基于物聯(lián)網(wǎng)的家庭血液透析系統(tǒng)

王樹剛 張春柯 張錦 肖小兵 葛繼成 河南駝人醫(yī)療器械集團(tuán)有限公司 （河南 長垣 453400）

內(nèi)容提要： 血液透析是腎病末期患者的重要醫(yī)治方式，截止當(dāng)前我國血液透析患者數(shù)量已經(jīng)接近60萬，根據(jù)規(guī)定每個患者每周要做最少3次血液透析，每次至少4h，并且需要專門去醫(yī)院治療，這樣大大影響了患者的工作和生活。在國外，家庭血液透析已經(jīng)相對成熟，而國內(nèi)由于在家做血液透析不在醫(yī)保的報銷范圍等原因，這種治療方式?jīng)]有得到發(fā)展。文章提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的血液透析系統(tǒng)，保障家庭血液透析的各種機(jī)器運(yùn)行參數(shù)及人體的生命特征實(shí)時傳輸?shù)结t(yī)院監(jiān)控中心，便于醫(yī)生觀察患者的治療情況，并在患者出現(xiàn)異常時及時介入。

近年來，我國終末期腎病的患者數(shù)量不斷增加，發(fā)病率逐年增長并增幅加快，增長速度遠(yuǎn)高于人口增速，腎病患者的平均年齡有年輕化趨勢[1]。通過血液透析治療可以增加患者生存期，減輕患者癥狀，提升患者生命質(zhì)量。血液透析療法是利用半透膜原理，將患者血液與透析液同時引進(jìn)透析器在透析膜兩側(cè)呈反方向流動，借助膜兩側(cè)的溶質(zhì)梯度、滲透梯度和水壓梯度，通過擴(kuò)散、對流、吸附清除毒，通過超濾和滲透清除體內(nèi)潴留過多的水分，同時可補(bǔ)充需要的物質(zhì)，糾正電解質(zhì)和酸堿平衡紊亂[2,3]。

通常一個透析患者要定期到醫(yī)院做血液透析治療，一般來說，在規(guī)定的時間里，血液透析時間越長，患者的透析充分性就越好，患者的治療效果就越好，過程非常耗時，大量占用的患者正常的工作和生活時間。家庭血液透析作為一種新型血液透析的方式，可以很好地利用患者的空余時間做透析治療，例如晚上睡覺的時候，可以一邊睡覺一邊做血液透析治療，這樣就為患者節(jié)省大量日常時間，使其更好地回歸社會，工作生活與做血液透析兩不誤。以前由于血液透析設(shè)備全靠進(jìn)口，設(shè)備價格較貴，單個家庭無法承擔(dān)水機(jī)、血液透析機(jī)、監(jiān)護(hù)儀等醫(yī)療設(shè)備費(fèi)用。但隨著這些設(shè)備的國產(chǎn)化，其價格已經(jīng)降到不少家庭可以承受的范圍之內(nèi)。且現(xiàn)代透析機(jī)不同于之前，其智能化已經(jīng)大大提高了，可以實(shí)現(xiàn)一鍵預(yù)沖、一鍵回血功能，不再需要護(hù)士進(jìn)行復(fù)雜的裝管、預(yù)沖、引血、回血等操作；同時，透析液也不再需要人工現(xiàn)配現(xiàn)用，國內(nèi)外有很多廠家生產(chǎn)成品透析液，并且很多透析機(jī)都具備聯(lián)機(jī)干粉自動配液的功能。由于家庭血液透析是專機(jī)專用，可以避免交叉感染，同時保護(hù)患者的隱私[4]。但由于進(jìn)行家庭血液透析時缺乏專業(yè)人士的護(hù)理，在出現(xiàn)問題時往往不能及時有效地進(jìn)行處理，因此，需要強(qiáng)有力的監(jiān)控手段，通過實(shí)時與醫(yī)生保持信息互通，當(dāng)透析產(chǎn)生異常時，方能及時進(jìn)行處理。

近十年物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展，為萬物的互聯(lián)互通提供了技術(shù)支撐，可以很好地解決實(shí)時信息互通的數(shù)據(jù)傳輸問題。本文提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的家用血液透析機(jī)系統(tǒng)，本系統(tǒng)能將設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)和人體生命體征參數(shù)實(shí)時傳輸?shù)结t(yī)院，使醫(yī)生護(hù)士可以遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)和患者透析狀況，能夠及時進(jìn)行分析、處理；當(dāng)透析遇到異常時患者也可以隨時啟動系統(tǒng)的可視報警功能，尋求醫(yī)生的幫助，以達(dá)到控制風(fēng)險的目的。

1.家庭血液透析系統(tǒng)組成

本家庭血液透析系統(tǒng)包含：反滲水機(jī)、血液透析機(jī)、生命監(jiān)護(hù)儀、可視對講、無線傳輸系統(tǒng)、5G通訊設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、電腦終端機(jī)、監(jiān)控軟件、PAD及手機(jī)終端。如圖1所示。

圖1. 家庭血液透析系統(tǒng)組成

1.1 反滲水機(jī)

