壓瘡專(zhuān)用吸引器的研制

張 瑜 ，潘 弟

1.廣州醫(yī)學(xué)院第四附屬醫(yī)院 設(shè)備科，廣東 廣州 511447；

2.廣州醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 設(shè)備科，廣東 廣州 510120

壓瘡專(zhuān)用吸引器的研制

張 瑜1，潘 弟2

1.廣州醫(yī)學(xué)院第四附屬醫(yī)院 設(shè)備科，廣東 廣州 511447；

2.廣州醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 設(shè)備科，廣東 廣州 510120

目的 研制具有多種吸引模式控制程序的壓瘡專(zhuān)用吸引器，使其負(fù)壓封閉引流技術(shù)（VSD）達(dá)到最佳效果。方法 以ATMEGA16單片機(jī)系統(tǒng)為控制核心，充分運(yùn)用芯片的功能及特性，使開(kāi)發(fā)的壓瘡專(zhuān)用吸引器硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷、軟件程序靈活。結(jié)果 該儀器可提供間歇吸引、持續(xù)吸引、梯度吸引等多種治療模式，且模式轉(zhuǎn)換方便、靈活。在異常情況或治療結(jié)束時(shí)能發(fā)出聲、光報(bào)警，從而減少了醫(yī)護(hù)人員的巡查次數(shù)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。結(jié)論 該儀器克服了傳統(tǒng)吸引器持續(xù)運(yùn)行時(shí)間短的弱點(diǎn)，使負(fù)壓封閉引流技術(shù)能得以更大的推廣與應(yīng)用。

壓瘡吸引器；負(fù)壓封閉引流術(shù)；單片機(jī)；壓瘡治療

0 前言

壓瘡（Pressure Ulcer，PU）也稱(chēng)褥瘡，是由于局部組織持續(xù)受壓，造成血液循環(huán)障礙，局部持續(xù)缺血、缺氧、營(yíng)養(yǎng)不良而導(dǎo)致的軟組織潰爛和壞死[1-2]。隨著我國(guó)人口老齡化比重的增加及腫瘤、心腦血管等疾病發(fā)病率不斷增高，壓瘡的發(fā)病率也不斷上升。壓瘡的防治一直是困擾臨床醫(yī)務(wù)人員的難題，它不僅增加患者的痛苦和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而且影響疾病的康復(fù)。探索理想的壓瘡治療方法已成為國(guó)內(nèi)外醫(yī)療機(jī)構(gòu)共同追求的目標(biāo)[3-6]。

壓瘡的治療有多種方法，以往的治療方法包括保守治療及常規(guī)手術(shù)治療。保守治療主要通過(guò)增加全身營(yíng)養(yǎng)，加強(qiáng)壓瘡處護(hù)理，減輕局部受壓，創(chuàng)口局部換藥，清除壞死組織，促進(jìn)肉芽生長(zhǎng)和上皮愈合。保守治療主要適用于范圍小、深度淺的壓瘡。常規(guī)手術(shù)治療主要是在創(chuàng)面保守治療的基礎(chǔ)上對(duì)一些深度深、范圍廣、局部感染嚴(yán)重的創(chuàng)口進(jìn)行擴(kuò)創(chuàng)、自體皮移植術(shù)以及鄰近組織皮瓣轉(zhuǎn)移修復(fù)等手術(shù)。但壓瘡的創(chuàng)面常存在嚴(yán)重的細(xì)菌感染，自體皮移植及皮瓣轉(zhuǎn)移術(shù)后易發(fā)生皮片、皮瓣壞死和創(chuàng)面感染等并發(fā)癥。負(fù)壓封閉引流技術(shù)（Vaccum Sealing Drainage，VSD）的應(yīng)用恰好解決了常規(guī)手術(shù)的不足。為了更好地應(yīng)用VSD治療壓瘡及較大面積的創(chuàng)傷，我們研發(fā)了多種吸引模式控制程序，使其VSD達(dá)到最佳效果。

