智能測控壓瘡翻身床的研制

陳春梅，王麗華，顧海燕，陳衛軍，王健

南通大學第二附屬醫院 老年病科，江蘇 南通 226001

智能測控壓瘡翻身床的研制

陳春梅，王麗華，顧海燕，陳衛軍，王健

南通大學第二附屬醫院 老年病科，江蘇 南通 226001

研制一種智能壓瘡測控翻身床，能精確地測量患者受壓部位的壓力，為壓瘡的防治提供指導性數據。該床內置專家系統數據庫，可繪制壓力-時間安全區域曲線，并提交計算機系統做出評估和判斷，若超出壓力-時間安全區域，則自動改變患者受壓部位壓力。臨床應用效果良好。

智能測控褥瘡翻身床；壓力傳感器；壓瘡預防

壓瘡又稱為壓力性潰瘍、壓褥（Pressure ulcers，Pu），是指身體局部組織長期受壓，造成血液循環障礙，組織營養缺乏，致使皮膚失去正常功能而引起的組織破損和壞死[1]。壓瘡不僅可使局部組織損壞加重病人的痛苦，而且當其發展至壞死潰瘍期損壞可深達骨面，細菌極易進入血液循環引起敗血癥而危及病人生命。因此，其是危重癥病人和老年病人死亡的原因之一。壓瘡發生與眾多危險因素有關，主要包括：壓力因素、營養狀況、年齡、皮膚濕度等，甚至與心理應激反應有關[2]。其持續壓力的存在是關鍵的因素，減壓設施在壓瘡防治中起到了關鍵作用。

壓瘡的發生如上所述，前人也做出了大量的研究和工作，但沒能從根本上解決壓瘡的發生問題。究其原因是受限于客觀條件，無法得到局部組織的壓力數據。針對以上問題，自主研制了一種基于壓力測量、并結合專家評分系統的智能測控壓瘡翻身床。

1 設計思路及測量方法

預防壓瘡的一個重要環節就是選擇一種合適的起壓力緩解作用的器具。而對患者來說，科學使用預防壓瘡的用具，特別是局部減壓和各種減壓設備的合理應用，是預防壓瘡的重要措施。本研究的出發點是測量局部組織受壓的壓力和時間，在引起組織破損或壞死的壓力和時間達到危險狀態前報警或預處理，以有效地控制壓瘡的發生。

智能測控壓瘡翻身床由壓力測量電路，床體控制電路和嵌入式計算機系統組成。具有壓力測量準確，自動消除局部組織壓力，對壓瘡的防治提供指導性數據等優點，能有效地控制壓瘡的發生。

壓力測量方法：在病人的受壓部位墊放特制的恒溫測壓水墊，將病人局部組織的壓力通過壓力傳感器將壓力信號提取輸送到壓力處理模塊，壓力處理模塊將微弱的電信號無失真地放大并轉換為數字信號送到計算機系統。這里要說明一下，壓瘡的發生除去壓力因素外，也和病人的個體差異有關，如年齡、皮膚情況、身體狀況、精神狀況等，臨床常采用評分系統計算并顯示個體差異評分值。本研究是將壓力值及個體差異評分值送交計算機，計算機可結合個體差異評分值及壓力值繪制出時間壓力安全區域，超過安全區域計算機將發出報警或預處理。預處理是通過計算機控制的翻身床變換角度以改變病人局部組織的壓力，抑制壓瘡的發生。

2 自動壓瘡測控系統設計

2.1 硬件設計

測控翻身床由壓力傳感器、模／數轉換器、嵌入式計算機芯片、床控電路等組成。系統框圖，見圖1。

圖1 自動褥瘡測控系統框圖

2.1.1 嵌入式計算機芯片

嵌入式計算機芯片采用ARM 處理器，是一種通用的32位RISC處理器，相比16位的同頻處理器性能更強大，耗電少、功能強。大量采用寄存器，使指令執行速度更快，指令長度固定，尋址方式靈活簡單，執行效率高。

2.1.2 高精度A/D（模/數）轉換器

高精度A/D模數轉換器是將測得的壓力模擬信號轉換為數字信號，以供計算機處理。本研究采用△-∑轉換器，該轉換器運用了電荷平衡技術，其分辨率可達24位；利用內部的校準系統，可設置ADC傳遞函數的“0”點、增益斜率，從而消除系統通道的失調和增益誤差。A/D轉換電路，見圖2。

2.1.3 顯示模塊

顯示界面分為數據區域及壓力曲線圖區域兩部分：數據區域可顯示病人體重（kg）、當前受壓部位壓力（mmHg）；壓力曲線圖是，壓力信號A/D采樣的數值隨時間點排列的曲線中以縱坐標Y為壓力軸中橫坐標X為時間軸，其壓力曲線，見圖3。圖中X×Y即為壓力-時間面積，陰影部分為安全區域范圍，區域面積的大小隨個體差異而改變。一旦計算機系統檢測到壓力曲線超出安全區域，立即發出報警信號，通知醫護人員處理。

