探讨基于物联网的重症监护智能报警管理系统的构建
魏安海，颜乐先，张和华，尹军,李姝颖
第三军医大学大坪医院野战外科研究所 医学工程科，重庆 400042
[摘 要]重症监护室设备报警频率高，种类多，医护人员易产生“报警疲劳”，基于此，提出基于物联网的重症监护智能报警管理系统的基本结构、功能及其工作流程，分析了该系统在重症监护室报警管理中的应用与前景。
[关键词]物联网；重症监护；报警管理系统
引言
重症监护室（ICU）是对各类有潜在高危因素的患者治疗、监护的特殊病房，对ICU患者而言，监护的生命体征数据直接影响医护人员的诊疗及决策。高质量、高成效的优质监护，可以有效降低患者的综合并症发生率及死亡率，保障患者安全。若不能及时有效的提供全面、系统、持续、严密的医学监护，可能会直接危机病人生命。在医疗设备相关的事件调查中，监护警报问题几乎发生在所有医疗机构中，其中大部分发生在远程监控、重症监护室，且都涉及到警报系统的问题。为避免此类问题，医护人员需要耗费大量的时间和精力进行定期巡查，确保病人生命体征正常及ICU设备正常运行，如何行之有效的处理监护报警问题，对于ICU患者而言至关重要[1-3]。
在ICU急抢救设备种类繁多，如血尿常规分析仪、血液生化分析仪、血气分析仪、监护仪、输液泵和呼吸机等，每个设备都配备其独立的报警系统，导致ICU设备警报种类复杂繁多；此外在仪器使用过程中，如仪器故障、警报范围未个体化设置、电量耗尽等都会出现仪器报警，ICU仪器报警还具有频率高的特点。然而在实际报警过程中约有85%～99%报警不需要临床干预，医护人员长期遭受大量“误报”信息的干扰，易产生“报警疲劳”，而忽视病人病情变化，若对报警信息处理不及时，可能导致患者受伤或者死亡,如何有效区分报警种类及紧急程度，并采取适当的行动，对于重症患者监护至关重要[4-9]。
鉴于此，我们提出设计基于物联网技术的医院ICU急救设备报警管理系统，集病人生命体征状态显示、设备运行状态实时显示、异常报警、视频通讯、手机APP等功能于一体，该系统在为医生提供所需的病患数据指导医疗决策的同时，对仪器故障报警和病人异常监护报警实行分级处理，支持病人监护个性化报警设置，避免不必要临床干扰，提升监护工作效率的同时，确保护理安全性,具有重要的临床意义。
1 系统构建
1.1 定义
在物联网的医院ICU急救设备报警管理系统中，由数据采集与控制模块将采集的病人监护数据及设备运行数据发送至中央监控系统，中央监控系统自动识别监护设备，并通过数据处理区分仪器设备运行状态数据和病人监护数据，数据再次通过设备故障报警系统和病人异常数据报警系统分析后，对监测到设备故障信息或病人体征异常数据按照相应报警等级进行报警，并将报警信息发送至相应医护人员，医护人员按照报警等级做出相应处理，亦可通过手机客户端登录并查看查看历史监护数据，开启床头视频通讯，进一步确认病人状况，系统结构如下图所示。
图1 系统结构图
1.2 功能与作用
1.2.1 数据采集与控制模块
该模块在实现监护仪、呼吸机、注射泵、输液泵等设备ICU设备运行数据采集与实时控制的同时，获取病人监护数据，该模块接口兼容各类ICU设备数据接口（如：RS232、GPIB、USB等），此外此模块还可采集与传输视频及语音信息，并将采集的病人监护数据及设备运行数据发送至数据传输模块[10]。
1.2.2 通信模块
通信模块保证采集与控制模和中央监护系统实时通信，通讯模块将数据采集与控制模块传送的数据进行编码，传送至报警管理系统，进行实时数据采集；中央监控系统将监控指令下发至通信模块，通信模块编码过后，发送至采集与控制模，进行实时设备控制。
1.2.3 报警管理系统
报警管理系统自动识别监护设备，并通过数据处理区分仪器设备运行状态数据和病人监护数据，实时判断设备运行状态，显示运行状态，报警故障状态，并进行故障诊断，以及数据存储；实时判断病人监护状态，处理并报警异常监护数据，并通过无线通信网络发送至相应医护人员手机，报警管理系统包括：仪器状态显示模块、仪器故障报警模块、仪器故障分析模块、病人生命体征显示模块、病人异常监护数据报警模块、双向视频通讯模块、数据存储与分析模块。
（1）仪器故障状态分析诊断模块。通过对仪器运行数据进行分析处理，识别仪器种类型号及工作状态，若发现错误代码，对照分类整理的错误代码，按照错误代码对应故障紧急性对报警信息进行分级报警，报警划分为3级：紧急报警、警告报警、报警提示。紧急报警具有最高优先级，代表仪器设备故障直接危及病人生命，需要立刻处理；警告报警优先级其次，代表设备运行处于警告状态，有一定风险，但不影响使用，不会影响病人生命安全；报警提示优先级最低，代表设备可能会出现风险运行，设备需维护。如：剩余电量为30%的时候，系统会进行报警提示；剩余电量为20%的时候，系统会进行警告报警；剩余电量为10%的时候，系统会进行紧急报警。
（2）仪器运行状态显示模块。通过故障诊断与报警模块分析数据自动选取仪器对应图标及报警状态，紧急报警对应仪器红色图标闪烁，警告报警对应仪器黄色图标闪烁，报警提示对应仪器蓝色图标闪烁，仪器正常状态为绿色图标，并在图标旁显示仪器运行数据。
（3）病人监护数据分析诊断模块。此模块通过对比分析病人监护数据与医护人员设置的个性化监护参数或选择系统内置术后监护指标，对病人体征数据进行实时分析，并确定病人监护状态分为3级：紧急报警、警告报警、报警提示和正常监护，紧急报警为最高级别的报警，病人需立刻抢救，如心搏停止、窒息等；警告报警优先级其次，表示监护数据出现异常，如心律失常；报警提示优先级最低表示技术故障，如：传感器放置错误。并将分析结果传递至病人生命体征显示及报警模块。其中个性化监护参数设置可按照不同监护要求设置监护报警参数，如：警报值调到适合病人的范围、重点监护参数报警、关闭次要监护参数报警等；系统内置术后监护指标按照常见疾病监护指标分类设置，医护人员可直接选择对应术后指标，亦可在此基础上进一步个性化设置。
