基于移動家庭醫(yī)生平臺的醫(yī)患共享電子血壓計研發(fā)與應用*

李禹廷 邢登祥 王洪強 劉 學 王運通 高文艷 胡文平 林一帆*

高血壓是臨床常見的慢性終身性疾病,也是腦卒中、冠心病和腎衰竭的主要發(fā)病因素[1].傳統(tǒng)的高血壓患者門診隨訪就診模式導致血壓監(jiān)測頻率低、患者依從性無法保證,危險因素信息的收集、分析與管理、醫(yī)生的用藥調整以及患者的反饋常常處于相互割裂的、不連續(xù)的狀態(tài),是導致我國高血壓患者知曉率、治療率和控制率低的主要原因[2].

目前,我國每年350萬例心血管病死亡患者中至少50%與高血壓有關,高血壓患者的知曉率、治療率和控制率分別為30.2%、24.7%和6.1%,且整體低于歐美發(fā)達國家[1-3].由于我國醫(yī)療資源過度集中于大型三甲醫(yī)院,使得對高血壓等慢病管理體系結構不盡合理,高血壓患者慢病管理效率低,無論是住院還是門診,慢病患者的日常治療和健康管理均處于不連續(xù)的狀態(tài),無法有效滿足社會對慢病管理服務的合理需求[4-5].為了改善包括高血壓在內(nèi)的慢病管理與診療狀況,國家衛(wèi)生建康委員會提出家庭醫(yī)生、分級診療、醫(yī)聯(lián)體建設等重大措施,同時提出通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)解決遠程醫(yī)療等方法配合落實[6].然而,在高血壓患者診療管理方面,目前還缺少一款基于物聯(lián)網(wǎng)遠程家庭醫(yī)生平臺的醫(yī)患共享式血壓計.為此,本研究設計一款基于移動家庭醫(yī)生平臺的醫(yī)患共享電子血壓計,可以實現(xiàn)患者在手機家庭醫(yī)生平臺患者端應用程序(application program,APP)操作檢測自身血壓,檢測結果同時儲存、顯示在醫(yī)生端,醫(yī)生可以在遠程實時指導患者用藥.

1 醫(yī)患共享電子血壓計總體設計

醫(yī)患共享電子血壓計主要由微控制器單元(micro control unit,MCU)、氣泵、電磁閥、漏氣閥、傳感器、液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)和藍牙模塊組成.人體的血壓首先通過綁帶轉化成氣壓,通過氣管將壓力傳送給傳感器,傳感器采集到氣壓值轉化成電信號送入MCU,然后計算得出測量結果顯示在LCD上,同時將結果通過藍牙模塊傳輸?shù)绞謾CAPP.醫(yī)患共享電子血壓計總體設計見圖1.

圖1 醫(yī)患共享電子血壓計系統(tǒng)總體設計

2 醫(yī)患共享電子血壓計硬件及軟件模塊

2.1 硬件模塊

2.1.1 微控制器模塊

主控采用臺灣松翰科技的SN8F5900系列集成電路(integrated circuit,IC),此系列IC專門為血壓計、耳溫槍應用產(chǎn)品而設計,采用8051MCU核心、64 KB Flash Memory、標準Keil compiler開發(fā)環(huán)境,內(nèi)建高精度模擬前端(analog front end,AFE)電路,整合運算放大器(operational amplifier,OPA)、可編程增益儀表放大器(programmable gain instrumentation amplifier,PGIA)與24-Bit高精度模擬數(shù)字轉換器(analog-to-digital converter,ADC),高整合度及精準度高.微控制器模塊見圖2.

圖2 醫(yī)患共享電子血壓計微控制器模塊

2.1.2 壓力信號采集模塊

采用BS261系列電阻式壓力傳感器,其體積小,靈敏度高,高可靠性和穩(wěn)定性,集成溫度感應,可以實現(xiàn)外部環(huán)境-45~125 ℃,外部壓力在0~40 kPa的精準測量,并與輸出電壓呈現(xiàn)較好的線性關系.壓力信號采集模塊見圖3.

圖3 醫(yī)患共享電子血壓計壓力信號采集模塊

2.1.3 充放氣控制模塊

采用6 V氣泵、電磁閥和漏氣閥完成對綁帶的充放氣過程,驅動IC MX607集成兩路N型金屬氧化物半導體(N-metal-oxide-semiconductor,NMOS)功率開關管,超小型封裝尺寸SOT23-6,較小的輸入電流,并且內(nèi)部集成續(xù)流二極管,主要應用在驅動2個單向轉動的電機、電磁閥和繼電器中.通過控制腕帶自動充放氣,同時檢測袖帶壓力和提取袖帶內(nèi)脈搏震蕩波.充放氣控制模塊見圖4.

