吳春濤，侯靜樸，劉志友，程遠，劉鐵楠

華北理工大學附屬醫(yī)院，唐山市，063000

0 引言

在臨床醫(yī)療領(lǐng)域中，引流的動態(tài)監(jiān)測是臨床醫(yī)療中認為最嚴謹?shù)挠^測項目之一。引流廣泛應(yīng)用于醫(yī)院胸外科、腦外科、甲狀腺外科、呼吸科、重癥醫(yī)學科等重點科室。引流液動態(tài)變化過程中流速、流量、引流液的瞬時變化與變化趨勢，可較為清晰展示患者當前的臨床表現(xiàn)[1]。而針對當前此類對象的監(jiān)測，主要依賴于醫(yī)護人員長時間、斷點式的人工監(jiān)測與估計[2]。然而，此類的動態(tài)監(jiān)測往往需要長時間、多頻次的觀察與監(jiān)視，同時伴有高不確定性的醫(yī)療風險。傳統(tǒng)的引流監(jiān)測方式往往基于人工查看的方式進行，即由固定的醫(yī)護人員定時定頻進行查看。但是在臨床中經(jīng)常發(fā)生短時間內(nèi)的大量失血、失液或氣胸等并發(fā)癥的情況[3]，工作人員往往難以在有限時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并及時處理，存在巨大的醫(yī)療隱患，甚至發(fā)生醫(yī)療事故。

面向此類問題，醫(yī)學界致力于將先進的人工智能技術(shù)引入引流監(jiān)測領(lǐng)域，實現(xiàn)數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化的智慧醫(yī)療。利用引流監(jiān)測預(yù)警的方法與系統(tǒng)，發(fā)展臨床規(guī)范應(yīng)用的監(jiān)控系統(tǒng)以取代、輔助長期以來的人工監(jiān)控，最大限度地降低醫(yī)療風險，做到早發(fā)現(xiàn)、早報警、早記錄、早處理。同時，結(jié)合先進的數(shù)字圖像處理技術(shù)與統(tǒng)計科學，判斷監(jiān)測數(shù)據(jù)短時間內(nèi)的走向，真正實現(xiàn)人工智能輔助醫(yī)療的高性能系統(tǒng)。

由此，通過分析和總結(jié)近年來醫(yī)用引流監(jiān)測技術(shù)研究與應(yīng)用相關(guān)，對目前醫(yī)用引流技術(shù)研究進展進行綜述與討論，分析醫(yī)療引流技術(shù)存在的應(yīng)用局限。同時，分析人工智能技術(shù)與數(shù)字圖像處理技術(shù)在引流監(jiān)測方向的應(yīng)用前景，聚焦醫(yī)用引流的技術(shù)手段，降低醫(yī)療風險，提高監(jiān)測精準度，降低醫(yī)護人員工作強度，實現(xiàn)臨床引流監(jiān)測的數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化。

1 傳統(tǒng)醫(yī)用引流監(jiān)測

體液引流裝置是醫(yī)療領(lǐng)域最常見的醫(yī)療器械之一。此類裝置多置于病床一側(cè)底部，通過醫(yī)護人員進行定期觀察，以人工參與的方式獲得引流的具體數(shù)據(jù)，如引流液體積、顏色、異物等，并以此進一步計算流速、流量等醫(yī)用引流參數(shù)，從而判斷患者當前是否急需進一步的治療。例如，在胸外科手術(shù)后，當胸腔閉式引流液的流速超過200 mL/h時，流量超過1 000 mL/24 h，同時引流液中伴隨固體顆粒，此類情況則代表病情出現(xiàn)急劇變化，患者急需醫(yī)護人員診斷病情變化。由此說明，胸腔引流液監(jiān)測的準確性與實時性，將極大程度影響患者的生命與治療情況。

