云平臺的生命體征監測系統的研究和實現探討

張振，陳盈泰，趙黎萍，張金濤

上海市寶山區大場醫院/上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院寶山分院，上海 200444

0 引言

對于生命體征，主要是和生命活動質量相關的評價，涉及體溫評價、脈搏評價、呼吸評價與血壓評價幾項內容。這幾項體征受到機體大腦皮質的調節與控制，處于機體正常狀態下變化是比較小的，然而若機體處于病理狀態，幾項體征的變化是相對敏感的。因為四種特性，將生命體征作為醫護工作者判斷機體是否具備身心健康的依據，所以在患者臨床實踐管理中，對患者進行生命體征的變化與信息記錄是臨床護理的重要內容。在互聯網與醫療模式融合發展的情況下，把科技創新的思想作用在生命體征監測工作中產生深遠的意義。把體征信息進行規范化采集、電子化傳輸、云端化管理等，完成護理工作者移動辦公和患者醫療信息的共享任務，能夠極大程度上提高護理工作效率。如何構建云平臺為基礎的生命體征監測系統，把監測系統的構建落到實處，具體如下。

1 云平臺的生命體征監測系統研發與實現的必要性

1.1 便于處理傳統生命體征監測手工出現錯誤的問題

在生命體征的監測工作中，如果以手工的形式開展工作，護理工作者要攜帶紙質模式的護理記錄單，對于床頭卡進行核對明確患者身份，接下來實施體征信息測量[1]。傳統的手工監測生命體征方式，運用床頭卡與患者信息進行匹配、建筑而溫情與血壓計等機械設備讀取生命體征素質，把數值記錄在對應的記錄單上，最終摘抄到電子病歷系統中。一系列的醫療操作容易引發風險，無法保證紙質信息和電子病歷中記錄的數據相一致，在一定程度上影響著醫院醫療安全管理效率。

1.2 便于規避差異化測量的結果

對于患者生命體征的測量，醫護人員應關注特異化場景的處理。比如患者存在心律不齊的情況或者脈搏短絀的情況，需要安排兩位護理工作者或者兩位以上的護理工作者同時進行測量工作，記錄過程尤其注重心率和脈率。如果患者存在著呼吸不規律的現象，需要測量1分鐘左右[2]。手術之后的患者與病情危重的患者應該增加測量次數，一般情況下在半個小時左右測量一次生命體征。對于傳統的生命體征測量方式，只通過護理工作者認為記憶與實踐經驗規避差異化測量的結果，無形中給護理工作埋下安全隱患，因此基于云平臺建設生命體征監測系統能夠最大化地規避差異化測量結果，使得生命體征測量信息更加安全與可靠。

1.3 便于提高監測數據共享質量

現階段醫學服務模式，通過疾病醫學模式轉變為健康醫學模式，大數據與人工智能等信息技術日益發展，對數據共享的質量提出更為嚴格的要求。結合生命體征信息，患者和家屬均希望能夠隨時隨地得到患者體征數據[3]，電子病歷系統要將數據同步到護理記錄當中，公共衛生監測單位以迅速收集信息的方式控制疾病傳播與蔓延。傳統的紙質單，記錄形式不能實現監測數據時效性共享，也就是說摘抄轉錄的方式依舊存在著信息記錄錯誤的可能，對醫療信息互聯互通目標的達成而言產生一定的挑戰。

2 生命體征監測的創新方向

針對患者生命體征的監測，結合當前在此方面的實踐情況，總結生命體征監測的創新方向，主要體現在以下三個方面：

2.1 患者體征數據采集方面

醫療衛生行業發展進程中，對于各項技術與實踐操作手段均進行了創新，但生命體征監測依然存在手工操作的現象。護理人員必須依靠紙質的護理單，詳細校對床頭卡，在確認了患者身份之后才會測量體征數據。這種比較傳統的方法，護理人員需要人工匹配患者的信息，或者利用耳溫槍和血壓計等專業醫療設備采集數據，再將數據記錄在紙質護理單、上傳電子病歷系統中。比較繁瑣的操作流程，可能使醫療數據出現差錯，從而誘發醫療風險。但其實行業內也開始采用信息化的信息獲取方法，比如患者佩戴手環，護理人員掃描手環便可獲取患者住院信息、個人體征數據，而且數據自動更新、上傳至系統中，保證單據和電子病歷護理記錄相同，為醫療安全管理患者體征數據的追溯提供便利，可以在行業內進一步普及。

