移動(dòng)護(hù)理終端的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

徐美玲，劉美靜，王慧英，聶丹

1.中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院第二醫(yī)學(xué)中心 消化內(nèi)科，國(guó)家老年疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，北京 100039；2.中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院第六醫(yī)學(xué)中心 a.神經(jīng)外科；b.護(hù)理部，北京 100048

引言

近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和移動(dòng)互聯(lián)信息技術(shù)的逐漸成熟，移動(dòng)終端、智能穿戴設(shè)備等的應(yīng)用正使得醫(yī)院信息系統(tǒng)（Hospital Information System，HIS）逐漸脫離單一的計(jì)算機(jī)形式，向全互聯(lián)技術(shù)方向發(fā)展。傳統(tǒng)HIS采用單一計(jì)算機(jī)工作站形式，所有的醫(yī)囑以及護(hù)理文書(shū)只能在HIS工作站完成。護(hù)理人員只能通過(guò)紙質(zhì)病歷查看患者信息；人工核對(duì)各項(xiàng)醫(yī)囑、患者身份、輸注液體等；且只能在查房、護(hù)理操作結(jié)束后回到HIS工作站完成各項(xiàng)文書(shū)記錄，這種單一的信息記錄流程無(wú)法保障人工核對(duì)和文書(shū)記錄的準(zhǔn)確率，已無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前繁雜的醫(yī)療護(hù)理工作。

本研究所設(shè)計(jì)的移動(dòng)護(hù)理終端使得護(hù)理人員能夠擺脫基于計(jì)算機(jī)的護(hù)理工作站的束縛，可在患者旁進(jìn)行醫(yī)囑的核對(duì)、執(zhí)行及護(hù)理文書(shū)的編輯，同時(shí)采用QR（Quick Response）碼標(biāo)簽作為醫(yī)護(hù)信息或護(hù)理操作的標(biāo)識(shí)，其快速、準(zhǔn)確的識(shí)別，可有效降低護(hù)理人員人工核對(duì)的錯(cuò)誤率，大大提高護(hù)理工作效率。

1 硬件設(shè)計(jì)

移動(dòng)護(hù)理終端是HIS在可移動(dòng)性上的擴(kuò)展與補(bǔ)充，應(yīng)用于移動(dòng)護(hù)理領(lǐng)域又決定了其在可擴(kuò)展性方面應(yīng)具有較高程度，因此終端需在實(shí)現(xiàn)便攜性、移動(dòng)性基礎(chǔ)上，能夠與HIS服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行無(wú)縫鏈接與訪問(wèn)，識(shí)別患者、護(hù)理操作信息等。

現(xiàn)階段，進(jìn)階精簡(jiǎn)指令集機(jī)器（Advanced RISC Machine，ARM ）架構(gòu)是目前廣泛應(yīng)用于便攜式移動(dòng)設(shè)備的硬件架構(gòu)，其具有體積小、成本低、功耗低、性能高等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足移動(dòng)護(hù)理終端的硬件設(shè)計(jì)需求。

移動(dòng)護(hù)理終端主要硬件模塊包括：CPU主控模塊、通訊模塊、顯示與觸摸模塊、電源模塊、攝像頭模塊、音頻模塊。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 移動(dòng)護(hù)理終端主要硬件模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖

1.1 CPU主控模塊

CPU主控模塊是硬件系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)與各模塊之間進(jìn)行通信，并計(jì)算系統(tǒng)給出的指令。

CPU選型為ARM Cortex-A9系列，型號(hào)為三星exynos4412，采用三星32 nm HKMG工藝，四核，主頻為 1.4～1.6 GHz，ARMv7指令集，支持 1 Mb L2cache。其32位的精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（Reduced Instruction Set Computer，RISC）能夠完全滿(mǎn)足移動(dòng)護(hù)理終端系統(tǒng)給出的各種計(jì)算與操作。4412架構(gòu)如圖2所示。

圖2 三星exynos4412架構(gòu)