目前在臨床診療過程中，多數(shù)仍采用傳統(tǒng)式引流裝置，即采用人工監(jiān)測的方式對引流液液體體積定時讀取，同時，依據(jù)病情，分時段、分頻率進行斷點式監(jiān)測。然而，基于物理負壓作用的傳統(tǒng)引流裝置與人工監(jiān)測的方式通常存在以下難點：首先，護理需求難以滿足，如針對病?；颊?，1級護理要求每小時監(jiān)測數(shù)據(jù)1次。由于患者佩戴時間有時達數(shù)天甚至數(shù)周，此類情況下極有可能引起失察、漏查，從而增大醫(yī)療風險隱患。其次，夜間光線不足同樣為引流液監(jiān)測帶來極大難度。在臨床中患者突發(fā)血管破裂大出血、顱壓升高、腦脊液大量滲漏、氣胸等危急狀況。但是醫(yī)護人員定時觀測往往很難觀察到此類情況，從而錯失急救時間。在臨床治療過程中該種意外情況屢有發(fā)生，經(jīng)常有患者得不到及時救治而導(dǎo)致死亡的案例出現(xiàn)，因此爭取搶救時間和及時發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)，讓患者得到更好的救治。

因引流治療作為病程恢復(fù)過程中的必要操作之一，醫(yī)護人員常對引流的監(jiān)控進行深入探討。例如，崔艷玲等[4]討論了引流裝置在術(shù)后恢復(fù)中所起到的作用以及護理對策。伏虹[5]發(fā)明了胸腔置管引流的方式，并同時考慮了腔內(nèi)用藥的方式對惡性胸腔積液的患者進行護理；李勝利等[6]發(fā)明了導(dǎo)管型的胸腔負壓并討論了其裝置對胸腔積液的治療效果。潘前英[7]采用靜脈管與引流袋結(jié)合的方式對胸腔積液進行引流，同時討論了該引流裝置對肺組織復(fù)張的優(yōu)勢。

由此，為提高引流護理的高效性與患者在醫(yī)治過程中的安全性，引流裝置的發(fā)展必須向數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化轉(zhuǎn)移，當前已取得了初步的進展。

2 醫(yī)用引流監(jiān)測系統(tǒng)

2.1 醫(yī)用引流監(jiān)測系統(tǒng)介紹

目前，醫(yī)療界為防止引流過程中出現(xiàn)監(jiān)控缺陷，同時實施實時監(jiān)測，醫(yī)用引流監(jiān)控設(shè)備的相關(guān)研究向數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。醫(yī)用引流監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合引流裝置，并輔助監(jiān)測設(shè)備，對引流液的狀態(tài)進行監(jiān)測。同時匯集所有監(jiān)測設(shè)備信息建立引流中央監(jiān)控系統(tǒng)，在中央監(jiān)控中心使用一臺主機對所有攜帶有引流設(shè)備的患者數(shù)據(jù)匯集讀取，可以實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的云觀測與云處理。由此實現(xiàn)人工智能輔助醫(yī)療，避免患者在高醫(yī)療風險時刻突發(fā)緊急事件卻未被監(jiān)測到的情況。

引流監(jiān)控系統(tǒng)主要由兩大中心部件構(gòu)成：引流裝置與實時監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。其中，引流裝置主要基于傳統(tǒng)醫(yī)用引流裝置，基于負壓和重力的方式收集引流液，并主要采用液位計、光電液位計、浮子液位計、光度計等手段監(jiān)測引流氣體、液體所需的氣體氣壓計和流量計[8]，從而獲取引流數(shù)據(jù)。實時監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)則采用不同的方式對引流液的變化進行觀測，如圖像識別技術(shù)一般采用高清影像采集裝置或質(zhì)量測量裝置等監(jiān)測儀器進行數(shù)據(jù)采集。將監(jiān)測儀器設(shè)置于引流裝置上，通過儀器讀取引流液體體積、流量、流速以及顏色等獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立報警系統(tǒng)監(jiān)控中心，實現(xiàn)預(yù)警功能[2,9]。

例如，王漢斌等[10]發(fā)明一種以光電液位計為測量方式的可調(diào)壓傷口引流裝置；李娜等[11]發(fā)明了一種磁性浮子式液位裝置及檢測方法，采用浮子液位計對引流瓶監(jiān)測。以上方法均實現(xiàn)了采用液位儀監(jiān)測對引流液的變化實時監(jiān)控，并得到引流液的變化量。然而，此類系統(tǒng)具有如下弊端：監(jiān)測裝置均置于引流瓶內(nèi)進行數(shù)據(jù)量測，該量測方式可有效提高測量精度，但是，該測量方式改變了引流瓶內(nèi)部所具有的無菌條件，增加了逆行感染的風險。

