生命體征數據采集系統的設計與實現

楊桂方，徐衛清，宋林玲，徐新春

湖州市中心醫院 醫學工程科，浙江 湖州 313000

引言

病人的生命體征數據反映的是病人的病情發展，影響著醫生治療手段的實施，所以生命體征數據的準確性具有重要的臨床意義，生命體征數據的采集工作也是病房護理人員的日常工作之一。在電子設備的廣泛應用之前，生命體征數據的測量大都使用機械設備，測量所得的各種數據還需要記錄在本子上，并通過手工描繪制成各種生命體征數據的變化曲線。隨著醫院信息化的日益發展，在護理系統中進行病人生命體征數據的檢索和統計變得更加方便，所以護理人員還需要將記錄在本子上的生命體征數據全部輸入到系統里。雖然生命體征數據的采集設備已經從機械設備更新到電子設備，但是病人的各種生命體征數據的抄寫和錄入工作還是沒有減少，每隔4 h的病人生命體征數據采集工作給護理人員帶來了很大的工作量，而且在抄寫和錄入的過程中還容易出現錯誤，從而造成數據的真實性和實效性不太理想，還有治療的安全隱患。

目前生命體征數據輸入護理系統的方法多種多樣，主要有以下幾種：使用記錄本抄寫并在臺式電腦上錄入、從臺式電腦發展到移動護理工作站在床邊進行錄入[1]、把原來在電腦上的錄入改進為使用智能終端在床邊進行錄入[2]、在測量設備上輸入病人信息[3]，以上這些方法還是沒有省去人工輸入的步驟。還有通過監護系統與信息系統的聯網，從監護系統中獲取病人的生命體征數據的方法[4-6]，該方法只能在配備中央監護系統的病區適用。還有將測量設備的數據發送至云平臺的研究[7-8]，只是可以通過手機查看，但是與醫院使用的信息系統并無連接，臨床上并不實用。所以設計一套生命體征數據采集系統，實現數據全程信息化的采集具有重要的意義，不僅可以提高數據的采集效率，而且還能避免人為抄錄造成的出錯。

1 系統的設計

我院現有醫惠護理系統正在使用，各類電子測量設備也已運用多年，比如電子耳溫儀、便攜式血氧儀、電子血壓計和便攜式血糖儀等，如何將他們與護理系統通過信息化相連，使病人的生命體征數據通過無紙化傳輸至系統中是設計的關鍵。

生命體征數據采集系統主要有生命體征數據測量設備、護理PDA和數據庫組成，系統的主要功能有：使用PDA掃描病人腕帶讀入病人信息；PDA連接生命體征測量設備，并接收測量設備所測得的生命體征數據；將帶有病人信息的生命體征數據發送至服務器；數據在護理系統中顯示和分析。系統總體架構如圖1所示。

圖1 系統總體架構

1.1 APP的設計

護理PDA的操作系統為Android 5.1，具備二維碼掃描、藍牙連接、WI-FI連接等功能。設計一款適用于護理PDA的APP，使用Android Studio[9]軟件進行APP的編程。該APP實現以下功能：

護理PDA掃描病人腕帶，讀取HIS中病人的基本信息，包括病人的姓名、年齡、性別、住院號、護理級別等信息。

生命體征測量設備與護理PDA通過藍牙連接[10-11]，連接后將測量所得的生命體征數據通過藍牙發送至護理PDA。

護理PDA將獲取到的帶有病人信息的生命體征數據通過無線網絡發送至數據庫。

1.1.1 APP項目配置文件

PDA程序配置文件，包含了程序中定義的所有組件的注冊，并添加了PDA程序需要權限的聲明，各個活動定義如下：

主活動（Main Activity）：處理用戶憑代碼和密碼登錄，搜索藍牙生命體征檢測設備，處理掃描病人腕帶，使用功能選擇。

體溫測量活動（Irt Activity）：處理連接藍牙電子耳溫儀和血氧儀，獲取體溫、血氧和脈搏，輸入病人的大便次數。

血壓測量活動（Nibp Activity）：處理連接藍牙電子血壓計，獲取病人收縮壓/舒張壓和脈搏，輸入病人的疼痛等級。

血糖測量活動（Bgm Activity）：處理連接血糖檢測設備，獲取血糖值，選擇審核護士和血糖測量條件，可選擇隨機血糖、空腹血糖、餐前血糖、餐后2 h血糖、睡前血糖和質控。

