遠程生理參數監護系統的設計

徐民，王玲玲，翟紅，張喜雨

1.山東省千佛山醫院 信息網絡中心，山東濟南 250014；2.山東省中醫藥研究院 信息網絡中心，山東 濟南 250014；3.山東大學附屬省立醫院 信息網絡中心，山東 濟南250021；4.山東省遠程醫學中心，山東 濟南250021

1 遠程監護概述

遠程監護是指利用信息技術對病人生理參數進行遠距離監護[1-2]。遠程監護技術發展至今，應用范圍逐步擴大，已從最初的航空航天領域拓展到了邊遠地區醫療與急救以及患者的日常健康監護，尤其是目前應用較廣的心電圖遠程監護和血液透析遠程監護領域。遠程監護具有以下特點：① 智能化；② 多媒體數據獲取；③ 家庭監護和治療；④有助于醫療機構的分級管理。

現代通信技術的飛速發展及其在醫療領域的廣泛應用，給遠程監護的研究帶來了新的發展方向[3]。除心電外，臨床上其他重要的生理參數，如血壓、體溫、血氧飽和度、呼吸波等亦成為遠程監護的內容，使遠程監護系統逐漸趨于完善。目前多生理參數遠程監護系統的運用，可使患者在社區或家里得到和醫院同樣的服務，這對提高我國基層醫療單位的醫療保健水平有重要意義。生理參數的遠程監護不僅是生物醫學工程領域的研究熱點[4-6]，而且也是遠程醫學應用發展的趨勢之一。本文主要對自行設計的一種基于Internet和無線通信網的遠程生理參數監護系統進行論述。

2 遠程生理參數監護系統

2.1 系統架構

遠程生理參數監護系統由遠程監護終端、通信連接網絡、數據中心服務器和遠程監護系統4部分組成。系統架構，見圖1。

圖1 遠程生理參數監護系統架構

2.2 系統功能

遠程生理參數監護系統依托山東省遠程醫學中心先進的網絡設備，整合了山東省立醫院豐富的醫療資源，將監護終端分布于不同的聯網醫院中，通過Internet將病人的各種生理數據即時傳送到遠程中心的數據中心服務器中進行保存。數據中心服務器有固定的IP地址和域名。遠程監護終端可以在任何可以連接Internet的場合通過Internet訪問數據中心服務器，從中獲取遠程監護的生理數據，并根據需要對這些數據進行再處理。

遠程監護系統的基本功能：① 在屏幕上顯示病人的各種生理參數和波形，供醫生進行即時觀察；② 將數據保存至數據庫中，供以后回訪分析；③ 根據需要對數據庫中的數據進行統計及分析，幫助醫生作出正確診斷；④ 通過分析軟件對數據庫中的數據進行深層分析。目前使用中的遠程生理參數監護系統終端及系統監測頁面，見圖2。

圖2 遠程監護終端（左）及系統監測頁面（右）

2.3 監測項目及參數指標

為保障遠程生理參數監護系統的正常運行，系統運行環境、遠程監護終端配置、監測項目及其參數都需要滿足下列基本要求。

2.3.1 系統運行環境

遠程監護系統運行環境：① 電源：AC220 V/50 Hz，DC12V；② 環境溫度：0～40 ℃；③ 濕度：≤70%。

2.3.2 遠程監護終端

遠程監護終端配置：

（1）顯示屏：10.4型/12.1型彩色TFT。

（2）波形：7道（擬擴展為8道），支持7通道同步心電顯示。

（3）趨勢圖：75 h趨勢圖，含呼吸氧合圖。

（4）用戶界面：標準模式、大字模式、凍結模式、設置模式、回訪模式等。

（5）指示燈：交流指示燈、直流指示燈、充電指示燈、報警指示燈。

（6）報警提示方式：報警指示燈、報警聲、報警提示信息、報警參數閃爍。

（7）光感眼：自動根據環境光調節顯示亮度和對比度。

（8）擴展生理信號模塊：3個標準尺寸插槽，非接觸式，支持熱插拔。

（9）打印機：熱敏式打印機，可同時打印可選的3道波形和各種參數。① 打印模式：實時打印、報警打印、定時打印、凍結打印、回訪打印等；② 打印速度：12.5、25、50 mm/s；③ 波形幅度 ：5、10、20 mm/mv。

（10）電池：高容量可充電鋰電池，連續工作時間＞3 h，保證移動應用需要。

（11）遙控鍵盤：適應不同的安裝位置，方便操作掛在墻上的監護儀。

（12）網絡接口：RS-485/LAN，可連接中央監護，也可用來進行軟件升級。

（13）USB接口：支持使用U盤進行系統軟件現場升級（即插即升，無須其它輔助操作）。

2.3.3 心電圖（Electrocardiograms，ECG）

運程監護系統中的心電圖參數：① 導聯體系：12導聯體系7通道同步檢測，5導聯線（RA，LA，RL，LL，V）；② 導聯選擇 ：I，II，III，aVR，aVL，aVF，V ；③ 波形增益 ：5、10、20 mm/mv；④ 掃描速度 ：12.5、25、50 mm/s；⑤ 心率范圍：20～250 bpm。⑥ 分辨率：1 bpm；⑦ 心電分析：心率失常分析、實時心率變異分析；⑧ S-T段檢測：（-1.0～+1.0）mv；⑨ 報警：聲光報警，可回顧300組報警狀態。