圖4 醫(yī)患共享電子血壓計充放氣控制模塊

2.1.4 藍牙模塊

采用BM02藍牙模塊,BM02藍牙模塊是藍牙4.0低功耗藍牙(bluetooth low energy,BLE)單模模塊,且時效性高、功耗低、超長待機以及處理能力強,可直接使用通用異步收發(fā)傳輸器(universal asynchronous receiver transmitter,UART)或串行外圍設備接口(serial peripheral interface,SPI)通信方式進行開發(fā),其脈象儀可通過藍牙模塊將脈搏波測試結果傳輸?shù)绞謾CAPP上.藍牙模塊見圖5.

圖5 醫(yī)患共享電子血壓計藍牙模塊

2.1.5 語音播報模塊

無手機APP連接時,醫(yī)患共享電子血壓計測量完成后可自動語音播報血壓值,并根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)標準提示血壓健康狀況.語音播報模塊見圖6.

圖6 醫(yī)患共享電子血壓計語音播報模塊

2.2 軟件模塊

為手機端APP的應用,使用智能手機登錄,支持與指定硬件連接.患者使用患者端APP在家檢測血壓,其結果同時顯示在醫(yī)生端,并進行歸檔.患者可將病情描述及相關檢查一起發(fā)送給家庭醫(yī)生,醫(yī)生在家庭醫(yī)生端APP為患者調整處方,患者手機支付后快遞到家.該應用旨在建立專家與復診患者線上健康咨詢,線下診療落地相結合的互動機制,建設具有特色的醫(yī)院+互聯(lián)網(wǎng)延伸服務平臺,改善患者就醫(yī)難的狀態(tài),提高醫(yī)療服務水平.

3 醫(yī)患共享電子血壓計的應用效果

3.1 功能齊全

通過患者端進行血壓測量,將數(shù)值傳入醫(yī)生端,根據(jù)患者血壓波動特點、血壓曲線進行針對性分析,從而對降壓藥的種類、計量、服用降壓藥的時間及測量血壓時間制定個體化的治療方案.同時,可以保存患者的血壓波動曲線,對患者的復診及高血壓相關性疾病就診起到很大的輔助作用.截止目前,應用該系統(tǒng)管理高血壓患者1000余例,醫(yī)生根據(jù)每一位患者的血壓波動特點,如血壓的最高值及最低值、血壓的高峰時間段進行系統(tǒng)監(jiān)測,以及了解患者一般生活規(guī)律,根據(jù)不同患者的個體差異、血壓波動的特點進行用藥及保健指導,患者反饋良好.

3.2 管理智能

患者使用該產(chǎn)品及家庭醫(yī)生平臺智能軟件包,可以實現(xiàn)下列基本功能:①可實時上傳并儲存血壓測量結果,并根據(jù)測量日期自動生成血壓變化趨勢圖,且血壓值不可人為更改;②當血壓測量結果超出設定的異常預警值會自動預警,并發(fā)送信息至醫(yī)護終端,方便醫(yī)護人員及時了解患者不良血壓信息,并第一時間與患者取得聯(lián)系;③患者親友可關注患者并查看血壓記錄,設置血壓高限提醒值,當血壓升高到提醒值時,向親友推送血壓信息;④可以提供家庭醫(yī)生平臺預約醫(yī)生完成其他慢性疾病的遠程會診、復診等[7].

4 結論

本研究開發(fā)的一款經(jīng)過改良的新型基于物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)患共享電子血壓計,避免了傳統(tǒng)的家庭血壓監(jiān)測方式存在諸多弊端,如缺乏規(guī)范的指導、手寫的血壓信息不完整不精確、血壓信息反饋的缺失等,作為家庭血壓監(jiān)測的延伸,極大提高了可及性和方便性[8].患者可以通過終端的血壓測量裝置按要求測量血壓,血壓數(shù)據(jù)自動上傳并保存,家庭醫(yī)生平臺的醫(yī)護端和患者端均可通過帶有無線上網(wǎng)功能的智能終端(能無線接入互聯(lián)網(wǎng)的智能手機)查看血壓值和變化趨勢圖,在遠程血壓監(jiān)測基礎上加上團隊協(xié)作(包括醫(yī)生、護士)綜合管理,可以更大程度上提高患者依從性,提高血壓達標率,降低心血管疾病風險[9-10].醫(yī)患共享電子血壓計設備及相關的家庭醫(yī)生平臺對家庭醫(yī)生、醫(yī)聯(lián)體分級診療以及遠程慢病管理的新醫(yī)療模式推廣均具有重要意義.