模擬輸注系統的設計與應用

翟鳳杰，王欣然，孫雪梅，尉俊錚，梁志剛

首都醫科大學宣武醫院 a. 信息中心；b. 普通外科，北京 100053

引言

出入液量記錄是護理日常工作中非常重要的一部分，是反映機體內水、電解質、酸堿平衡的重要指標，可以作為臨床上了解患者病情、輔助診斷、制定治療方案的重要依據。輸液量在入量的統計中占有重要比重，記錄的準確性直接關系到24 h出入量小結的臨床指導意義。通過對出入量記錄質量影響因素進行分析發現，責任護士的主觀差異對輸液量記錄的準確性影響較大[1-2]。首先，記錄的及時性和全面性難以把控，漏記、后補的情況時有發生；再者，在做12 h或24 h出入量小結時，將標稱液量當作實際入量計算，或者僅憑目測估算剩余液量，特別是脂肪乳等大劑量營養液輸入時差異性會更大[3]。

輸液泵、注射泵等精準輔助儀器在醫療機構的廣泛應用有效地提高了臨床給藥操作的準確性、均勻性和安全性[4-5]。輸液流速的穩定控制為精確計算任意時刻的入量提供了可靠途徑。如何減少非護理任務占用的優勢資源，降低護理人員管理輸注泵的勞動強度，使其能夠將有效的精力和時間更多地應用在患者專業照護工作上，就顯得尤為重要和迫切[6-8]。

1 輸注泵參數采集可行性分析

信息技術之所以在醫療行業得到廣泛的應用，正是因為可以借助數字通信網絡實現圖像、文字、數據、圖表等醫學信息的數字化采集、存儲、處理、檢索和傳輸。信息技術相較人工操作的優勢集中體現在能夠實現醫療數據實時采集和自動化后處理。而要解決上述問題，就需要信息技術與臨床工程學相結合，實現輸注泵運行參數的數字化實時采集以及自動化后處理。

輸注泵通過電子控制裝置作用于輸液導管或注射器達到精確控制輸注速度的目的。傳統的醫療服務模式中，醫護人員僅僅關注輸液開始時間、結束時間、輸液量等參數。由于臨床工程與信息技術的輔助支持水平較低，很難有足夠的精力詳細記錄并展示在輸液過程中的輸液速度變化，無法對醫療過程進行精確地把控。

臨床工程對于輸注泵的關注點集中在計量性能的檢定和質量控制上，對于設備的信息輸出并未給予足夠的重視[9-12]。基于成本的考慮，在輸注泵的采購中，信息輸出接口模塊的配置程度并不高，大多數醫療機構早期采購的輸注泵基本上都沒有配置輸出接口模塊。而隨著臨床工程與信息技術的深入結合，醫療輔助儀器運行參數的自動實時采集逐步得以實現，新型輸注泵應用臨床時配置輸出接口模塊的比例也大幅提升[13-14]。輸注泵在工作狀態時，能夠通過輸出接口模塊向外輸出設備運行參數。基于此，我們開發了一套模擬輸注系統，輔助護理人員便捷地管理多個輸注泵，可以隨時獲取更加精準的累積輸液量。

2 輸注系統架構設計

2.1 輸注泵參數自動采集

對于配置了信息輸出接口模塊的輸注泵工作單元，可以通過RJ45網口或RS232串口連接具有數據采集功能的數據采集器，用于獲取各個輸液泵、注射泵的運行參數信息，包括輸注泵標識（即泵的編號）、輸注開始時間、輸注泵速度（包括流速以及流速單位）。數據采集器將接收到的參數信息傳遞給與其相連的處理器，后者將參數信息以存儲列表的形式存儲到存儲器中。處理器由判斷單元、建表單元、信息添加單元、計算器、曲線生成單元和數據輸出單元構成，依據參數信息的內容向存儲器發出建表或插入數據等指令（圖1）。數據采集器接收到的參數信息可以是輸注泵剛剛啟動時輸出的初始參數信息，也可以是在輸注泵工作過程中工作狀態發生變化后輸出的參數信息。將這些參數信息存儲至與輸注泵標識相匹配的存儲列表中，從而實現對輸注過程中泵的工作狀態的記錄。

圖1 輸注參數自動采集系統

處理器模塊作為整個參數采集流程的核心環節，其各個單元數據處理機制如下：① 判斷單元，用于判斷接收到的參數信息是否為輸注泵啟動時輸出的初始參數信息，如果是，向建表單元輸出列表建立信號；如果不是，向信息添加單元輸出觸發信號；② 建表單元，用于當獲取到列表建立信號后，建立與輸注泵標識相匹配的存儲列表；③ 信息添加單元，用于當獲取到觸發信號后，將參數信息存儲至與輸注泵標識相匹配的存儲列表中，同時將輸注開始時間作為輸注結束時間添加至存儲列表中最近一次存儲的參數信息中，如果數據采集器接收到輸注泵停止工作時輸出的停止信息，信息添加單元獲取到停止信號后，將停止信號生成的時間作為結束時間添加至存儲列表中最近一次存儲的參數信息中；④ 計算器，用于依據被加入輸注結束時間的參數信息中的結束時間、輸注開始時間和輸注泵速度計算由輸注開始時間至結束時間的時間段內的輸液總量，將所得輸液總量存儲至存儲列表中的參數信息中；⑤ 曲線生成單元，用于當將停止信號生成的時間作為結束時間添加至存儲列表中最近一次存儲的參數信息中后，依據存儲列表中存儲的所有參數信息，生成用于標稱輸注泵在不同的時間段內的輸注速度的變化曲線；⑥ 數據輸出單元，用于當獲取到輸注泵停止信號且生成輸注速度變化曲線后，將對應的存儲列表發送至外部存儲器或計算機中，刪除內部存儲器中的存儲列表（圖2）。

