孫 凱 崔雪雪*

多功能監(jiān)護(hù)儀時(shí)鐘同步系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

孫 凱①崔雪雪①*

目的：設(shè)計(jì)多功能床旁監(jiān)護(hù)儀時(shí)鐘同步系統(tǒng)，應(yīng)用客觀準(zhǔn)確的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)多功能床旁監(jiān)護(hù)儀時(shí)鐘自動(dòng)同步。方法：選用集成醫(yī)療保健事業(yè)(IHE)中的時(shí)間集成(CT)規(guī)范里定義的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(SNTP)，采用適合醫(yī)療機(jī)構(gòu)的時(shí)鐘同步源，設(shè)計(jì)基于Windows平臺(tái)的時(shí)鐘同步系統(tǒng)。結(jié)果：時(shí)鐘同步系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與原有監(jiān)護(hù)系統(tǒng)整合連接，對(duì)醫(yī)院在用的7套中央站監(jiān)護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行整合連接，共接入58臺(tái)多功能床旁監(jiān)護(hù)儀，除手動(dòng)同步方式外，衛(wèi)星與互聯(lián)網(wǎng)同步均可使58臺(tái)床旁監(jiān)護(hù)儀實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘實(shí)時(shí)同步。結(jié)論：多功能床旁監(jiān)護(hù)儀時(shí)鐘同步系統(tǒng)能夠有效實(shí)現(xiàn)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)時(shí)鐘同步，避免時(shí)鐘不一致的潛在危險(xiǎn)。同時(shí)能夠與更多的急救設(shè)備連接實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步。

集成醫(yī)療事業(yè)；簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議；中央站；時(shí)鐘同步源；客戶機(jī)與服務(wù)器模式

多功能床旁監(jiān)護(hù)儀是臨床必備的危重急救類設(shè)備，監(jiān)護(hù)儀能夠24 h動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)、自動(dòng)報(bào)警并記錄檢測(cè)到的患者生命體征數(shù)據(jù)，直接為臨床提供各項(xiàng)生理參數(shù)，為臨床治療及搶救提供重要依據(jù)。由于監(jiān)護(hù)設(shè)備臨床依賴性極強(qiáng)，在臨床發(fā)生病危、急救時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)監(jiān)護(hù)儀與醫(yī)囑電腦等儀器設(shè)備時(shí)間不一致，從而導(dǎo)致醫(yī)囑記錄、病情變化時(shí)間與監(jiān)護(hù)儀時(shí)間存在差異，不僅影響護(hù)理與醫(yī)療記錄的準(zhǔn)確性，同時(shí)直接影響到患者的生命救治與觀察，從而導(dǎo)致潛在的危險(xiǎn)?；诖?，本研究對(duì)目前全面數(shù)字化的監(jiān)護(hù)設(shè)備，應(yīng)用客觀準(zhǔn)確的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘實(shí)時(shí)自動(dòng)同步，避免潛在的醫(yī)療事件出現(xiàn)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選用北京醫(yī)院國(guó)家老年醫(yī)學(xué)部病房樓內(nèi)7個(gè)樓層的7套中央監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，每套監(jiān)護(hù)系統(tǒng)均為獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，不與醫(yī)院信息系統(tǒng)(hospital information system，HIS)等其他系統(tǒng)整合，每臺(tái)監(jiān)護(hù)中央站連接8～12臺(tái)床旁監(jiān)護(hù)儀，型號(hào)為PHILIPS-MP50及MP70。將監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中央站時(shí)鐘手動(dòng)統(tǒng)一至北京時(shí)間，并確保中央站主機(jī)主板電池更新時(shí)間在一年以內(nèi)(排除主板電池失效)。中央站時(shí)鐘改變后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)同步，可將所聯(lián)監(jiān)護(hù)床旁機(jī)時(shí)鐘同步。記錄每周、每月的監(jiān)護(hù)中央站主機(jī)的時(shí)間變化程度，7套監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中央站的時(shí)間偏差情況見(jiàn)表1。

基于7套監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中央站時(shí)間的數(shù)值偏差，確定同型號(hào)的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)也會(huì)發(fā)生時(shí)鐘不準(zhǔn)確，且偏差全部為減少。因此，在醫(yī)院內(nèi)制定一套穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟(jì)有效的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間同步管理系統(tǒng)，對(duì)臨床信息的記錄具有重要的意義。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.2.1 時(shí)間同步系統(tǒng)分析

