基于物联网的高危妊娠监测预警网络平台的设计与应用

【作者】路鹤晴，张晓峰，李斌

1 同济大学附属第一妇婴保健院，上海市，201204 2 上海交通大学附属第六人民医院，上海市，200233

基于物联网的高危妊娠监测预警网络平台的设计与应用

【作者】路鹤晴1，张晓峰1，李斌2

1 同济大学附属第一妇婴保健院，上海市，201204 2 上海交通大学附属第六人民医院，上海市，200233

通过阐述基于物联网的高危妊娠母胎监测系统的设计，介绍了利用可穿戴医疗设备开展母婴监护移动医疗服务的具体应用，并借助于大数据产科云平台进一步完善监测预警网络，实现高危妊娠的分级管理，并提高围产保健水平，降低妊娠危重急症风险。

物联网；移动医疗；高危预警平台

0 引言

物联网（Internet of Things，IOT），专指物物相连的互联网络[1]；即通过智能感知、识别技术和无线通讯等现代信息技术手段，实现物体与物体之间的互联互通，被誉为继计算机、互联网之后的世界第三次信息产业发展浪潮[2-3]。

基于物联网的移动医疗就是要通过可穿戴医用传感器，即时反馈患者的生命体征医疗信息，为患者提供“随时随地”的健康服务[4]。

基于物联网的高危妊娠监测预警网络平台（简称“高危预警平台”）的设计目的是开发一种在围产期针对高危妊娠的全天候、全方位的监测预警信息化网络系统，通过筛查、监测及应急等与之相对应的临床规范，减少目前国内产科普遍存在的情况，因忽视、遗漏和延误造成的高危病情加剧、甚至后果无法挽回，弥补我国围产保健中针对高危妊娠管理的不足。

1 现状

1.1 必要性

今年是国家“全面放开二胎”政策实施的第一年，随着高龄孕妇的不断增加，高危妊娠必然成上升趋势。围产保健的核心内容是高危妊娠的监测，而高危妊娠是导致胎儿宫内缺氧的主要原因，加强对高危妊娠胎儿宫内情况的监测，对改善围产儿预后极为重要[5]。

虽然胎儿在母亲体内，母亲是胎儿最直接、最尽心的监护人，但是如果不借助外部技术手段，母亲是无法了解胎儿的健康，乃至生命安危的[6]。所以，胎儿监护是产科医生了解母体生命体征和胎儿健康状况的必要工具；其特点是操作简单、安全可靠，现已被我国各级妇幼保健机构广泛使用并熟练掌握。但是，目前国内大多数医院使用的母胎监护仍存在以下不足之处。

1.1.1 未能实现信息化共享

大多数医院的监测结果需要打印在图纸上，既不宜保存、容易丢失，也不能实现监护信息的及时共享、多人会诊，给医生临床工作造成不便，甚至贻误病情、导致事故发生。

1.1.2 未能实现规范化管理

由于围产期孕产妇需要进行多次产检、入院治疗和待产分娩等多步流程，但目前大多数医院不能将孕产妇在不同时间、不同病区进行的母胎监护结果进行汇总查询、排序比较等信息管理，难以给产科医生提供更有价值的诊疗信息。

1.1.3 未能实现智能化的实时监测预警功能

从质量管理的角度，由于产科流量大、急症多、风险高，当患者在监测过程中出现问题，如果不能及时通告医生、错过抢救最佳时机，将给患者带来危及生命的风险，甚至造成严重不良后果。

1.1.4 未能实现人性化的院外移动监测服务

孕妇作为胎儿的母亲，对自己胎儿的了解是任何人所不能替代的，因此院外孕期自我监护是围产期保健的重要内容之一。当前大多数医院不能对院外孕妇进行随时随地的移动胎儿监测，监测结果也不能与院内监护信息共享、并进行统一管理。

基于移动物联网的围产期母胎监护信息系统的研制，通过利用现代互联网、物联网等移动医疗信息技术手段，将彻底解决产科母胎监测的信息化处理、规范化管理、智能化预警以及人性化服务等诸多难题，进一步提高我国围产期高危妊娠管理水平。

1.2 充分性

国内外临床报道，在高危孕妇如妊娠高血压综合征、胎儿生长受限、妊娠期肝内胆汁淤积症、妊娠期糖尿病、脐带绕颈等高危妊娠，应用远程监护得到的胎心异常率明显高于在医院常规监护中发现的异常率。这样使胎儿宫内缺氧得到及时诊断及处理，使胎死宫内、新生儿窒息的发生率均有明显下降[7]。

1.2.1 从患者方面分析

高危预警平台提供了更人性化、个性化的围产保健服务，开创了从院内到院外、从线上到线下（O2O）的创新服务模式。

1.2.2 从医院层面分析

高危预警平台降低了产科门诊产检就诊的压力，缓解了医生工作的强度，并能够进一步降低孕产妇及围产儿的死亡率，为广大妇幼保健机构提出的“母亲安全、胎儿健康”质量目标提供了更加有效的技术解决方案。