王婷[12]發(fā)明了一種定量引流裝置采用流量計監(jiān)測液體量，其感受器置于引流管上，目前流量計監(jiān)測流量要求被測量管道直徑在10 mm左右；許世芳等[13]發(fā)明的一種新型臨床用氣胸排氣裝置使用氣壓計對氣胸患者進行監(jiān)測；由ADAMS等[14]使用光度計監(jiān)測引流出血等。以上發(fā)明將測量裝置安置在引流瓶外，雖然避免了逆行感染的風險，但是，此類發(fā)明并未考慮引流液為血液時離體血液變化大，發(fā)生凝固、沉淀等情況，從而可能引發(fā)較大的測量誤差；同時，此類監(jiān)測條件要求嚴格，需要按照安裝方式嚴格操作，且醫(yī)務(wù)人員不易操作，現(xiàn)有技術(shù)條件下臨床應(yīng)用困難。

此外，基于重力的引流液監(jiān)測方式同樣得到進一步發(fā)展。例如，BENAMMAR等[9]發(fā)明使用重力秤和氣壓監(jiān)測引流，并建立監(jiān)控中心。然而，因重力秤測量引流液因引流液密度不均甚至引流中夾雜固體物時換算為液體體積誤差過大，在要求精密監(jiān)測數(shù)據(jù)的醫(yī)療診療中，往往不能精確地反應(yīng)引流液在單位時間內(nèi)所產(chǎn)生的變化量。

2.2 數(shù)字化引流系統(tǒng)

數(shù)字化引流系統(tǒng)往往采用引流裝置與程控系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)相結(jié)合的方式，對引流液進行連續(xù)觀測，從而記錄患者在引流過程或術(shù)中所處情況。例如，金鑫等[15]采用了數(shù)字化胸腔引流系統(tǒng)對漏氣、引流液進行數(shù)字化連續(xù)觀測，并在肺結(jié)節(jié)切除術(shù)中得到較好的應(yīng)用。余艷等[16]對比數(shù)字化胸腔閉式引流系統(tǒng)與傳統(tǒng)的引流裝置在肺癌切除與護理中的應(yīng)用效果，認為數(shù)字化的系統(tǒng)可有效減少引流管中的阻塞、扭曲等現(xiàn)象，從而提高了手術(shù)治療的安全程度。劉鐵楠[17]發(fā)明了用于監(jiān)控患者的引流數(shù)據(jù)系統(tǒng)，提出了以液位計為監(jiān)測手段并由此建立監(jiān)控中心系統(tǒng)，實現(xiàn)了全自動連續(xù)性監(jiān)測流量、流速，符合醫(yī)療引流的監(jiān)控系統(tǒng)建立需要。

數(shù)字化引流系統(tǒng)可以在高精度和連續(xù)監(jiān)測角度實現(xiàn)單一類型的引流液監(jiān)控，從而實現(xiàn)對引流液的流速和流量進行實時監(jiān)控。但是，醫(yī)用引流監(jiān)控系統(tǒng)依舊存在實際應(yīng)用難點與困境。首先，在使用過程中，數(shù)字化監(jiān)控實現(xiàn)了對引流液體積的實時監(jiān)控和基本的觸發(fā)報警功能，然而，數(shù)字化監(jiān)控不能對引流液的本質(zhì)進行判斷，進行輔助測量。例如，一般的數(shù)字化監(jiān)控不能完全判斷所排液體是否屬于高危緊急情況，如大量排出的引流液就是血液等。此類情況依舊需要醫(yī)護人員進行人工排查，從而進一步判斷引流液的性質(zhì)。此外，此類數(shù)字化引流系統(tǒng)帶有較強的閾值設(shè)定情況，即針對某一特定的數(shù)值，設(shè)立需要報警的數(shù)值。然而在實際臨床醫(yī)療過程中，存在復(fù)雜、多樣的情況，無法僅依據(jù)預(yù)先的參數(shù)設(shè)定去判斷患者病情變化。由此，設(shè)有實時預(yù)測性的數(shù)字引流反而提高了醫(yī)療的風險。為改變此種情況，基于人工智能的高性能引流系統(tǒng)將會成為日后發(fā)展的重點。

