移动护理终端的设计与应用

徐美玲，刘美静，王慧英，聂丹

1.中国人民解放军总医院第二医学中心 消化内科，国家老年疾病临床医学研究中心，北京 100039；2.中国人民解放军总医院第六医学中心 a.神经外科；b.护理部，北京 100048

引言

近年来，随着物联网技术的发展和移动互联信息技术的逐渐成熟，移动终端、智能穿戴设备等的应用正使得医院信息系统（Hospital Information System，HIS）逐渐脱离单一的计算机形式，向全互联技术方向发展。传统HIS采用单一计算机工作站形式，所有的医嘱以及护理文书只能在HIS工作站完成。护理人员只能通过纸质病历查看患者信息；人工核对各项医嘱、患者身份、输注液体等；且只能在查房、护理操作结束后回到HIS工作站完成各项文书记录，这种单一的信息记录流程无法保障人工核对和文书记录的准确率，已无法适应当前繁杂的医疗护理工作。

本研究所设计的移动护理终端使得护理人员能够摆脱基于计算机的护理工作站的束缚，可在患者旁进行医嘱的核对、执行及护理文书的编辑，同时采用QR（Quick Response）码标签作为医护信息或护理操作的标识，其快速、准确的识别，可有效降低护理人员人工核对的错误率，大大提高护理工作效率。

1 硬件设计

移动护理终端是HIS在可移动性上的扩展与补充，应用于移动护理领域又决定了其在可扩展性方面应具有较高程度，因此终端需在实现便携性、移动性基础上，能够与HIS服务器数据库进行无缝链接与访问，识别患者、护理操作信息等。

现阶段，进阶精简指令集机器（Advanced RISC Machine，ARM ）架构是目前广泛应用于便携式移动设备的硬件架构，其具有体积小、成本低、功耗低、性能高等优点，能够满足移动护理终端的硬件设计需求。

移动护理终端主要硬件模块包括：CPU主控模块、通讯模块、显示与触摸模块、电源模块、摄像头模块、音频模块。拓扑结构如图1所示。

图1 移动护理终端主要硬件模块拓扑结构示意图

1.1 CPU主控模块

CPU主控模块是硬件系统的核心，负责与各模块之间进行通信，并计算系统给出的指令。

CPU选型为ARM Cortex-A9系列，型号为三星exynos4412，采用三星32 nm HKMG工艺，四核，主频为 1.4～1.6 GHz，ARMv7指令集，支持 1 Mb L2cache。其32位的精简指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer，RISC）能够完全满足移动护理终端系统给出的各种计算与操作。4412架构如图2所示。

图2 三星exynos4412架构

1.2 通讯模块

移动终端对外的通讯方式主要有4G移动网络、蓝牙、WLAN（Wireless Local Area Networks，无线网络）、Zigbee技术等，特点对比如表1所示。

表1 4G移动网络、WLAN、蓝牙、Zigbee技术特点比较

移动护理终端是HIS的延伸与补充，其所链接的医疗信息数据库属于隐私数据，安全等级要求高。而为保障患者信息数据的安全性，绝大多数医院的数据服务器并未上线互联网，蓝牙与Zigbee的信号又易受干扰，而WLAN作为医院有线局域网的补充具有其自身的巨大优势[1-2]，因此本研究所设计的移动护理终端网络通讯模块采用WLAN方式。

通讯模块芯片采用三星SWB-A31。SWB-A31为小尺寸（8.5 mm×8.0 mm×1.25 mm）LGA封装，针脚数为60，电源范围3.14～3.46 V，可同时支持WLAN 802.11 b/g、802.11n模式，蓝牙2.1+EDR、3.0版本。本研究中终端采用WLAN方式与HIS服务器进行通信，因此本文仅对SWB-A31的WLAN针脚与exynos4412的连接设计做出介绍，SWB-A31脚与exynos4412主要连接示意图如图3所示。

图3 SWB-A31的WLAN针脚连接示意图

SWB-A31通过SDIO接口与Exynos4412进行连接通信，一般SDIO接口的速度理论值不超过72 Mbps，受驱动影响以及2.4 GHz信道干扰，SDIO接口速度一般为36 Mbps，在本研究中能够完全满足移动护理终端与HIS服务器的数据通信速率需求。

