模拟输注系统的设计与应用

翟凤杰，王欣然，孙雪梅，尉俊铮，梁志刚

首都医科大学宣武医院 a. 信息中心；b. 普通外科，北京 100053

引言

出入液量记录是护理日常工作中非常重要的一部分，是反映机体内水、电解质、酸碱平衡的重要指标，可以作为临床上了解患者病情、辅助诊断、制定治疗方案的重要依据。输液量在入量的统计中占有重要比重，记录的准确性直接关系到24 h出入量小结的临床指导意义。通过对出入量记录质量影响因素进行分析发现，责任护士的主观差异对输液量记录的准确性影响较大[1-2]。首先，记录的及时性和全面性难以把控，漏记、后补的情况时有发生；再者，在做12 h或24 h出入量小结时，将标称液量当作实际入量计算，或者仅凭目测估算剩余液量，特别是脂肪乳等大剂量营养液输入时差异性会更大[3]。

输液泵、注射泵等精准辅助仪器在医疗机构的广泛应用有效地提高了临床给药操作的准确性、均匀性和安全性[4-5]。输液流速的稳定控制为精确计算任意时刻的入量提供了可靠途径。如何减少非护理任务占用的优势资源，降低护理人员管理输注泵的劳动强度，使其能够将有效的精力和时间更多地应用在患者专业照护工作上，就显得尤为重要和迫切[6-8]。

1 输注泵参数采集可行性分析

信息技术之所以在医疗行业得到广泛的应用，正是因为可以借助数字通信网络实现图像、文字、数据、图表等医学信息的数字化采集、存储、处理、检索和传输。信息技术相较人工操作的优势集中体现在能够实现医疗数据实时采集和自动化后处理。而要解决上述问题，就需要信息技术与临床工程学相结合，实现输注泵运行参数的数字化实时采集以及自动化后处理。

输注泵通过电子控制装置作用于输液导管或注射器达到精确控制输注速度的目的。传统的医疗服务模式中，医护人员仅仅关注输液开始时间、结束时间、输液量等参数。由于临床工程与信息技术的辅助支持水平较低，很难有足够的精力详细记录并展示在输液过程中的输液速度变化，无法对医疗过程进行精确地把控。

临床工程对于输注泵的关注点集中在计量性能的检定和质量控制上，对于设备的信息输出并未给予足够的重视[9-12]。基于成本的考虑，在输注泵的采购中，信息输出接口模块的配置程度并不高，大多数医疗机构早期采购的输注泵基本上都没有配置输出接口模块。而随着临床工程与信息技术的深入结合，医疗辅助仪器运行参数的自动实时采集逐步得以实现，新型输注泵应用临床时配置输出接口模块的比例也大幅提升[13-14]。输注泵在工作状态时，能够通过输出接口模块向外输出设备运行参数。基于此，我们开发了一套模拟输注系统，辅助护理人员便捷地管理多个输注泵，可以随时获取更加精准的累积输液量。

2 输注系统架构设计

2.1 输注泵参数自动采集

对于配置了信息输出接口模块的输注泵工作单元，可以通过RJ45网口或RS232串口连接具有数据采集功能的数据采集器，用于获取各个输液泵、注射泵的运行参数信息，包括输注泵标识（即泵的编号）、输注开始时间、输注泵速度（包括流速以及流速单位）。数据采集器将接收到的参数信息传递给与其相连的处理器，后者将参数信息以存储列表的形式存储到存储器中。处理器由判断单元、建表单元、信息添加单元、计算器、曲线生成单元和数据输出单元构成，依据参数信息的内容向存储器发出建表或插入数据等指令（图1）。数据采集器接收到的参数信息可以是输注泵刚刚启动时输出的初始参数信息，也可以是在输注泵工作过程中工作状态发生变化后输出的参数信息。将这些参数信息存储至与输注泵标识相匹配的存储列表中，从而实现对输注过程中泵的工作状态的记录。

图1 输注参数自动采集系统

处理器模块作为整个参数采集流程的核心环节，其各个单元数据处理机制如下：① 判断单元，用于判断接收到的参数信息是否为输注泵启动时输出的初始参数信息，如果是，向建表单元输出列表建立信号；如果不是，向信息添加单元输出触发信号；② 建表单元，用于当获取到列表建立信号后，建立与输注泵标识相匹配的存储列表；③ 信息添加单元，用于当获取到触发信号后，将参数信息存储至与输注泵标识相匹配的存储列表中，同时将输注开始时间作为输注结束时间添加至存储列表中最近一次存储的参数信息中，如果数据采集器接收到输注泵停止工作时输出的停止信息，信息添加单元获取到停止信号后，将停止信号生成的时间作为结束时间添加至存储列表中最近一次存储的参数信息中；④ 计算器，用于依据被加入输注结束时间的参数信息中的结束时间、输注开始时间和输注泵速度计算由输注开始时间至结束时间的时间段内的输液总量，将所得输液总量存储至存储列表中的参数信息中；⑤ 曲线生成单元，用于当将停止信号生成的时间作为结束时间添加至存储列表中最近一次存储的参数信息中后，依据存储列表中存储的所有参数信息，生成用于标称输注泵在不同的时间段内的输注速度的变化曲线；⑥ 数据输出单元，用于当获取到输注泵停止信号且生成输注速度变化曲线后，将对应的存储列表发送至外部存储器或计算机中，删除内部存储器中的存储列表（图2）。