2.2 面對不同癥狀的處理方面

患者測量生命體征時，往往需要按照其癥狀的基本需求作出處理。面對這種不同的測量需求，雖然已經基本實現了信息化，但傳統手工作業仍然存在，如護理人員過度依賴臨床經驗，想要消除因差異導致的隱患，但卻增加了醫療風險的發生概率，而且此種醫療行為容錯率不高，還會為患者護理埋下隱患。為此，建議今后測量患者生命體征時，可以采用云計算技術，采集生命體征數據之后自動化分析，消除不同情況處理潛在的一些隱患。

2.3 生命體征數據查詢與共享方面

現如今醫療行業以及醫院內部工作、管理模式發生了極大轉變，從原來以疾病為核心轉型為以健康為核心的模式，大力應用大數據技術、深度學習技術和人工智能技術，改變了以往患者生命體征監測的形式，需要從根本上實現數據共享。實際上在患者生命體征監測得出的數據中，不僅是患者與家屬想要隨時查詢到患者體征數據，醫生以及護理人員同樣需要通過體征數據做出診斷，了解恢復情況。

在此方面建議利用大數據、云計算等技術手段，實現護理記錄的同步，而且在采集患者生命體征數據之后，也能夠實時上傳到系統中，為疾病疫情控制、患者及其家屬查詢提供便利。傳統紙質單記錄在數據全局共享這一方面實現起來存在一定難度，無法完全規避數據錯誤、效率不高等問題。所以，利用云計算、人工智能、大數據等技術實現患者生命體征信息共享，極大實現了醫療數據共享，而且在先進技術手段的支持下，生命體征數據查詢效率也顯著提升，可見生命體征監測信息化、智能化與數字化轉型的必要性。

3 云平臺基本概述

云平臺是通過廣域異構計算資源優化而成的，以互聯網為主給用戶按照需求提供相應的計算資源、存儲資源以及應用資源，體現計算機資源池的動態管理。借助云平臺能夠實現有信地進行計算機資源共享，體現云平臺的計算存儲與計算功能。目前云平臺具備的拓展性、穩定性已經得到證實[4]。云平臺的設計與開發，系統包括云服務器、服務器負載均衡、關系型數據庫以及專用網絡。核心組件是生命體征服務云服務器，云服務器涉及內存、磁盤和操作系統與CPU等。云服務器和傳統的服務器進行對比，更加體現安全性與彈性的優勢。安全性更多的體現在多用戶合理、防密碼破解與支持配置安全組規則等方面；彈性更多的表現為促進內存CPU輕松拓展與支持不停機轉型帶寬[5]。

在云平臺的設計中，通過阿里云提供的服務器負載均衡賦予系統較強的高性能，服務器負載均衡是把訪問流量結合轉發措施下發給多臺云服務器的流量控制中心，設置虛擬服務地址發位于相同區域的多臺云服務器進行虛擬化組建服務池，接下來按照指定的規則，把客戶端的網絡請求下發給云服務器池中。與此同時，把關系型數據庫當作生命體征信息的存儲中心，關系型數據庫是相對于可靠性與可伸縮性的在線數據庫服務模式。首先應思考阿里云的關系型數據庫支持SQL數據庫引擎，不需另外增加開發與學習的成本；其次是思考不需要采購硬件實現存貯擴容，減小系統在醫院內運用和推廣的難度。

4 云平臺的生命體征監測系統實現措施

監測患者血壓信息、呼吸信息、體溫信息等，護理工作者對患者手腕兒部位的二維碼進行掃描，明確患者身份之后，對患者生命體征信息進行測量，測量設備把信息傳到PDA設備中，護理工作者加工核對之后，把信息傳到元平臺系統中[6]。相關信息同步導入在電子病歷系統的體溫記錄到人類，提供患者和家屬自主查閱。

