基于物聯網技術的ICU病房監控系統設計

梁 娟 李金霞 張立強

基于物聯網技術的ICU病房監控系統設計

梁 娟①李金霞②張立強③

目的：設計一種重癥醫學監護病房(ICU)遠程監控系統。方法：采用基于射頻識別(RFID)的物聯網技術，設計數據處理軟件平臺，輔以RFID電子標簽、讀卡器等實現ICU患者的有效識別、識別后信息的傳輸以及信息的后臺計算機管理等，進而實現ICU病房遠程監控。結果：該系統實現了ICU病房遠程監控，在有效防范醫院感染的同時可滿足患者家屬的遠程探視需求；與醫院信息系統、臨床信息系統的數據融合，可進一步增強ICU臨床業務的一體式計算機化管理。結論：基于RFID物聯網技術的ICU病房監控系統，具有較強的實用性，值得推廣應用。

重癥醫學監護；遠程監控；遠程探視；射頻識別；物聯網

[First-author's address]ICU, General Hospital of Lanzhou Military Area Command, Lanzhou 730050, China.

重癥監護病房(intensive care unit，ICU)的封閉式管理有利于防范醫院內感染，提高和保障治療質量。患者一旦進入ICU病房，其家屬渴望了解患者的治療和護理等細節，而醫護人員往往會因為醫療工作的繁忙而疏忽與患者家屬的溝通，盡管患者及家屬能夠理解，但仍會產生和加重對ICU病房封閉式管理的抵觸情緒，從而有損于醫患、護患關系的和諧[1]。為此，本研究針對ICU病房設計基于射頻識別(radio frequency identification，RFID)的物聯網技術遠程監控探視系統，旨在給患者提供一個安全、優良及有利于康復的醫療環境，在不增加醫院感染風險的同時，盡可能地滿足患者家屬的探視需求。

1 基于RFID的物聯網系統

物聯網是在互聯網的基礎上將其用戶端延伸和擴展到任何物體與物體之間，以實現信息交換和通信的一種網絡技術，即“物物相連的互聯網”。物聯網技術可以通過RFID、激光掃描器等傳感設備，按約定的協議將任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，進而實現物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理等[2-3]。

RFID是一種非接觸式自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標并獲取相關數據，可同時識別多個標簽以及運動物體，操作方便快捷。RFID物聯網系統包括電子標簽、讀寫卡及數據處理軟件平臺3部分。RFID電子標簽存儲容量可達數兆字節，且可以重復讀寫，為隨時存取患者相關信息提供了可能[4-9]。

1.1 電子標簽的選擇

RFID電子標簽分為主動式標簽和被動式標簽兩種，每個RFID的電子標簽具有唯一的電子編碼，可與所標識患者一一對應。主動式標簽又稱為有源標簽，自身帶有電池供電，讀和(或)寫距離較大；被動式標簽又稱為無源標簽，其能量從讀卡器產生的磁場中獲得。相較主動式標簽，被動式標簽成本低、使用壽命長，但讀和(或)寫距離較小。由于ICU患者護理中的移動距離較大，故本系統采用主動式RFID電子標簽。

1.2 讀卡器的選擇

讀卡器用于讀和(或)寫電子標簽信息，可分為手持式和固定式兩種。鑒于ICU患者護理的實際需求，本系統主要采用固定式RFID讀卡器，并輔助以手持式。RFID讀卡器系統通常由微控制器單元(micro control unit，MCU)、無線電頻率(radio frequency，RF)接收模塊以及485信號輸出3部分組成，電子標簽和讀卡器之間的射頻信號傳遞由天線完成。主動式RFID電子標簽收到讀卡器發出的射頻信號后，通過自身能量主動發送某頻率的信息，讀卡器讀取標簽所發送的信息，并經485串口送至數據處理軟件平臺作進一步處理。

1.3 數據處理軟件平臺設計

系統數據處理軟件平臺包括讀卡器和RFID電子標簽的信息收發程序、上位機信息管理軟件以及數據庫。讀卡器和RFID電子標簽的信息收發程序完成系統初始化以及RFID發送和(或)接收的物理地址、地址長度、頻段和速率等參數設置，采用C51設計實現。上位機信息采用Visual Basic管理軟件編程實現，數據庫采用SQL Server設計實現。數據處理軟件平臺輔以RFID電子標簽、讀卡器等即可實現ICU患者的有效識別、識別后信息的傳輸以及信息的后臺計算機管理等。

2 基于物聯網技術的ICU遠程監控系統設計

物聯網技術的ICU遠程監控系統可與醫院信息系統(hospital information system，HIS)和臨床信息系統(clinical information system，CIS)融合，分布安裝于醫院ICU各患者病床以及走廊等公共區域的多個監控攝像頭可進行實時圖像采集并發送圖像信息至計算機。通過RFID物聯網系統，當患者家屬通過專用ID地址登陸網頁時，可憑借患者手上綁定的RFID電子腕帶快速切換到該患者實時圖像。后臺計算機系統可自動記錄患者的舉動，包括圖像和聲音，醫院在需要時可刻錄光盤交給患者家屬[10-12]。