图2 输注参数处理流程图

为了方便医护人员对患者每小时的药液注入量进行统计，还可以依据后处理获得的参数信息，自动计算得到患者每小时的注入量。当然，每隔一小时统计一次注入量可以是在患者输液过程中进行的，也可以是在患者输液完成后自动统计完成的。

2.2 模拟输注系统设计

对于没有配置信息输出接口模块的输注泵，无法通过数据采集器自动获取输注泵的运行参数信息。然而，我们可以设计一种模拟输注系统，人工记录各个输注泵的参数变化信息，替代数据采集器的自动采集功能；而处理器模块的判断单元、建表单元、信息添加单元、计算器、曲线生成单元和数据输出单元的功能由模拟输注系统后处理实现。该模拟输注系统可以作为一个输注数据采集模块集成到重症监护管理系统，进一步丰富监护室内数据采集的种类，既减轻了护理人员的重复工作量，又为临床辅助决策提供真实可靠的数据资源。模拟输注模块的开发工具和数据库技术应与所集成的重症监护系统保持一致，我们基于Visual Studio 2010开发环境，采用Client/Server体系结构，数据库采用Oracle技术加以实现。

该模拟输注系统由两个功能模块组成：输注泵管理模块和出入量查询模块。输注泵管理模块用于设定输注泵的数量、通过扫描输液标签实现泵与药品医嘱之间的绑定、调整输液速度。而出入量查询模块则是依据各泵的流速变化和调整时间自动计算任意时刻的输液累积量，连同口服及进食液量、尿量及排便量，以多种形式集中展示出入量变化，为医护人员随时掌握危重患者机体内水、电解质、酸碱平衡提供便捷的查询平台。

首先，对应用在同一位患者的一组输注泵顺序进行编号，即分配输注泵标识：1号泵、2号泵……扫描药品的输液标签即可实现药品医嘱与所对应的输注泵之间的绑定。针对每台处于工作状态的输注泵，只要输注速度发生改变，责任护士对应在系统中“输液调速”，模拟系统即可执行建表或信息添加操作，将参数信息存储至与输注泵标识相匹配的存储列表中（图3）。当输注泵停止工作时，责任护士只要在系统中将该泵的输注速度调整为0即可。每一次输注速度发生改变时，系统会依据输注结束时间、输注开始时间和改变前的输注泵速度计算出该输注速度条件下的输液量，然后将所得输液量存储至存储列表中的参数信息中。

图3 模拟输注系统“半自动”采集输注参数

对于配置了信息输出接口模块的输注泵，模拟输注系统也可以将自动采集器获取到的输注泵工作状态变化信息存储到对应输注泵的存储列表中。信息输出接口模块配置与否，都可以应用该模拟系统进行输注过程的全程记录，区别在于自动采集参数和护士手工录入参数。由于系统对每一台输注泵工作过程中输注速度的变化信息都做了记录，因此可随时查看输注泵在不同时间段内的输注速度的变化曲线以及输液量，为医护人员了解患者病情、辅助诊断、制定治疗方案提供了便捷、可靠的重要依据（图4）。同时这些参数信息可以自动添加、集成到护理记录和交班记录中，既保证了数据的准确性，又有效地减轻了护士的重复劳动。

图4 输注泵速度趋势图

3 结论

重症患者的诊疗方案与护理措施常常需要在短时间内做出准确的判断以应对紧急而又复杂的状况。出入液量作为反映机体内水、电解质、酸碱平衡的重要指标，及时准确的获取至关重要。输注泵在临床上的广泛应用，为输注参数的实时采集和自动化后处理提供了可能性。我们开发的这套模拟输注系统，既能够实现自动采集配置了信息输出接口模块的输注泵的工作参数，又能够兼容没有信息输出接口模块的输注泵，实现输注参数的“半自动”采集。进而能够计算出任意时刻的输液累积入量，结合出量数据共同绘制出可视化出入液量趋势图（图5），展示任意时刻的机体液体平衡数据。随着配置了信息输出接口模块的输注泵的广泛应用，护理人员只需遵医嘱关注输注泵的医疗使用，而无须再记录输注速度的改变或者累加输液量，输注参数的自动采集和智能后处理真正把这部分重复工作占用的时间还给了护士。基于集约和统一管理的考虑，早期投入使用的没有信息输出接口模块的输注泵也兼容到模拟输注平台上。将既往在手持移动终端记录输注速度等参数的模式转换成在模拟输注平台上记录，在没有增加工作量的前提下提供了更为直观、集中的出入量展示方式。

图5 可视化出入液量趋势图

该系统拥有较强的灵活性和兼容性，能够实现任何机型输注泵无障碍的数据采集，并且可以方便地集成到重症监护管理系统或者输液管理系统，为患者液体管理决策提供了智能、可靠的辅助手段，具有一定的推广价值[15-16]。