心电监护仪智能化质控平台的研究

李　涛，李怡勇，郑诗强，米永巍，郭　赤

心电监护仪智能化质控平台的研究

李涛，李怡勇，郑诗强，米永巍，郭赤

目的：设计一个对心电监护仪的质控管理平台，使检测人员能迅速、客观评判监护仪的质量控制结果并实现质控工作全流程的监控和记录。方法：通过对现行心电监护仪质量控制方法的深入研究，利用现有检测设备，采用数据库技术和基于神经网络的数字识别技术完成质控平台的设计。结果：该平台能够实现对心电监护仪质控数据的智能采集、识别、数据分析以及统计和评判工作。结论：该平台的应用将大大推动军队医院质控工作朝着准确、高效和客观的方向发展，增强心电监护仪的质控管理力度，提高医疗服务水平。

心电监护仪；质量控制；数字识别；智能化

0　引言

医疗设备质量控制是医疗质量链的重要环节，也是提高医疗服务质量、保护病患安全的重要基础[1-2]。军队医院起步较早，2006年，4家军队医院开始生命支持类设备的检测并进行了汇总和分析；2007年，全军成立了卫生装备质量安全控制委员会；2008年，全军部分医院开始推广实施卫生装备质量控制工作[3-5]。在众多医疗设备中，心电监护仪是医院临床必不可少的医疗设备之一，它能不间断地监测人体的生命体征，对超出设定范围的参数发出报警和提示，并能大大提高医护人员的工作效率和质量，是目前危重患者监护所必备的设备，因此监护仪的质控检测是一项十分有意义的工作，忽视其质量控制工作就有可能造成重大的医疗事故。如：某三甲医院由于监护仪的血压监测存在故障又没有及时发现，手术途中患者监护信息显示一切正常，但待手术完成后却发现患者已经出现严重问题，错失了最佳抢救时机，从而造成较大的医疗事故，因此十分有必要对心电监护仪进行质量控制[6-7]。此外，医院心电监护仪数量较大，质量控制检测项目较多，这就造成医学工程人员质控工作量大，难以用心分析处理质控数据，思考和改善质控工作，并且质控原始记录多采用纸质记录方式，获取结果不客观，归档、查询和管理困难[8]。为此，本文研究开发一套心电监护仪智能化质控平台。此平台可把医学工程人员从繁重的具体检测工作中解放出来，克服主观因素，确保客观结果，并进行质控工作全流程的监控和记录，大大提高了工作效率和水平。通过该平台将使医院质控工作朝着准确、客观和高效的方向发展，增强心电监护仪的质控管理力度，提高医疗服务水平。

1　心电监护仪智能化质控平台设计

本平台设计中，我们首先对监护仪质量控制检测所使用的模拟器和现行质控方法进行了深入研究，并采用视频图像识别技术实现监护仪输出数据的自动识别、采集、误差计算以及与质控标准的比对，从而能迅速、客观评判监护仪的质控结果以及实现质控工作全流程的监控和记录。该心电监护仪智能化质控平台分为3个部分（平台框图如图1所示）：（1）各模拟器参数的自动设置工作，包括PS420多参数模拟器、Index-2血氧模拟器和BP pump-2无创血压模拟器参数的自动设置工作以及PS420多参数模拟器输出通道的扩展。（2）监护仪输出信息的自动采集与识别工作，包括视频图像采集系统的设计与实现以及图像识别软件的编写。（3）平台管理软件部分，包括监护仪输出信息的智能采集、识别、读取、数据分析、统计和评判以及质控工作全流程的监控和记录。该平台能够方便、快速和高效地完成监护仪的质量控制工作，减少人工干预，减轻医学工程人员（以下简称医工人员）的工作压力，有利于医工人员专心对质量控制效果进行分析和制定行之有效的质控计划，大大提高了质控工作的效率和水平。

2　实现与结果分析

2.1各模拟器参数自动设置部分

由于该部分需要和质量控制设备的生产厂家Fluke公司进行合作，原计划通过计算机对各模拟器预留的串口发送控制命令来完成，这一工作正在协商处理中。但是，目前本论文可以通过各模拟器的自定义检测功能，稍加设置便可方便快捷地实现《军队卫生装备质量检测技术规范》的要求。在这种模式下，只要预先设置好各模拟器的参数便可进行质量控制工作，无需重复设置。