1.2.3 从国家层面分析

高危预警平台响应了国家卫计委倡导的分级诊疗管理体制，即通过该平台在辖区内逐级建立与基层医院或社区门诊的会诊转诊网络，形成“产科医联体”分级诊疗的创新管理模式，最终为全面提高我国新生儿人口素质的国家战略做出重要贡献。

2 设计

2.1 系统框架

系统主要由感知层、网络层和应用层组成，见图1。

图1 系统框架图Fig.1 System frame diagram

感知层：主要实现母胎监测各种信息的采集、自动识别和智能控制；产科高危妊娠监测预警需要的信息包括胎心监护、母体血压、母体血糖、母体体重、以及尿液分析等多项指标。

网络层：主要支撑终端及感知延伸设备的信息传递、路由和控制，为移动医疗的患者与设备、设备与终端之间提供通讯支持；可穿戴医疗设备目前多采用蓝牙无线网络技术。

应用层：主要专指移动医疗的各项具体应用，既有公共服务，也有专业服务，涵盖了围产期各个阶段的疾病与健康管理；比如通过胎心监测，可及时发现胎儿缺氧等症状，预防因脐带绕颈等因素导致的胎儿窘迫。

2.2 功能模块

2.2.1 孕妇端母胎监测模块

母胎监测手机APP见图2，主要功能是将各种医疗级可穿戴设备，通过物联网进行数据交换、信息处理和必要的协议转换，将患者的个性化诊疗信息，准确可靠地采集存储并上传到“产科云平台”，形成全天候的高危妊娠母胎监测预警网络。

2.2.2 医生端监测判读模块

此模块主要功能是将患者各种形式的诊疗信息，通过移动互联网即时传送到产检医生的个人移动设备上，以便于产检医生对患者的病情进行及时的了解，如果发现问题、或者需要提前预警，则及时判读患者的监测数据、给出判读结果。

2.2.3 医院端数据管理模块

主要功能是将患者历次的、各种形式的诊疗信息，进行信息管理、信息共享，与患者其他临床诊疗信息（OB-CIS）整合（见图3），形成全孕周的高危妊娠母胎监测管理平台，进一步完成筛查评分、分级管理以及应急预案等管控措施。

图2 母胎监测手机APPFig.2 Maternal-fetal monitoring APP

图3 产科临床诊疗信息系统(OB-CIS)Fig.3 Obstetrics clinical information system(OB-CIS)

2.3 技术特点

2.3.1 物联网处理器

通过设计开发物联网处理器，实现医疗级的可穿戴传感器（胎儿监护三参数）与物联网（4G智能移动网络）之间的互联互通，包括各种监护数据、生物信号的远程传输、数据采集、处理和存储。

2.3.2 监护数据库

通过具有循证医学特点的数据库，实现院内和院外母胎监护数据的规范化管理，即在整个孕期范围内，将院外和院内的产前门诊、产前病房、产房和待产室、产后病房的全部数据集中统一归档，便于综合诊断，并按国家标准建成可实现远程会诊的健康档案数据库。

2.3.3 监测预警平台

通过产科大数据分析设计开发母胎监护智能化预警模型，即对全部母胎监护数据进行在线数据自动计算、自动分析、自动评分及智能报警，形成具有计算机辅助诊断临床决策支持（CDS）功能的“母胎健康云计算”平台。

2.3.4 信息整合

通过与产科临床信息系统（OB-CIS）联网，以及通过构建母胎医学知识库，根据患者个人基本信息、诊断信息、治疗信息和预后信息，产检医生可对患者开展类似国外“家庭医生”模式的人性化孕期保健服务。

2.3.5 分级诊疗探索

通过高危预警平台与基层妇幼保健院或社区门诊联网，可实现围产期产前检查的分级诊疗、远程会诊以及双向转诊等区域化医疗联合体系，一方面缓解三级医院的就诊压力，另一方面合理开发利用基层充沛的医疗资源。

3 实现

3.1 实现母胎监护数据采集的信息化

将居家院外移动母胎监护设备进行信息化技术改造，实现不同类型、不同型号的可穿戴移动端的信息共享，即设备与患者之间的互联互通（物与人互联）。信息化主要解决在两次产检之间，高危孕妇居家院外得不到及时监测的服务盲区。

3.2 实现母胎监护信息处理的规范化

将院内门诊、病房和产房的母胎监护信息，与院外移动母胎监护信息进行无缝链接、统一管理，实现将同一患者在不同时期的历次监护数据全部归档，建立标准化的母胎监护循证医学数据库，并按照国际通用算法进行母胎监护数据自动计算、自动分析。规范化主要解决以往母胎监护数据不能按历次检查时间统一归档查询，且数据分析判断标准不统一的临床技术难题。

3.3 实现母胎监护异常预警的智能化

将母胎监护循证医学数据库与产科临床信息系统（OB-CIS）无缝链接，建立高危妊娠单病种的母胎监测预警模型，未来进行产科大数据分析，进一步完善和修正计算机辅助诊断的预警模型，实现母胎监测预警的临床决策支持功能，通过母胎健康云平台进一步实时地实现母胎监测预警网络。智能化主要解决以往母胎监护结果需要人工判读的不实时、不及时问题，使异常数据的监测预警更加具有时效性和可靠性。

