基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧病房系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

漆 顥，胡 敏，王 艷

（湖北中醫(yī)藥大學(xué) 信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430065）

0 引 言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益成熟，生活中許多場(chǎng)合都應(yīng)用到了這項(xiàng)新興技術(shù)[1]。醫(yī)院作為人們接觸較多的地方，自然離不開高科技的介入，智慧醫(yī)療就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展道路上的必然產(chǎn)物。由于我國(guó)在這方面起步較晚，許多醫(yī)院并沒有智慧醫(yī)療項(xiàng)目，特別是中小城市的醫(yī)院，智慧化程度不高，在這些地方普及和推廣智慧醫(yī)療是十分必要的[2-5]。而在智慧醫(yī)療項(xiàng)目中，智慧病房是最能體現(xiàn)一個(gè)醫(yī)院智慧化程度的[6]。智慧病房可以實(shí)現(xiàn)患者與醫(yī)護(hù)人員的有效溝通、對(duì)患者身體指標(biāo)的全天監(jiān)測(cè)、對(duì)患者的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警并干預(yù)，進(jìn)而提高醫(yī)院住院部的服務(wù)水平并改善醫(yī)患之間的關(guān)系[7]。近些年來，人工智能技術(shù)的火熱也推動(dòng)了智慧病房項(xiàng)目的發(fā)展，智慧病房在我國(guó)醫(yī)療市場(chǎng)的需求日益增長(zhǎng)，也預(yù)示了其市場(chǎng)規(guī)模及發(fā)展?jié)撃軐⑹鞘志薮蟮腫8]。

針對(duì)以上情況，本文利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)了一套智慧病房系統(tǒng)，共分為醫(yī)療管理、健康管理、呼叫管理和病床管理四大模塊。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)患者與醫(yī)護(hù)之間的有效互動(dòng)，使患者隨時(shí)掌握自己的健康狀況和醫(yī)治狀況；醫(yī)護(hù)人員則可利用該系統(tǒng)實(shí)時(shí)了解患者的治療癥狀和病情，提高醫(yī)生診斷的準(zhǔn)確性和護(hù)士護(hù)理的及時(shí)性。

1 智慧病房總體框架設(shè)計(jì)

智慧病房整體設(shè)計(jì)分為三層，包括節(jié)點(diǎn)與傳感器、網(wǎng)關(guān)、客戶端[9]。該系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示，最底層由傳感器及一些控制單元組成，負(fù)責(zé)收集患者的一些生理參數(shù)，并在這些參數(shù)超過閾值時(shí)提供反饋動(dòng)作；將傳感器收集到的數(shù)據(jù)通過ZigBee技術(shù)傳送到網(wǎng)關(guān)并儲(chǔ)存到云平臺(tái)數(shù)據(jù)中心，可供本地及遠(yuǎn)程客戶端使用。如圖2所示，智慧病房按功能可劃分為四個(gè)模塊：醫(yī)療管理模塊、健康管理模塊、呼叫管理模塊和病床管理模塊，后續(xù)將對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)介紹。

圖1 智慧病房系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

圖2 智慧病房功能模塊圖

2 智慧病房醫(yī)療管理模塊設(shè)計(jì)

智慧病房醫(yī)療管理模塊的主要功能：可通過體溫、血壓、心率傳感器實(shí)時(shí)采集患者相關(guān)指標(biāo)并顯示出來；記錄病人體溫、血壓、心率數(shù)據(jù)并形成檔案；將數(shù)據(jù)保存到云平臺(tái)數(shù)據(jù)中心，并可為醫(yī)護(hù)人員提供病人體溫、血壓、心率的歷史數(shù)據(jù)查詢；還可通過設(shè)置合適的醫(yī)療參數(shù)閾值對(duì)患者進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦超過該閾值就會(huì)自動(dòng)報(bào)警。該模塊數(shù)據(jù)流程如圖3所示，主要分為三個(gè)部分：傳感節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)和客戶端。其中傳感節(jié)點(diǎn)包括體溫傳感器、血壓傳感器和心率傳感器[10]。