1.3 电源模块

电源模块采用的管理芯片为三星S5M8767，S5M8767提供9路BUCK（1.5 A、2.0 A、2.5 A、5 A，0.65～3.3 V）和 28路 LDO（150 mA、300 mA、400 mA、450 mA，0.8～3.95 V）输出。S5M8767的驱动位于内核的drivers/regulator/s5m8767.c文件中，通过在启动过程中注册入系统内核的regulator模块控制各路电压值的大小或启闭，进而达到降低功耗的目的。

S5M8767机地址分为PM（Power Manager）和RTC两部分，通过I2C 总线与Exynos4412处理器进行通信，电源控制电路与总线连接如图4所示，I2C总线时序图如图5所示。S5M8767芯片向摄像头、触摸屏、显示屏供电示意图如图6所示。

图4 S5M8767与Exynos4412电源控制电路与总线连接图

图5 I2C总线时序图

图6 摄像头、触摸屏、显示屏电源连接图

S5M8767采用PMIC的BUCK2向Exynos4412核芯提供电压，BUCK2默认状态为ON，即默认输出电压为1.1 V，此时需在上电启动时设置PMIC，调整电压输出，避免Exynos4412核芯的APLL仅能输出最大1000 MHz，无法达到最高频率1.4 GHz。

2 护理APP软件设计

护理APP（移动护理终端软件系统），采用Android系统方案进行设计。现阶段，采用Android系统的手持智能终端具有较成熟的设计方案[3]，并且Android是一种基于Linux的自由、开源的操作系统，具有强大的开放性和低成本。

2.1 开发环境

护理APP的设计开发采用Eclipse环境编写程序代码，开发环境配置步骤如下：

（1）JDK的安装与配置。JDK（Java SE Development Kit，Java标准开发工具箱）由Oracle公司开发，并在其网站下载，JDK是Java核心，包含Java运行环境和开发调试程序所需的Java类库。JDK的JAVA_HOME变量值设为C:Program FilesJavajdk1.8.0_171，CLASSPATH变量值设为%JAVA_HOME%lib;%JAVA_HOME%lib ools.jar，PATH变量值设为%JAVA_HOME%in;%JAVA_HOME%jrein。

（2）Eclipse的安装与配置。Eclipse是Android开发的IDE（集成开发环境），Eclipse安装完成后，需安装Android SDK（Software Development Kit）和 ADT（Android Developer Tools）插件。SDK提供了开发Android应用程序所需API库和构建调试Android的开发工具。ADT用于Eclipse与Android SDK的关联。

2.2 护理APP功能设计

护理APP用于医护人员处理医嘱和病历文书的编辑，功能框图如图7所示。

图7 移动护理终端护理APP功能框图

护理APP作为医护人员手持移动护理终端的执行软件，相当于护士工作站的便携版，因此需满足护士工作站的基本功能，例如：患者身份信息识别、患者查体结果记录、医嘱的核对与执行、护理记录单等文书的编辑、出入量的记录、护理质量管理等。

护理APP启动过程中需加载服务器数据库的护士信息表、科室字典表、体征信息表、住院记录表、提示参量表、医嘱信息表、护理评估表、护理评估字典、入院评估表、护理记录表、数据字典1、数据字典2共11个表单。表单加载完成后，护理APP启动成功进入登录界面。APP登录的过程采用Post方法连接制定的服务器端Servlet，传送数据并将解析的返回数据给Activity的方式。LoginPostService.Java代码如下：

护理APP用户登录后，主页为在科运行病历的所有患者列表，列表显示姓名、住院ID号、诊断、管床医生及护理等级等信息。点击某患者信息后，进入该患者的信息数据操作界面，共有体温脉搏、出入量、医嘱记录单、采血、手写项目、基本信息、神智瞳孔等子界面，所有的护理信息记录和医嘱处理均在该患者信息数据操作界面下完成，见图8。

图8 护理APP医嘱处理界面

2.3 QR码标签的识别

护理APP采用QR码标签作为患者身份、护理操作的标识，终端通过摄像头扫描QR码标签快速识别所需查询的信息。

QR码是二维码的一种编码规范，也称为二维条形码[4-6]。QR码具有读取速度快、容量大、可读方向宽、占用空间小等优点。QR码可通过非对称加密算法保障二维码的信息安全[7]，提高患者信息的加密程度，防止患者隐私数据泄密。

