【作 者】 徐浩，朱巧珍，吳培瑜

溫州醫(yī)科大學附屬眼視光醫(yī)院，溫州市，325000

0 引言

眼科病房老年患者多，多伴有高血壓、糖尿病、心率異常等基礎疾病，病區(qū)上報的情況中因患者擅自外出、心率血壓異常的風險增多，護士夜間巡視不能實時查看患者的呼吸心率等,存在較大的安全隱患。文獻[1]和文獻[2]闡述了護士夜間巡視的必要性以及對患者的影響，護士夜間巡視患者，了解和掌握患者的夜間病情的動態(tài)變化是重要的工作內容。

《國務院關于積極推進“互聯(lián)網+”行動的指導意見》及《國務院辦公廳促進“互聯(lián)網+醫(yī)療健康”發(fā)展的意見》中指出應充分發(fā)揮互聯(lián)網的高效、便捷優(yōu)勢，鼓勵醫(yī)療機構應用互聯(lián)網等信息技術，加快發(fā)展基于互聯(lián)網的醫(yī)療、健康等新興服務，創(chuàng)新服務模式，提升科學決策能力和管理水平[3-4]。隨著信息技術的發(fā)展，在如今云計算、物聯(lián)網逐步成熟的情況下，加強和構建高效創(chuàng)新的護理信息化管理越來越受到醫(yī)院管理層的關注[5-6]。筆者設計了一套基于物聯(lián)網和云平臺的患者智能監(jiān)測系統(tǒng)，減少了夜間巡視對患者作息的影響，也提高了護士的工作效率，節(jié)省了人力成本。

1 現(xiàn)狀分析

針對夜間巡視的問題，對病區(qū)護士進行問卷調查，得出如下的數(shù)據報告：不觀察呼吸的占82.86%，不觀察心率的占88.57%，觀察不出病情變化的為82.86%。根據調查報告的數(shù)據分析，護士即使在夜間巡視，考慮到盡量不打擾患者的休息，同時測量的儀器設備也不便于移動，所以有些生命體征不去測量，這樣給護理工作帶來漏洞。調研的護理人員中，有97.14%的護理人員提出需要一種新的巡視方法來替換傳統(tǒng)的方式。

針對患者對夜間巡視產生影響也做了相應的問卷調查，患者的問卷調查結果如下：影響休息的占91.43%，影響到情緒的占65.71%，影響病情恢復的占51.43%，還有影響護患關系的占48.75%。根據患者調查報告的數(shù)據分析，患者針對護理夜間巡視的主要矛盾點為影響到睡眠休息。

可見如何在不影響患者休息的基礎上又準確收集到患者病情和異常信息是護理領域面臨的一個現(xiàn)實問題。

2 系統(tǒng)架構以及相關技術

基于物聯(lián)網和云平臺的患者智能監(jiān)測系統(tǒng)采用軟硬件相結合的方式，通過基于物聯(lián)網的硬件設備即非接觸式的智能床墊，將患者采集下來的數(shù)據實時上傳到云平臺，然后客戶端可以通過訪問網頁來查看患者相關的信息?；谖锫?lián)網和云平臺的患者智能監(jiān)測系統(tǒng)效果示意，如圖1所示。

圖1 基于物聯(lián)網和云平臺的患者智能監(jiān)測系統(tǒng)效果示意Fig.1 Effect diagram of patient intelligent monitoring system based on internet of things and cloud platform

2.1 非接觸式智能床墊介紹

相較于傳統(tǒng)的智能床位而言，本系統(tǒng)采用的設備精確度更高，效果更好，功能更加強大，部署也更加便捷。系統(tǒng)中采用的非接觸式智能床墊設備較其他相同類型的產品優(yōu)勢為：有光纖傳感技術同時厚度很薄，準確度為醫(yī)療級別，承重10～150 kg，抗磁和抗干擾，可以實現(xiàn)同步實時、高精度的生命體征監(jiān)測（包括心率、呼吸率、體動頻率、BCG信號、在離床狀態(tài)等），同時還可精準監(jiān)測到厚度達50 cm的床墊上的體征信號，傳感器的形狀大小可以靈活定制。智能床墊結構及擺放點位，如圖2所示。

