基于HL7協(xié)議結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術構(gòu)建的改良早期預警評分實時監(jiān)測管理系統(tǒng)

謝小為，陶君

江南大學附屬醫(yī)院醫(yī)學工程處 (江蘇無錫 214000)

急危重癥患者的病情迅速惡化前及疾病進展時，其脈搏、血壓、體溫、呼吸頻率等主要生命體征參數(shù)出現(xiàn)由漸變到顯著變化，早期預警并迅速采取干預措施對于改善患者預后具有重要意義[1-3]。目前，臨床上雖有一些判斷患者病情變化的評價、評分機制，但均由于操作性及使用性不佳導致應用受限，很多醫(yī)療機構(gòu)主要依靠醫(yī)師的臨床經(jīng)驗與知識儲備判斷急危重癥患者的病情變化；另外，醫(yī)院信息系統(tǒng)與監(jiān)護設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)交互滯后不暢，導致患者的生命體征參數(shù)記錄時效滯后，不能及時被分析和處理。因此，如何實現(xiàn)醫(yī)院信息系統(tǒng)與監(jiān)護設備間的數(shù)據(jù)交互，使臨床醫(yī)務人員精準、科學地對患者的病情進行早期預警及評估，是重癥醫(yī)學亟待解決的問題。

本研究利用HL7協(xié)議實現(xiàn)了醫(yī)院信息系統(tǒng)與監(jiān)護設備間的數(shù)據(jù)采集、傳輸，設計出包括監(jiān)護設備、智能護理系統(tǒng)、PDA移動處理終端在內(nèi)的數(shù)據(jù)傳導及分析框架，并以改良早期預警評分(modified early warning score，MEWS)為基準[4-6]，準確有效地將監(jiān)護設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)及時與MEWS進行有效結(jié)合和拓展應用，最終建立了MEWS實時監(jiān)測管理系統(tǒng)，并取得了良好的應用效果，現(xiàn)報道如下。

1 MEWS實時監(jiān)測管理系統(tǒng)的設計

1.1 總體設計框架

利用HL7協(xié)議將醫(yī)院信息系統(tǒng)TCP傳輸層協(xié)議與第三方監(jiān)護設備進行打通和連接，改變由于數(shù)據(jù)接口模式不一致導致的醫(yī)院信息系統(tǒng)和監(jiān)護設備監(jiān)測數(shù)據(jù)不能實時讀取，只能通過人工輸入方式進行記錄的現(xiàn)狀；根據(jù)護理方案需要，MEWS實時監(jiān)測管理系統(tǒng)可以任何頻率的模式實時自動從監(jiān)護設備獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將輸入系統(tǒng)內(nèi)的量化表進行自動評估和危險等級劃分，再通過院內(nèi)信息平臺于智能護理系統(tǒng)的護理界面進行提示預警，最后由智能護理系統(tǒng)自動匹配程序化監(jiān)護方案進行評估方案的修正，提示護理人員及時進行干預并通知醫(yī)師下達醫(yī)囑。

1.2 實現(xiàn)路徑及原理

由于衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)涉及的醫(yī)用設備和信息系統(tǒng)較為繁多，牽涉的數(shù)據(jù)和信息格式也較為繁雜，如果信息交互時沒有固定的約束標準，就會由于格式表述不一致產(chǎn)生無謂的消耗。HL7作為計算機行業(yè)的一種協(xié)議，主要用于醫(yī)療設備與外界的數(shù)據(jù)交互，它能保證在不同的設備間交換醫(yī)院的數(shù)據(jù)信息，同時也能較好地兼容使用者自定義的數(shù)據(jù)格式。我們通過編寫基于HL7協(xié)議的解釋器，實現(xiàn)了定時從院內(nèi)主要品牌監(jiān)護設備中讀取患者生命體征參數(shù)的目的，可以大大簡化不同廠家同類應用程序接口的復雜度并降低工作量。