1.2 通訊模塊

移動(dòng)終端對(duì)外的通訊方式主要有4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙、WLAN（Wireless Local Area Networks，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)）、Zigbee技術(shù)等，特點(diǎn)對(duì)比如表1所示。

表1 4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、WLAN、藍(lán)牙、Zigbee技術(shù)特點(diǎn)比較

移動(dòng)護(hù)理終端是HIS的延伸與補(bǔ)充，其所鏈接的醫(yī)療信息數(shù)據(jù)庫(kù)屬于隱私數(shù)據(jù)，安全等級(jí)要求高。而為保障患者信息數(shù)據(jù)的安全性，絕大多數(shù)醫(yī)院的數(shù)據(jù)服務(wù)器并未上線互聯(lián)網(wǎng)，藍(lán)牙與Zigbee的信號(hào)又易受干擾，而WLAN作為醫(yī)院有線局域網(wǎng)的補(bǔ)充具有其自身的巨大優(yōu)勢(shì)[1-2]，因此本研究所設(shè)計(jì)的移動(dòng)護(hù)理終端網(wǎng)絡(luò)通訊模塊采用WLAN方式。

通訊模塊芯片采用三星SWB-A31。SWB-A31為小尺寸（8.5 mm×8.0 mm×1.25 mm）LGA封裝，針腳數(shù)為60，電源范圍3.14～3.46 V，可同時(shí)支持WLAN 802.11 b/g、802.11n模式，藍(lán)牙2.1+EDR、3.0版本。本研究中終端采用WLAN方式與HIS服務(wù)器進(jìn)行通信，因此本文僅對(duì)SWB-A31的WLAN針腳與exynos4412的連接設(shè)計(jì)做出介紹，SWB-A31腳與exynos4412主要連接示意圖如圖3所示。

圖3 SWB-A31的WLAN針腳連接示意圖

SWB-A31通過(guò)SDIO接口與Exynos4412進(jìn)行連接通信，一般SDIO接口的速度理論值不超過(guò)72 Mbps，受驅(qū)動(dòng)影響以及2.4 GHz信道干擾，SDIO接口速度一般為36 Mbps，在本研究中能夠完全滿(mǎn)足移動(dòng)護(hù)理終端與HIS服務(wù)器的數(shù)據(jù)通信速率需求。

1.3 電源模塊

電源模塊采用的管理芯片為三星S5M8767，S5M8767提供9路BUCK（1.5 A、2.0 A、2.5 A、5 A，0.65～3.3 V）和 28路 LDO（150 mA、300 mA、400 mA、450 mA，0.8～3.95 V）輸出。S5M8767的驅(qū)動(dòng)位于內(nèi)核的drivers/regulator/s5m8767.c文件中，通過(guò)在啟動(dòng)過(guò)程中注冊(cè)入系統(tǒng)內(nèi)核的regulator模塊控制各路電壓值的大小或啟閉，進(jìn)而達(dá)到降低功耗的目的。

S5M8767機(jī)地址分為PM（Power Manager）和RTC兩部分，通過(guò)I2C 總線與Exynos4412處理器進(jìn)行通信，電源控制電路與總線連接如圖4所示，I2C總線時(shí)序圖如圖5所示。S5M8767芯片向攝像頭、觸摸屏、顯示屏供電示意圖如圖6所示。

圖4 S5M8767與Exynos4412電源控制電路與總線連接圖

圖5 I2C總線時(shí)序圖

圖6 攝像頭、觸摸屏、顯示屏電源連接圖

S5M8767采用PMIC的BUCK2向Exynos4412核芯提供電壓，BUCK2默認(rèn)狀態(tài)為ON，即默認(rèn)輸出電壓為1.1 V，此時(shí)需在上電啟動(dòng)時(shí)設(shè)置PMIC，調(diào)整電壓輸出，避免Exynos4412核芯的APLL僅能輸出最大1000 MHz，無(wú)法達(dá)到最高頻率1.4 GHz。