圖2 智能床墊結構及擺放點位Fig.2 Intelligent mattress structure and placement position

2.2 系統(tǒng)整體架構介紹

系統(tǒng)基于.Net開發(fā)，搭建云平臺，為了提高系統(tǒng)的內聚和降低系統(tǒng)的耦合度，采用消息中間件RabbitMQ和日志中間件ELK，采用B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務器模式）結構，基本可以支持各類終端。通過光纖傳感技術采集數(shù)據，通過5G/4G/無線網絡（wireless fidelity,WiFi）等通信技術方式將數(shù)據上傳云平臺，整體采用WebApi為主的微服務架構體系，基于物聯(lián)網和云平臺的患者智能監(jiān)測系統(tǒng)整體架構,如圖3所示。

圖3 基于物聯(lián)網和云平臺的患者智能監(jiān)測系統(tǒng)整體系統(tǒng)架構Fig.3 Overall system architecture of patient intelligent monitoring system based on Internet of things and cloud platform

2.3 相關技術介紹

（1）物聯(lián)網技術。

物聯(lián)網即“萬物相連的互聯(lián)網”，它本質是將各種信息傳感設備與互聯(lián)網結合起來而形成的一個巨大網絡，實現(xiàn)不限時間、地點的人、機和物的互聯(lián)互通[7]。系統(tǒng)中采用的智能床墊主要采用光纖傳感技術，光纖優(yōu)良的物理、化學、機械以及傳輸性能，使光纖傳感器具有體積小、靈敏度較高、輕巧、耐腐蝕、結構簡單、抗電磁干擾、絕緣性好、檢測電子設備與傳感器可以間隔很遠等優(yōu)點。光纖傳感的工作原理為人體心臟搏動和呼吸時，光纖傳感單元利用上下兩層網格板同時擠壓光纖，使其產生微小的彎曲，改變原始光通量；經光信號解調單元處理分析得到心臟沖擊掃描監(jiān)測結果或呼吸等檢測結果，實現(xiàn)監(jiān)測功能。

（2）通信技術。

為了便于病房網絡線路的管理，以及對物聯(lián)網的前瞻性，病區(qū)已使用無線AP（access point）進行網絡全覆蓋，當前通信主要利用醫(yī)院無線網絡鏈路。WiFi的優(yōu)點為覆蓋范圍廣，數(shù)據傳輸速率快，是當前使用最廣泛的一種通信傳輸技術。

（3）云平臺。

云平臺，按服務可以分為基礎設施服務（infrastructure as a service,IaaS）、平臺服務（platform as a service,PaaS）、軟件服務（software as a service,SaaS）3個部分，其優(yōu)勢為：資源共享、高可靠性、高可擴展性、通用性以及虛擬化、提供云計算能力、減少傳統(tǒng)硬件資源維護管理。系統(tǒng)部署到云平臺，不但降低了本系統(tǒng)在各分院院區(qū)間推廣使用的難度，同時也減少了硬件的投入成本，便于后續(xù)的管理和發(fā)展，比如集團化醫(yī)院的發(fā)展。在云平臺采用了以下技術或架構：①ELK是ElasticSearch、Logstash和Kibana三個開源工具組合，可記錄日志，同時支持實時數(shù)據存儲、檢索和分析[8]，本平臺系統(tǒng)也引入了ELK技術，便于后續(xù)日志以及數(shù)據的分析。②RabbitMQ是一個AMQP開源實現(xiàn)的消息隊列，支持的客戶端廣泛，如Python、Ruby、.NET、Java、C、PHP、STOMP等，在系統(tǒng)中負責存儲轉發(fā)消息，具備良好的易用性、擴展性和可用性[9]，采用消息隊列組件可以更好地處理平臺峰值，避免產生性能瓶頸。③微服務架構相較于傳統(tǒng)的服務架構更易于維護和擴展，具有高內聚、低耦合等特征。微服務架構將系統(tǒng)業(yè)務功能劃分成多個可獨立部署的細粒度服務，其離不開Docker和Kubernetes。

