【摘要】自行設(shè)計了穿戴式護(hù)理監(jiān)測系統(tǒng)，介紹其穿戴方案、監(jiān)測終端、無線傳輸、電子護(hù)士站、護(hù)理專家系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容及功能。該監(jiān)測系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢：可動態(tài)觀察生理體征變化趨勢，從而準(zhǔn)確、及時掌握患者病情變化；生理參數(shù)自動采集傳輸可避免差錯；電子護(hù)士站界面友好并且圖文并茂，使用便捷；專家系統(tǒng)能及時對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)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(hù)理人員的工作負(fù)荷等。該護(hù)理監(jiān)測系統(tǒng)既能減少工作誤差、保證護(hù)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(xué)（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(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展和醫(yī)療信息化水平的不斷提升，信息化、網(wǎng)絡(luò)化解決方案在護(hù)理領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在減少誤差、提高護(hù)理質(zhì)量、降低使用成本、支持護(hù)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(hù)理監(jiān)測系統(tǒng)已成為臨床護(hù)理工作的迫切需求。本研究旨在設(shè)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(shù)的電子護(hù)理設(shè)備，該設(shè)備依托醫(yī)院專網(wǎng)的電子護(hù)士站及相應(yīng)的專家系統(tǒng)，組建具有高可靠性、組網(wǎng)簡單、低輻射、低成本、低功耗、終端可24h隨身攜帶等特點的護(hù)理監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)。

1　穿戴式護(hù)理監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

1.1穿戴方案設(shè)計

（1）體溫監(jiān)測和定位設(shè)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(cè)血流豐富的位置。

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

（3）腕表式監(jiān)測設(shè)備：內(nèi)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(shè)計

（1）體溫數(shù)據(jù)采集模塊：采用DS18B20智能溫度傳感器，提供12位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù)指示器件的溫度，信息經(jīng)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(jīng)測試，在溫度30～40℃之間，平均誤差小于0.2℃，分辨率達(dá)0.1℃ [2]，本系統(tǒng)測得的體溫數(shù)據(jù)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(jìn)行分析處理，一路進(jìn)行 D/A轉(zhuǎn)換，得到靜壓信號數(shù)據(jù)；另一路經(jīng)過濾波放大電路進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換，得到放大的脈搏波信號數(shù)據(jù)。經(jīng)測試，血壓采集節(jié)點與水銀血壓計的測量結(jié)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(nèi) [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(jù)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(shè)備，每1μ mol/L葡萄糖濃度變化傳感器能產(chǎn)生 10nA 左右電流變化，單片機內(nèi)部自帶模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換功能用于數(shù)據(jù)采集。無創(chuàng)血糖監(jiān)測值與有創(chuàng)血糖測量值的相關(guān)系數(shù)為 0.965，檢測標(biāo)準(zhǔn)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(shè)置：收縮壓<90mmHg或>140mmHg，舒張壓<60mmHg或>90mmHg；體溫報警閾值設(shè)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(jù)患者病情需要調(diào)整報警范圍。

1.3 無線傳輸設(shè)計

采用CC2530作為主控芯片搭建ZigBee星形網(wǎng)絡(luò)，一方面通過 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)與監(jiān)測中心連接，執(zhí)行主機命令并作出響應(yīng)。經(jīng)測試，數(shù)據(jù)可以在中心節(jié)點覆蓋半徑20m范圍內(nèi)可靠傳輸；GPS定位模塊采用瑞士U-BLOX生產(chǎn)的芯片，通過解析GPS全球定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議（NMEA0183通信協(xié)議），提取患者位置的經(jīng)緯度信息，通過AT命令發(fā)送短信進(jìn)行報警 [5]。實時測量的生理參數(shù)數(shù)據(jù)可通過ZigBee等手段實時傳輸至電子護(hù)士站，部分信息直接送達(dá)責(zé)任護(hù)士及責(zé)任醫(yī)生的手機。

1.4 電子護(hù)士站系統(tǒng)設(shè)計

設(shè)計界面友好、使用方便的電子護(hù)士站系統(tǒng)，用于搜集、存儲、分類、管理電子護(hù)理設(shè)備提供的實時生理體征參數(shù)。系統(tǒng)針對醫(yī)院環(huán)境，采用面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，在VC++6.0環(huán)境下進(jìn)行開發(fā)，監(jiān)測終端采集的生理體征信息通過Access 2003數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理，護(hù)士站監(jiān)測中心系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)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(shù)據(jù)及歷史曲線圖等信息，并能夠方便設(shè)置及調(diào)整各生理參數(shù)的報警閾值。

1.5 護(hù)理專家系統(tǒng)的設(shè)計

護(hù)理專家系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)恢復(fù)顯示和數(shù)據(jù)庫等模塊組成，能夠?qū)崿F(xiàn)對人體生理參數(shù)進(jìn)行24h的連續(xù)監(jiān)測和分析。該系統(tǒng)具有多用戶實時數(shù)據(jù)的實時分析功能，能夠?qū)崟r生理參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)生理參數(shù)進(jìn)行比較，并進(jìn)行危險閾值的判斷、預(yù)警。

2　結(jié)果

醫(yī)院環(huán)境下穿戴式實時跟蹤護(hù)理監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)實驗室測試及初步臨床驗證結(jié)果顯示，監(jiān)測數(shù)據(jù)與護(hù)理人員定時測量節(jié)點數(shù)據(jù)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(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），能夠滿足臨床護(hù)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(zhǔn)確、及時地掌握患者病情變化；②生理參數(shù)自動采集傳輸，避免差錯；③電子護(hù)士站界面友好且圖文并茂，使用便捷；④專家系統(tǒng)能及時對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)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(hù)理人員的工作負(fù)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(xì)微變化。傳統(tǒng)的定時手工測量繪制方式，無法完整地描述生理參數(shù)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(dǎo)致患者猝死、走失、跌倒等護(hù)理差錯、事故等，嚴(yán)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(hù)儀由于體積大、導(dǎo)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(shè)計的護(hù)理監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，能夠有效地保障患者的生命安全，防范護(hù)理意外事件和醫(yī)療糾紛的發(fā)生，提升護(hù)理服務(wù)質(zhì)量，減輕護(hù)理人員的工作負(fù)荷，適用于已引進(jìn)護(hù)理信息系統(tǒng)（NIS）的各級綜合醫(yī)院和?？漆t(yī)院，尤其適用于心內(nèi)、呼吸、內(nèi)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(jìn)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。