3.4 实现临床大数据挖掘的结构化

可以对监测数据进行结构化处理，将大数据导出进行数据清洗和数据处理，利用人工智能数据挖掘算法，如人工神经网络、机器学习、深度学习技术等，对8种常见高危妊娠[8]：先兆早产、胎膜早破、妊娠期糖尿病、妊娠高血压疾病、羊水过多或过少、宫内发育受限、前置胎盘、双胎妊娠进行风险预测或监测数据与妊娠相关疾病敏感度分析，做到提前预防和干预。

3.5 实现母胎监护患者服务的人性化

人性化服务即为患者提供个性化的筛查预防、监测预警和应急预案，方法是建立母胎医学知识库，通过产检医生与孕妇患者之间密切沟通，按照疾病管理临床规范，为患者提供有针对性的个体处治方案，最大限度地降低高危因素给孕妇带来的风险。人性化主要解决当前产科急重症病患缺少个性化的、院外整个孕期的预防、预警和预案措施的高危妊娠管理盲区和不足。

3.6 实现高危妊娠分级管理的区域化

一旦高危预警平台建设并运行成功，即可延展覆盖整个辖区范围内的各级妇幼保健机构，以及相关的基层卫生院或社区门诊，形成一级医院筛查预防、二级医院监测预警、三级医院应急处置的分级诊疗、双向转诊的科学管理体系。区域化主要解决因医疗资源紧缺导致患者“看病难”的社会顽疾。

4 结论

4.1 实现母胎监护设备之间的互联互通

旨在通过对医院现有母胎监护设备的技术改造和升级，实现母胎监护数据的无缝链接和无纸化信息管理，即设备与设备之间的互联互通（物与物互联）、可穿戴设备与人体之间的互联互通（人与物互联）、患者与医生之间的互联互通（人与人互联），进一步实现母胎监护设备的规范化管理、智能化预警、人性化服务及区域化分诊等诸多移动医疗服务模式，最终构建成全天候、全方位的围产期高危妊娠监测预警管理平台。

4.2 构建高危妊娠监测预警平台

项目研究的特色体现在客户端全部采用患者体验最佳的移动物联网技术平台，建立符合国家标准的健康档案数据库，并按照循证医学原理进行的产科大数据分析，构建计算机辅助诊断的临床决策支持模型，最终以母胎健康云等互联网技术架构完成高危预警平台的设计开发，实现了包括母胎监护的信息化采集、规范化处理、智能化预警、个性化服务及区域化管理等多功能协作运行。

[1] 任传成. 健康物联网[M]. 上海: 上海科学技术文献出版社,2015.

[2] 陈海滢, 郭佳肃. 物联网应用启示录—行业分析与案例实践[M].北京: 机械工业出版社, 2015.

[3] 薛小平, 王骞, 张芳. 物联网核心技术及应用演进[J]. 计算机应用, 2013, 33(10): 2701-2706.

[4] 陈金雄. 互联网+医疗健康迈向5P医学时代[M]. 北京：电子工业出版社, 2015.

[5] 漆洪波, 孙江川, 刘建, 等. 远程胎儿监护网络用于高危妊娠监测的临床价值[J]. 中华妇产科杂志, 2002, 37(8): 455-458.

[6] 潘俊峰, 叶美美. 电话远程胎儿监护系统的临床应用[J]. 中华妇产科杂志, 2000, 35(1): 14-16.

[7] 黄醒华. 远程监护技术在围产医学中的应用[J]. 中华妇产科杂志, 2002, 37(8): 449-450.

[8] 段涛, 杨慧霞. 高危妊娠[M]. 第三版. 北京: 人民卫生出版社,2013.

Design and Application of High-risk Pregnancy Monitoring &Warning Internet Platform Based on Internet of Things

【Writers】LU Heqing1, ZHANG Xiaofeng1, LI Bin2
1 Shanghai First Maternity and Infant Hospital, Tongji University School of Medicine, Shanghai, 201204 2 Shanghai 6th People’s Hospital Af fi liated to Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, 200233

Through illustrating the designing of high-risk pregnancy maternal-fetal monitoring system based on the internet of things, this paper introduced the specific application of using wearable medical devices to provide maternal-fetal mobile medical services. With the help of big data and cloud obstetrics platform, the monitoring and warning network was further improved, the level-to-level administration of high-risk pregnancy was realized, the level of perinatal health care was enhanced and the risk of critical emergency of pregnancy decreased.

internet of things, mobile health care, high-risk warning platform

TP393.4

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2017.05.004

1671-7104(2017)05-0327-03

2017-06-02

上海市卫生和计划生育委员会面上课题项目（201640314）

路鹤晴，E-mail: luheqing0811@126.com

李斌，E-mail: libin2001@hotmail.com