基于物联网的家庭血液透析系统

王树刚 张春柯 张锦 肖小兵 葛继成 河南驼人医疗器械集团有限公司 （河南 长垣 453400）

内容提要： 血液透析是肾病末期患者的重要医治方式，截止当前我国血液透析患者数量已经接近60万，根据规定每个患者每周要做最少3次血液透析，每次至少4h，并且需要专门去医院治疗，这样大大影响了患者的工作和生活。在国外，家庭血液透析已经相对成熟，而国内由于在家做血液透析不在医保的报销范围等原因，这种治疗方式没有得到发展。文章提出一种基于物联网的血液透析系统，保障家庭血液透析的各种机器运行参数及人体的生命特征实时传输到医院监控中心，便于医生观察患者的治疗情况，并在患者出现异常时及时介入。

近年来，我国终末期肾病的患者数量不断增加，发病率逐年增长并增幅加快，增长速度远高于人口增速，肾病患者的平均年龄有年轻化趋势[1]。通过血液透析治疗可以增加患者生存期，减轻患者症状，提升患者生命质量。血液透析疗法是利用半透膜原理，将患者血液与透析液同时引进透析器在透析膜两侧呈反方向流动，借助膜两侧的溶质梯度、渗透梯度和水压梯度，通过扩散、对流、吸附清除毒，通过超滤和渗透清除体内潴留过多的水分，同时可补充需要的物质，纠正电解质和酸碱平衡紊乱[2,3]。

通常一个透析患者要定期到医院做血液透析治疗，一般来说，在规定的时间里，血液透析时间越长，患者的透析充分性就越好，患者的治疗效果就越好，过程非常耗时，大量占用的患者正常的工作和生活时间。家庭血液透析作为一种新型血液透析的方式，可以很好地利用患者的空余时间做透析治疗，例如晚上睡觉的时候，可以一边睡觉一边做血液透析治疗，这样就为患者节省大量日常时间，使其更好地回归社会，工作生活与做血液透析两不误。以前由于血液透析设备全靠进口，设备价格较贵，单个家庭无法承担水机、血液透析机、监护仪等医疗设备费用。但随着这些设备的国产化，其价格已经降到不少家庭可以承受的范围之内。且现代透析机不同于之前，其智能化已经大大提高了，可以实现一键预冲、一键回血功能，不再需要护士进行复杂的装管、预冲、引血、回血等操作；同时，透析液也不再需要人工现配现用，国内外有很多厂家生产成品透析液，并且很多透析机都具备联机干粉自动配液的功能。由于家庭血液透析是专机专用，可以避免交叉感染，同时保护患者的隐私[4]。但由于进行家庭血液透析时缺乏专业人士的护理，在出现问题时往往不能及时有效地进行处理，因此，需要强有力的监控手段，通过实时与医生保持信息互通，当透析产生异常时，方能及时进行处理。

近十年物联网技术高速发展，为万物的互联互通提供了技术支撑，可以很好地解决实时信息互通的数据传输问题。本文提出一种基于物联网的家用血液透析机系统，本系统能将设备运行的数据和人体生命体征参数实时传输到医院，使医生护士可以远程监控设备的状态和患者透析状况，能够及时进行分析、处理；当透析遇到异常时患者也可以随时启动系统的可视报警功能，寻求医生的帮助，以达到控制风险的目的。

1.家庭血液透析系统组成

本家庭血液透析系统包含：反渗水机、血液透析机、生命监护仪、可视对讲、无线传输系统、5G通讯设备及网络、数据服务器、电脑终端机、监控软件、PAD及手机终端。如图1所示。

图1. 家庭血液透析系统组成

1.1 反渗水机

反渗水机是一种能将市政饮用水净化为纯净水的透析用水设备，并且该设备集成可监测过滤后纯净水水质的多种传感器、包括电导传感器、化学污染物传感器、微生物传感器等，这些传感器监测的数据经由WiFi通过无线网关实时传输到医院监测平台，由医院专业人员进行透析用水质量监控，并及时进行设备维护。

1.2 血液透析机

血透机系统通常由透析液供给控制与报警系统、血液控制与报警系统、显示与控制单元和透析器等四大组成部分。透析液供给控制系统包括温度控制系统、配液系统、容量平衡系统、除气系统、电导率检测系统、超滤检测系统、漏血检测系统[5]。在透析过程中，透析液可以带走血液中代谢废物，调节血浆电解质紊乱和酸碱失衡，所以透析液成分是否适宜对改善肾衰竭患者症状、纠正并发症具有重要意义。因此，该系统必须提供具有精确成分、恒定流速和适当温度条件的透析液。其中温度控制系统保证了透析液在与血液进行溶质交换时的温度。配液系统和电导率检测系统保证了透析液的浓度和成分，进而保证透析效率。

血液控制系统包括血泵、肝素泵、静脉管路气泡监测、静脉壶液位检测、静脉壶液位调整、静脉管路夹。血泵驱动血液在动静脉管道内进行体外循环，肝素泵持续补充肝素，防止凝血。利用超声波监控液位，当液位低于探测器时，血泵停止，防止空气进入人体。

显示与控制单元包括对温度、压力、电导度、液位等信息的显示，也包括对透析流程的操作与报警值的设置。在透析前需要对血透机进行冲洗、消毒；并根据患者的需要，对血透参数的设置；设置温度、压力、电导度的阈值，并对超出阈值的状况进行识别与报警；在血透完成后，回血，并对血透机清洗。

透析器是血液和透析液交换溶质的场所[6]。透析膜是透析器的主要构成部分，透析器、体外循环管路配合血液透析机实现患者血液体外循环。透析过程中血液与透析液呈反方向流动同时引进透析器，溶质（毒素）及水的运转均在透析器内进行。

血液透析过程中的透析液温度、电导、pH、动静脉压、血压、血流量、超滤量以及透析充分性等参数是至关重要的，这些数据可以实时通过血液透析机的WiFi或网口经由网关实时传输到医院的血液透析监控中心。

1.3 生命体征监护仪

该设备可以实时监控本人的生命体征，例如心率、脉搏、血氧、呼吸等参数，这些参数也可以通过WiFi经由网关传输至监控中心，当检测到生命体征产生异常时，发出报警信息提醒医生进行紧急处理。

1.4 家用监控器

当医生和患者需要交流或者患者感觉身体不适需要紧急呼叫时，可以一键启动视频对讲功能，实现医生与患者之间的沟通。另外，定期利用可视对讲功能进行远程护理知识培训，专家讲座，提高患者对血透的认识，通过循证护理，也可在一定程度上减小透析过程中的事故发生率[7]。

2.小结

该检测系统应用在家庭透析，可以帮助医生、护士对血透机设备进行实时监控，及时发现异常情况，加快响应速度。该系统主动地向医生、护士反馈透析机运行情况，不需要到现场，就可以随时了解水机、血液透析机、患者的生命体征情况。医生对各个患者的情况一目了然，掌握主动权，做到了心中有数。在保证家庭透析个性化与舒适性的同时，也增加了可靠性、安全性。如果我国能开放家庭血液透析医保限制，利用这套系统可以很好地保障血液透析的安全性，也能实现透析患者工作与生活两不误，有助于他们更好地回归社会。