體重測量活動（Bmi Activity）：處理連接藍牙電子身高、體重測量設備，獲取病人的身高和體重。

生命體征測量時段設定活動（Qtsd Activity）：護理人員用于選擇設置測量病人生命體征數據的固定時段，具體在2點、6點、10點、14點、18點、22點的時間段和任何其他測量時間。

測溫方式選擇活動（Tw Activity）：護理人員用于選擇測溫的方式：耳溫、口溫、腋溫、肛溫。

大便方式選擇活動（Db Activity）：護理人員用于大便次數錄入和選擇大便方式：灌腸、失禁、人工肛門、人工肛門失禁。

血糖審核人員維護活動（Shz Activity）：護理人員用于血糖審核人員的添加和刪除操作。

各個活動Activity的關系如圖2所示。

圖2 各個活動的關系圖

1.1.2 APP項目生命周期

每一個Android項目都有一個完整的生命周期，由7個回調方法（onCreate()、onStart()、onResume()、onPause()、onStop()、onDestroy()、onRestart()）生成4種狀態：運行狀態、暫停狀態、停止狀態和銷毀狀態，完成項目活動的3個周期：創完整生存期、可見生存期和前臺生存期。

以onCreate()方法為例，這個方法在項目第一次運行時被調用，完成初始化操作。

@Override

protected void on Create(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.activity_main);

}

1.2 數據庫的設計

護理PDA的APP中采用SQLite數據庫[12-17]進行病人生命體征數據的存儲。采用數據庫編程軟件IntelliJ IDEA[18-19]來進行Web Service服務器的搭建，使用Maven工具[20-24]開發數據庫讀寫服務的中間件。

生命體征數據采集系統通過醫院無線網絡連接到中間件服務器，中間件服務器連接各個應用系統的數據庫服務器，包括醫院HIS數據庫、護理系統數據庫和本系統的中心數據庫。生命體征數據采集系統將獲取到的數據通過中間件服務器發送到中心數據庫并進行存儲，同時生命體征數據能在護理系統中對應的病人名字下顯示，數據關系圖如圖3所示。使用Maven工具開發數據庫讀寫服務的中間件，信息數據的獲取如圖4所示。

圖3 數據關系圖

圖4 信息數據的獲取

1.2.1 操作人員登錄服務

傳入操作員代碼和密碼，傳出：① 網絡出錯；② 操作員代碼和密碼不匹配；③ 如果操作員代碼和密碼正確輸出操作員名稱。操作人員登錄服務如圖5所示。

圖5 操作人員登錄服務

1.2.2 獲取病人信息服務

傳入病人住院號、操作護士代碼、操作護士姓名、計劃測量時間、測量儀器藍牙的MAC地址、與測量有關的參數1、參數2、參數3、參數4、參數5、測量參數類型，測量參數類型分為體溫、大便、脈搏、呼吸、血壓、體重、身高、血糖。傳出參數有：住院唯一號、住院號碼、病案號、病人姓名、性別、年齡、病區、科室、床號、護理級別、記錄的唯一號。本服務的功能是獲取病人信息的同時，將測量數據發送至中心數據庫和護理管理系統。獲取病人信息服務如圖6所示。