反滲水機(jī)是一種能將市政飲用水凈化為純凈水的透析用水設(shè)備，并且該設(shè)備集成可監(jiān)測過濾后純凈水水質(zhì)的多種傳感器、包括電導(dǎo)傳感器、化學(xué)污染物傳感器、微生物傳感器等，這些傳感器監(jiān)測的數(shù)據(jù)經(jīng)由WiFi通過無線網(wǎng)關(guān)實(shí)時傳輸?shù)结t(yī)院監(jiān)測平臺，由醫(yī)院專業(yè)人員進(jìn)行透析用水質(zhì)量監(jiān)控，并及時進(jìn)行設(shè)備維護(hù)。

1.2 血液透析機(jī)

血透機(jī)系統(tǒng)通常由透析液供給控制與報警系統(tǒng)、血液控制與報警系統(tǒng)、顯示與控制單元和透析器等四大組成部分。透析液供給控制系統(tǒng)包括溫度控制系統(tǒng)、配液系統(tǒng)、容量平衡系統(tǒng)、除氣系統(tǒng)、電導(dǎo)率檢測系統(tǒng)、超濾檢測系統(tǒng)、漏血檢測系統(tǒng)[5]。在透析過程中，透析液可以帶走血液中代謝廢物，調(diào)節(jié)血漿電解質(zhì)紊亂和酸堿失衡，所以透析液成分是否適宜對改善腎衰竭患者癥狀、糾正并發(fā)癥具有重要意義。因此，該系統(tǒng)必須提供具有精確成分、恒定流速和適當(dāng)溫度條件的透析液。其中溫度控制系統(tǒng)保證了透析液在與血液進(jìn)行溶質(zhì)交換時的溫度。配液系統(tǒng)和電導(dǎo)率檢測系統(tǒng)保證了透析液的濃度和成分，進(jìn)而保證透析效率。

血液控制系統(tǒng)包括血泵、肝素泵、靜脈管路氣泡監(jiān)測、靜脈壺液位檢測、靜脈壺液位調(diào)整、靜脈管路夾。血泵驅(qū)動血液在動靜脈管道內(nèi)進(jìn)行體外循環(huán)，肝素泵持續(xù)補(bǔ)充肝素，防止凝血。利用超聲波監(jiān)控液位，當(dāng)液位低于探測器時，血泵停止，防止空氣進(jìn)入人體。

顯示與控制單元包括對溫度、壓力、電導(dǎo)度、液位等信息的顯示，也包括對透析流程的操作與報警值的設(shè)置。在透析前需要對血透機(jī)進(jìn)行沖洗、消毒；并根據(jù)患者的需要，對血透參數(shù)的設(shè)置；設(shè)置溫度、壓力、電導(dǎo)度的閾值，并對超出閾值的狀況進(jìn)行識別與報警；在血透完成后，回血，并對血透機(jī)清洗。

透析器是血液和透析液交換溶質(zhì)的場所[6]。透析膜是透析器的主要構(gòu)成部分，透析器、體外循環(huán)管路配合血液透析機(jī)實(shí)現(xiàn)患者血液體外循環(huán)。透析過程中血液與透析液呈反方向流動同時引進(jìn)透析器，溶質(zhì)（毒素）及水的運(yùn)轉(zhuǎn)均在透析器內(nèi)進(jìn)行。

血液透析過程中的透析液溫度、電導(dǎo)、pH、動靜脈壓、血壓、血流量、超濾量以及透析充分性等參數(shù)是至關(guān)重要的，這些數(shù)據(jù)可以實(shí)時通過血液透析機(jī)的WiFi或網(wǎng)口經(jīng)由網(wǎng)關(guān)實(shí)時傳輸?shù)结t(yī)院的血液透析監(jiān)控中心。

1.3 生命體征監(jiān)護(hù)儀

該設(shè)備可以實(shí)時監(jiān)控本人的生命體征，例如心率、脈搏、血氧、呼吸等參數(shù)，這些參數(shù)也可以通過WiFi經(jīng)由網(wǎng)關(guān)傳輸至監(jiān)控中心，當(dāng)檢測到生命體征產(chǎn)生異常時，發(fā)出報警信息提醒醫(yī)生進(jìn)行緊急處理。

1.4 家用監(jiān)控器

當(dāng)醫(yī)生和患者需要交流或者患者感覺身體不適需要緊急呼叫時，可以一鍵啟動視頻對講功能，實(shí)現(xiàn)醫(yī)生與患者之間的溝通。另外，定期利用可視對講功能進(jìn)行遠(yuǎn)程護(hù)理知識培訓(xùn)，專家講座，提高患者對血透的認(rèn)識，通過循證護(hù)理，也可在一定程度上減小透析過程中的事故發(fā)生率[7]。

2.小結(jié)

該檢測系統(tǒng)應(yīng)用在家庭透析，可以幫助醫(yī)生、護(hù)士對血透機(jī)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，加快響應(yīng)速度。該系統(tǒng)主動地向醫(yī)生、護(hù)士反饋透析機(jī)運(yùn)行情況，不需要到現(xiàn)場，就可以隨時了解水機(jī)、血液透析機(jī)、患者的生命體征情況。醫(yī)生對各個患者的情況一目了然，掌握主動權(quán)，做到了心中有數(shù)。在保證家庭透析個性化與舒適性的同時，也增加了可靠性、安全性。如果我國能開放家庭血液透析醫(yī)保限制，利用這套系統(tǒng)可以很好地保障血液透析的安全性，也能實(shí)現(xiàn)透析患者工作與生活兩不誤，有助于他們更好地回歸社會。