3 系統(tǒng)功能說明

3.1 呼吸檢測和脈搏檢測

智能床墊實時采集患者的呼吸和脈搏等生命體征數(shù)據后，通過算法盒子和無線將相應的數(shù)據上傳到云平臺，系統(tǒng)也支持將生命體征數(shù)據分發(fā)給其他系統(tǒng)，如電子病歷系統(tǒng)等，護理人員也可以直接通過云平臺的應用界面查看到患者的情況，掌握實時數(shù)據。

3.2 異常報警

可以根據實際情況設置生命體征的閾值，一旦患者低于或高于配置的閾值，則系統(tǒng)會提示異常警報，并將告警信息發(fā)送給值班人員，保證患者的醫(yī)療安全，減少醫(yī)療風險。

3.3 配置設置

主要是將硬件設備與軟件進行綁定。每個智能床墊均有一個id編碼，通過系統(tǒng)將id編碼和對應的病區(qū)床位進行關聯(lián)，產生一一對應，關聯(lián)后采集上來的數(shù)據才會生效顯示，避免患者信息的錯位。

3.4 離床檢測

可以根據信息采集觀察到患者是否在床位上，特別有助于夜間的巡視，幫助護理人員有針對性地前去查房，核查患者是否擅自離院的情況，或者查看下是否有安全風險（如跌倒等）狀況，提升護理人員對于突發(fā)事件的反應速度。

3.5 睡眠質量檢測

可以觀察患者一段時間內的睡眠質量，通過睡眠數(shù)據可以分析出睡眠評分，睡眠分期和睡眠習慣，從而發(fā)現(xiàn)睡眠的問題，如入睡難、睡眠時間不足、深睡時間少等，如果患者有在使用藥物，醫(yī)護人員也可以結合病情，分析是不是藥物導致患者的睡眠問題，再通過調整藥物來促進患者睡眠。

3.6 心臟監(jiān)護

智能床墊其中一個重點功能為具有采集患者的心臟活動產生的一系列人體震動信號。心沖擊圖（ballistocardiography,BCG）是一種非侵入式的通過圖形界面準確描述心臟收縮與血液噴射以及血流經過大血管減速所產生的沖擊力而引起身體的活動，這些微小的活動變?yōu)殡妱觿莶⒂涗浵聛?，其對心臟相關的診斷有重要的意義。設備采集后在系統(tǒng)中呈現(xiàn)的BCG波形中的特征參數(shù)與心電圖（electrocardiogram,ECG）波形中的特征參數(shù)幾乎是一致的，可見護理人員可以通過系統(tǒng)查看患者的心臟情況，為醫(yī)護人員提供數(shù)據圖形幫助，提高患者的安全保護。

4 系統(tǒng)應用效果

4.1 醫(yī)護方面

系統(tǒng)實現(xiàn)了對在院患者的智能監(jiān)測管理，心率、脈搏測量由原先的每日2～3次的人工測量跨越到了臥床期間的實施監(jiān)測。特別是針對護士夜間的巡視，對護理人員的幫助非常大，通過系統(tǒng)可以直接觀測到患者的各項指征，不需要到床旁觀察，避免夜間嚇到患者或者吵醒患者從而引起患者的不良情緒，針對老年人通過心沖擊圖也可以及時發(fā)現(xiàn)問題，如患者擅自離院等情況。系統(tǒng)起到了安全高效、減少人工測量錯誤率、提高護理質量、加強在院患者管理、減少隱患等效果。

4.2 患者方面

系統(tǒng)的自動預警機制使患者的安全得到一定的保障。夜間巡視不打擾到患者從而促進了患者的睡眠質量提升，加快康復，同時通過監(jiān)測患者的睡眠質量將相應的睡眠質量報告通過手機APP推送給患者，使患者對自己的睡眠問題有更好的認知。

5 結論

隨著新型材料的研發(fā)和物聯(lián)網、傳感技術、云計算等快速的發(fā)展，智能床墊及其云平臺的使用更加便捷，數(shù)據的準確性和安全性也有很大改善和提升?；谖锫?lián)網和云平臺的患者監(jiān)測系統(tǒng)的意義不僅在于對患者疾病護理期間提供實時、連續(xù)、長時間的人體生理參數(shù)的檢測和監(jiān)視，而且能在最大程度上實現(xiàn)早發(fā)現(xiàn)、早治療，提高護理的工作效率，具有較高的應用價值。