基于可穿戴设备的网络照护系统构建与应用*

——刘方斌 陈 飞 谭 梦 曹清心 朱小蔚 马宁玲 齐晓林*

1 东部战区总医院 江苏 南京 210002 2 东部战区疾病预防控制中心 江苏 南京 210002

干休所老年患者由于年龄较大、行动不便且病情较复杂，往往需要医护人员24 h实时监护。随着军改政策实施，一方面，干休所卫生人力资源配比下降；另一方面，与军队综合医院相比，干休所医疗设备资源不足，医疗技术实力偏弱，医护人员经验欠缺，难以满足老年患者需求[1-3]。网络照护是将信息技术高度融合入病房的一种创新服务模式，能够实现患者24 h实时监护，为其提供优质的远程医疗服务[4]。可穿戴式智能设备是对日常穿戴设备(如眼镜、手表、手套等)进行智能化设计、开发，通过可穿戴设备，人体可以更好地感知外部与自身信息，能在计算机、网络及他人辅助下高效处理信息，实现无缝连接[5-6]。为了解决干休所卫生人力资源紧张、设备技术落后、服务质量较低等问题，满足老年患者照护需求，东部战区总医院(以下简称“总院”)信息科利用可穿戴式智能设备，设计了网络照护系统，将总院专家服务辐射至干休所，取得了良好效果。

1 技术支撑

1.1 物联网技术

物联网是指通过信息传感设备，按约定协议，将物体与网络相连接，物体通过传播媒介进行信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能[7]。医学物联网可感知医学服务对象，实现各种数据交换和无缝连接，达到对医疗卫生保健服务的实时动态监控、连续跟踪管理和精准医疗健康决策。本研究网络照护系统采取基于物联网可穿戴设备的数据自动采集方法，老年患者在干休所和家中穿戴便携式智能生命体征采集设备，便可实现生命体征自动采集和数据自动上传，并实现紧急呼叫。

1.2 移动通信技术

5G移动通信是第四代通信技术的升级和延伸[8]。本研究网络照护系统通过5G通信技术和视频高清技术，便于干休所老年患者及时获取总院优质医疗专家资源，实现专家实时远程救治指导，保障老年患者病情诊断的准确性和救治的专业性。

2 系统设计与功能

系统通过传感器设备采集信息，再利用ZigBee、蓝牙等无线协议进行传输，数据经过处理后，在护士站大屏、医生电脑、护士PDA展示。系统整体框架图见图1。

图1 系统整体框架

2.1 生理感知和监测子系统

(1)信息采集。在病房内安装无线网络、蓝牙桥接等，老年患者根据病情差异，穿戴不同智能采集设备(如无线血糖仪、无线血压计、智能床垫等)， 并利用病房内其他物联网设备(如智能输液、智能病床、报警设备等)，实时采集生命体征、行为(卧床、离床等)及医疗处置(输液起止时间等)信息。(2)信息上传。利用蓝牙、ZigBee等无线网络，将采集的信息实时传输至系统数据库中。医护人员借助PDA设备中的APP，查看系统数据，实时了解老年患者病情变化，辅助其进行诊疗与护理。(3)异常监测。数据出现异常时，护士站大屏幕及PDA可实时显示，并提供危险数据报警，医护人员在第一时间掌握老年患者的危险体征数值和定位，便于及时救护。

2.2 大数据分析子系统

利用大数据分析技术，结合老年患者住院电子病历信息、门诊就诊信息及采集信息，对上传的系统后台数据进行分析、展示及利用。(1)数据抽取。以老年患者个人ID、身份证作为关键词字段，从多个数据源(如生命体征数据、电子病历数据库)，抽取老年患者个人数据集。(2)数据整理。以老年患者个体为中心，将从各数据库抽取的数据，整理成个人健康档案，方便医护人员使用。(3)数据分析应用。根据医护人员需要，分析老年患者病情特征，如易跌倒时间、地点，分析老年患者生命体征出现异常的高峰时间。

2.3 结果可视化子系统

(1)数据展示。将采集的生命体征数据及老年患者住院与门诊数据进行分析并展示，包括体征变化情况、用药等。(2)专家查看。总院专家通过工作站查看老年患者生命体征变化情况及住院与门诊信息。(3)护士查看。干休所护士通过护士站大屏幕实时查看老年患者病情相关数据。

2.4 专家远程救治指导子系统

(1)当干休所联系总院进行远程救治指导时，总院专家通过平台监测的生命体征以及平台展示的住院与门诊数据，提前掌握老年患者基本信息和病情。(2)借助远程会议系统，实现实时远程视频救助指导。(3)当老年患者居家休养时，可借助总院互联网远程会诊平台实现远程诊疗指导。