2.1 系統工作原理

在患者手上綁定帶有有源RFID標簽和二維條碼標簽的電子腕帶；在ICU各患者病床以及走廊等公共區域分布安裝監控攝像頭和RFID讀卡器，監控攝像頭和讀卡器的電子編碼一一對應相應的病床號或公共區域。主動式RFID電子標簽自動發射無線射頻信號，RFID讀卡器接收到信號即可識別；二維條碼標簽采用手持式移動終端Symbol MC50進行條碼掃描識別。二維條碼標簽僅作為有源RFID標簽的備份，可直接在二維條碼標簽中讀取出詳細的資產信息。

患者帶有主動式RFID電子腕帶，當進入某病床或區域時，即可被該病床或區域內的RFID讀卡器識別，讀卡器將相關信息通過485串口傳輸給上位計算機，上位計算機根據所獲得的信息將讀卡器與相應病床或區域相對應，RFID電子標簽號與相應患者相對應，再調用相應的攝像頭即可實現自動跟蹤、監控。系統工作流程如圖1所示。

圖1 系統工作流程框圖

2.2 與HIS和CIS的融合

ICU遠程監控系統與醫院現有信息化系統通過數據交換可簡單實現無縫融合，可進一步加強ICU臨床業務的一體式計算機化管理：①利用HIS可獲取患者的基本資料信息[13-14]；②CIS可獲取患者的電子診療記錄，并有選擇的提供給家屬[15-16]；③通過醫院主頁，醫生或家屬由專用ID登陸后可以進入ICU遠程監控系統，實時觀看患者的視頻，了解患者當前治療情況。無論患者正處于ICU的任何位置以及醫療護理的操作，只要能夠向家屬開放，患者的所有舉動均可實時向家屬呈現。同時，醫護人員對患者的精心服務同樣會展現在家屬眼前。

3 基于物聯網技術的ICU遠程監控系統應用

基于物聯網技術的ICU遠程監控系統在醫院ICU部分病區試用以來，取得了良好的效果，遠程監控系統的優勢為：①主治醫生可遠程實時查看患者狀態；②HIS和CIS與患者電子監測儀器的信息融合，強化了患者基本資料信息和電子診療信息等ICU臨床業務的一體化計算機管理，患者帶有主動式RFID電子腕帶，無論進入任何病區，其所有臨床信息資料均可實時更新、實時獲得；③對于患者家屬而言，可方便地登陸醫院ICU遠程監控系統，遠程探視患者。

4 結論

采用基于RFID的物聯網技術，實現了ICU病房遠程監控。相對于傳統的探視方法家屬無需更換隔離衣、戴一次性帽子、口罩和鞋套直接進入病房床邊，而基于物聯網技術的ICU遠程探視節省了時間，減少了醫療物品的消耗，提高了工作效率，極大地降低了醫院內感染發生的概率。同時，通過視頻將醫護人員對患者的精心護理實時展現，家屬及時了解到患者的情況，獲得了知情權，更加安心和放心。

ICU遠程監控系統的使用增進了醫患、護患間的理解和溝通，使得醫患關系、護患關系更加和諧。在未來的研究中可考慮開發基于智能手機的ICU遠程探視系統，可極大方便患者家屬隨時隨地進行遠程探視。

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Design of monitoring system for ICU based on technology of internet of things/

LIANG Juan, LI Jin-xia, ZHANG Li-qiang//
China Medical Equipment,2015,12(12):75-77.

Objective:A remote monitoring system for ICU is designed.Methods:By technology of RFID-based internet of things, data processing software platform is designed. Combined with RFID tags, readers etc., ICU patients are effectively identified and identifying information transmission and computer management are complied. And then a remote monitoring system for ICU is achieved.Results:The system realizes the ICU remote monitoring and effective prevention of nosocomial infections, and meets the families of patients remote access needs; the system can integrate with HIS/CIS seamlessly to enhance the ICU clinical services integrated computerized management further.Conclusion:The remote monitoring system for ICU by technology of RFID-based internet of things, with strong practicability, can be widely applied.

Intensive care unit; Remote monitoring; Remote visiting; Radio frequency identification; Internet of things

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.12.024

1672-8270(2015)12-0075-03

R197.324

A

2015-02-06

①蘭州軍區蘭州總醫院ICU 甘肅 蘭州 730050

②蘭州軍區蘭州總醫院兒科 甘肅 蘭州730050

③蘭州理工大學能源與動力工程學院 甘肅 蘭州 730050

梁娟,女,(1981- ),本科學歷，主管護師。蘭州軍區蘭州總醫院ICU，從事ICU護理工作及危重患者監護技術的應用研究。