（4）病人生命体征显示及报警模块。通过病人异常数据分析模块诊断数据，对病人生命体征监护参数进行实时显示，若紧急报警，显示参数直接变为红色并闪动；若警告报警，显示参数直接变为黄色并闪动；若报警提示，显示参数直接变为蓝色并闪动；若无异常，这监护数据直接显示为绿色；在报警同时发送短信通知相应医护人员。病人异常数据报警模块在确保病人安全的同时整合并减少警报信号，避免医护人员出现“报警疲劳”。
（5）数据存储及分析模块。数据存储模块具有一定的数据存储能力，可以将仪器运行状态监控数据以及病人生命体征监护数据存储进数据库中，并可保存一定时间的历史运行数据，通过对历史数据的分析，对一定的仪器故障进行预测。
3 系统建立的方法与途径
在ICU急救设备报警管理系统的建立过程中，首先需要实现对各类医疗设备实时通信与监控，其次建立合理的术后监护模型，最后采用分级报警对仪器运行故障和病人监护异常报警，整合了报警系统，实行分级报警，避免“报警疲劳”，提升医护质量。
（1）建立实时通讯与控制模块。实时通讯与控制模块要能兼容RS232、RS485、RJ45、USB等通讯接口，可实现监护数据以及仪器运行状态数据的实时采集，能对仪器进行实时控制，通过该模块连接医疗设备和ICU智能报警管理系统。
（2）建立合理的术后监护模型。不同手术，不同人群，术后监护参数指标和重点有所变化，不能一概而论。按照临床实际监护指标，对常见手术术后监护指标按照年龄和体质指数进行分类，便于医护人员直接调用选取对应参数，减少繁琐的仪器设置步骤，提高工作效率。
（3）建立合理的分级报警模型。ICU急救设备报警管理系统能否达到预期功能，很大程度上取决于分级报警模型是否科学、合理。分级报警模型应该具有以下特点：报警简洁易懂，报警信息记录详尽，确保报警安全可靠等。
4 应用前景展望
通过医院ICU急救设备报警管理系统，实时监控ICU设备运行状态，诊断故障设备，对故障进行分级报警，医护人员按相应报警等级第一时间做出正确相应，可有效避免警报信号不响、警报系统关闭等设备故障或监测不良，引起的医疗风险，提升护理安全性；通过实时监测并分析病人生命体征数据，个性化设置报警参数，减少警报信号，避免警报范围设置过窄，医护人员出现“报警疲劳”。ICU急救设备智能管理系统为医护人员提供所需的监护数据并适时指导医疗决策的同时，也可有效减少有害警报，避免报警识别困难及医护人员因“报警疲劳”而延误治疗，有利于医疗质量的提升。此外，利用报警管理系统对大数据进行收集和分析，建立常见医疗器械维护“字典”，结合风险评估策略对医疗器械进行风险评估，保障医疗设备安全。
5 讨论和总结
应用ICU急救设备报警管理系统可以确保医疗设备使用安全，防止医护人员“报警疲劳”。但在实现ICU急救设备报警管理系统过程中，ICU医疗设备种类多、接口各异、警报种类繁多，报警体系相互独立，使得实现通讯控制和建立分级报警模型存在较大困难，需要较长一段时间来实现整合，此外，在建立合理分类的术后监护模型时，由于术具有多样化，不同人群不同手术手术监护重点有所差异，需临床科室进一步完善监护数据。总之，避免医护人员“报警疲劳”，确保医疗设备使用安全十分必要，是提升医疗质量，降低医疗风险必不可少的重要环节，应该引起相关部门和使用单位的高度重视。
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Discussion on the Establishment of Smart Alarm Management System Based on Internet of Things for ICU
Abstract：The alarms of Intensive Care Unit (ICU) devices have many types and alarm frequently. The medical staff is easy to produce “alarm fatigue” . Based on this, this paper puts forward the basic structure, function and work flow of the ICU smart alarm management system based on Internet of Things, and analyzed the application and prospect of this system for ICU.
Key words：Internet of Things; ICU; alarm management system
WEI An-hai, YAN Le-xian, ZHANG He-hua, YIN Jun, LI Shu-ying
Department of Medical Engineering, Institute of Surgery Research, Daping Hospital, Third Military Medical University, Chongqing 400042, China
[中图分类号]R197.32
[文献标识码]C
doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2016.12.039
[文章编号]1674-1633(2016)12-0138-03
收稿日期：2015-12-28
修回日期：2016-01-08
通讯作者：尹军，高级工程师，第三军医大学大坪医院野战外科研究所医学工程科主任。主要研究方向：医学仪器管理与研发。