3 应用效果

(1)提高了干休所医护人员工作效率。统计系统应用前(2020年9月21日-12月20日)和应用后(2020年12月21日-2021年3月21日)相关数据，结果显示：每位护士每天照护老年患者平均人数从5人增加至10人；照护每位老年患者平均时间从4 h缩短至1.5 h；护士往返病房和护理站平均次数从30.5次/天降低到15次/天；医护人员平均工作时间从10.1 h/d降低到7.1 h/d。

(2)提高了服务响应及时性。统计系统应用前(2020年9月21日-12月20日)和应用后(2020年12月21日-2021年3月21日)相关数据，结果显示：老年患者照护需求响应平均时间从10.1 min缩短至40 s；获取总院专家服务平均响应时间从1.1 h缩短至5 min；病情异常响应时间(患者发现异常至护士到达测量患者生命体征结束)从3 min缩短至35 s。

(3)增加了干休所服务项目。利用总院仪器设备、专家，大幅度增加了干休所服务项目。系统应用前干休所可开展护理项目共27项，均为常规护理，如发热护理、老年病护理等；系统应用后通过总院专家远程指导，护理服务项目增加到212项，服务内容更趋专业性，如术后康复护理、造瘘口护理等。

4 讨论

4.1 网络照护系统优势

目前，干休所病房监护主要依靠医生和护士定时巡查，无法实现24 h实时监护。但老年患者病情变化较快，提供24 h实时监护服务十分必要。本研究基于信息技术研发了网络照护平台，搭载了生理感知和监测系统、病程救治指导系统，保障了患者24 h实时监护和优质远程医疗服务。

系统应用前，医护人员必须到床旁了解老年患者病情。系统应用后，基于可穿戴智能设备，打破了时间、地点、人员局限，网络照护系统即时、即地采集老年患者身体状况相关数据，干休所医护人员和专家可以通过工作站显示器和移动设备实时掌握老年患者身体各项数据和医疗数据，从而提供实时照护。

对数据进行科学合理的分析能使数据价值最大化。利用大数据分析技术，以老年患者个人ID作为关键词字段匹配个人监护数据，按照分析需求分封多个数据组，后台使用命令对数据组进行分析，分析结果返回数据库储存，所有分析结果实时更新，力求实现老年患者身体状况数据分析零延迟传输及利用。大数据处理软件和可视化硬件保障后台数据分析和前台信息展示能够科学、清晰处理监护平台获取数据。

干休所老年患者多患有慢性病，一般符合较为稳定、成熟的疾病临床路径，因此针对老干部疾病库的病种建立更完善的远程救治指导，可提升干休所医护救治能力。平台搭载的病程救治指导系统支持专家开展实时远程救治指导。

系统应用前，干休所因编制问题，人员短缺，导致老年患者无法及时获取照护服务。通过应用网络照护平台，总院医护人员可远程实时监护应用身体状况，并提供照护服务，解决了干休所人员短缺问题。此外，系统应用前，干休所医疗设备短缺，且无高端医疗设备，专家技术力量薄弱。网络照护系统应用后，总院专家可通过平台为干休所提供服务，并为干休所医护人员提供指导，侧面提升了干休所技术力量，一定程度上提高了干休所医护人员技术水平。

4.2 网络照护系统研发关键点

网络照护系统设计过程中网络协议选择至关重要。针对医疗传感器接入网络问题，总院信息科采用了蓝牙和ZigBee协议。实践发现，蓝牙适合短距离传输，适用于病房固定设备(如智能床垫)，而ZigBee协议更适合在病房、护士站移动设备中使用(如护士手持PDA)。

4.3 不足与展望

由于技术局限性以及管理限制，网络照护系统存在以下不足：(1)受医疗传感器技术发展限制，导致可以实时监测获取的患者病情相关数据较少。(2)受军队医院管理限制，系统在总院专家资源应用方面功能相对单一。下一步研究将从以下几方面展开：第一，关注医疗传感器发展动态，不断扩充系统新接入设备，为老年患者实时监护提供更多数据。第二，与总院管理者沟通，在允许的范围内，不断丰富系统功能，最大化利用总院专家资源。第三，探索网络照护系统在干休所和居家休养全过程中的应用。第四，利用B/S架构，考虑将总院HIS延伸至干休所，为干休所患者提供挂号、问诊、检验检查、取药等全流程服务，进一步延伸干休所医疗服务项目。第五，利用互联网医疗优势，建立老年患者随访系统，全面掌握老年患者健康状况。