圖3 醫(yī)療管理模塊流程

3 智慧病房健康管理模塊設(shè)計(jì)

智慧病房健康管理模塊的主要功能如圖4所示。體重、血氧、體脂傳感器組成傳感節(jié)點(diǎn)，首先實(shí)時(shí)采集患者的身體指標(biāo)并顯示出來；記錄病人體重、血氧、體脂數(shù)據(jù)并形成檔案；最后保存到云平臺(tái)數(shù)據(jù)中心可供醫(yī)護(hù)人員及患者查詢體重、血氧、體脂歷史數(shù)據(jù)[11]。

圖4 健康管理模塊流程

4 智能病房呼叫管理模塊設(shè)計(jì)

智能病房呼叫管理模塊是一個(gè)綜合性的控制和監(jiān)控系統(tǒng)[12]，運(yùn)行此系統(tǒng)需要了解各個(gè)模塊異常播報(bào)狀態(tài)以及緊急按鈕觸發(fā)報(bào)警、視頻監(jiān)控病人狀態(tài)。當(dāng)病人遇到緊急情況時(shí)可以觸發(fā)緊急按鈕，聯(lián)通報(bào)警燈報(bào)警；當(dāng)人體紅外監(jiān)測(cè)到患者外出時(shí)，會(huì)觸發(fā)報(bào)警燈報(bào)警；還可以通過視頻監(jiān)控畫面監(jiān)控病人的實(shí)時(shí)狀態(tài)。該模塊數(shù)據(jù)流程如圖5所示，主要分為三個(gè)部分：傳感節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)和客戶端。該模塊終端包含緊急按鈕、人體紅外傳感器和信號(hào)燈控制器。

圖5 呼叫管理模塊流程

5 智能病房病床管理模塊設(shè)計(jì)

智能病房病床管理模塊是一個(gè)綜合性的病床控制系統(tǒng)[13]，此系統(tǒng)在運(yùn)作過程中主要實(shí)現(xiàn)病床起降控制、患者吸氧控制等。當(dāng)躺在病床上的患者需要翻身時(shí)，按鈕控制步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)，患者即可方便舒適地翻身，不需要喊護(hù)士或家屬幫忙；當(dāng)患者離開病床時(shí)，智慧病床人體紅外監(jiān)測(cè)會(huì)有異常播報(bào)，護(hù)士站會(huì)接收到提示消息；當(dāng)患者感覺呼吸困難時(shí)，可以點(diǎn)開開關(guān)控制氣泵，實(shí)現(xiàn)患者對(duì)吸氧的自主控制；當(dāng)夜晚患者需要起床時(shí)，患者可以通過床頭開關(guān)按鈕控制信號(hào)燈照明。該模塊數(shù)據(jù)流程如圖6所示，主要分為三個(gè)部分：傳感節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)和客戶端。該模塊終端主要包括人體紅外傳感器、氣泵傳感器、步進(jìn)電機(jī)和信號(hào)燈控制器。

圖6 病床管理模塊流程

6 結(jié) 語

本文提出了智慧病房的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，共包含四大模塊：醫(yī)療管理模塊提供治療過程中體溫、血壓和心率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與記錄；健康管理模塊提供非治療期間體重、血氧和體脂參數(shù)的監(jiān)測(cè)與記錄；呼叫管理模塊提供患者在病房?jī)?nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并在出現(xiàn)緊急情況時(shí)自動(dòng)報(bào)警；病床管理模塊提供自主翻身、自主開燈和自主吸氧，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)病床異常情況。智慧病房系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，可提高醫(yī)護(hù)人員的工作效率，豐富病房?jī)?nèi)患者的視聽感受，提高就診患者的滿意度，一定程度上可以改善醫(yī)患關(guān)系。該系統(tǒng)還要許多不足的地方需要完善和研究，這些也是筆者今后開展工作及研究的重要方向。