基于物联网技术的ICU病房监控系统设计

2015-03-04李金霞张立强

中国医学装备 2015年12期

梁娟李金霞张立强

基于物联网技术的ICU病房监控系统设计

梁娟①李金霞②张立强③

目的：设计一种重症医学监护病房(ICU)远程监控系统。方法：采用基于射频识别(RFID)的物联网技术，设计数据处理软件平台，辅以RFID电子标签、读卡器等实现ICU患者的有效识别、识别后信息的传输以及信息的后台计算机管理等，进而实现ICU病房远程监控。结果：该系统实现了ICU病房远程监控，在有效防范医院感染的同时可满足患者家属的远程探视需求；与医院信息系统、临床信息系统的数据融合，可进一步增强ICU临床业务的一体式计算机化管理。结论：基于RFID物联网技术的ICU病房监控系统，具有较强的实用性，值得推广应用。

重症医学监护；远程监控；远程探视；射频识别；物联网

[First-author's address]ICU, General Hospital of Lanzhou Military Area Command, Lanzhou 730050, China.

重症监护病房(intensive care unit，ICU)的封闭式管理有利于防范医院内感染，提高和保障治疗质量。患者一旦进入ICU病房，其家属渴望了解患者的治疗和护理等细节，而医护人员往往会因为医疗工作的繁忙而疏忽与患者家属的沟通，尽管患者及家属能够理解，但仍会产生和加重对ICU病房封闭式管理的抵触情绪，从而有损于医患、护患关系的和谐[1]。为此，本研究针对ICU病房设计基于射频识别(radio frequency identification，RFID)的物联网技术远程监控探视系统，旨在给患者提供一个安全、优良及有利于康复的医疗环境，在不增加医院感染风险的同时，尽可能地满足患者家属的探视需求。

1 基于RFID的物联网系统

物联网是在互联网的基础上将其用户端延伸和扩展到任何物体与物体之间，以实现信息交换和通信的一种网络技术，即“物物相连的互联网”。物联网技术可以通过RFID、激光扫描器等传感设备，按约定的协议将任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，进而实现物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等[2-3]。

RFID是一种非接触式自动识别技术，通过射频信号自动识别目标并获取相关数据，可同时识别多个标签以及运动物体，操作方便快捷。RFID物联网系统包括电子标签、读写卡及数据处理软件平台3部分。RFID电子标签存储容量可达数兆字节，且可以重复读写，为随时存取患者相关信息提供了可能[4-9]。

1.1 电子标签的选择

RFID电子标签分为主动式标签和被动式标签两种，每个RFID的电子标签具有唯一的电子编码，可与所标识患者一一对应。主动式标签又称为有源标签，自身带有电池供电，读和(或)写距离较大；被动式标签又称为无源标签，其能量从读卡器产生的磁场中获得。相较主动式标签，被动式标签成本低、使用寿命长，但读和(或)写距离较小。由于ICU患者护理中的移动距离较大，故本系统采用主动式RFID电子标签。

1.2 读卡器的选择

读卡器用于读和(或)写电子标签信息，可分为手持式和固定式两种。鉴于ICU患者护理的实际需求，本系统主要采用固定式RFID读卡器，并辅助以手持式。RFID读卡器系统通常由微控制器单元(micro control unit，MCU)、无线电频率(radio frequency，RF)接收模块以及485信号输出3部分组成，电子标签和读卡器之间的射频信号传递由天线完成。主动式RFID电子标签收到读卡器发出的射频信号后，通过自身能量主动发送某频率的信息，读卡器读取标签所发送的信息，并经485串口送至数据处理软件平台作进一步处理。

1.3 数据处理软件平台设计

系统数据处理软件平台包括读卡器和RFID电子标签的信息收发程序、上位机信息管理软件以及数据库。读卡器和RFID电子标签的信息收发程序完成系统初始化以及RFID发送和(或)接收的物理地址、地址长度、频段和速率等参数设置，采用C51设计实现。上位机信息采用Visual Basic管理软件编程实现，数据库采用SQL Server设计实现。数据处理软件平台辅以RFID电子标签、读卡器等即可实现ICU患者的有效识别、识别后信息的传输以及信息的后台计算机管理等。

