多呼吸机网络监控平台的开发

杜嘉莉

济南市第三人民医院 设备科，山东济南 250101

多呼吸机网络监控平台的开发

杜嘉莉

济南市第三人民医院 设备科，山东济南 250101

本文主要介绍了一种网络监控平台的设计，研究如何将分散在各病区的呼吸机，通过其数字接口进行联网，将数据反映到远程监视器上。通过该网络监控平台，可将多台呼吸机整合到一台中央监护系统中，使医护人员随时查看分布在各个房间的呼吸机的实时数据，方便地调用当前患者的呼吸机监护参数。

呼吸机；网络监控平台；呼吸机管理

呼吸机与麻醉呼吸机是当前大型医院必备的抢救设备，是延长患者生命、为进一步治疗争取宝贵时间的重要工具。根据不同的治疗目的，呼吸机可通过机械装置为呼吸功能不全的危重患者提供呼吸支持，在急救、麻醉、重症监护室和其他呼吸治疗领域中正愈来愈广泛的使用。

近年来，随着计算机技术的迅速发展，电子和机械技术水平的不断提高，呼吸机的智能化程度也不断提高，其性能日臻完善，适用范围也日益扩大和普及。许多由微机控制的新型呼吸机已应用到临床中。

目前在现代医院中，一个科室(如ICU)往往有几台呼吸机同时使用。由于呼吸机数字化功能的提高，使其可方便地进行联网，通过网络监控平台，医护人员可随时查看分布在各个房间的呼吸机的实时数据，了解患者病情的发展，以及呼吸机的工作状态。应用呼吸机时，由于呼吸机的机型不同、患者病情不同，因而采用的呼吸模式也不同，其所选择的工作参数也有所差别。根据不同情况，应在监控平台上设定呼吸机相应的报警参数，一旦超出限定值，呼吸机的预警系统即可对此发出声光双向的报警提示，及时通知医护人员。中央监护网络则可将呼吸机机械通气的重要参数及时传送给服务器，进行显示、储存记录。同时，通过计算机将各个患者使用呼吸机的临床治疗效果进行医学统计分析，可更好地了解各种病症的治疗方法及手段，有利于医院治疗水平的提高，促进医学的发展。

多呼吸机网络监控平台的开发提供了一个方便可靠的平台，可对多台呼吸机进行网络监控。

1 系统模块及功能描述

本系统主要包括患者基本资料管理模块、呼吸机基本资料管理模块、患者上机及数据采集模块等，另外还包括系统管理的一些辅助模块（如图1所示）。

1.1 患者基本资料管理模块

1.1.1 患者基本资料录入。患者的基本资料包括住院号、姓名、床位号、所在科室、性别、年龄、体重、血型、主治医生、入院日期、出院日期、使用呼吸机编号、临床诊断等信息。对这些基本信息进行“添加”、“修改”、“删除”、“保存”等编辑与维护。同时，按照用户的操作习惯，在窗口中按“入院日期”进行分段查询，亦可将患者资料按“主治医生”进行分类，方便操作者进行资料的填写以及“医嘱”的完善管理，并可将患者的这些基本资料打印或者导出保存。

图1 多呼吸机网络监控平台设计的功能模块图

1.1.2 患者基本资料查询。根据用户要求，可以按患者姓名、性别、科室、入院日期、住院号等条件进行分类查询，将查询结果在窗口显示，并可打印查询结果或者将查询结果以文档的形式导出，用于资料的统计及保存。

1.2 呼吸机基本资料管理模块

1.2.1 呼吸机基本资料录入与维护。呼吸机的基本资料包括呼吸机的医院编号、规格型号、出厂编号、启用时间、目前状态、主要参数、维护记录等。可对呼吸机的这些基本资料进行编辑与维护，并可将资料进行打印与保存。

1.2.2 呼吸机基本资料查询。在查询窗口中，根据“呼吸机编号”、“规格型号”、“启用时间”、“维护记录”等不同条件进行分类查询，将查询结果在窗口显示，并可将资料进行打印与保存。

1.2.3 主治医生管理。对有关用户及操作者（即主治医生）的使用密码及操作权限等进行管理。

1.3 数据采集模块

1.3.1 上下机管理。当患者需要进行呼吸机“上机”时，需要填写详细的呼吸机设置参数，选择需要使用的呼吸机编号，设定好“上机时间”，才能进行下一步的数据采集监控工作。一旦患者病情好转，需要进行“撤机操作”时，要在“上下机管理”窗口中填写“撤机日期”，释放呼吸机及串口，用于下一个患者。

