于大便次數(shù)錄入和選擇大便方式：灌腸、失禁、人工肛門、人工肛門失禁。

血糖審核人員維護活動（Shz Activity）：護理人員用于血糖審核人員的添加和刪除操作。

各個活動Activity的關(guān)系如圖2所示。

圖2 各個活動的關(guān)系圖

1.1.2 APP項目生命周期

每一個Android項目都有一個完整的生命周期，由7個回調(diào)方法（onCreate()、onStart()、onResume()、onPause()、onStop()、onDestroy()、onRestart()）生成4種狀態(tài)：運行狀態(tài)、暫停狀態(tài)、停止?fàn)顟B(tài)和銷毀狀態(tài)，完成項目活動的3個周期：創(chuàng)完整生存期、可見生存期和前臺生存期。

以onCreate()方法為例，這個方法在項目第一次運行時被調(diào)用，完成初始化操作。

@Override

protected void on Create(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.activity_main);

}

1.2 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

護理PDA的APP中采用SQLite數(shù)據(jù)庫[12-17]進行病人生命體征數(shù)據(jù)的存儲。采用數(shù)據(jù)庫編程軟件IntelliJ IDEA[18-19]來進行Web Service服務(wù)器的搭建，使用Maven工具[20-24]開發(fā)數(shù)據(jù)庫讀寫服務(wù)的中間件。

生命體征數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過醫(yī)院無線網(wǎng)絡(luò)連接到中間件服務(wù)器，中間件服務(wù)器連接各個應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，包括醫(yī)院HIS數(shù)據(jù)庫、護理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和本系統(tǒng)的中心數(shù)據(jù)庫。生命體征數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將獲取到的數(shù)據(jù)通過中間件服務(wù)器發(fā)送到中心數(shù)據(jù)庫并進行存儲，同時生命體征數(shù)據(jù)能在護理系統(tǒng)中對應(yīng)的病人名字下顯示，數(shù)據(jù)關(guān)系圖如圖3所示。使用Maven工具開發(fā)數(shù)據(jù)庫讀寫服務(wù)的中間件，信息數(shù)據(jù)的獲取如圖4所示。

圖3 數(shù)據(jù)關(guān)系圖

圖4 信息數(shù)據(jù)的獲取

1.2.1 操作人員登錄服務(wù)

傳入操作員代碼和密碼，傳出：① 網(wǎng)絡(luò)出錯；② 操作員代碼和密碼不匹配；③ 如果操作員代碼和密碼正確輸出操作員名稱。操作人員登錄服務(wù)如圖5所示。

圖5 操作人員登錄服務(wù)

1.2.2 獲取病人信息服務(wù)

傳入病人住院號、操作護士代碼、操作護士姓名、計劃測量時間、測量儀器藍牙的MAC地址、與測量有關(guān)的參數(shù)1、參數(shù)2、參數(shù)3、參數(shù)4、參數(shù)5、測量參數(shù)類型，測量參數(shù)類型分為體溫、大便、脈搏、呼吸、血壓、體重、身高、血糖。傳出參數(shù)有：住院唯一號、住院號碼、病案號、病人姓名、性別、年齡、病區(qū)、科室、床號、護理級別、記錄的唯一號。本服務(wù)的功能是獲取病人信息的同時，將測量數(shù)據(jù)發(fā)送至中心數(shù)據(jù)庫和護理管理系統(tǒng)。獲取病人信息服務(wù)如圖6所示。

圖6 獲取病人信息服務(wù)

1.2.3 更新測量數(shù)據(jù)服務(wù)

如果在PDA端對同一病人連測多次，服務(wù)端就用這個函數(shù)更新數(shù)據(jù)。更新測量數(shù)據(jù)服務(wù)如圖7所示。

圖7 更新測量數(shù)據(jù)服務(wù)

2 系統(tǒng)的實現(xiàn)與試用

2.1 護理PDA端APP功能實現(xiàn)