2.3 人工智能輔助醫(yī)用引流系統(tǒng)

隨著人工智能與云處理技術(shù)的日益發(fā)展，深度學習等具有語義信息的數(shù)字圖像處理為智慧醫(yī)療提供了無限可能。作為日后醫(yī)用引流系統(tǒng)的發(fā)展方向，結(jié)合人工智能的數(shù)據(jù)處理手段，醫(yī)用引流系統(tǒng)可實現(xiàn)針對緊急情況、特殊情況的預(yù)警與報警。同時，實時分析引流液排出情況，做到實時、針對、高安全性的醫(yī)用監(jiān)控。

作為人工智能與醫(yī)療器械領(lǐng)域的深度結(jié)合，已有學者嘗試采用醫(yī)療數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，并結(jié)合深度學習等方式對數(shù)據(jù)進行多特征維度、高實時性處理。例如，西達斯·塞提斯等[18]發(fā)明的采用圖像識別技術(shù)監(jiān)測引流液顏色變化判斷出血量，并且依據(jù)紅度值計算失血量。此類方式基于低層次圖像特征并進行圖像內(nèi)容識別，可較為直觀地對當前引流液狀態(tài)進行判斷，具有較高的監(jiān)測精度。

劉鐵楠等[19]發(fā)明了一種結(jié)合人工智能與數(shù)字圖像處理的引流監(jiān)控系統(tǒng)，采用了圖像識別技術(shù)對引流設(shè)備進行監(jiān)測，實現(xiàn)引流監(jiān)測技術(shù)的人工智能化。其將監(jiān)控攝像頭置于引流瓶外獲取引流數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對引流液的流速、流量、引流液的顏色以及異物全部實時監(jiān)測，由此真正實現(xiàn)了緊急情況下的高失效性排查，從而提高了有效監(jiān)測的實時性與可靠性。同時，利用人工智能判斷當前引流速率，實時調(diào)整預(yù)警的閾值，做到基于臨床現(xiàn)實情況改變預(yù)警數(shù)值，從而對各突發(fā)情況提供預(yù)判，進一步提升預(yù)警的準確性。此外，所搭建的中央監(jiān)控系統(tǒng)，建立了多源數(shù)據(jù)的同時監(jiān)測，真正實現(xiàn)了人工智能輔助醫(yī)療與云處理的有效結(jié)合，為醫(yī)用引流監(jiān)控提供了新技術(shù)方法和新研究方向。極大地降低人為監(jiān)測漏洞所致的高危醫(yī)療風險。

3 總結(jié)和展望

醫(yī)用引流是臨床醫(yī)療中最為常用的監(jiān)測和治療手段之一，而引流監(jiān)控長期處于日益凸顯的高人工消耗、高風險、低效益矛盾狀態(tài)中，因此醫(yī)用引流裝置與系統(tǒng)的改進與研制逐漸受到了業(yè)界與醫(yī)療界廣泛的關(guān)注，也隨著制造業(yè)的發(fā)展不斷實現(xiàn)智能化與數(shù)字化。筆者針對醫(yī)用引流裝置與近年來出現(xiàn)的醫(yī)用引流系統(tǒng)進行了相關(guān)整理，并對各類型裝置與系統(tǒng)的優(yōu)劣進行了綜合性的技術(shù)評估。同時，面向智慧醫(yī)療這一先進的理念，回顧了當前符合智慧醫(yī)療具有人工智能輔助的引流監(jiān)控系統(tǒng)。尤其是在高傳染病傳播的醫(yī)療高壓狀態(tài)下，具有人工智能化醫(yī)療器械的引流監(jiān)控系統(tǒng)的推廣有助于提升相關(guān)醫(yī)療的質(zhì)量和水平，最大限度減少醫(yī)療漏洞，提高醫(yī)院數(shù)字化水平以及監(jiān)測管理能力，促進智能化醫(yī)療手段的進一步普及。