傳統(tǒng)的預警模式主要采用人工錄入，依靠護理人員的“三查七對”進行審核和輸入。該模式雖然具有較高的準確度，但效率十分低下。為了實現(xiàn)實時預警的目的，即實時、準確地抓取并分析監(jiān)護設備提供的生命體征數(shù)據(jù)，我們在物聯(lián)網(wǎng)技術支持下，利用射頻識別(radio frequency identification，RFID)技術與二維碼識別技術對傳統(tǒng)模式進行了優(yōu)化改進。RFID的通信原理類似雷達：發(fā)射出去的電磁波碰到標簽進行反射，同時可攜帶回目標信息。目前，患者入院時均需進行腕帶綁定，腕帶內(nèi)含RFID芯片，能有效讀取和關聯(lián)患者信息；同時，每臺監(jiān)護設備均標識有唯一的二維碼，并將二維碼錄入系統(tǒng)內(nèi)。患者腕帶內(nèi)的RFID芯片與監(jiān)護設備的二維碼通過PDA移動處理終端及數(shù)據(jù)網(wǎng)關在集成相關系統(tǒng)內(nèi)進行讀取和關聯(lián)，并最終將數(shù)據(jù)上傳至智能護理系統(tǒng)中，利用系統(tǒng)中預先設定的MEWS規(guī)則進行評估，并生成處理應對措施。

2 評估及處理流程

2.1 MEWS評估規(guī)則及處理措施模塊

為了實現(xiàn)對患者病情的合理、標準、規(guī)范評估，需要選擇一種對患者的預后、病情轉(zhuǎn)歸預測準確度高、操作便捷、獲取信息迅速的評估工具。目前，臨床上用于患者病情評估的工具主要包括MEWS、急性生理與慢性健康狀況評分(acute physiology and chronic health evaluation,APACHEⅡ)等[7-10]。MEWS中默認的指標包括心率、血壓、呼吸頻率、體溫、意識，根據(jù)以上指標變化可評估患者病情可能產(chǎn)生的危險性。MEWS標準[11-13]見表1，據(jù)MEWS評分采取的相應處理措施[14-16]見表2。

表1 MEWS標準

表2 MEWS評分對應的處理措施

2.2 HL7協(xié)議系統(tǒng)框架模塊

將eGateway數(shù)據(jù)網(wǎng)關軟件部接入醫(yī)院網(wǎng)絡。數(shù)據(jù)網(wǎng)關接口使用標準HL7協(xié)議Ver2.6的數(shù)據(jù)格式通過醫(yī)院信息平臺與智能護理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。數(shù)據(jù)網(wǎng)關將床旁監(jiān)護數(shù)據(jù)(包括集成的外接設備數(shù)據(jù))發(fā)送給智能護理系統(tǒng)；智能護理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行接收、解析、儲存，數(shù)據(jù)分辨率可以根據(jù)臨床需要進行設定，同時支持智能護理系統(tǒng)以Web Service查詢的方式向數(shù)據(jù)網(wǎng)關請求歷史數(shù)據(jù)，為實現(xiàn)病歷中生命體征數(shù)據(jù)的自動錄入功能提供了有力支撐。eGateway數(shù)據(jù)網(wǎng)關與住院系統(tǒng)對接后，可從中央監(jiān)護系統(tǒng)獲取患者的基本信息(姓名、性別、病歷號等)，將帶有患者信息和時間標簽的測量結(jié)果通過HL7協(xié)議推送至智能護理系統(tǒng)，于智能護理系統(tǒng)中開發(fā)評估系統(tǒng)及查詢提示功能。

2.3 PDA管理及評分處理模塊

將各重癥監(jiān)護室等醫(yī)療單元中的監(jiān)護設備通過中央監(jiān)護儀網(wǎng)絡整合在同一網(wǎng)絡中，并接入醫(yī)院信息平臺，實現(xiàn)監(jiān)護網(wǎng)絡并入醫(yī)院網(wǎng)絡，劃分 1 個獨立的VLAN。醫(yī)院分配eGateway和中央監(jiān)護儀服務器固定IP地址，兩者的IP地址可以不在同一網(wǎng)段，但是要能實現(xiàn)相互通信。通過PDA掃描患者腕帶內(nèi)RFID芯片和監(jiān)護設備的二維碼，將患者基本信息(姓名、性別、病歷號等)和對應的監(jiān)護信息存儲至智能護理系統(tǒng)，由eGateway與智能護理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)抓取。eGateway 再將患者信息在中央監(jiān)護儀系統(tǒng)內(nèi)部同步，醫(yī)護人員在監(jiān)護設備上可看見同步過來的患者信息。監(jiān)護設備測得患者的生命體征后，將監(jiān)測結(jié)果標注患者信息標簽，通過eGateway以30 s的間隔發(fā)送至智能護理系統(tǒng)并根據(jù)MEWS評估規(guī)則在PDA或辦公終端自動生成相關評分數(shù)據(jù)，如相關的評分數(shù)據(jù)已達到報警值，PDA可通過振動、鈴聲等消息提醒方式通知相關護理人員，護理人員根據(jù)MEWS評分對應的處理措施采取相對應的治療方式跟進處理，工作流程見圖1。此外，eGateway 與時鐘服務器對接，對系統(tǒng)中所有的監(jiān)護數(shù)據(jù)進行時鐘同步，從而保證數(shù)據(jù)時間的準確度。