2.2心电监护仪检测信息自动采集与识别部分

心电监护仪检测信息是通过对监护仪显示的图像信息采集并识别来获取，并将获取的信息导入质控平台管理软件[9]。在本实验中，监护仪采用的是迈瑞生产的PM-9000，采集卡为USB端口的视频采集卡，采集的图像尺寸为800像素×600像素。通过VGA视频采集卡获取的心电监护仪显示图像如图2所示。

图2　视频采集卡获取的心电监护显示界面

图像识别过程分为图像预处理和字符识别算法2个部分。在图像预处理部分，由于采集的图像数字区域具有相对固定的位置，为提高系统整体识别速度，在第一次识别时可用手动定位的方法标志出全体数字所在区域，以后同一类型和相同显示模式的监护仪无需再次标志，然后再对数字区域进行二值化处理。为提高下一步字符识别的效率，也可选用图像平滑、边缘提取等预处理的手段。

字符识别算法采用基于神经网络的数字识别算法进行数字识别。人工神经网络（artificial neural network，ANN）是理论化的一个人脑神经网络的模型，是模仿大脑神经网络结构和功能而建立起来的一种信息处理系统。人工神经网络最主要的功能就是分类，本文借助这个分类功能实现罗马数字的模式识别。

通过实验，建立的神经网络对图2中罗马数字识别正确率为100%，该算法完全能够满足本平台字符识别的要求。

2.3质控平台管理软件部分

通过PowerBuild语言和SQL Server数据库进行平台软件的编写，整个质控流程能满足《军队卫生装备质量检测技术规范》对心电监护仪的质控要求，完成数据的分析、预处理、统计、评判以及质控工作全流程的监控和记录。

当原始记录表中检测项的数据全部采集完毕后，如心电脉搏、呼吸、无创血压、血氧饱和度，误差一栏会自动计算并显示结果，同时判断该心电监护仪质量控制检测结果是否合格，结果显示如图3所示。

图3　质控管理平台中监护仪质量检测原始记录的界面

2.4系统优势及应用效果

该系统研究首次提出按《军队卫生装备质量检测技术规范》对监护仪的质控流程进行自动化实现的概念，保证质控工作客观、高效。此外，该系统采用将质控流程的设定、检测数据的采集、记录报告的生成和质控流程的监控与记录融为一体的方法。该方法将大大提高质控的工作效率，克服人为因素，保证客观结果，满足快速质控检测的要求，对质控保障工作的开展具有十分重要的意义。本设计充分考虑实用性、可扩展性和先进性，以便使该研究随新型质控设备的发展和计算机网络技术的改进而不断完善和充实，适应各种监护仪和最新的质控检测流程。该智能化质控平台使用以来，可明显提高对心电监护仪质量控制的检测时间，传统的检测方法检测一台监护仪大约需要30 min，使用该平台后可将检测时间缩短一半，并且检测原始记录电子化，方便检测记录的归档和查询。对于检测任务繁重的大型三甲医院，使用该系统对医工人员的帮助将更加明显。

3　结语

该平台将使医院质控工作朝着准确、高效和客观的方向发展，并把医工人员从繁重的具体操作中解放出来，克服主观因素，确保客观结果，并进行质控工作全流程的监控和记录，大大提高了工作效率和水平。该平台的实施，是对应用质量控制工作的升级与改进，提升了医疗诊治质量水平，满足了患者客观需求，为创造和谐的医患关系提供了重要保证[10]。该项研究与计算机远程操控技术的结合将使监护仪远程质控工作成为可能。

[1]余奎，曲哲，孙宝军，等.医疗设备质量控制管理把控环节的探讨[J].医疗卫生装备，2014，35（8）:130-131.

[2]徐新民，胡军智.持续加强高危医疗设备质量控制的策略[J].医疗卫生装备，2013，34（4）:102-103.

[3]李怡勇，米永巍，郭赤.构建医疗设备质量控制体系的实践探讨[J].医疗卫生装备，2010，31（3）:4-5.