2 護(hù)理APP軟件設(shè)計(jì)

護(hù)理APP（移動(dòng)護(hù)理終端軟件系統(tǒng)），采用Android系統(tǒng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)?，F(xiàn)階段，采用Android系統(tǒng)的手持智能終端具有較成熟的設(shè)計(jì)方案[3]，并且Android是一種基于Linux的自由、開(kāi)源的操作系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的開(kāi)放性和低成本。

2.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境

護(hù)理APP的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)采用Eclipse環(huán)境編寫(xiě)程序代碼，開(kāi)發(fā)環(huán)境配置步驟如下：

（1）JDK的安裝與配置。JDK（Java SE Development Kit，Java標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)工具箱）由Oracle公司開(kāi)發(fā)，并在其網(wǎng)站下載，JDK是Java核心，包含Java運(yùn)行環(huán)境和開(kāi)發(fā)調(diào)試程序所需的Java類(lèi)庫(kù)。JDK的JAVA_HOME變量值設(shè)為C:Program FilesJavajdk1.8.0_171，CLASSPATH變量值設(shè)為%JAVA_HOME%lib;%JAVA_HOME%lib ools.jar，PATH變量值設(shè)為%JAVA_HOME%in;%JAVA_HOME%jrein。

（2）Eclipse的安裝與配置。Eclipse是Android開(kāi)發(fā)的IDE（集成開(kāi)發(fā)環(huán)境），Eclipse安裝完成后，需安裝Android SDK（Software Development Kit）和 ADT（Android Developer Tools）插件。SDK提供了開(kāi)發(fā)Android應(yīng)用程序所需API庫(kù)和構(gòu)建調(diào)試Android的開(kāi)發(fā)工具。ADT用于Eclipse與Android SDK的關(guān)聯(lián)。

2.2 護(hù)理APP功能設(shè)計(jì)

護(hù)理APP用于醫(yī)護(hù)人員處理醫(yī)囑和病歷文書(shū)的編輯，功能框圖如圖7所示。

圖7 移動(dòng)護(hù)理終端護(hù)理APP功能框圖

護(hù)理APP作為醫(yī)護(hù)人員手持移動(dòng)護(hù)理終端的執(zhí)行軟件，相當(dāng)于護(hù)士工作站的便攜版，因此需滿(mǎn)足護(hù)士工作站的基本功能，例如：患者身份信息識(shí)別、患者查體結(jié)果記錄、醫(yī)囑的核對(duì)與執(zhí)行、護(hù)理記錄單等文書(shū)的編輯、出入量的記錄、護(hù)理質(zhì)量管理等。

護(hù)理APP啟動(dòng)過(guò)程中需加載服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)的護(hù)士信息表、科室字典表、體征信息表、住院記錄表、提示參量表、醫(yī)囑信息表、護(hù)理評(píng)估表、護(hù)理評(píng)估字典、入院評(píng)估表、護(hù)理記錄表、數(shù)據(jù)字典1、數(shù)據(jù)字典2共11個(gè)表單。表單加載完成后，護(hù)理APP啟動(dòng)成功進(jìn)入登錄界面。APP登錄的過(guò)程采用Post方法連接制定的服務(wù)器端Servlet，傳送數(shù)據(jù)并將解析的返回?cái)?shù)據(jù)給Activity的方式。LoginPostService.Java代碼如下：

護(hù)理APP用戶(hù)登錄后，主頁(yè)為在科運(yùn)行病歷的所有患者列表，列表顯示姓名、住院ID號(hào)、診斷、管床醫(yī)生及護(hù)理等級(jí)等信息。點(diǎn)擊某患者信息后，進(jìn)入該患者的信息數(shù)據(jù)操作界面，共有體溫脈搏、出入量、醫(yī)囑記錄單、采血、手寫(xiě)項(xiàng)目、基本信息、神智瞳孔等子界面，所有的護(hù)理信息記錄和醫(yī)囑處理均在該患者信息數(shù)據(jù)操作界面下完成，見(jiàn)圖8。