1.3.2 数据采集。在数据采集监控窗口中，根据前面的“上下机管理”窗口中对呼吸机参数的设定操作以及呼吸机编号的选择，在此窗口就可进行具体的数据监控与显示。

1.4 系统设置

1.4.1 系统帮助。系统帮助文件中会对呼吸机监控平台的使用做简单介绍，并对常用的呼吸机参数的设置和工作模式的选择做出说明，方便医护人员的使用。

1.4.2 重新登录。需要更改目前用户时，可重新登录“呼吸机网络监控平台”。

1.5 打印

按照用户进行数据统计的需要，分别编写不同的统计表，方便用户对患者以及呼吸机等方面的数据资料进行分类汇总，并将汇总结果进行打印或者保存。

2 多呼吸机网络监控平台的开发与实现

2.1 数据库的创建

数据库既可通过SQL语句在查询分析器中创建，也可在企业管理器的控制台中直接创建。本系统中创建了一个名为patient1_sys的数据库，通过企业管理器的控制台完成。2.1.1 数据库逻辑结构设计。本系统中包含4张表：患者基本资料表（huanzhe_data）、呼吸机资料表（huxiji_data）、监控信息及参数表（jkxxdata）和用户表（userdata）。在SQL2000中，进入企业管理器后，按照系统要求，在数据库中分别创建了这4张表。① 患者基本资料表（huanzhe_data），主要用来存放患者的基本信息。② 呼吸机资料表（huxiji_data），用来存放呼吸机的基本信息。③ 监控信息及参数表（jkxxdata），主要用来存放呼吸机工作时设定的工作参数及患者相关资料。④ 用户表（userdata），存放软件用户管理信息：用户名、操作权限及密码。

在以上4个表的设计中，数据类型有char、varchar、numeric、datetime、int、smallint等，并在 jkxxdata表中的触发灵敏度、潮气量，huxiji_data表中的潮气量上限及下限等字段的描述及默认值中，填入了相应的生理参数范围值。2.1.2 创建工程项目

启动Delphi7.0后，创建一个名为hxjjk.dpr的工程项目。以后新建的各个窗体都要添加到这个项目中，最后编译形成一个可执行文件hxjk.exe即可。

2.2 功能模块的窗体设计

利用Delphi7.0和SQL2000相结合，按照上面所述的功能模块的划分，分别创建了主界面、患者管理窗口、呼吸机管理窗口、数据采集窗口及帮助窗口等。

图2 患者管理窗口

2.2.1 患者及呼吸机等资料的管理窗口。在患者基本资料管理窗口设计中，使用了第三方控件表格控件Ehlib进行数据编辑，它比起传统的Delphi自带的data control控件，功能更强大。在这个患者新建窗口中，除了可完成患者新建、编辑、打印功能外，还可完成查询功能。窗体左边应用了两个datetimepicker，以及一个treeview控件，当用户选择正确的入院日期及主治医生后，查询后的患者资料就会显示在右边的表格中。而通过“导出”按钮，就可将表格的内容，以用户需要的文件形式进行数据保存，方便用户的操作（如图2所示）。

呼吸机的管理窗口、患者上下机管理窗口的设计与患者管理窗口的设计方法相同。

2.2.2 数据采集窗口。呼吸机作为终端设备，通过RS232串口向上位机传送数据。在采集窗体的设计中用到了第三方控件Spcomm。Spcomm串行通信控件具有多线程的特性，接收和发送数据分别在两个线程内完成。接收线程负责在收到数据时触发OnReceiveData事件，用 WriteCommData()函数将待发送的数据写入输出缓冲器；发送线程在后台完成数据发送工作。在接收和发送数据前需要初始化串口，用StartComm方法打开串口，退出程序时用StopComm方法关闭串口。

在本系统开发中，Spcomm线程是动态创建的，是根据目前在用的呼吸机数量进行创建的。如当前有5台机器，实际只有4名患者正在使用呼吸机，那么当他们的患者资料表里的“出院日期”为空、呼吸机参数表里的“撤机日期”也为空，则根据他们的呼吸机编号，在当前的采集窗口上显示呼吸机的监控信息。

通过该监控窗口，不仅可以显示当前呼吸机的实际监控数据如潮气量、总呼吸频率、吸气压力和分钟通气量，还可将患者的有关信息在一个窗口中同时显示，如姓名、呼吸机编号、患者上机前设定的呼吸机控制参数如潮气量、呼吸频率、吸呼比、PEEP值、吸气压力、触发灵敏度及呼吸机工作模式等参数值。将这些重要数据在一个窗口中同时显示，既有设定值也有监控数据，使用户无须打开多个窗口，就可看到详细的数据，通过设定值与监控数据相比较，可以随时掌握患者的病情变化以及呼吸机的工作状况（如图3所示）。

