新生儿同步置换输血系统研制

孙继蕃杨传忠易明军

1 深圳圣诺医疗设备股份有限公司 （广东 深圳 518055）　2 深圳市妇幼保健院 （广东 深圳 518017）

新生儿同步置换输血系统研制

孙继蕃1杨传忠2易明军1

1 深圳圣诺医疗设备股份有限公司 （广东 深圳 518055）2 深圳市妇幼保健院 （广东 深圳 518017）

内容提要： 换血疗法是是新生儿治疗高胆红素血症最迅速且有效的方法，采用同步置换输血系统替代人工换血操作，可以达到输血、抽血过程同步。系统使用输血泵输血、抽血，并采用电子秤测量输血和抽血量，可以提高血液置换的同步性和安全性；换血速度、换血量可以在手术前设置好，换血过程不需要人工参与，降低对医护人员的依赖，方便掌握和推广。

换血 新生儿 同步

1.引言

置换输血是用于治疗重症新生儿溶血症高黄疸、防止和治疗新生儿高胆红素脑病的有效手段，可以快速、有效地降低血胆红素。所谓置换输血，就是用健康的血液制品输入人体，同时将病人体内有问题血液同步排除的治疗技术。

2.技术发展现状

近年来，欧美国家经历了对新生儿黄疸的认识和诊治从忽视到重视的转变过程，其原因是上世纪90年代在欧美国家核黄疸的发病率增高，故在2004年美国儿科学会重新修订的新生儿黄疸治疗指南中将预防重度黄疸与核黄疸的发生提到了第一重要内容。国外发达国家在新生儿溶血症手术治疗中，已经广泛采用置换输血的疗法。

国内置换输血手术其发展经过了从最早的手工非同步换血，到同步换血，再到经外周动静脉同步换血。其方法是置换输血过程中，通过静脉输入新血的同时，从动脉中将原有的血液抽出来，输血、抽血两个过程同时进行［1］。输血、抽血主要靠医务人员人工操作完成，操作复杂，容易造成患者的血压大波动，产生治疗风险。

本文提出新生儿同步置换输血系统，集输血泵、注射泵、电子秤、加温器和主控系统于一体，实现自动同步置换输血。

3.系统方案

系统由主控系统、输血子系统、抽血子系统、和称重子系统组成，功能框图如图1。

3.1主控系统

主控系统由主控板、电源板、远程接口和人机交互组成。

图1. 功能框图

主控CPU采用TI公司的ARM Cortex A8，主频800MHz，系统内存256MB，存储卡采用micro SD，存储空间为4GB。为满足内部通讯和外部通讯需求，主控板设计USB接口2个，CAN接口1个，RS485接口1个，RS232接口1个，I2C接口2个及10/100MBPS以太网接口1个。

电源板实现电源管理功能，100～240V，50/60Hz交流输入，15VDC/10A输出。电池采用12VDC/20AH可充电镍氢电池，可供系统在电池供电情况下工作2小时。

人机交互系统采用15ʺ触摸屏，提供用户操作界面和报警提示。

远程接口为与医院HIS系统连接的接口，有线方式采用以太网接口，无线方式采用WIFI通讯。

3.2输血子系统

输血子系统由加温器和2台输血泵组成，实现血红细胞悬液和血浆按比例混合输入人体，加温器将输入血液温度加热至接近人体体温，防止温度过低带来不良反应。

加温器采用干式平板式加热器，只要将输血器沿管槽绕在平板加热器上就可以实现加温功能，操作简便，不需要额外耗材。加温器温度设置范围为35°C～38°C。

输血泵采用半挤压结构蠕动泵，不破坏血液成分［2］。输血速度调节范围为1ml/h～1200ml/h，满足临床换血输血速度；气泡传感器采用超声波气泡检测方式，压力传感器检测范围为100～900mmHg，保证输血过程安全。为保证输血安全，输血泵采用双CPU结构，对步进电机控制、压力检测、气泡检测实施双重监控，在单一故障下仍保证输血安全。

