生命体征数据采集系统的设计与实现

杨桂方，徐卫清，宋林玲，徐新春

湖州市中心医院 医学工程科，浙江 湖州 313000

引言

病人的生命体征数据反映的是病人的病情发展，影响着医生治疗手段的实施，所以生命体征数据的准确性具有重要的临床意义，生命体征数据的采集工作也是病房护理人员的日常工作之一。在电子设备的广泛应用之前，生命体征数据的测量大都使用机械设备，测量所得的各种数据还需要记录在本子上，并通过手工描绘制成各种生命体征数据的变化曲线。随着医院信息化的日益发展，在护理系统中进行病人生命体征数据的检索和统计变得更加方便，所以护理人员还需要将记录在本子上的生命体征数据全部输入到系统里。虽然生命体征数据的采集设备已经从机械设备更新到电子设备，但是病人的各种生命体征数据的抄写和录入工作还是没有减少，每隔4 h的病人生命体征数据采集工作给护理人员带来了很大的工作量，而且在抄写和录入的过程中还容易出现错误，从而造成数据的真实性和实效性不太理想，还有治疗的安全隐患。

目前生命体征数据输入护理系统的方法多种多样，主要有以下几种：使用记录本抄写并在台式电脑上录入、从台式电脑发展到移动护理工作站在床边进行录入[1]、把原来在电脑上的录入改进为使用智能终端在床边进行录入[2]、在测量设备上输入病人信息[3]，以上这些方法还是没有省去人工输入的步骤。还有通过监护系统与信息系统的联网，从监护系统中获取病人的生命体征数据的方法[4-6]，该方法只能在配备中央监护系统的病区适用。还有将测量设备的数据发送至云平台的研究[7-8]，只是可以通过手机查看，但是与医院使用的信息系统并无连接，临床上并不实用。所以设计一套生命体征数据采集系统，实现数据全程信息化的采集具有重要的意义，不仅可以提高数据的采集效率，而且还能避免人为抄录造成的出错。

1 系统的设计

我院现有医惠护理系统正在使用，各类电子测量设备也已运用多年，比如电子耳温仪、便携式血氧仪、电子血压计和便携式血糖仪等，如何将他们与护理系统通过信息化相连，使病人的生命体征数据通过无纸化传输至系统中是设计的关键。

生命体征数据采集系统主要有生命体征数据测量设备、护理PDA和数据库组成，系统的主要功能有：使用PDA扫描病人腕带读入病人信息；PDA连接生命体征测量设备，并接收测量设备所测得的生命体征数据；将带有病人信息的生命体征数据发送至服务器；数据在护理系统中显示和分析。系统总体架构如图1所示。

图1 系统总体架构

1.1 APP的设计

护理PDA的操作系统为Android 5.1，具备二维码扫描、蓝牙连接、WI-FI连接等功能。设计一款适用于护理PDA的APP，使用Android Studio[9]软件进行APP的编程。该APP实现以下功能：

护理PDA扫描病人腕带，读取HIS中病人的基本信息，包括病人的姓名、年龄、性别、住院号、护理级别等信息。

生命体征测量设备与护理PDA通过蓝牙连接[10-11]，连接后将测量所得的生命体征数据通过蓝牙发送至护理PDA。

护理PDA将获取到的带有病人信息的生命体征数据通过无线网络发送至数据库。

1.1.1 APP项目配置文件

PDA程序配置文件，包含了程序中定义的所有组件的注册，并添加了PDA程序需要权限的声明，各个活动定义如下：

主活动（Main Activity）：处理用户凭代码和密码登录，搜索蓝牙生命体征检测设备，处理扫描病人腕带，使用功能选择。

体温测量活动（Irt Activity）：处理连接蓝牙电子耳温仪和血氧仪，获取体温、血氧和脉搏，输入病人的大便次数。

血压测量活动（Nibp Activity）：处理连接蓝牙电子血压计，获取病人收缩压/舒张压和脉搏，输入病人的疼痛等级。

血糖测量活动（Bgm Activity）：处理连接血糖检测设备，获取血糖值，选择审核护士和血糖测量条件，可选择随机血糖、空腹血糖、餐前血糖、餐后2 h血糖、睡前血糖和质控。

体重测量活动（Bmi Activity）：处理连接蓝牙电子身高、体重测量设备，获取病人的身高和体重。

生命体征测量时段设定活动（Qtsd Activity）：护理人员用于选择设置测量病人生命体征数据的固定时段，具体在2点、6点、10点、14点、18点、22点的时间段和任何其他测量时间。

测温方式选择活动（Tw Activity）：护理人员用于选择测温的方式：耳温、口温、腋温、肛温。

大便方式选择活动（Db Activity）：护理人员用于大便次数录入和选择大便方式：灌肠、失禁、人工肛门、人工肛门失禁。

血糖审核人员维护活动（Shz Activity）：护理人员用于血糖审核人员的添加和删除操作。

各个活动Activity的关系如图2所示。

图2 各个活动的关系图

1.1.2 APP项目生命周期

每一个Android项目都有一个完整的生命周期，由7个回调方法（onCreate()、onStart()、onResume()、onPause()、onStop()、onDestroy()、onRestart()）生成4种状态：运行状态、暂停状态、停止状态和销毁状态，完成项目活动的3个周期：创完整生存期、可见生存期和前台生存期。

以onCreate()方法为例，这个方法在项目第一次运行时被调用，完成初始化操作。

@Override

protected void on Create(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.activity_main);