目前，監(jiān)護(hù)儀系統(tǒng)不同于影像設(shè)備，不具有成熟的醫(yī)學(xué)數(shù)字成像及通信(digital imaging and communication of medicine，DICOM)3.0標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)護(hù)儀系統(tǒng)所使用的通信協(xié)議均為私有定制，在與第三方信息系統(tǒng)進(jìn)行集成時(shí)，需要第三方系統(tǒng)根據(jù)私有通信協(xié)議進(jìn)行解析，方能獲取監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)。因此，遵循集成醫(yī)療保健事業(yè)(integriting the healthcare enterpise，IHE)規(guī)范[1]中的基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)(infrastructure technical，IT)框架，定義如何應(yīng)用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)到提供恰當(dāng)?shù)尼t(yī)療信息共享，優(yōu)化患者診療的集成目標(biāo)，是整個(gè)IHE集成規(guī)范中重要的組成部分[1]。其中，時(shí)間集成(consistent time，CT)規(guī)范[2]具體定義一個(gè)事件及角色，以此來(lái)規(guī)范醫(yī)療機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的多臺(tái)電腦之間保證時(shí)間一致的工作流程。CT模式制定使用通訊系統(tǒng)的請(qǐng)求評(píng)論(request for comments，RFC)1305定義的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(network time protocol，NTP)[3]。該標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議用于在客戶端和時(shí)間同步服務(wù)器之間進(jìn)行時(shí)間同步。NTP使用比較復(fù)雜的算法，以達(dá)到高精度性的目的，在醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用中秒級(jí)的精度足夠，因此選用簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(simple network time protocol，SNTP)[3]。SNTP簡(jiǎn)化原來(lái)的訪問(wèn)控制以及服務(wù)器遷移等方面的內(nèi)容，在保證時(shí)間精度的前提下，可保持與NTP具有兼容性。

1.2.2 結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

多功能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)基于局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，由中央站和床旁機(jī)組成，監(jiān)護(hù)床旁機(jī)能夠同步中央站的時(shí)間，即服務(wù)器和客戶端組成(如圖1所示)。

圖1 病房監(jiān)護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示圖

表1 7套中央站的時(shí)間偏差情況

NTP的工作模式[4]分為3種：①主動(dòng)和(或)被動(dòng)對(duì)稱模式，一對(duì)一的連接，雙方均可同步對(duì)方或被對(duì)方同步，先發(fā)出申請(qǐng)建立連接的一方工作在主動(dòng)模式下，另一方工作在被動(dòng)模式下；②客戶與服務(wù)器(client/server，C/S)模式，與主動(dòng)和(或)被動(dòng)模式基本相同。唯一區(qū)別在于，客戶方可被服務(wù)器同步，但服務(wù)器不能被客戶同步；③廣播模式，一對(duì)多的連接，服務(wù)器不論客戶工作在何種模式下，主動(dòng)發(fā)出時(shí)間信息，客戶由此信息調(diào)整自己的時(shí)間，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)延時(shí)忽略，因此在準(zhǔn)確度上有影響，但可滿足秒級(jí)應(yīng)用。基于醫(yī)療設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行模式，選用第2種工作模式，即C/S模式[5]。監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中央站做為服務(wù)器，床旁監(jiān)護(hù)做為客戶端模式。在CT的集成規(guī)范[2]中定義了時(shí)間服務(wù)器和時(shí)間客戶端2個(gè)功能角色，其功能角色和事務(wù)處理如圖2所示。

圖2 SNTP在C/S模式的工作方式示圖

1.2.3 時(shí)間同步源的選用

時(shí)間同步源由北斗衛(wèi)星同步、互聯(lián)網(wǎng)同步和手動(dòng)同步3種方式選擇，如圖3所示。

圖3 三種時(shí)鐘同步源示圖

(1)北斗衛(wèi)星同步。特點(diǎn)為同步精度最高，但成本高，需要專門的同步服務(wù)器及天線等硬件[6]。

(2)互聯(lián)網(wǎng)同步。特點(diǎn)為控制平臺(tái)聯(lián)入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)施簡(jiǎn)便、成本低，對(duì)于醫(yī)療設(shè)備信息系統(tǒng)接入互聯(lián)網(wǎng)后安全性降低[7-8]。

(3)手動(dòng)同步。特點(diǎn)為依賴人工同步標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，無(wú)須接入互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星同步所需硬件，降低網(wǎng)絡(luò)安全隱患。

2 連接監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的時(shí)間同步總體設(shè)計(jì)

2.1 網(wǎng)絡(luò)配置

將各層監(jiān)護(hù)系統(tǒng)整合，監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中每臺(tái)床旁機(jī)由默認(rèn)IP應(yīng)改為固定IP，從原來(lái)的動(dòng)態(tài)獲得改為指定IP，避免IP沖突。

2.2 硬件連接

監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中央站與時(shí)間同步系統(tǒng)連接，主機(jī)必須支持雙網(wǎng)卡，中央站的外網(wǎng)卡配置成與時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)相連[9]。衛(wèi)星同步方法需將接收天線與衛(wèi)星同步接收機(jī)連接，衛(wèi)星與互聯(lián)網(wǎng)同步方法相對(duì)于監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，設(shè)置為外網(wǎng)通過(guò)防火墻連接時(shí)間同步服務(wù)器，時(shí)間同步服務(wù)器通過(guò)監(jiān)護(hù)中央站外網(wǎng)卡連接，監(jiān)護(hù)中央站系統(tǒng)時(shí)間同步后監(jiān)護(hù)床旁機(jī)會(huì)自動(dòng)與中央站的時(shí)間同步，如圖4所示。