2 基于物联网技术的ICU远程监控系统设计

物联网技术的ICU远程监控系统可与医院信息系统(hospital information system，HIS)和临床信息系统(clinical information system，CIS)融合，分布安装于医院ICU各患者病床以及走廊等公共区域的多个监控摄像头可进行实时图像采集并发送图像信息至计算机。通过RFID物联网系统，当患者家属通过专用ID地址登陆网页时，可凭借患者手上绑定的RFID电子腕带快速切换到该患者实时图像。后台计算机系统可自动记录患者的举动，包括图像和声音，医院在需要时可刻录光盘交给患者家属[10-12]。

2.1 系统工作原理

在患者手上绑定带有有源RFID标签和二维条码标签的电子腕带；在ICU各患者病床以及走廊等公共区域分布安装监控摄像头和RFID读卡器，监控摄像头和读卡器的电子编码一一对应相应的病床号或公共区域。主动式RFID电子标签自动发射无线射频信号，RFID读卡器接收到信号即可识别；二维条码标签采用手持式移动终端Symbol MC50进行条码扫描识别。二维条码标签仅作为有源RFID标签的备份，可直接在二维条码标签中读取出详细的资产信息。

患者带有主动式RFID电子腕带，当进入某病床或区域时，即可被该病床或区域内的RFID读卡器识别，读卡器将相关信息通过485串口传输给上位计算机，上位计算机根据所获得的信息将读卡器与相应病床或区域相对应，RFID电子标签号与相应患者相对应，再调用相应的摄像头即可实现自动跟踪、监控。系统工作流程如图1所示。

图1 系统工作流程框图

2.2 与HIS和CIS的融合

ICU远程监控系统与医院现有信息化系统通过数据交换可简单实现无缝融合，可进一步加强ICU临床业务的一体式计算机化管理：①利用HIS可获取患者的基本资料信息[13-14]；②CIS可获取患者的电子诊疗记录，并有选择的提供给家属[15-16]；③通过医院主页，医生或家属由专用ID登陆后可以进入ICU远程监控系统，实时观看患者的视频，了解患者当前治疗情况。无论患者正处于ICU的任何位置以及医疗护理的操作，只要能够向家属开放，患者的所有举动均可实时向家属呈现。同时，医护人员对患者的精心服务同样会展现在家属眼前。

3 基于物联网技术的ICU远程监控系统应用

基于物联网技术的ICU远程监控系统在医院ICU部分病区试用以来，取得了良好的效果，远程监控系统的优势为：①主治医生可远程实时查看患者状态；②HIS和CIS与患者电子监测仪器的信息融合，强化了患者基本资料信息和电子诊疗信息等ICU临床业务的一体化计算机管理，患者带有主动式RFID电子腕带，无论进入任何病区，其所有临床信息资料均可实时更新、实时获得；③对于患者家属而言，可方便地登陆医院ICU远程监控系统，远程探视患者。

4 结论

采用基于RFID的物联网技术，实现了ICU病房远程监控。相对于传统的探视方法家属无需更换隔离衣、戴一次性帽子、口罩和鞋套直接进入病房床边，而基于物联网技术的ICU远程探视节省了时间，减少了医疗物品的消耗，提高了工作效率，极大地降低了医院内感染发生的概率。同时，通过视频将医护人员对患者的精心护理实时展现，家属及时了解到患者的情况，获得了知情权，更加安心和放心。

ICU远程监控系统的使用增进了医患、护患间的理解和沟通，使得医患关系、护患关系更加和谐。在未来的研究中可考虑开发基于智能手机的ICU远程探视系统，可极大方便患者家属随时随地进行远程探视。

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Design of monitoring system for ICU based on technology of internet of things/

LIANG Juan, LI Jin-xia, ZHANG Li-qiang//
China Medical Equipment,2015,12(12):75-77.

Objective:A remote monitoring system for ICU is designed.Methods:By technology of RFID-based internet of things, data processing software platform is designed. Combined with RFID tags, readers etc., ICU patients are effectively identified and identifying information transmission and computer management are complied. And then a remote monitoring system for ICU is achieved.Results:The system realizes the ICU remote monitoring and effective prevention of nosocomial infections, and meets the families of patients remote access needs; the system can integrate with HIS/CIS seamlessly to enhance the ICU clinical services integrated computerized management further.Conclusion:The remote monitoring system for ICU by technology of RFID-based internet of things, with strong practicability, can be widely applied.

Intensive care unit; Remote monitoring; Remote visiting; Radio frequency identification; Internet of things

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.12.024

1672-8270(2015)12-0075-03

R197.324