}

1.2 数据库的设计

护理PDA的APP中采用SQLite数据库[12-17]进行病人生命体征数据的存储。采用数据库编程软件IntelliJ IDEA[18-19]来进行Web Service服务器的搭建，使用Maven工具[20-24]开发数据库读写服务的中间件。

生命体征数据采集系统通过医院无线网络连接到中间件服务器，中间件服务器连接各个应用系统的数据库服务器，包括医院HIS数据库、护理系统数据库和本系统的中心数据库。生命体征数据采集系统将获取到的数据通过中间件服务器发送到中心数据库并进行存储，同时生命体征数据能在护理系统中对应的病人名字下显示，数据关系图如图3所示。使用Maven工具开发数据库读写服务的中间件，信息数据的获取如图4所示。

图3 数据关系图

图4 信息数据的获取

1.2.1 操作人员登录服务

传入操作员代码和密码，传出：① 网络出错；② 操作员代码和密码不匹配；③ 如果操作员代码和密码正确输出操作员名称。操作人员登录服务如图5所示。

图5 操作人员登录服务

1.2.2 获取病人信息服务

传入病人住院号、操作护士代码、操作护士姓名、计划测量时间、测量仪器蓝牙的MAC地址、与测量有关的参数1、参数2、参数3、参数4、参数5、测量参数类型，测量参数类型分为体温、大便、脉搏、呼吸、血压、体重、身高、血糖。传出参数有：住院唯一号、住院号码、病案号、病人姓名、性别、年龄、病区、科室、床号、护理级别、记录的唯一号。本服务的功能是获取病人信息的同时，将测量数据发送至中心数据库和护理管理系统。获取病人信息服务如图6所示。

图6 获取病人信息服务

1.2.3 更新测量数据服务

如果在PDA端对同一病人连测多次，服务端就用这个函数更新数据。更新测量数据服务如图7所示。

图7 更新测量数据服务

2 系统的实现与试用

2.1 护理PDA端APP功能实现

PDA程序是采用Android Studio开发编程的一款APP，该APP具备读取病人基本信息、连接生命体征数据采集设备、生命体征数据的获取和发送功能。进入APP程序后，登录界面如图8所示。护理人员输入自己的账号和密码，点击按钮登录，登录后会显示登录者的姓名。如果显示“网络链接错误”说明连接网络有问题，如果显示“账号密码错误”说明用户名或密码有错。每次登录APP后，程序会自动搜索生命体征检测设备并通过蓝牙连接，如需手动搜索生命体征检测设备，点击区域可以刷新列表中的设备，连接后的测量设备会显示在界面的下方，登录后界面如图9所示。

图8 登录界面

图9 登录后界面

程序分为体重、血糖、血压、体重4个模块。每次进入其中一个模块后，程序会提示扫描病人腕带上的二维码，以获取病人姓名、住院号等信息，同时PDA进入接收数据的状态。护理人员生命体征数据的采集流程如图10所示。

图10 生命体征数据采集流程

图11 扫描腕带后界面

图12 血压数据

图13 获取血压数据

2.2 发送生命体征数据

每次测量完毕后，护理PDA将获取到的数据直接发送至WebService，在护理系统里可实时显示，并在护理系统的功能下直接描绘出曲线。以病人的体温趋势为例，详见图14。

图14 体温趋势图

2.3 系统测试与临床试用

通过对作者所在单位几个病区的临床试用，生命体征数据采集系统对病区病人进行生命体征数据的采集，可以提高护理人员的采集效率。原先按照测量、抄写和录入的方式，每次完成整个病区（按30个床位计算）的生命体征数据采集工作，采集数据包含体温、脉搏、血压、大便次数这几项，总时间包括测量、记录和录入系统，大概需要60 min左右，使用本研究设计的生命体征数据采集系统后，通过护理PDA扫描病人腕带、测量设备进行测量后自动把生命体征数据发送至护理系统，每次完成整个病区（按30个床位计算）的生命体征数据采集工作的总时间大概需要40 min左右，比原先缩短了20 min。按每天6遍的采集次数，每天可节约护理人员2 h的时间，而且还能避免因为抄写和录入而引入的人为误差。生命体征数据采集减轻了护理人员的工作量，提高了工作效率，在试用期间获得了各个病区的一致好评，有望在其他科室逐步推广与应用，进一步提升医疗信息化与管理水平。

3 总结

本文设计和实现了一套生命体征数据采集系统，在电子测量设备和医院信息化系统之间架起了一座桥梁，该系统实现了病人生命体征数据从设备到系统的无纸化传输，省去了护理人员抄写和录入的步骤，既节省了时间又避免了抄录造成的出错，从而提高了生命体征数据采集工作的效率，而且还提高了医院的护理管理质量。医院的病人数据是医院资源的重要组成部分，从数据的产生、采集、传输、利用的整个生命周期来看，本研究实现了病人的生命体征数据能从数据产生的源头进行信息化采集，使得病人的生命体征数据更加的精准，从而可以更好地管理与利用。

目前生命体征数据采集系统已经接入了红外耳温仪、便携式血氧仪、电子血压计和便携式血糖仪这四种测量设备，可以进行体温、脉搏、血氧、血压、血糖数据的采集。以后还考虑增加更多测量设备的接入，比如身高体重测量设备。目前比较先进的穿戴设备正在兴起，关于穿戴设备[25-26]的接入也是下一步需要考虑的问题。有了以上完整的生命体征数据后，还可以进行大数据的应用与分析。