圖2 輸注參數處理流程圖

為了方便醫護人員對患者每小時的藥液注入量進行統計，還可以依據后處理獲得的參數信息，自動計算得到患者每小時的注入量。當然，每隔一小時統計一次注入量可以是在患者輸液過程中進行的，也可以是在患者輸液完成后自動統計完成的。

2.2 模擬輸注系統設計

對于沒有配置信息輸出接口模塊的輸注泵，無法通過數據采集器自動獲取輸注泵的運行參數信息。然而，我們可以設計一種模擬輸注系統，人工記錄各個輸注泵的參數變化信息，替代數據采集器的自動采集功能；而處理器模塊的判斷單元、建表單元、信息添加單元、計算器、曲線生成單元和數據輸出單元的功能由模擬輸注系統后處理實現。該模擬輸注系統可以作為一個輸注數據采集模塊集成到重癥監護管理系統，進一步豐富監護室內數據采集的種類，既減輕了護理人員的重復工作量，又為臨床輔助決策提供真實可靠的數據資源。模擬輸注模塊的開發工具和數據庫技術應與所集成的重癥監護系統保持一致，我們基于Visual Studio 2010開發環境，采用Client/Server體系結構，數據庫采用Oracle技術加以實現。

該模擬輸注系統由兩個功能模塊組成：輸注泵管理模塊和出入量查詢模塊。輸注泵管理模塊用于設定輸注泵的數量、通過掃描輸液標簽實現泵與藥品醫囑之間的綁定、調整輸液速度。而出入量查詢模塊則是依據各泵的流速變化和調整時間自動計算任意時刻的輸液累積量，連同口服及進食液量、尿量及排便量，以多種形式集中展示出入量變化，為醫護人員隨時掌握危重患者機體內水、電解質、酸堿平衡提供便捷的查詢平臺。

首先，對應用在同一位患者的一組輸注泵順序進行編號，即分配輸注泵標識：1號泵、2號泵……掃描藥品的輸液標簽即可實現藥品醫囑與所對應的輸注泵之間的綁定。針對每臺處于工作狀態的輸注泵，只要輸注速度發生改變，責任護士對應在系統中“輸液調速”，模擬系統即可執行建表或信息添加操作，將參數信息存儲至與輸注泵標識相匹配的存儲列表中（圖3）。當輸注泵停止工作時，責任護士只要在系統中將該泵的輸注速度調整為0即可。每一次輸注速度發生改變時，系統會依據輸注結束時間、輸注開始時間和改變前的輸注泵速度計算出該輸注速度條件下的輸液量，然后將所得輸液量存儲至存儲列表中的參數信息中。

圖3 模擬輸注系統“半自動”采集輸注參數

對于配置了信息輸出接口模塊的輸注泵，模擬輸注系統也可以將自動采集器獲取到的輸注泵工作狀態變化信息存儲到對應輸注泵的存儲列表中。信息輸出接口模塊配置與否，都可以應用該模擬系統進行輸注過程的全程記錄，區別在于自動采集參數和護士手工錄入參數。由于系統對每一臺輸注泵工作過程中輸注速度的變化信息都做了記錄，因此可隨時查看輸注泵在不同時間段內的輸注速度的變化曲線以及輸液量，為醫護人員了解患者病情、輔助診斷、制定治療方案提供了便捷、可靠的重要依據（圖4）。同時這些參數信息可以自動添加、集成到護理記錄和交班記錄中，既保證了數據的準確性，又有效地減輕了護士的重復勞動。

圖4 輸注泵速度趨勢圖

3 結論

重癥患者的診療方案與護理措施常常需要在短時間內做出準確的判斷以應對緊急而又復雜的狀況。出入液量作為反映機體內水、電解質、酸堿平衡的重要指標，及時準確的獲取至關重要。輸注泵在臨床上的廣泛應用，為輸注參數的實時采集和自動化后處理提供了可能性。我們開發的這套模擬輸注系統，既能夠實現自動采集配置了信息輸出接口模塊的輸注泵的工作參數，又能夠兼容沒有信息輸出接口模塊的輸注泵，實現輸注參數的“半自動”采集。進而能夠計算出任意時刻的輸液累積入量，結合出量數據共同繪制出可視化出入液量趨勢圖（圖5），展示任意時刻的機體液體平衡數據。隨著配置了信息輸出接口模塊的輸注泵的廣泛應用，護理人員只需遵醫囑關注輸注泵的醫療使用，而無須再記錄輸注速度的改變或者累加輸液量，輸注參數的自動采集和智能后處理真正把這部分重復工作占用的時間還給了護士。基于集約和統一管理的考慮，早期投入使用的沒有信息輸出接口模塊的輸注泵也兼容到模擬輸注平臺上。將既往在手持移動終端記錄輸注速度等參數的模式轉換成在模擬輸注平臺上記錄，在沒有增加工作量的前提下提供了更為直觀、集中的出入量展示方式。

圖5 可視化出入液量趨勢圖

該系統擁有較強的靈活性和兼容性，能夠實現任何機型輸注泵無障礙的數據采集，并且可以方便地集成到重癥監護管理系統或者輸液管理系統，為患者液體管理決策提供了智能、可靠的輔助手段，具有一定的推廣價值[15-16]。