2.3.4 脈搏氧飽和度（Pulse Oxygen Saturation，SpO2）

運程監護系統中的脈搏氧飽和度參數：① 測量方法：雙波長紅外法；② SPO2范圍：0%～100%；③ 分辨率：1%；④ 脈搏率范圍：20～250 bpm。

2.3.5 無創血壓（Non-invasive Blood Pressure，NIBP）

運程監護系統中的無創血壓參數：① 測量方法：充氣震蕩法；② 工作模式：自動/手動；③ 自動測量間隔：0～480 min，共15檔可選；④ 血壓范圍：20～250 mmHg；⑤ 數據單位：mmHg/kPa；⑥ 分辨率：1mmHg；⑦ 參數類型：收縮壓、舒張壓、平均壓；⑧ 數據顯示：可顯示最近11次血壓列表；⑨ 過壓保護：軟件、硬件雙重保護。

2.3.6 呼吸

運程監護系統中的呼吸參數：① 測量方法：胸廓阻抗法；② 導聯：與心電導聯合用；③ 測量范圍：0～99次/min；④ 報警：上下限、呼吸停止。

2.3.7 體溫

運程監護系統中的體溫參數：① 測量方法：熱敏法；② 測量范圍：27～45 ℃；③ 分辨率：0.1 ℃；④ 數據單位：℃/℉可選。

2.3.8 間接血壓（Indirect blood Pressure, IBP）

運程監護系統中的間接血壓參數：① 通道數：雙通道；② 測量范圍：-50～350 mmHg；③ 分辨率：1 mmHg；④ 壓力名稱：ART，ICP，LAP，RAP，CVP，PA；⑤ 參數類型：收縮壓、舒張壓、平均壓。

2.3.9 呼末二氧化碳（End-tidal CO2，ETCO2）

運程監護系統中的呼末二氧化碳參數：① 類型：微流式；② CO2測量范圍：0～99 mmHg； ③ 分辨率：1 mmHg；④ 呼吸率范圍：0～150 bpm。

2.3.10 適用人群

運程監護系統目前適用于成人、小兒、新生兒等所有人群（特殊人群除外）。

2.4 遠程監護中心

遠程生理參數監護系統的監護中心搭建在擁有先進網絡設備和豐富醫療資源的山東省遠程醫學中心，構成了遠程監護中心。

3 總結與展望

遠程監護中心監護系統的構成及功能總結：① 系統平臺：通常采用高性能計算機系統，大容量硬盤，高分辨率彩色顯示器；② 網絡結構：采用可靠的總線式標準工業網絡結構與監護終端聯機，每個結點所聯的監護終端根據編號自動識別；③ 窗口界面：同時監護8個終端，每個床位可以任選2～4道波形和所有參數，窗口位置任意安排；④ 監護性能：接收來自監護終端的全部波形和參數（不受床邊機當前顯示的限制），并能夠進行實時顯示、同步報警；⑤ 波形參數：監護終端可以輸出心電波（單導/多道）、脈搏波、呼吸波等監護數據，并且可同時顯示其中的2道或4道波形，顯示波形可以隨時獨立切換，所有監護終端可以同時監護心率、血壓、血氧飽和度、體溫、呼吸等；⑥ 存儲回訪：長時間存儲生理全信息，包括所有的波形和參數，可以通過報警、事件以及時間三種途徑進行檢索回訪；⑦ 打印功能：報警表打印、事件表打印、選擇性波形打印、以及任意時間段綜合總結報告打印等。

隨著電子技術、計算機和通信技術的發展，遠程監護技術和系統更趨完善。未來監護對象將可以覆蓋所有人群，監護指標和監護內容將更加豐富，監護參數既可以是患者的重要生理參數，也可以是日常生活狀態。家庭是人們生活的重要場所，因而面向千家萬戶的家庭健康保健和家庭護理將是遠程監護技術應用發展的主要領域之一，遠程監護技術在該領域具有廣闊的發展空間和良好的應用前景。

[1]賈文娟,白燕萍,繩秀君,等.生理多參數遠程監護系統的研究進展[J].中國醫療設備,2009,24(8):76-78.

[2]Stephane Meystre.The Current state of telemonitoring:a commentonthe literature[J].Telemedicine and E-health,2005,11(1):63-69.

[3]張迪,吳水才.心電遠程監護系統的研究進展[J].中國醫療設備,2008,23(6):45-48.

[4]吳水才,李浩敏,白燕萍,等.生理多參數遠程實時監護系統的設計[J].儀器儀表學報,2007,28(6):1035-1039.

[5]楊強,王博亮,陳硯蒲,等.多參數電話線傳輸監護系統的研制[J].廈門大學學報(自然科學版),2000,39(1):18-25.

[6]杜芳芳,吳水才,白燕萍,等.一種基于Internet的多生理參數遠程監護系統[J].醫療衛生裝備,2005,26(12):10-12.