圖8 護(hù)理APP醫(yī)囑處理界面

2.3 QR碼標(biāo)簽的識(shí)別

護(hù)理APP采用QR碼標(biāo)簽作為患者身份、護(hù)理操作的標(biāo)識(shí)，終端通過(guò)攝像頭掃描QR碼標(biāo)簽快速識(shí)別所需查詢(xún)的信息。

QR碼是二維碼的一種編碼規(guī)范，也稱(chēng)為二維條形碼[4-6]。QR碼具有讀取速度快、容量大、可讀方向?qū)?、占用空間小等優(yōu)點(diǎn)。QR碼可通過(guò)非對(duì)稱(chēng)加密算法保障二維碼的信息安全[7]，提高患者信息的加密程度，防止患者隱私數(shù)據(jù)泄密。

QR碼圖片的識(shí)別主要由移動(dòng)護(hù)理終端通過(guò)調(diào)用攝像頭掃描患者或護(hù)理操作等的QR碼熱敏標(biāo)簽來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用集成ZXing庫(kù)文件的Eclipse開(kāi)發(fā)環(huán)境編寫(xiě)程序代碼，并在AndroidManifest.xml文件中添加震動(dòng)權(quán)限、使用相機(jī)權(quán)限、自動(dòng)聚焦權(quán)限、SD卡讀寫(xiě)權(quán)限，代碼如下：

3 應(yīng)用對(duì)比

抽取我院2016統(tǒng)計(jì)年，未采用移動(dòng)護(hù)理終端，護(hù)理差錯(cuò)上報(bào)46例。隨機(jī)抽取婦科住院患者115例，采用人工“三查七對(duì)”核對(duì)輸液、肌注、輸血、采血等護(hù)理操作。

抽取我院2017統(tǒng)計(jì)年，全面采用移動(dòng)護(hù)理終端，護(hù)理差錯(cuò)上報(bào)12例。隨機(jī)抽取婦科住院患者120例，采用移動(dòng)護(hù)理終端掃碼核對(duì)輸液、肌注、輸血、采血等護(hù)理操作。

采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 13.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用配對(duì)資料t檢驗(yàn)，對(duì)比輸液、肌注、輸血、采血等護(hù)理操作在采用人工“三查七對(duì)”和移動(dòng)護(hù)理終端掃碼核對(duì)出現(xiàn)護(hù)理差錯(cuò)的發(fā)生率，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。護(hù)理人員工作效率觀察指標(biāo)為輸液耗核對(duì)耗時(shí)、肌注耗核對(duì)耗時(shí)、輸血耗核對(duì)耗時(shí)、采血耗核對(duì)耗時(shí)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。見(jiàn)表2～3。

表2 方法、分類(lèi)、交叉制表

表3 人工核對(duì)于終端掃碼耗時(shí)比較（s）

由表2～3得出，移動(dòng)護(hù)理終端掃碼對(duì)比人工“三查七對(duì)”的護(hù)理差錯(cuò)率明顯降低（P＜0.05），且護(hù)理操作的耗核對(duì)耗時(shí)明顯減少（P＜0.05）。移動(dòng)護(hù)理終端的應(yīng)用明顯優(yōu)于傳統(tǒng)人工核查，有效減少了護(hù)理差錯(cuò)，提升了工作效率。

4 討論

4.1 移動(dòng)護(hù)理終端的應(yīng)用提高了護(hù)理操作信息化處理的便攜程度

終端采用WLAN網(wǎng)絡(luò)連接方式，依托于醫(yī)院現(xiàn)有信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。醫(yī)院無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面決定了移動(dòng)護(hù)理終端的使用范圍，醫(yī)護(hù)人員可在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，手持終端跟隨患者進(jìn)行醫(yī)囑處理及護(hù)理操作[8]。同時(shí)，在增加無(wú)線AP的前提下，終端可作為醫(yī)護(hù)人員跟隨患者的定位器，能夠?yàn)榛颊叩募本忍峁┰敿?xì)院內(nèi)參考位置，這是移動(dòng)護(hù)理終端的下一個(gè)發(fā)展方向[9]。