图3 数据采集窗口

2.2.3 系统帮助窗口。将有关呼吸机的工作模式、参数设置及本系统的操作指南文档用Visual CHM生成一个help文件，在主窗口中调用（如图4所示）。

图4 系统帮助窗口

3 硬件实现方法

目前大部分带RS-232接口的呼吸机，均采用DB-9的9芯插头座。通常会选用9600波特率进行数据传输。数据为8位，1个起始位、1个停止位，没有校验位。呼吸机作为数据终端设备（DTE），可以与任何数据通信设备（DCE）通过电缆进行连接。本项目是以ICU（重症监护室）作为设备安装与使用地点，目前病区有8张病床，分布于1间大约8m×10m的房间，监控主机拟存放于隔壁的医生工作站。因此在传输距离上能满足当前的RS232传输距离要求。但是在实际应用时，因为监控主机最多只有2个COM口（RS-232），而呼吸机输出接口多为RS-232接口，无法进行扩展。因此需要进行串口扩展时，可以使用专用的多串口卡。多串口卡只需插在PC机的PCI插槽上，分出的每个端口接于终端机（呼吸机）。每个终端可以通过它与主机进行通讯，它可使计算机方便扩展串口或并口，一般可将8～16台终端机连接到主机上。所有的设置都能通过软件来完成，无开关和跳线，也无需调整I/O 地址和 IRQ，不会产生资源冲突的问题。呼吸机网络监控的数据传输，应根据现场的实际距离及接口的不同进行选择。在实际应用中，也可以根据需要，将RS232接口采用集线器，以其他接口形式进行数据采集。

4 系统测试

整个多呼吸机网络监控平台的窗体设计基本完成，按照呼吸机网络监控的基本操作流程，依次进行了如下的测试。

(1)用户登录：输入用户名及密码，验证通过后，进入主菜单。

(2) 进入患者管理模块，选择“患者资料”菜单：按科室或主治医生进行分类，添加新患者，或者进行医嘱修改；对以往患者按入院日期进行查询与编辑；对查询结果进行排序；将查询结果以文本文件或XLS等格式进行保存。选择“自定义查询”菜单：选择自定义查询条件，如：患者姓名、主治医生、入院日期、性别等条件，进行查询，将查询结果打印或导出表格。操作完成，退出模块。

(3)进入呼吸机管理模块，按照上面患者管理模块的操作步骤，分别对呼吸机、主治医生进行相关资料管理与查询。当呼吸机停止使用后，应完成呼吸机管道回路的消毒工作，在“呼吸机管理”窗口中填写相关的维护记录。操作完成后，退出该模块。

(4)进入数据采集模块，再进入“上下机管理”菜单，为需要使用呼吸机的患者设定合适的呼吸机控制参数，如：呼吸机工作模式、呼吸频率、潮气量、吸/呼比、氧浓度、触发灵敏度等，填写详细的医嘱，并选择相应的呼吸机。上机准备完成后，进入呼吸机数据“采集窗口”进行呼吸机数据实时监控。当患者结束呼吸机治疗时，要及时在“上下机管理”菜单中填写正确的“撤机日期”，释放呼吸机监控端口，等待下一个患者的使用。

(5)对查询的各类数据进行表格打印或将结果导出。

(6)进入系统帮助窗口，了解该监控平台的操作方法，学习呼吸机的参数设定及相关医学知识。

5 总结

多呼吸机网络监控平台系统从数据库的创建到主窗体的创建，都按照功能模块的划分、各窗口的开发、程序代码的编写等步骤完成，实际上就是通过SQL Server 2000数据库，熟练应用Delphi7及其控件的过程。在项目的开发过程中使用了多个控件，如表格控件EhLib、查询组件PZXQuery、串口通信Spcomm、报表组件fastreport等，完成了项目中对患者、呼吸机、用户管理及呼吸机的监控。

系统经过运行调试后，运行稳定，能够满足目前的临床管理工作需要。

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Design of Multi-Ventilator Network Monitor Platform

DU Jia-li
Equipment Department, No.3 Hospital of Jinan, Jinan Shandong 250101, China

This article introduces the development of a network monitor platform. The main purpose is to study how to connect these ventilators distributed in various rooms to a central computer by their digital interfaces and to show the information on the remote monitor. According to the clinical request,we established a convenient ventilator network monitor platform. By this platform, we integrated many ventilators to a central monitor system which can help the medical personnel to use the parameters conveniently.

ventilator; network monitor platform; ventilator management

TP393.03

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.12.010

1674-1633(2010)12-0019-04

2010-07-15

2010-09-17

作者邮箱：lsyz864@163.com