倪昕曄，周曉曦，季智勇

1.南京醫(yī)科大學(xué)附屬常州第二人民醫(yī)院 放射治療科，江蘇 常州 213003；2.南通大學(xué)附屬醫(yī)院 腫瘤放射治療科，江蘇 南通226001；3.上海健康醫(yī)學(xué)院附屬第六人民醫(yī)院東院 醫(yī)學(xué)裝備處，上海 201306

引言

腫瘤已經(jīng)成為現(xiàn)今常見多發(fā)疾病，據(jù)相關(guān)資料表明，70%以上的腫瘤病人需要接受放射治療[1]，隨著多學(xué)科聯(lián)合診療模式的開展和患者對生存質(zhì)量要求的不斷提高[2-3]，更加凸顯出放射治療的優(yōu)越性。

本文通過應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用可穿戴式手環(huán)，對接受放射治療的患者的生命體征進(jìn)行實時監(jiān)測，并可以和機(jī)房內(nèi)實時雙向通訊[4]。手環(huán)連接到安裝在機(jī)房迷路或者電纜溝旁的接收器，由接收器再送至操作室的監(jiān)控電腦上進(jìn)行患者生命體征監(jiān)控。將接受放射治療的患者的風(fēng)險做到充分可控，提高患者接受治療的安全感，杜絕醫(yī)療隱患的發(fā)生[5-7]。符合“十三五”規(guī)劃綱要提出的健康中國戰(zhàn)略，切實提高醫(yī)療安全管理水平，提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量，保障醫(yī)療安全。

通過擴(kuò)展，本研究成果也可以適用在影像科等，甚至可應(yīng)用到醫(yī)院內(nèi)轉(zhuǎn)運患者或者移動中患者的生命體征監(jiān)護(hù)和安全監(jiān)護(hù)，從而實現(xiàn)移動醫(yī)療需求，實現(xiàn)醫(yī)療風(fēng)險可控[8]。

1 材料與方法

物聯(lián)網(wǎng)是我國戰(zhàn)略性的新興產(chǎn)業(yè)[9]，是指通過傳感器等無處不在的終端設(shè)備全面感知信息，并通過無線或有線方式接入網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行計算、處理和知識挖掘，提供安全可控和個性化的各種在線監(jiān)測、實時控制、精準(zhǔn)管理和科學(xué)決策等，具有全面感知、可靠傳送、智能處理等 3大特征[10-12]。

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要由手環(huán)、接收器、服務(wù)器和監(jiān)視器等構(gòu)成?；颊甙踩O(jiān)護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，見圖1。手環(huán)主要負(fù)責(zé)測量收集人體的監(jiān)測數(shù)據(jù)，接收器負(fù)責(zé)接收已連接的手環(huán)的數(shù)據(jù)，服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的分發(fā)與共享，監(jiān)視器可以查看每個手環(huán)的數(shù)據(jù)情況，以便醫(yī)生能查詢指定數(shù)據(jù)并可及時處理?；颊咴谌朐航邮苤委煏r，分配給一個手環(huán)，手環(huán)的序列號是一組64位的二進(jìn)制編碼，具有唯一性，避免了不同手環(huán)或患者之間的數(shù)據(jù)混淆。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量傳感器節(jié)點相互通信形成的多跳自組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是物聯(lián)網(wǎng)底層網(wǎng)絡(luò)的重要支撐。手環(huán)和接收器之間通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接，并進(jìn)行身份確認(rèn)和識別[13]。

1.2 器件選擇

根據(jù)臨床需求，本研究需要能夠監(jiān)測血氧飽和度和心率，一般認(rèn)為血氧在95～99之間均為正常，如果低于90以下，就考慮為供氧不足，會造成機(jī)體缺氧。

根據(jù)郎伯-比爾（lamber-beer）定律，在一定波長處，物質(zhì)的吸光度與濃度成正比，當(dāng)恒定波長的光照射到人體組織時，經(jīng)過組織吸收、反射衰減，而后測量得到的光強(qiáng)反映了被照射組織的結(jié)構(gòu)特征。心率主要由人體心臟搏動，動脈舒張和收縮產(chǎn)生的，在人體指尖、組織中的動脈成分含量高，而且指尖厚度相對其他人體組織而言比較薄，透過手指后檢測到的光強(qiáng)相對較大，因此，傳統(tǒng)式光電式脈搏傳感器的測量部位通常在人體指尖。

可穿戴科技的不斷發(fā)展，已經(jīng)可以采用智能手環(huán)來進(jìn)行心率和血氧飽和度監(jiān)測，課題組和某公司合作，選用接近醫(yī)用級某公司推出的MAX30100芯片，集成心率、血氧飽和度和G-SENSOR三合一的低功耗醫(yī)療傳感器，尺寸為5.6 mm×2.8 mm×1.2 mm，共用I2C總線，4byte FIFO，4個中斷，可以提供準(zhǔn)確的心率、血氧濃度等參數(shù)，非常適合可穿戴設(shè)備。血液含氧量精準(zhǔn)度能達(dá)到±1，可以準(zhǔn)確提供本研究中所需監(jiān)護(hù)的心率和血氧飽和度[14]。監(jiān)測手環(huán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，見圖2?；倦娐吩韴D，見圖3。

圖2 監(jiān)測手環(huán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 監(jiān)測手環(huán)基本電路原理圖

