李達，高遠，段振飛，夏蕾

解放軍總醫(yī)院，北京市，100853

0 引言

在醫(yī)療業(yè)務(wù)中，靜脈輸液應(yīng)用廣泛，幾乎涉及到醫(yī)院的所有科室。目前，臨床輸液基本都是采用輸液瓶或輸液袋加莫菲氏滴管的一次性輸液管路，以液位差為動力來源，當(dāng)臨床護理工作繁忙時，護士對輸液速度也容易造成忽略。而在輸液過程中，護士、陪護人員或患者要時常檢查輸液瓶余量，對靜脈輸液中常發(fā)生的液體外滲、堵針、針頭脫出、靜脈炎、靜脈痙攣、末梢血運循環(huán)欠佳、輸液管路扭曲受壓、莫菲氏滴管內(nèi)液面過高、輸液袋位置過低等異常情況無法預(yù)測，易形成安全隱患，進而影響到患者的輸液治療[1]。因此，我院自2015年底開始，針對病區(qū)輸液現(xiàn)狀，梳理了業(yè)務(wù)流程和存在問題，逐步引入了智能輸液管控系統(tǒng)，實現(xiàn)了病區(qū)輸液的全流程信息管理和共享，改進和優(yōu)化了輸液管理流程，增強了患者輸液體驗，提升了護士工作效率，具有一定的實用意義。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)在輸液監(jiān)控的工作方式上做了改變，在每個輸液床位或輸液位配置輸液監(jiān)控終端，用于采集剩余液體重量、滴速等輸液狀態(tài)信息，并將每個輸液位信息通過LoRa無線網(wǎng)絡(luò)實時傳送給護士站，護士可以在護士站電腦或信息顯示大屏上觀察到每個輸液位輸液的進程狀態(tài)、輸液剩余量、剩余時間、滴速、輸液異常等信息，系統(tǒng)通過語音自動提示護士去終止輸液或更換輸液袋，整個輸液過程無需患者參與。系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖1所示，主要包括輸液監(jiān)控終端、LoRaWAN網(wǎng)關(guān)管理機和護士站終端或信息顯示大屏等3個部分。在此架構(gòu)中，輸液監(jiān)控終端集成了重力傳感器、加速度傳感器等無線設(shè)備，LoRa網(wǎng)關(guān)管理機是一個透明傳輸?shù)闹欣^，連接監(jiān)控終端設(shè)備和后端護士站，將LoRa無線監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換為TCP/IP格式發(fā)送到醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)，網(wǎng)關(guān)與護士站或手持PDA間通過標(biāo)準(zhǔn)IP連接，監(jiān)控終端設(shè)備采用單跳與一個或多個網(wǎng)關(guān)通信。

2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

系統(tǒng)基于LoRa物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療協(xié)議完成組網(wǎng)，采用星型網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。LoRa作為低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)（Low-Power Wide-Area Network，LPWAN）的一種長距離通信技術(shù)，與傳統(tǒng)的無線局域網(wǎng)技術(shù)WiFi、藍牙、ZigBee等相比，解決了傳統(tǒng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸距離遠與低功耗不能兼得的問題，為用戶提供了一種簡單的能實現(xiàn)遠距離、長電池壽命、大容量的傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[2]。LoRa與ZigBee、藍牙、WiFi的各項性能對比情況，如表1所示?；贚oRa組網(wǎng)，系統(tǒng)可以任意增加床頭監(jiān)視終端（滿足1個病區(qū)90張床位的設(shè)置），有利于臨時床位擴展、加床等情況。部署時，不用安裝路由器，無需布線，可在短時間內(nèi)完成對一個病區(qū)的整體改造，同時也為以后使用其他的兼容協(xié)議的可穿戴式設(shè)備和移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供了保障。

圖1 系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖Fig.1 The network architecture diagram of infusion management system

表1 常見局域網(wǎng)組網(wǎng)無線技術(shù)的對比Tab.1 The comparison of WLAN technology

3 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

系統(tǒng)主要利用各種傳感器采集所需要的數(shù)據(jù)，借助LoRa網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)打包發(fā)送給管理機，智能輸液管理平臺根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進行邏輯分析與處理，在護士站或手持PDA上顯示輸液的剩余量、流速和剩余時間等要素。