圖3 壓力-時間安全區域曲線

2.1.4 床控單元

床控系統是智能褥瘡防治翻身床的最終執行單元，根據計算機指令改變床體多部位角度，自動協助患者多角度翻身。智能壓瘡防控翻身床不僅能抬高床頭床尾，且能自動協助患者沿軸線30～90°側臥，及時消除局部壓力，改善組織的灌流量及氧含量。采用特制床墊可使局部壓力分散至全身及隔墊上，能及時地消除局部壓力，改變患者受壓部位以控制及預防壓瘡的發生。床控單元采用計算機直流伺服控制系統，它器由計算機，床控電路及伺服電機組成（圖4）。床控電路根據計算機指令分別控制4個直流伺服電機，即分別控制翻身、抬頭、抬腳、床體升降，以達到控制體位之目的。

圖2 A/D轉換電路圖

圖4 床控單元組成

2.1.5 專家系統

采用國際公認的諾頓評分系統，使用非常方便，只需在觸控屏上點擊“評分”，即可彈出諾頓評分系統界面（表1），點擊相應的評分欄，其分值自動出現在分數欄中，選擇完畢后，電腦會自動累計分值，系統評判時根據評分系數乘以采樣壓力值來確認安全區域面積。

2.2 軟件設計

2.2.1 主程序流程（圖5）

當系統上電并完成單片機、外圍芯片、各種參數的初始化后，即進入主循環。在主循環中，定時掃描觸摸屏，當掃描到觸摸屏有按鍵按下時，有標志位產生，即進入鍵值計算并執行相應的處理。

圖5 主程序流程圖

2.2.2 觸控屏設計

在人機操作界面的開發過程中，最基礎的工作就是按鍵的設計。按鍵用 “bmp" 位圖來實現，而且與背景圖片分開。在點擊按鍵時，要做以下處理：

（1）讀“點擊坐標”數據。

（2）檢測按鍵是否在點擊范圍內，一般用if 語句來實現：if(chx>x1 && chx

chy>y1 && chy

其中，chx、chy 為“點擊坐標”（觸摸屏坐標），x1、y1、x2、y2 分別為按鍵左上角和右上角的坐標。

（3）當點擊的位置在按鍵的范圍之內，說明已經點中按鍵，這時用一個反色矩形指令將按鍵反色，代表某按鍵被點中。

（4）在未松開按鍵之前，按鍵應處于反色狀態即被按住狀態。而當松開按鍵時，顯示終端會向串口發送1個字節：0XF3。以檢測串口是否讀到0XF3來結束這一過程。

3 結論

自主研制的智能壓瘡防控翻身床，可對患者的體重及受壓部位壓力進行自動監測并繪制出壓力-時間安全區域曲線，如超出壓力-時間安全區域，則自動改變患者受壓部位以控制及預防壓瘡的發生。內置的專家系統數據庫可靠，數據可隨時更新。

智能壓瘡防治翻身床的優點：① 臨床實用性高，對壓瘡地防治能提供指導性數據，降低壓瘡的發生率。② 可減少護理的基礎工作量。③ 可降低病人的治療費用，減少醫患糾紛的發生。④ 采用直流安全電壓，安全性高。該智能壓瘡防治翻身床已在臨床使用，效果良好。

表1 諾頓評分系統的評分結果

[1] 殷磊.護理學基礎[M].北京:人民衛生出版社,2000:128.

[2] 張曉明,胡鳳云,杜燕,等.急性損傷期和非急性損傷期病人的褥瘡的臨床特點及護理[J].中華護理雜志,2002,37(7):491-493.

[3] 葉磊,廖燕.氣墊床對臥床病人局部受壓程度的影響[J].中華護理雜志,2007,42(4):369-370.

[4] 何華英,杜峻,李雪霜.Water low危險因素評估表及分級護理法預防壓瘡效果觀察[J].護理學雜志,2005,20(19):9-11.

[5] 趙援,龔意.按摩式氣墊床在危重病人預防壓瘡中的運用[J].護理實踐與研究,2008,5(3):40-41.

[6] 王英,蒙張敏,黃丹莉,等.壓瘡評估和預防的循證醫學證據[J].中國實用護理雜志,2006,22(3):37-39.

[7] 張東,謝存禧,吳劍.機器人化多功能護理床的研究與開發[J].機器人技術與應用,2003,16(6):21-25.

[8] 陳保民.一種新型放療定位床的設計[J].中國醫療設備,2008,23(7):22-24.

The Research and Development of the Intelligent Bedsore Observation Turning-over Bed

CHEN Chun-mei, WANG Li-hua,GU Hai-yan, CHEN Wei-jun,WANG Jian
Senile Disease Department, Second Affiliated Hospital of Nantong University,Nantong Jiangsu 226001, China

The essay introduces a kind of intelligent bedsore observation turning over bed which precisely carries on the measurement of the pressure of patient's bearing spot, draws up the pressure time safety zone curve automatically with its embedded data base, and makes the related data submit to computer for appraisal and judgment. If the result surpasses the pressure time safety zone, it automatically changes the patient’s bearing spot pressure to control and prevent the re-occurrence of the bedsore.

intelligent bedsore observation turning-over bed; pressure sensor; bedsore prevention control

TH777

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.01.004

1674-1633(2012)01-0016-03

2011-08-05

南通市社會發展基金（S2009067）。

本文作者：陳春梅，主管護師，主要從事護理管理工作。

作者郵箱：luck_wj@163.com