圖4 監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)與時(shí)鐘同步系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

3 時(shí)鐘同步系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中央站為Windows XP系統(tǒng)，時(shí)鐘同步系統(tǒng)開(kāi)發(fā)采用微軟的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境為Microsoft視覺(jué)工作室(visual studio，VS)[7-8]。開(kāi)發(fā)環(huán)境包含時(shí)鐘同步系統(tǒng)的服務(wù)器端和客戶端，其流程如圖5所示。同步系統(tǒng)中的同步服務(wù)器與客戶端之間通訊使用.Net Framework[9]提供的SocketS進(jìn)行通訊，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中通過(guò)調(diào)用系統(tǒng)API函數(shù)[10]對(duì)系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行操作，如圖6所示。

圖5 同步服務(wù)端流程框圖

圖6 客戶端流程框圖

表2 基于北斗衛(wèi)星和互聯(lián)網(wǎng)方法的7套中央站同步后偏差

4 時(shí)鐘同步系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

(1)應(yīng)用北斗衛(wèi)星同步、互聯(lián)網(wǎng)同步和手動(dòng)同步3種同步方法分別對(duì)7套監(jiān)護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，時(shí)鐘同步系統(tǒng)啟動(dòng)前記錄的偏差值，不做時(shí)間調(diào)整，同步系統(tǒng)啟動(dòng)后全部實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步效果，北斗衛(wèi)星和互聯(lián)網(wǎng)同步方法很精確的實(shí)現(xiàn)了監(jiān)護(hù)系統(tǒng)同步[11-12](見(jiàn)表2)。

(2)該系統(tǒng)在手動(dòng)同步方法時(shí)，因人工操作存在系統(tǒng)延時(shí)，導(dǎo)致同步監(jiān)護(hù)系統(tǒng)后延時(shí)2 min。經(jīng)過(guò)3個(gè)月的時(shí)鐘同步測(cè)試，7套監(jiān)護(hù)系統(tǒng)所在的病房臨床醫(yī)護(hù)人員無(wú)需每周定時(shí)校隊(duì)監(jiān)護(hù)時(shí)間，尤其是在搶救時(shí)極大地避免了醫(yī)囑記錄的差錯(cuò)，提高了醫(yī)療質(zhì)量，降低了因時(shí)鐘不同步造成的臨床風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

監(jiān)護(hù)儀是廣泛應(yīng)用于醫(yī)療機(jī)構(gòu)的危重、急救類設(shè)備，使用時(shí)間同步系統(tǒng)能有效避免時(shí)間不一致及導(dǎo)致潛在的各類問(wèn)題[12-13]。雖然IHE中的IT基礎(chǔ)架構(gòu)[14]里提出了時(shí)間一致性CT的規(guī)范流程和NTP標(biāo)準(zhǔn)的選用，但尚未明確同步技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法；且本系統(tǒng)目前只能支持Windows系統(tǒng)，日后還應(yīng)與呼吸機(jī)、除顫器等更多的急救設(shè)備連接實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，并有待進(jìn)一步完善[15]。

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Design of clock synchronization system for multi-functional monitor

SUN Kai, CUI Xue-xue

Objective:To design a clock synchronization system for multi-functional monitor so as to apply objective and accurate technical means to realize automatic synchronization for clock of bedside multi-functional monitor.Methods:The simple network time protocol(SNTP)which was defined in the standard of consistent time(CT) from integrating the healthcare enterprise(IHE) were chosen and clock synchronization source which suited to medical organization were adopted, and all of them were applied to design clock synchronization system based on Windows platform.Results:The clock synchronization system can be integrated to connect with the original monitor system, and 7 central station monitor systems were integrated and connected, and total of 58 multifunctional monitors were joined up. Except manual synchronization mode, both of satellite and internet can achieve real time synchronization of clock for 58 bedside monitors.Conclusion:The clock synchronization system of bedside multi-functional monitor can effectively realize clock synchronization of monitor system, and it can avoid the potential risks caused by time inconsistency. At the same time, it can connect with more emergency equipment to realize clock synchronization.

Integrating the healthcare enterprise; Simple network time protocol; Central station; Clock synchronization source; Client/server

Department of Medical Engineering of Traditional Chinese Medicine, Beijing Hospital,Beijing 100730,China.

1672-8270(2017)11-0105-04

R-058

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.11.031

孫凱,男,(1976- ),碩士，高級(jí)工程師。北京醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科，從事醫(yī)療設(shè)備管理及信息化工作。

①北京醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科 北京 100730

*通訊作者：cuixuexue2738@bjhmoh.cn

China Medical Equipment,2017,14(11):105-108.

2017-09-11