3.1 業(yè)務(wù)流程優(yōu)化

系統(tǒng)不改變傳統(tǒng)的輸液方式，不影響護士操作習(xí)慣，只是改進了輸液管理模式，如圖2所示，實現(xiàn)輸液的集中監(jiān)控、量化管理和規(guī)范服務(wù)。

系統(tǒng)運行前，應(yīng)完成以下工作：

第一步：獲取每個對應(yīng)病區(qū)的靜滴藥物基本使用列表。根據(jù)藥物編號，在病區(qū)采集輸液容器，并判斷輸液容器的容積規(guī)格，對該容積規(guī)格的輸液瓶或輸液袋的原始重量和總重量進行預(yù)設(shè)，創(chuàng)建藥物重量匹配庫。

第二步：獲取HIS輸液醫(yī)囑、護理記錄等信息。

圖2 系統(tǒng)流程優(yōu)化示意圖Fig.2 The diagram of business process optimization

第三步：對床位編號和床位監(jiān)控終端MAC進行綁定，創(chuàng)建病區(qū)電子看板信息。

第四步：床位監(jiān)控終端設(shè)備組網(wǎng)，管理機聯(lián)通醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)。

待患者輸液后，將輸液器靜置約半分鐘，待輸液狀態(tài)穩(wěn)定后，系統(tǒng)判斷輸液器類型，并在床位監(jiān)控終端的液晶屏上開始顯示輸液器類型，如果輸液尚未開始，則輸液速度和剩余時間都顯示為零。開始輸液后，床位、液體剩余量、滴速、剩余時間等護士關(guān)心的信息將在系統(tǒng)判定數(shù)據(jù)穩(wěn)定后顯示在護士站電子看板上，護士可統(tǒng)一查看各病床輸液情況，對輸液過程中發(fā)生的異常情況做出預(yù)判，主動為患者提供服務(wù)，從而節(jié)省了時間，提高了工作效率。系統(tǒng)流程圖，如圖3所示。

圖3 輸液管控系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖Fig.3 The business flow chart of the infusion management system

3.2 臨床輸液閉環(huán)管理

我院信息系統(tǒng)是一個開放的系統(tǒng)，本系統(tǒng)通過調(diào)用Web Service服務(wù)，以XML返回數(shù)據(jù)形式與HIS、EMR、PDA移動護理系統(tǒng)進行信息集成，實時獲取病區(qū)、用戶、患者基本信息，住院患者的輸液醫(yī)囑信息等，在臨床醫(yī)師從開具輸液醫(yī)囑、護士校對執(zhí)行醫(yī)囑、配液、開始輸液、輸液過程監(jiān)控、結(jié)束輸液等各個環(huán)節(jié)，與醫(yī)院各信息系統(tǒng)進行無縫鏈接和全流程質(zhì)控，形成為一體的閉環(huán)式輸液管控系統(tǒng)[3]。系統(tǒng)詳細(xì)記錄了患者單次或病區(qū)當(dāng)天輸液明細(xì)表，如輸液瓶類別、規(guī)格、輸液開始時間、結(jié)束時間、平均速度、輸液總時長、輸液的處理時間、延時等原來無法記錄或手工記錄的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了實時自動采集。在護士站大屏顯示病區(qū)內(nèi)所有住院患者的相關(guān)信息，包括姓名、性別、床號、級別護理、飲食等和各床病人的當(dāng)前輸液狀態(tài)，含輸液總量、規(guī)格瓶/袋、輸液剩余量、流速、剩余時間、終端電量、信號強度、病人是否離開等數(shù)據(jù)。同時，當(dāng)檢測到輸液瓶/袋的總重量減去所預(yù)設(shè)的輸液瓶/袋的重量后，剩余藥液重量處于預(yù)設(shè)閾值區(qū)間后，系統(tǒng)會在大屏幕上顯示報警。系統(tǒng)與PDA集成后，護士可在移動終端上實時觀察輸液和相關(guān)報警信息，既完善了臨床護理工作記錄，又免去了護士再手工謄抄輸液數(shù)據(jù)等問題，在信息流上實現(xiàn)了輸液數(shù)據(jù)的全閉環(huán)管理，如圖4所示。在輸液業(yè)務(wù)流程上也實現(xiàn)了閉環(huán)管理，保障了輸液安全和醫(yī)療質(zhì)量，提升了輸液護理工作效率。