3.3抽血子系统

由抽血泵和肝素泵组成，实现人体动脉抽血功能。抽血泵结构与输血泵相同，肝素泵采用注射泵，最大可使用50ml注射器，防止血液置换过程在管路中凝结。

3.4称重子系统

由三台相同的电子秤组成，实现精确测量输血和抽血重量变化，向主控系统反馈输血、抽血速度，主控系统根据设置的密度值，计算输血泵、抽血泵速度是否合理，并实时调整换血速度。

电子秤测量范围为0.1～2000g，可以满足临床新生儿换血需求。

4.软件功能

4.1主控系统软件

实现对输血、抽血子系统的自动控制，根据称重子系统的反馈调节输血、抽血速度，对整个系统进行监控，对异常情况进行声光报警，实现和医院HIS系统的连接等。

主控系统软件采用Linux操作系统，完成以下任务：

· UI通信包处理：处理控制进程和UI进程之间通信的数据包的封包和解包，以及操作响应等；

· 故障管理：负责记录当前的故障以及消除故障、防止故障重复上报等功能；

· 用户事件响应：用于将用户的操作转换成其他格式发送给其他模块进行处理；

· 用户登录管理：用来接受用户登录请求，并决定其是否可以登录；

· 数据库指令转换：接受用户的数据库操作请求，并将其进行转换，发送给数据库线程执行数据库操作；

· 数据处理：统一整合CAN总线从外设采集到的数据，并传送给UI界面；

· 逻辑判断：对收集到的数据进行判断，并决定是否报警或消除故障；

· 状态管理：管理系统当前的状态变更。

图2. 输血泵/抽血泵软件主流程

系统软件主界面包含输血（包括血浆和悬液）/抽血速度、已输血量/已抽血量、平衡差及加温器温度等主要临床信息，其他参数设置、历史记录、患者信息等可通过菜单进入设置和查询。

表1.

4.2输血泵/抽血泵

输血泵和抽血泵根据主控系统设置的速度、输血量等参数进行换血，主要软件功能如下：

· 初始化：端口初始化和CAN通信接口初始化，包括工作方式配置、接收滤波器配置、波特率配置、发送优先级等。

· 系统自检：完成气泡传感器、压力传感器、电机、按键自检。

· CAN模块通讯：检查CAN ID是否设置、接收和发送数据、上位机命令解析和处理。

· 电机控制：根据上位机设置参数进行电机控制，如果发生异常需要终止输血立即停止电机。

· 异常检测：实时检测输血/抽血管路压力、气泡、电机运行速度，如发生异常停止换血并报警。

软件主流程如图2。

4.3电子秤

电子秤采用与输血泵相同的主系统流程，完成功能有：· 数据采集和处理：采集传感器数据并进行滤波处理，防止因抖动造成重量的误判断。

· 通讯：通过CAN总线与主控系统通信，上位机命令解析和处理、接收和发送数据。

· 异常处理：检测传感器状态，如出现异常立即发送报警。

5.实验结果

为验证本系统工作准确性，进行4组测试，对比输入血液和输出血液总量，测试结果如表1。

6.结论

本系统同步置换输血，大大降低了临床换血的便利性，在换血前设置好换血速度、换血量等信息，不需要医护人员手动操作，系统可以自动完成换血，降低了医护人员的工作量。通过实验验证，使用本系统进行换血，换血误差可以控制在5%以内，解决了人工操作换血速度和换血量不易控制的问题，可在临床中广泛推广。

［1］康文清， 熊虹， 焦敏， 等. 外周动静脉同步换血治疗新生儿重症溶血症［J］. 河南医学研究，2002，11（3）:257-258.［2］杨莉， 晏玲. 使用输血泵行新生儿外周动静脉同步换血的护理［J］. 检验医学与临床，2011， 8（23）:2926-2927.

1006-6586（2016）05-0035-03

R197.39

A

杨传忠，深圳市妇幼保健院

文为深圳市科创委技术开发（No.：CXZZ20140509142009116）资助项目