QR码图片的识别主要由移动护理终端通过调用摄像头扫描患者或护理操作等的QR码热敏标签来实现。采用集成ZXing库文件的Eclipse开发环境编写程序代码，并在AndroidManifest.xml文件中添加震动权限、使用相机权限、自动聚焦权限、SD卡读写权限，代码如下：

3 应用对比

抽取我院2016统计年，未采用移动护理终端，护理差错上报46例。随机抽取妇科住院患者115例，采用人工“三查七对”核对输液、肌注、输血、采血等护理操作。

抽取我院2017统计年，全面采用移动护理终端，护理差错上报12例。随机抽取妇科住院患者120例，采用移动护理终端扫码核对输液、肌注、输血、采血等护理操作。

采用统计软件SPSS 13.0进行数据分析，采用配对资料t检验，对比输液、肌注、输血、采血等护理操作在采用人工“三查七对”和移动护理终端扫码核对出现护理差错的发生率，以P＜0.05为差异有统计学意义。护理人员工作效率观察指标为输液耗核对耗时、肌注耗核对耗时、输血耗核对耗时、采血耗核对耗时均以平均值±标准差表示。见表2～3。

表2 方法、分类、交叉制表

表3 人工核对于终端扫码耗时比较（s）

由表2～3得出，移动护理终端扫码对比人工“三查七对”的护理差错率明显降低（P＜0.05），且护理操作的耗核对耗时明显减少（P＜0.05）。移动护理终端的应用明显优于传统人工核查，有效减少了护理差错，提升了工作效率。

4 讨论

4.1 移动护理终端的应用提高了护理操作信息化处理的便携程度

终端采用WLAN网络连接方式，依托于医院现有信息系统的网络结构。医院无线网络的覆盖面决定了移动护理终端的使用范围，医护人员可在无线网络范围内，手持终端跟随患者进行医嘱处理及护理操作[8]。同时，在增加无线AP的前提下，终端可作为医护人员跟随患者的定位器，能够为患者的急救提供详细院内参考位置，这是移动护理终端的下一个发展方向[9]。

4.2 移动护理终端硬件及操作系统运行流畅、稳定、成本低、安全性高

终端得益于四核心处理器的应用，以及Android5.1操作系统的运行，系统运行流畅、稳定[10]。采用热敏标签作为信息标识的载体，移动护理终端的运行成本低，同时由于Android系统硬件通用性高、市场上具有较成熟的开源Android方案，因此终端的维护成本也较低廉。QR码识别速度快、容量大、安全性高，提高了移动护理终端扫描识别二维码的速度[11-12]，并且在同等内容下可降低二维码复杂程度，通过RSA加密算法加密后的QR码能够显著提高患者信息的安全性，有效降低信息泄露概率。

4.3 移动护理终端的应用减少了护理不良事件的产生

护理不良事件的产生绝大多数是未严格执行“三查七对”制度[13]。“三查七对”制度是临床护理实践过程中总结出的防止差错事故的重要经验，但其在缺乏强制工作机制的情形下无法做到真正实施到位。据美国医学信息协会研究得出，条码技术应用于医疗可将患者身份识别错误率降低至54%～57%[14]。采用移动护理终端扫描患者QR码腕带、输注液体标签QR码、真空采血管标签QR码等操作，可在临床护理工作中保证患者识别率的准确度，进一步减少护理不良事件的产生。

4.4 移动护理终端的应用提高了医护人员的工作效率

移动医疗能够使得医护效率和服务流程得到显著的提高和优化[15-16]，护理操作及文书记录与护士工作站密不可分，传统的护士工作站为计算机形式，护理人员在核对医嘱或记录护理文书时均需在计算机旁完成。传统的工作方式使得护理人员浪费大量的时间用于往返计算机与护理操作处，或需提高一个额外的班次用于在计算机处处理护理工作站信息，无形中增加了工作量，提高了护理记录差错率。移动护理终端的应用使得护理人员可在无线网络覆盖范围内，随时随地进行核对医疗信息、处理医嘱等信息操作，大大简化了工作流程，提高了护理人员的工作效率。

总之，移动护理终端的应用使得护理工作由纸质化处理走向了数据化、信息化，护理操作在信息技术的推动下走向了新阶段。