1 VSD

采用VSD可使創(chuàng)口封閉，以阻止外部細(xì)菌的入侵。通過(guò)醫(yī)用高分子泡沫材料與創(chuàng)面分隔，全部創(chuàng)面進(jìn)行負(fù)壓引流，且引流物被微孔分割后再吸人引流管，避免了傳統(tǒng)的引流管與創(chuàng)面直接、有限的接觸而導(dǎo)致的引流不充分及引流管易堵塞的問(wèn)題。持續(xù)負(fù)壓吸引能及時(shí)去除創(chuàng)面滲出液、細(xì)菌及脫落壞死組織。去除了細(xì)菌生存的培養(yǎng)基，也就減少了創(chuàng)面感染的機(jī)會(huì)。負(fù)壓可刺激組織增生，改善局部微循環(huán)，減輕水腫，形成一個(gè)血循環(huán)良好的肉芽創(chuàng)面，這樣既消滅了死腔，降低了感染又刺激組織增生，又有利于壓瘡創(chuàng)面的修復(fù)。歐美負(fù)壓創(chuàng)傷治療學(xué)會(huì)[7]（Negative Pressure Wound Therapy，NPWT）的基礎(chǔ)理論研究顯示，在-125～-450 mmHg （-0.017～-0.060 MPa）的負(fù)壓下，前48 h持續(xù)吸引；以后行吸5 min，停2 min的間斷吸引法。此研究符合創(chuàng)面修復(fù)的病理循環(huán)周期，有利于細(xì)胞的有絲分裂和蛋白合成，有利于各種組織再生和肉芽生長(zhǎng)，加速創(chuàng)傷愈合過(guò)程。

2 吸引模式的設(shè)計(jì)

本專(zhuān)用吸引器設(shè)計(jì)有兩大類(lèi)吸引模式：固定模式和可編程模式。

2.1 固定模式

固定模式有3種： model 1、model 2、model 3。該模式由系統(tǒng)設(shè)定的壓力大小、吸引時(shí)間都固化在程序里面。在工作的過(guò)程中參數(shù)可更改，但改動(dòng)的參數(shù)關(guān)機(jī)后自動(dòng)恢復(fù)到默認(rèn)值；開(kāi)機(jī)后可直接選擇固定模式中的某一模式進(jìn)行治療。

固定模式是根據(jù)歐美負(fù)壓創(chuàng)傷治療學(xué)會(huì)的基礎(chǔ)理論研究數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上歸納、設(shè)計(jì)的。使用時(shí)，直接選擇其中某種模式，操作簡(jiǎn)單、方便。3種模式的參數(shù)設(shè)置如下： model1是低負(fù)壓吸引，壓力約為-130 mmHg（-17.3 kPa）；model2為中壓吸引，負(fù)壓值約為-287 mmHg（-38 kpa）；model3高負(fù)壓吸引，壓力值為-450 mmHg（-60kPa）。3種模式在默認(rèn)情況下是實(shí)行前48 h持續(xù)吸引，以后行吸5min，停2 min 的間斷吸引形式。在持續(xù)吸引期間可根據(jù)病情需要，人為跳到間歇吸引、延長(zhǎng)持續(xù)吸引時(shí)間或其他步驟。固定模式較簡(jiǎn)，調(diào)節(jié)靈活，不需要設(shè)置什么參數(shù)，適合于較輕的患者和不要求很有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生使用。

2.2 可編程模式

可編程模式通過(guò)設(shè)定負(fù)壓值、連續(xù)吸引時(shí)間、間斷吸引時(shí)間，吸、緩時(shí)間比等參數(shù)，以滿(mǎn)足不同臨床要求。

可編程模式采用吸引的負(fù)壓值與持續(xù)時(shí)間相結(jié)合的思想，通過(guò)轉(zhuǎn)換模式實(shí)現(xiàn)梯度吸引、持續(xù)吸引、間斷吸引及2種或2種以上混合的多種吸引模式，供醫(yī)生選擇。各種模式的參數(shù)設(shè)置如下：梯度模式的初始值（17～60 kPa）、遞減或遞加值（0～40 kPa）、每一梯度持續(xù)時(shí)間（0～99 min）；間斷模式中的負(fù)壓值（17～60 kPa）、吸引時(shí)間（0～99 min）、緩沖時(shí)間（0～99 min）。

此模式要求操作者有一定的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)壓瘡的深淺、面積大小及壓瘡的分期等因素進(jìn)行設(shè)置，治療期間依據(jù)病情的變化可人為地轉(zhuǎn)換到其他模式或步驟操作，比固定模式更加靈活方便。

3 硬件設(shè)計(jì)

吸引器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖1。為了實(shí)現(xiàn)吸引器的智能化工作，本研究采用ATMEL公司的ATMEGA16單片機(jī)。AVR單片機(jī)[8-13]可使用ISP在線下載編程方式，即把PC機(jī)上編譯好的程序?qū)懙絾纹瑱C(jī)的程序存儲(chǔ)器中，不需購(gòu)買(mǎi)仿真器、編程器、擦抹器和芯片適配器等，就可進(jìn)行AVR單片機(jī)的調(diào)試及開(kāi)發(fā)應(yīng)用。AVR程序?qū)懭胧侵苯釉陔娐钒迳线M(jìn)行程序修改、燒錄等操作，不像以往那樣要從板上取下器件進(jìn)行燒錄。這樣非常方便產(chǎn)品升級(jí)，節(jié)省很多開(kāi)發(fā)費(fèi)用。ATMEGA16單片機(jī)還提供了10位精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），不需要使用外部的ADC。有效地利用片上的資源，減少外圍元件，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)緊湊、使用方便，同時(shí)降低硬件成本。本設(shè)計(jì)采用3×3矩陣鍵盤(pán)、LCD12864液晶顯示屏、MPX2100DP壓力傳感器、低噪音的負(fù)壓泵等。其中，ATMEGA16單片機(jī)要實(shí)現(xiàn)的主要功能：① 建立菜單并刷新LCD上的顯示；② 響應(yīng)按鍵中斷及處理；③ 壓力的檢測(cè)及負(fù)壓泵的控制；④ 顯示工作過(guò)程中的實(shí)時(shí)工作壓力。部分電路原理圖，見(jiàn)圖2。