[4]蒋忠伟，方梅华.医院医疗设备维修管理方案的设计[J].医疗卫生装备，2013，34（8）:40-42.

[5]卢爱国，张金葆.构建医院医疗设备质量控制体系的几点做法[J].医疗卫生装备，2013，34（9）:113-115.

[6]张燕.浅谈国产多参数监护仪的保养、维护及质量控制[J].医疗装备，2009，22（11）: 60-61.

[7]黄亨建，贺勇，黄俊，等.智能化质量管理在ILGEM3000重症监护仪的应用评价[J].检验医学，2010，25（11）:906-908.

[8]贺勇，黄亨建，黄俊，等.一种新的智能化质量控制管理方法[J].检验医学，2010，25（7）:576-578.

[9]熊馨，赵建军.一种低成本的图像采集方法[J].机械与电子，2008，26（5）:70-71.

[10]李怡勇，郑小溪.医院医学工程学科发展的再思考[J].解放军医院管理杂志，2009，16（1）:81-82.

（收稿：2014-06-04修回：2014-09-16）

Research on intelligent quality control platform of ECG monitor

LI Tao,LI Yi-yong,ZHENG Shi-qiang,MI Yong-wei,GUO Chi
(Department of Medical Engineering,Wuhan General Hospital of Guangzhou Military Area Command,Wuhan 430070,China)

Objective To design a set of quality control management platform of ECG monitor in order to evaluate the quality of ECG monitor quickly and objectively and monitor and record the whole course of quality control.Methods The quality control platform was designed with the existing ECG monitor quality control methods,the existing detection devices,database technique and digital recognition technique based on neural network.Results The platform could be used for the intelligent data acquisition,data recognition,data analysis and statistics of ECG monitor quality control.Conclusion The platform may enhance the quality control of ECG monitor greatly.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（5）：86-88]

ECG monitor;quality control;digital recognition;intelligence

[中国图书资料分类号]R318.6；TH772.2A

1003-8868（2015）05-0086-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.05.086

武汉总医院院内课题（201216）

李涛（1986—），男，主管技师，主要从事医疗设备维护和管理方面的研究工作，E-mail:342838630@qq.com。

430070武汉，广州军区武汉总医院医学工程科（李涛，李怡勇，郑诗强，米永巍，郭赤）

图1心电监护仪智能化质控平台的组成框图

心电监护仪智能化质控平台的工作流程依据《军队卫生装备质量检测技术规范》进行，步骤为：（1）进行外观及附件检查，由医工人员将检查结果填入平台软件中的监护仪质量检测原始记录表。（2）根据监测项目选择相应监测模式，如新生儿模式、成人模式，合理设置监护仪的参数报警上下限，打开心律失常报警检测功能等，然后由医工人员进行连接。（3）依据《军队卫生装备质量检测技术规范》的检测要求对如下项目进行检测：①心率检测：依次自动设置PS420多参数模拟器输出心率信号在30、60、100、120和180次/min，并通过图像采集与识别部分记录监护仪心率示值。②呼吸频率检测：自动设置PS420多参数模拟器的呼吸模式下基线阻抗500 Ω，阻抗变化率为3 Ω，再按顺序依次设置模拟器输出呼吸率信号在15、20、40、60和80次/min，并通过图像采集与识别部分记录监护仪呼吸频率示值。③无创血压示值检测：自动依次设置BP pump-2无创血压模拟器输出60/30（40）、80/50（60）、100/65（76）、120/80（93）及 150/100（116）mmHg（1 mmHg= 133.322 Pa）共5组参数，同时监护仪设为按规定时间自动充气模式，然后通过图像采集与识别部分记录监护仪上示值。④血氧饱和度检测：自动设置Index 2血氧模拟器的血氧饱和度值为85%、88%、90%、98%和100%输入监护仪，通过图像采集与识别部分记录监护仪的血氧饱和度示值。⑤自定义检测：预留自定义检测项目，以便完成新的《军队卫生装备质量检测技术规范》对监护仪质量控制的要求。（4）质量控制测量结束后，根据《军队卫生装备质量检测技术规范》的要求，自动分析、统计处理数据，作出相应的判断，生成监护仪质量控制的原始记录，同时进行质控时间、地点、流程和人员的输入记录以及质控流程的监控。