基于移动家庭医生平台的医患共享电子血压计研发与应用*

李禹廷 邢登祥 王洪强 刘 学 王运通 高文艳 胡文平 林一帆*

高血压是临床常见的慢性终身性疾病,也是脑卒中、冠心病和肾衰竭的主要发病因素[1].传统的高血压患者门诊随访就诊模式导致血压监测频率低、患者依从性无法保证,危险因素信息的收集、分析与管理、医生的用药调整以及患者的反馈常常处于相互割裂的、不连续的状态,是导致我国高血压患者知晓率、治疗率和控制率低的主要原因[2].

目前,我国每年350万例心血管病死亡患者中至少50%与高血压有关,高血压患者的知晓率、治疗率和控制率分别为30.2%、24.7%和6.1%,且整体低于欧美发达国家[1-3].由于我国医疗资源过度集中于大型三甲医院,使得对高血压等慢病管理体系结构不尽合理,高血压患者慢病管理效率低,无论是住院还是门诊,慢病患者的日常治疗和健康管理均处于不连续的状态,无法有效满足社会对慢病管理服务的合理需求[4-5].为了改善包括高血压在内的慢病管理与诊疗状况,国家卫生建康委员会提出家庭医生、分级诊疗、医联体建设等重大措施,同时提出通过互联网、物联网解决远程医疗等方法配合落实[6].然而,在高血压患者诊疗管理方面,目前还缺少一款基于物联网远程家庭医生平台的医患共享式血压计.为此,本研究设计一款基于移动家庭医生平台的医患共享电子血压计,可以实现患者在手机家庭医生平台患者端应用程序(application program,APP)操作检测自身血压,检测结果同时储存、显示在医生端,医生可以在远程实时指导患者用药.

1 医患共享电子血压计总体设计

医患共享电子血压计主要由微控制器单元(micro control unit,MCU)、气泵、电磁阀、漏气阀、传感器、液晶显示器(liquid crystal display,LCD)和蓝牙模块组成.人体的血压首先通过绑带转化成气压,通过气管将压力传送给传感器,传感器采集到气压值转化成电信号送入MCU,然后计算得出测量结果显示在LCD上,同时将结果通过蓝牙模块传输到手机APP.医患共享电子血压计总体设计见图1.

图1 医患共享电子血压计系统总体设计

2 医患共享电子血压计硬件及软件模块

2.1 硬件模块

2.1.1 微控制器模块

主控采用台湾松翰科技的SN8F5900系列集成电路(integrated circuit,IC),此系列IC专门为血压计、耳温枪应用产品而设计,采用8051MCU核心、64 KB Flash Memory、标准Keil compiler开发环境,内建高精度模拟前端(analog front end,AFE)电路,整合运算放大器(operational amplifier,OPA)、可编程增益仪表放大器(programmable gain instrumentation amplifier,PGIA)与24-Bit高精度模拟数字转换器(analog-to-digital converter,ADC),高整合度及精准度高.微控制器模块见图2.

图2 医患共享电子血压计微控制器模块

2.1.2 压力信号采集模块

采用BS261系列电阻式压力传感器,其体积小,灵敏度高,高可靠性和稳定性,集成温度感应,可以实现外部环境-45~125 ℃,外部压力在0~40 kPa的精准测量,并与输出电压呈现较好的线性关系.压力信号采集模块见图3.

图3 医患共享电子血压计压力信号采集模块

2.1.3 充放气控制模块

采用6 V气泵、电磁阀和漏气阀完成对绑带的充放气过程,驱动IC MX607集成两路N型金属氧化物半导体(N-metal-oxide-semiconductor,NMOS)功率开关管,超小型封装尺寸SOT23-6,较小的输入电流,并且内部集成续流二极管,主要应用在驱动2个单向转动的电机、电磁阀和继电器中.通过控制腕带自动充放气,同时检测袖带压力和提取袖带内脉搏震荡波.充放气控制模块见图4.

图4 医患共享电子血压计充放气控制模块

2.1.4 蓝牙模块

采用BM02蓝牙模块,BM02蓝牙模块是蓝牙4.0低功耗蓝牙(bluetooth low energy,BLE)单模模块,且时效性高、功耗低、超长待机以及处理能力强,可直接使用通用异步收发传输器(universal asynchronous receiver transmitter,UART)或串行外围设备接口(serial peripheral interface,SPI)通信方式进行开发,其脉象仪可通过蓝牙模块将脉搏波测试结果传输到手机APP上.蓝牙模块见图5.

图5 医患共享电子血压计蓝牙模块

2.1.5 语音播报模块

无手机APP连接时,医患共享电子血压计测量完成后可自动语音播报血压值,并根据世界卫生组织(WHO)标准提示血压健康状况.语音播报模块见图6.

图6 医患共享电子血压计语音播报模块

2.2 软件模块

为手机端APP的应用,使用智能手机登录,支持与指定硬件连接.患者使用患者端APP在家检测血压,其结果同时显示在医生端,并进行归档.患者可将病情描述及相关检查一起发送给家庭医生,医生在家庭医生端APP为患者调整处方,患者手机支付后快递到家.该应用旨在建立专家与复诊患者线上健康咨询,线下诊疗落地相结合的互动机制,建设具有特色的医院+互联网延伸服务平台,改善患者就医难的状态,提高医疗服务水平.

3 医患共享电子血压计的应用效果

3.1 功能齐全

通过患者端进行血压测量,将数值传入医生端,根据患者血压波动特点、血压曲线进行针对性分析,从而对降压药的种类、计量、服用降压药的时间及测量血压时间制定个体化的治疗方案.同时,可以保存患者的血压波动曲线,对患者的复诊及高血压相关性疾病就诊起到很大的辅助作用.截止目前,应用该系统管理高血压患者1000余例,医生根据每一位患者的血压波动特点,如血压的最高值及最低值、血压的高峰时间段进行系统监测,以及了解患者一般生活规律,根据不同患者的个体差异、血压波动的特点进行用药及保健指导,患者反馈良好.

3.2 管理智能

患者使用该产品及家庭医生平台智能软件包,可以实现下列基本功能:①可实时上传并储存血压测量结果,并根据测量日期自动生成血压变化趋势图,且血压值不可人为更改;②当血压测量结果超出设定的异常预警值会自动预警,并发送信息至医护终端,方便医护人员及时了解患者不良血压信息,并第一时间与患者取得联系;③患者亲友可关注患者并查看血压记录,设置血压高限提醒值,当血压升高到提醒值时,向亲友推送血压信息;④可以提供家庭医生平台预约医生完成其他慢性疾病的远程会诊、复诊等[7].

4 结论

本研究开发的一款经过改良的新型基于物联网医患共享电子血压计,避免了传统的家庭血压监测方式存在诸多弊端,如缺乏规范的指导、手写的血压信息不完整不精确、血压信息反馈的缺失等,作为家庭血压监测的延伸,极大提高了可及性和方便性[8].患者可以通过终端的血压测量装置按要求测量血压,血压数据自动上传并保存,家庭医生平台的医护端和患者端均可通过带有无线上网功能的智能终端(能无线接入互联网的智能手机)查看血压值和变化趋势图,在远程血压监测基础上加上团队协作(包括医生、护士)综合管理,可以更大程度上提高患者依从性,提高血压达标率,降低心血管疾病风险[9-10].医患共享电子血压计设备及相关的家庭医生平台对家庭医生、医联体分级诊疗以及远程慢病管理的新医疗模式推广均具有重要意义.