4 軟件設(shè)計(jì)

ATMEGA16單片機(jī)支持高級(jí)語(yǔ)言及匯編語(yǔ)言，可通過(guò)串口將程序下載到單片機(jī)中，且程序存儲(chǔ)器擦寫(xiě)可達(dá)10000次以上。本設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，軟件采用模塊化編程。使用AVR Studio 5.0開(kāi)發(fā)環(huán)境和PROGISP在線下載軟件。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，選中“數(shù)據(jù)改變下載”功能復(fù)選框，當(dāng)有數(shù)據(jù)改變或程序更改時(shí)，軟件自動(dòng)下載到單片機(jī)上并運(yùn)行，即刻可以檢驗(yàn)程序設(shè)計(jì)是否正確，非常方便程序的調(diào)試。節(jié)省了仿真器、編程器等元件，大大節(jié)省了開(kāi)發(fā)所需要的硬件環(huán)境資源。程序的主要功能：系統(tǒng)復(fù)位初始化、鍵盤(pán)按鍵中斷與處理、各種參數(shù)的設(shè)置、壓力的檢測(cè)與顯示等。程序流程，見(jiàn)圖3。

框圖的上半部分是參數(shù)的設(shè)置過(guò)程，下半部分是運(yùn)行過(guò)程。運(yùn)行過(guò)程如下：當(dāng)各參數(shù)都設(shè)置完畢后按啟動(dòng)鍵，儀器開(kāi)始運(yùn)行。首次啟動(dòng)負(fù)壓泵，CPU不斷循環(huán)檢測(cè)貯液瓶及貯氣瓶的壓力并顯示實(shí)際工作壓力，當(dāng)貯液瓶的壓力低于設(shè)定值時(shí)，貯氣瓶與貯液瓶的電磁閥開(kāi)，貯液瓶壓力增加；當(dāng)檢測(cè)到貯氣瓶的壓力低于設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)負(fù)壓泵，壓力到達(dá)設(shè)定值時(shí)，停止負(fù)壓泵。這樣周而復(fù)始，直到治療結(jié)束或人為中斷。

5 結(jié)束語(yǔ)

壓瘡專(zhuān)用吸引器以ATMEGA16單片機(jī)系統(tǒng)為控制核心，充分運(yùn)用了芯片的功能及特點(diǎn)，使較簡(jiǎn)單的外圍電路實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)用吸引器的所有功能，克服了傳統(tǒng)吸引器只能連續(xù)運(yùn)行30 min的致命弱點(diǎn)，使負(fù)壓封閉引流技術(shù)能得以更大的推廣與應(yīng)用。

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Development of Special Attractor for Pressureulcers

ZHANG Yu1, PAN Di2
1.Equipment Department, The Fourth Affiliated Hospital of Guangzhou Medical College, Guangzhou Guangdong 511447, China; 2.Equipment Department, The First Affiliated Hospital of Guangzhou Medical College, Guangzhou Guangdong 510120, China

Objective To develop special attractors for pressure ulcers which own many kinds of attract mode control procedures, could make the vaccum sealing drainage(VSD) achieve the best result. Methods By taking ATMEGA16 single chip microcomputer (SCM) as control core, adequately utilizing the function and character of chip, hardware system of special attractors for pressure ulcers developed is convenient, and the software program is f exible. Results This equipment could offer many kinds of medical model, such as intermittent attract, continued attract, gradient attract and so on, and its pattern conversion is convenient and f exible. At the end of abnormal condition or treatment, it can send out sound and light alarm, thereby, reduce search times and labour intensity of medical workers. Conclusion Compared with traditional attractor, this equipment could overcome the defect of limited continuous operation time, and promote the application of VSD.

special attractors for pressure ulcer; vaccum sealing drainage(VSD); single chip microcomputer; pressure ulcer treatment

TH777

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.09.011

1674-1633(2012)09-0053-03

2012-05-07

2012-07-18

作者郵箱：zhyu_1@tom.com