1.3 系統(tǒng)框圖

患者安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)組成框圖，見圖4。硬件部分由無線監(jiān)護(hù)組件、無線接收組件、一鍵呼救組件和無線的雙向通訊系統(tǒng)構(gòu)成。監(jiān)護(hù)管理系統(tǒng)由患者信息管理、監(jiān)護(hù)信息管理和處置信息管理構(gòu)成，能形成記錄并進(jìn)行比對研究，保障患者安全，同時也可以為患者的治療決策提供參考。

圖4 系統(tǒng)組成框圖

1.4 工作流程

患者治療時，佩戴手環(huán)進(jìn)入機(jī)房，接收器監(jiān)測確認(rèn)患者信息，從而實現(xiàn)身份確認(rèn)，同時在監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中列出（調(diào)出）患者界面。所監(jiān)護(hù)的數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)連接到裝置在機(jī)房電纜溝旁的數(shù)據(jù)接收器上，再由接收器送到操作室患者監(jiān)護(hù)系統(tǒng)處理、記錄并顯示。醫(yī)護(hù)人員可以很直觀地觀察到該患者的血氧濃度和心率。如果該患者覺得不適時，也可通過按下一鍵呼救按鈕，呼救信息同樣由接收器接收并送到操作室進(jìn)行聲光報警，也可以同時通過無線的雙向通訊系統(tǒng)進(jìn)行交流，可以引起醫(yī)護(hù)人員的重視，提醒及時處置。

系統(tǒng)自動連接時，先初始化傳感器，達(dá)到定時時間后，對脈搏和血氧飽和度值進(jìn)行采集，每采集滿10次后，對這些值進(jìn)行濾波和均值處理，去除一些受外界干擾波動較大的數(shù)據(jù)后，以得到一個相對準(zhǔn)確的數(shù)值，然后在智能手環(huán)上進(jìn)行顯示，并自動發(fā)送給接收器。數(shù)據(jù)發(fā)送流程，見圖5。

圖5 發(fā)送流程圖

接收器接收到數(shù)據(jù)信號后，再將數(shù)據(jù)送給監(jiān)護(hù)計算機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)接收處理流程，見圖6。

圖6 數(shù)據(jù)接收處理流程圖

2 結(jié)果

患者安全監(jiān)護(hù)軟件顯示界面，見圖7，左邊是患者信息部分，可以輸入或者由醫(yī)院管理系統(tǒng)或者放射治療系統(tǒng)讀出，和患者手環(huán)序列號進(jìn)行匹配，從而實現(xiàn)患者身份確認(rèn)[15]。并可以進(jìn)行基礎(chǔ)疾病管理，提示醫(yī)護(hù)人員注意。

圖7 系統(tǒng)軟件界面示意圖

當(dāng)患者開始治療的時候，點下開始按鍵，系統(tǒng)開始工作，讀取監(jiān)護(hù)信息并在右邊監(jiān)護(hù)信息顯示部分進(jìn)行顯示。中部左邊顯示血氧飽和度，右邊顯示心率，下行顯示血氧飽和度波形。當(dāng)監(jiān)測到異?；蛘呋颊甙聪铝艘绘I呼救以后，右上方報警閃爍，同時發(fā)出聲光報警，提醒技術(shù)員即刻進(jìn)行處理。

在實驗中，采用手環(huán)和監(jiān)護(hù)儀同時對患者血氧飽和度和心率進(jìn)行監(jiān)測，獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理結(jié)果顯示，手環(huán)監(jiān)測結(jié)果與監(jiān)護(hù)儀監(jiān)測結(jié)果差異無統(tǒng)計學(xué)意義，可以認(rèn)為，手環(huán)監(jiān)測結(jié)果符合課題要求。手環(huán)與監(jiān)測儀測量值比較，見表1。

表1 手環(huán)測量值與監(jiān)護(hù)儀測量值無差異

相關(guān)數(shù)據(jù)能形成記錄并進(jìn)行比對研究，保障患者安全，同時也可以為患者的治療決策提供參考。在臨床實驗中，目前已經(jīng)應(yīng)用本系統(tǒng)監(jiān)測患者治療，成功處理血氧和心率異?；颊?，如及時發(fā)現(xiàn)病人在治療過程中發(fā)生的休克。

3 討論

在系統(tǒng)實施過程中，在管理軟件中統(tǒng)計相關(guān)數(shù)據(jù)，并與設(shè)計系統(tǒng)得出的結(jié)論對比，分析系統(tǒng)設(shè)計的準(zhǔn)確性，逐步建立數(shù)據(jù)流分析，比對患者自主不適后進(jìn)行呼救和參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系，意外和處置之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系、不良事件比例的降低以及安全因素的提升。

在確認(rèn)可以認(rèn)可手環(huán)監(jiān)測結(jié)果后，又對手環(huán)佩戴方式進(jìn)行實驗驗證，按照手環(huán)佩戴在手腕內(nèi)側(cè)和外側(cè)同時進(jìn)行監(jiān)測，獲得的數(shù)據(jù)同樣進(jìn)行處理，結(jié)果顯示，手環(huán)監(jiān)測結(jié)果與佩戴方式不相關(guān)，確認(rèn)手環(huán)監(jiān)測結(jié)果符合課題要求，相應(yīng)統(tǒng)計結(jié)果比較，見表2。

表2 手環(huán)測量值與佩戴方式無差異

4 結(jié)論

綜上，通過實驗，本系統(tǒng)可以從治療對象的唯一性（患者身份確認(rèn)）、避免共用監(jiān)護(hù)設(shè)備從而帶來交叉感染的安全風(fēng)險隱患以及患者生命體征監(jiān)護(hù)等多個方面來實現(xiàn)放療患者的安全監(jiān)護(hù)，在放射治療患者安全監(jiān)護(hù)中，具有實用價值[16]。

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