4.1 生命體征監測系統總體結構

生命體征監測系統的總體結構包含幾項內容：醫療檢測設備、云計算平臺、電子病歷服務器、查詢網站和PDA設備。其中醫療檢測設備已通信協議為主，把患者的生命體征信息傳送到安卓設備類、PDA設備對患者生命體征信息進行加工，便于護理工作者及時調整、云平臺保存患者的生命體征信息提供查詢接口、查詢網站給患者和家屬提供移動設備記錄患者生命體征信息的條件、電子病歷服務器把云端信息傳送到電子病歷信息庫中，提高護理工作者書寫繪制記錄表的效率。

4.2 硬件模塊實現

在硬件模塊的實現上，將具備掃描作用的安卓設備當作中心點，配合指夾模式的脈搏儀器、接觸模式的紅外體溫計儀器、袖帶模式的血壓計與非接觸模式的體溫計等儀器，同時準備延長線纜與探針等附件[7]。首先思考硬件兒模塊建設的便捷性，參照生命體征監測工作移動范圍與測量頻率的指標，可選取PDA和小型精準醫療檢測儀器設備。準備可充電式鋰電池，控制更換電池的頻繁操作；其次思考硬件模塊建設的兼容性，因為不同的醫療檢測設備對應的通信端口是多樣化的，以賦予系統可拓展性特征為基礎，通過PDA設備支持藍牙通信端口與USB通信端口運作；最后思考硬件模塊建設的魯棒性，由于無線網絡存在著不穩定性，利用PDA設備的本地存儲功能是尤為關鍵的。如果測量過程中受到網絡的影響，不能把信息及時上傳到云端系統內，PDA會把信息保存在本地，在恢復網絡之后再次上傳。

4.3 軟件模塊實現

在軟件模塊的建設中，涉及生命體征管理體系、數據上傳體系、微信公眾號的查詢網頁、生命體征信息接收體系。其一，用戶登錄。護理工作者以賬戶密碼登錄和二維碼掃碼的形式優化登錄系統，用戶在20分鐘之內不進行具體操作會被自動注銷登錄數據。通過用戶登錄進行認證，一方面能夠保證操作護理工作者信息統計的自動化，另一方面能夠體現生命體征信息的可回溯性，使得醫療水平得以增強[8]。其二，患者定位。護理工作者掃描患者手腕兒部位的二維碼，定位相關的患者，保證信息數據足夠準確。還可利用監測功能挑選需要測量的患者信息，提高普測覆蓋率。還應該顧及體溫異常現象、手術三天關鍵詞，找到需要特殊護理的患者，強化護理工作者監測工作以及交接班工作質量。其三，查詢患者數據信息。護理工作者在準確定位患者之后，了解患者的床位信息、姓名信息、年齡信息、性別信息、身高信息、體重信息、治療信息、治療天數信息、異常生命體征信息等[9]。其四，采集生命體征信息數據。護理工作者運用藍牙與耳溫槍銜接起來，通過線纜對袖帶模式的血壓計、脈搏儀器進行銜接，對患者體溫指標、血壓指標、脈搏指標與呼吸指標進行測量與記錄，結合測量時間把信息匹配到對應的業務時間點上。在此期間，護理工作者也可以通過手工填寫或者修改的方式，完善信息統計。其五，上傳體征信息數據。護理工作者借助一流設備得到患者體重信息，咨詢與填寫患者的疼痛情況與病情變化情況，點擊保存信息的按鈕完成信息上傳，可以在無線網絡環境中把數據傳到阿里云平臺內[10]。

綜上所述，云平臺的生命體征監測系統的研究課題的開展具有十分重要的意義和價值，可有效的增強生命體征監測效率，降低人工抄錄信息潛在的錯誤出現概率，不只是可提升醫療安全級別，還可確保護理服務具備可靠性與安全性。在實際的生命體征監測系統建設中，應整體設計系統結構，基于先進的思想發揮云平臺優勢，最大化的提高生命體征監測實效性。