3 討論

3.1 HL7協(xié)議解決原有數(shù)據(jù)交互問題

生命體征監(jiān)護設備品牌多樣，數(shù)據(jù)格式較多，如要實現(xiàn)準確且自動、實時地采集數(shù)據(jù)，必須要將平臺與設備之間的數(shù)據(jù)格式進行統(tǒng)一。利用HL7協(xié)議可實現(xiàn)醫(yī)院信息系統(tǒng)與不同監(jiān)護設備之間的數(shù)據(jù)交互，同時可較好地兼容用戶自定義的數(shù)據(jù)格式[17]。基于HL7協(xié)議編寫的解釋器，實現(xiàn)了定時和實時地從監(jiān)護設備中讀取數(shù)據(jù)信息的目的，從硬件環(huán)境下極大地簡化了不同設備同類程序接口的繁瑣程度并降低了數(shù)據(jù)采集工作量。

3.2 方便快捷地讀取、分析、查詢數(shù)據(jù)

MEWS實時監(jiān)測管理系統(tǒng)能準確、科學地評估患者的病情并進行及時提示預警及查詢所需信息。我們采用RFID 和二維碼技術進行通信，利用射頻信號自動分辨目標進而讀取數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)設備、患者的數(shù)據(jù)關聯(lián)；利用PDA操作簡化了工作流程，減少了重復記錄、人工記錄容易發(fā)生的錯記、漏記情況；醫(yī)護人員可在PDA端隨時查看患者的MEWS評分，并根據(jù)系統(tǒng)的提示預警進行對應處理，達到動態(tài)監(jiān)測患者病情的目的。

圖1 工作流程圖

3.3 提高工作效率和滿意度

紙質(zhì)評分、手動計算存在很多缺陷，如記錄錯誤、人工賦值統(tǒng)計錯誤、書寫字跡不清等。其他基于醫(yī)院電子病歷系統(tǒng)或PDA手動輸入評分進行改造的方案，仍然需要護理人員定時前往患者床側(cè)進行觀測和記錄，人工輸入各類參數(shù)的方式影響了護理人員使用評分系統(tǒng)的依從性和積極性，也勢必影響數(shù)據(jù)分析的及時性。本研究構(gòu)建的MEWS實時監(jiān)測管理系統(tǒng)的平均評估時間為(2.0±0.1)s，優(yōu)于人工方法的評估時間(54±5)s，評估滿意度為96%，高于人工評估的68%，表明該系統(tǒng)能基于現(xiàn)有的監(jiān)護設備、智能護理系統(tǒng)、PDA移動處理終端，利用HL7協(xié)議結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)實時化、評分量化標準化、預警提示自動化、數(shù)據(jù)查詢便捷化的目的。

4 小結(jié)

本研究以MEWS為基準模板，利用HL7協(xié)議結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術，借助醫(yī)院信息系統(tǒng)，構(gòu)建了MEWS實時監(jiān)測管理系統(tǒng)[17]。該系統(tǒng)可通過PDA掃描讀取患者的RFID身份信息并執(zhí)行記錄，并通過綁定監(jiān)護設備二維碼，將評估結(jié)果通過醫(yī)院信息平臺于PDA端進行查詢和提示；同時，該系統(tǒng)有效提高了急危重癥患者病情評估的準確度，大幅縮短了評估時間，避免了醫(yī)護人員依靠主觀經(jīng)驗判斷患者病情的弊端，杜絕了由于缺少經(jīng)驗導致的病情判斷失誤[18-20]；此外，該系統(tǒng)有效提升了數(shù)據(jù)分析的及時性，降低了護理人員的工作量，提高了工作效率，并極大地提升了患者急救救治的安全和質(zhì)量。