PDA程序是采用Android Studio開發(fā)編程的一款A(yù)PP，該APP具備讀取病人基本信息、連接生命體征數(shù)據(jù)采集設(shè)備、生命體征數(shù)據(jù)的獲取和發(fā)送功能。進入APP程序后，登錄界面如圖8所示。護理人員輸入自己的賬號和密碼，點擊按鈕登錄，登錄后會顯示登錄者的姓名。如果顯示“網(wǎng)絡(luò)鏈接錯誤”說明連接網(wǎng)絡(luò)有問題，如果顯示“賬號密碼錯誤”說明用戶名或密碼有錯。每次登錄APP后，程序會自動搜索生命體征檢測設(shè)備并通過藍牙連接，如需手動搜索生命體征檢測設(shè)備，點擊區(qū)域可以刷新列表中的設(shè)備，連接后的測量設(shè)備會顯示在界面的下方，登錄后界面如圖9所示。

圖8 登錄界面

圖9 登錄后界面

程序分為體重、血糖、血壓、體重4個模塊。每次進入其中一個模塊后，程序會提示掃描病人腕帶上的二維碼，以獲取病人姓名、住院號等信息，同時PDA進入接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)。護理人員生命體征數(shù)據(jù)的采集流程如圖10所示。

圖10 生命體征數(shù)據(jù)采集流程

圖11 掃描腕帶后界面

圖12 血壓數(shù)據(jù)

圖13 獲取血壓數(shù)據(jù)

2.2 發(fā)送生命體征數(shù)據(jù)

每次測量完畢后，護理PDA將獲取到的數(shù)據(jù)直接發(fā)送至WebService，在護理系統(tǒng)里可實時顯示，并在護理系統(tǒng)的功能下直接描繪出曲線。以病人的體溫趨勢為例，詳見圖14。

圖14 體溫趨勢圖

2.3 系統(tǒng)測試與臨床試用

通過對作者所在單位幾個病區(qū)的臨床試用，生命體征數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對病區(qū)病人進行生命體征數(shù)據(jù)的采集，可以提高護理人員的采集效率。原先按照測量、抄寫和錄入的方式，每次完成整個病區(qū)（按30個床位計算）的生命體征數(shù)據(jù)采集工作，采集數(shù)據(jù)包含體溫、脈搏、血壓、大便次數(shù)這幾項，總時間包括測量、記錄和錄入系統(tǒng)，大概需要60 min左右，使用本研究設(shè)計的生命體征數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后，通過護理PDA掃描病人腕帶、測量設(shè)備進行測量后自動把生命體征數(shù)據(jù)發(fā)送至護理系統(tǒng)，每次完成整個病區(qū)（按30個床位計算）的生命體征數(shù)據(jù)采集工作的總時間大概需要40 min左右，比原先縮短了20 min。按每天6遍的采集次數(shù)，每天可節(jié)約護理人員2 h的時間，而且還能避免因為抄寫和錄入而引入的人為誤差。生命體征數(shù)據(jù)采集減輕了護理人員的工作量，提高了工作效率，在試用期間獲得了各個病區(qū)的一致好評，有望在其他科室逐步推廣與應(yīng)用，進一步提升醫(yī)療信息化與管理水平。

3 總結(jié)

本文設(shè)計和實現(xiàn)了一套生命體征數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在電子測量設(shè)備和醫(yī)院信息化系統(tǒng)之間架起了一座橋梁，該系統(tǒng)實現(xiàn)了病人生命體征數(shù)據(jù)從設(shè)備到系統(tǒng)的無紙化傳輸，省去了護理人員抄寫和錄入的步驟，既節(jié)省了時間又避免了抄錄造成的出錯，從而提高了生命體征數(shù)據(jù)采集工作的效率，而且還提高了醫(yī)院的護理管理質(zhì)量。醫(yī)院的病人數(shù)據(jù)是醫(yī)院資源的重要組成部分，從數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、采集、傳輸、利用的整個生命周期來看，本研究實現(xiàn)了病人的生命體征數(shù)據(jù)能從數(shù)據(jù)產(chǎn)生的源頭進行信息化采集，使得病人的生命體征數(shù)據(jù)更加的精準，從而可以更好地管理與利用。

目前生命體征數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)接入了紅外耳溫儀、便攜式血氧儀、電子血壓計和便攜式血糖儀這四種測量設(shè)備，可以進行體溫、脈搏、血氧、血壓、血糖數(shù)據(jù)的采集。以后還考慮增加更多測量設(shè)備的接入，比如身高體重測量設(shè)備。目前比較先進的穿戴設(shè)備正在興起，關(guān)于穿戴設(shè)備[25-26]的接入也是下一步需要考慮的問題。有了以上完整的生命體征數(shù)據(jù)后，還可以進行大數(shù)據(jù)的應(yīng)用與分析。