圖6 獲取病人信息服務

1.2.3 更新測量數據服務

如果在PDA端對同一病人連測多次，服務端就用這個函數更新數據。更新測量數據服務如圖7所示。

圖7 更新測量數據服務

2 系統的實現與試用

2.1 護理PDA端APP功能實現

PDA程序是采用Android Studio開發編程的一款APP，該APP具備讀取病人基本信息、連接生命體征數據采集設備、生命體征數據的獲取和發送功能。進入APP程序后，登錄界面如圖8所示。護理人員輸入自己的賬號和密碼，點擊按鈕登錄，登錄后會顯示登錄者的姓名。如果顯示“網絡鏈接錯誤”說明連接網絡有問題，如果顯示“賬號密碼錯誤”說明用戶名或密碼有錯。每次登錄APP后，程序會自動搜索生命體征檢測設備并通過藍牙連接，如需手動搜索生命體征檢測設備，點擊區域可以刷新列表中的設備，連接后的測量設備會顯示在界面的下方，登錄后界面如圖9所示。

圖8 登錄界面

圖9 登錄后界面

程序分為體重、血糖、血壓、體重4個模塊。每次進入其中一個模塊后，程序會提示掃描病人腕帶上的二維碼，以獲取病人姓名、住院號等信息，同時PDA進入接收數據的狀態。護理人員生命體征數據的采集流程如圖10所示。

圖10 生命體征數據采集流程

圖11 掃描腕帶后界面

圖12 血壓數據

圖13 獲取血壓數據

2.2 發送生命體征數據

每次測量完畢后，護理PDA將獲取到的數據直接發送至WebService，在護理系統里可實時顯示，并在護理系統的功能下直接描繪出曲線。以病人的體溫趨勢為例，詳見圖14。

圖14 體溫趨勢圖

2.3 系統測試與臨床試用

通過對作者所在單位幾個病區的臨床試用，生命體征數據采集系統對病區病人進行生命體征數據的采集，可以提高護理人員的采集效率。原先按照測量、抄寫和錄入的方式，每次完成整個病區（按30個床位計算）的生命體征數據采集工作，采集數據包含體溫、脈搏、血壓、大便次數這幾項，總時間包括測量、記錄和錄入系統，大概需要60 min左右，使用本研究設計的生命體征數據采集系統后，通過護理PDA掃描病人腕帶、測量設備進行測量后自動把生命體征數據發送至護理系統，每次完成整個病區（按30個床位計算）的生命體征數據采集工作的總時間大概需要40 min左右，比原先縮短了20 min。按每天6遍的采集次數，每天可節約護理人員2 h的時間，而且還能避免因為抄寫和錄入而引入的人為誤差。生命體征數據采集減輕了護理人員的工作量，提高了工作效率，在試用期間獲得了各個病區的一致好評，有望在其他科室逐步推廣與應用，進一步提升醫療信息化與管理水平。

3 總結

本文設計和實現了一套生命體征數據采集系統，在電子測量設備和醫院信息化系統之間架起了一座橋梁，該系統實現了病人生命體征數據從設備到系統的無紙化傳輸，省去了護理人員抄寫和錄入的步驟，既節省了時間又避免了抄錄造成的出錯，從而提高了生命體征數據采集工作的效率，而且還提高了醫院的護理管理質量。醫院的病人數據是醫院資源的重要組成部分，從數據的產生、采集、傳輸、利用的整個生命周期來看，本研究實現了病人的生命體征數據能從數據產生的源頭進行信息化采集，使得病人的生命體征數據更加的精準，從而可以更好地管理與利用。

目前生命體征數據采集系統已經接入了紅外耳溫儀、便攜式血氧儀、電子血壓計和便攜式血糖儀這四種測量設備，可以進行體溫、脈搏、血氧、血壓、血糖數據的采集。以后還考慮增加更多測量設備的接入，比如身高體重測量設備。目前比較先進的穿戴設備正在興起，關于穿戴設備[25-26]的接入也是下一步需要考慮的問題。有了以上完整的生命體征數據后，還可以進行大數據的應用與分析。