4.2 移動(dòng)護(hù)理終端硬件及操作系統(tǒng)運(yùn)行流暢、穩(wěn)定、成本低、安全性高

終端得益于四核心處理器的應(yīng)用，以及Android5.1操作系統(tǒng)的運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行流暢、穩(wěn)定[10]。采用熱敏標(biāo)簽作為信息標(biāo)識(shí)的載體，移動(dòng)護(hù)理終端的運(yùn)行成本低，同時(shí)由于Android系統(tǒng)硬件通用性高、市場(chǎng)上具有較成熟的開(kāi)源Android方案，因此終端的維護(hù)成本也較低廉。QR碼識(shí)別速度快、容量大、安全性高，提高了移動(dòng)護(hù)理終端掃描識(shí)別二維碼的速度[11-12]，并且在同等內(nèi)容下可降低二維碼復(fù)雜程度，通過(guò)RSA加密算法加密后的QR碼能夠顯著提高患者信息的安全性，有效降低信息泄露概率。

4.3 移動(dòng)護(hù)理終端的應(yīng)用減少了護(hù)理不良事件的產(chǎn)生

護(hù)理不良事件的產(chǎn)生絕大多數(shù)是未嚴(yán)格執(zhí)行“三查七對(duì)”制度[13]?！叭槠邔?duì)”制度是臨床護(hù)理實(shí)踐過(guò)程中總結(jié)出的防止差錯(cuò)事故的重要經(jīng)驗(yàn)，但其在缺乏強(qiáng)制工作機(jī)制的情形下無(wú)法做到真正實(shí)施到位。據(jù)美國(guó)醫(yī)學(xué)信息協(xié)會(huì)研究得出，條碼技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療可將患者身份識(shí)別錯(cuò)誤率降低至54%～57%[14]。采用移動(dòng)護(hù)理終端掃描患者QR碼腕帶、輸注液體標(biāo)簽QR碼、真空采血管標(biāo)簽QR碼等操作，可在臨床護(hù)理工作中保證患者識(shí)別率的準(zhǔn)確度，進(jìn)一步減少護(hù)理不良事件的產(chǎn)生。

4.4 移動(dòng)護(hù)理終端的應(yīng)用提高了醫(yī)護(hù)人員的工作效率

移動(dòng)醫(yī)療能夠使得醫(yī)護(hù)效率和服務(wù)流程得到顯著的提高和優(yōu)化[15-16]，護(hù)理操作及文書(shū)記錄與護(hù)士工作站密不可分，傳統(tǒng)的護(hù)士工作站為計(jì)算機(jī)形式，護(hù)理人員在核對(duì)醫(yī)囑或記錄護(hù)理文書(shū)時(shí)均需在計(jì)算機(jī)旁完成。傳統(tǒng)的工作方式使得護(hù)理人員浪費(fèi)大量的時(shí)間用于往返計(jì)算機(jī)與護(hù)理操作處，或需提高一個(gè)額外的班次用于在計(jì)算機(jī)處處理護(hù)理工作站信息，無(wú)形中增加了工作量，提高了護(hù)理記錄差錯(cuò)率。移動(dòng)護(hù)理終端的應(yīng)用使得護(hù)理人員可在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，隨時(shí)隨地進(jìn)行核對(duì)醫(yī)療信息、處理醫(yī)囑等信息操作，大大簡(jiǎn)化了工作流程，提高了護(hù)理人員的工作效率。

總之，移動(dòng)護(hù)理終端的應(yīng)用使得護(hù)理工作由紙質(zhì)化處理走向了數(shù)據(jù)化、信息化，護(hù)理操作在信息技術(shù)的推動(dòng)下走向了新階段。