圖4 臨床輸液工作閉環(huán)管理Fig.4 The diagram of close-loop management of infusion

3.3 輸液速率的計算

在輸液過程中，輸液速率一般不超過15 g/min，即0.25 g/s[4]，基于輸液器空置重量G空和總重量G總的設(shè)定，系統(tǒng)可以計算出液體重量，輸液監(jiān)控終端每秒都上報管理機當(dāng)前輸液器內(nèi)液體重量G空=Gt總-G空（t表示秒），對平均速度的計算，如式（1）所示；輸液的瞬時速率可以理解為液體重量隨時間變化的導(dǎo)數(shù)，計算如式（2）所示。系統(tǒng)根據(jù)方差計算得出輸液狀態(tài)穩(wěn)定，進而得到在樣本容量相同的情況下，方差越小，說明速率越穩(wěn)定，如式（3）所示。在實際使用過程中，管理機根據(jù)各終端上報的重量數(shù)據(jù)，按照時間戳，每秒不斷抽取數(shù)據(jù)樣本做標(biāo)準(zhǔn)，對于瞬時重量變化率超過1 g/s的值進行濾波，此類干擾值一般是由于輸液器晃動或人為干擾造成，直接去掉。當(dāng)方差數(shù)據(jù)分布比較分散時，各個數(shù)據(jù)與平均數(shù)的差的平方和較大，當(dāng)數(shù)據(jù)分布比較集中時，各個數(shù)據(jù)與平均數(shù)的差的平方和較小。一般情況下，輸液開始30 s后，輸液狀態(tài)趨于穩(wěn)定，在護士站電子白板上顯示當(dāng)前時刻每30 s內(nèi)的瞬時輸液速度，以及最近3 min內(nèi)的平均輸液速度，供護士參考。同時，基于液體剩余重量和輸液平均速度，可以實現(xiàn)剩余輸液時間的估算功能。

3.4 輸液護理管理數(shù)據(jù)庫

系統(tǒng)可根據(jù)需求，提供各類統(tǒng)計分析報表，可生成患者當(dāng)天輸液明細(xì)表，以曲線圖或報表形式展示患者當(dāng)天輸液的總體情況；也可以根據(jù)病區(qū)查看，病人出入量、輸液時段分布等，以滴速、容量、輸液容器等分類展示病區(qū)輸液概況；同時也可以根據(jù)護理部要求，建立常規(guī)輸液護理質(zhì)量指標(biāo)，統(tǒng)計輸液處理響應(yīng)的服務(wù)考評等級標(biāo)準(zhǔn)等[5]?？傊?，智能輸液管控系統(tǒng)為輸液管理工作提供了循證的數(shù)據(jù)依據(jù)，也為科研和輔助診療提供了輸液大數(shù)據(jù)分析。

4 應(yīng)用效果

目前，系統(tǒng)在我院骨科、肝膽外科、呼吸科、心內(nèi)科等病區(qū)運行約2年時間，明顯改進和優(yōu)化了病區(qū)的輸液流程，提升了患者的輸液體驗，減輕了護士輸液工作量，也提高了患者對護理工作的滿意度。經(jīng)統(tǒng)計，在使用智能輸液管控系統(tǒng)后，換液響鈴率由35.4%減少到9.3%，封管拔針響鈴率由13.7%下降到2.7%，輸液異常情況也經(jīng)常為青壯年患者的輸液安全意識不強，經(jīng)常自行調(diào)節(jié)輸液速度，或患者進餐時，發(fā)生液體外滲及管路受壓等情況導(dǎo)致報警。下一步，系統(tǒng)將針對運行中遇到的異常問題進行分析處理，同時，重點結(jié)合患者的診療數(shù)據(jù)，對臨床患者的輸液數(shù)據(jù)進行智能化分析，為輸液管理工作由經(jīng)驗型向科學(xué)型轉(zhuǎn)變提供數(shù)據(jù)支撐。