基于物联网的智慧护理系统的设计与实践

山其君，孙蓓，孙国强，张志文，薄海欣，张锋（通信作者）

中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院 （北京 100730）

物联网为我国“十四五“规划提出的七大数字经济重点行业之一[1]，物联网技术是其中一个重要的发展方向。随着物联网技术的不断发展，其在医疗场景中的应用越来越广泛[2-6]。传统的输液流量监测方法存在需要护士巡视或患者呼叫等问题，甚至还存在护士难以判断患者呼叫请求的优先级等问题[7]。近年来，随着临床对医疗数字化、智能化管理的需求越来越迫切，使原有输液流量监测和生命体征采集方式亟需改变。

智慧护理系统是在传统护理模式基础上，结合物联网技术，实现对护理过程监测和数据采集。基于此，本研究旨在探讨智慧护理系统的现状、系统设计、系统功能和应用效果。

1 智慧护理系统分析

1.1 现状分析

输液和生命体征采集是护理工作的重要组成部分。原有输液流量监控采取护士巡视方式或患者主动呼叫方式，护士难以通过患者按铃判断呼叫请求的优先级。且此种方式效率低，易出现误判和漏诊等问题，严重影响护理质量。此外，原有生命体征的采集需使用血压计、血氧仪等不同设备获得患者生命体征的数据，护士需多次往返护士站。在目前智能化管理的背景和要求下，原有输液流量监控和生命体征采集方式迫切需要被改变。

1.2 需求分析

在不改变现有流程的前提下，基于物联网的智慧护理系统需实现输液全程监测和患者生命体征采集功能，包括识别剩余液体量和异常情况，输液结束有提醒和记录，有输液异常报警记录和完成时间记录。且能够实现同一设备获得患者体征数据信息，并回传至医院信息系统（hospital information system，HIS）中，减少护士因更换采集设备而往返护士站的次数。同时，该系统可通过实时监测输液流体量和患者生命体征，使护士及时发现和处理异常情况，有效避免患者出现不良反应等。

1.3 业务流程分析

输液流程常规包括以下环节：收到医嘱—领取药物—打印条码—配液—扫码确认患者信息—输液—完成执行医嘱。虽然此过程在HIS 系统中已经记录了患者的输液时间点，但没有记录输液完成的时间信息。同时，当出现输液剩余液体量、剩余时间及输液流速过快、过慢、停滞3 种异常情况时，护士无法准确获知。 因此，本研究智慧护理系统中的输液监控系统，要求护士在扫码确认患者信息后将输液瓶挂在监测终端，随时监测剩余液体量、剩余时间；同时，将输液流程延伸至输液结束的时间点并进行记录。生命体征采集系统通过兼具采集血压、脉搏、血氧等患者体征信息功能，并传输至HIS 系统，以改变原有方式通过不同设备测量、人工录入数据的流程。

2 智慧护理系统设计

2.1 系统架构

2.1.1 输液监测系统架构

输液监测系统由硬件和软件2 个部分组成。硬件部分包括输液监测终端、物联网组网设备、中央处理器、输液监测中央站。输液监测终端属于感知层，物联网组网设备属于传输层，中央处理器属于应用层，输液监测中央站属于展示层，见图1。输液监测终端用于感知患者输液剩余液量和计划完成时间，并将数据通过物联网组网设备向中央处理器发送信号，可进行单机报警。输液监测系统中输液监测终端与中央处理器间，支持双向射频识别（radio frequency identification，RFID）通信。中央处理器通过计算，将数据信息整合成需要在监测中央站展示的形式；监测中央站展示患者输液监测结果，同时可监测每个监测终端的电池电量、信号强弱，并进行报警和语音播报。输液监测系统软件部署在中央处理器上，通过局域网络方式访问，在护士站的护理白板展示。护理白板依托会议白板硬件，搭载展示护理信息的软件，展示内容包括床位图、手术安排、医嘱执行等信息。

图1 输液监测系统示意图

2.1.2 生命体征采集系统架构

生命体征采集系统通过兼具血压、脉搏、血氧测量功能的设备，构建感知层。该设备通过无线网络形式传输信息，支持在院内网络环境下与HIS 系统对接，并进行双向通信。生命体征采集系统可以从HIS 系统获取患者信息，在设备上显示患者列表，还能向HIS 系统回传患者生命体征信息。

2.2 系统功能

根据护理工作中的输液和体征采集工作设计智慧护理系统输液监测和生命体征采集2项主要功能。

2.2.1 输液监测功能

应用输液监测系统与HIS 系统对接，获取患者床位信息，并显示在输液监测终端、输液监测中央站。输液监测终端自动识别50 ～3 000 ml 规格输液袋或输液瓶，具有自动检测多袋或多瓶的功能。监测终端测量剩余液体量，计算剩余时间，不依赖于中央处理器，可单独工作。输液监测中央站可调节各输液监测终端的报警上、下限及报警余量，并可任意设定定量输液功能及定速报警功能。

2.2.2 生命体征采集功能

生命体征采集系统与HIS 系统相连，获得患者信息，在扫描患者腕带确认患者身份后，测量患者血压、血氧等生命体征数据。利用物联网技术，将采集数据回传至HIS 系统护理病历中，实现采集患者生命体征数据并引入护理病历。

3 应用实践效果分析

智慧护理系统上线前后的实践效果比较见表1。应用智慧护理系统的输液监测功能及生命体征采集功能效果明显提升。智慧护理系统中的输液监测功能包括输液流速异常监测、剩余液体量、输液完成时间。以上功能可以帮助护士精准掌握输液进度和输液过程中的异常情况。生命体征采集功能中，如生命体征采集所需时间由约60 s 缩短至约20 s，测量1 间病房内40 例患者用时由2 400 s缩短至800 s，节约了采集时间，工作效率提高60%。通过物联网技术的应用，护理人员可以更好地管理患者输液过程中的生命体征，提高医疗质量和安全性。另外，智慧护理系统的生命体征采集功能整合了护士采集患者生命体征的多种设备，优化了生命体征数据记录与录入方式，提高了生命体征的录入效率和数据的准确性，同时减少了人为错误。总之，智慧护理系统可以实现输液全程监测和患者生命体征采集的功能，提升了管理效能和患者安全。

表1 智慧护理系统上线前后管理效果比较

4 总结与展望

基于物联网的智慧护理系统，可以通过多种传感器技术和数据传输方式，实现输液监测和生命体征采集的智能化和数字化，为医院提供高质量护理管理和数字化转型的技术支持。在输液监测功能方面，可以增加输液剩余液体量、异常情况监测和主动报警功能。在生命体征采集方面，能够实现数据回传HIS 系统。两者结合可以优化管理流程，减少工作量，提高生命体征采集的工作效率，节约测量生命体征时间。智慧护理系统的应用也为医院带来许多益处，包括提高护理工作效率、减轻护士的工作负担、提高患者安全等。同时，通过数据的采集和分析，医院还可以获取更多的信息，以便更好地进行决策和管理。总之，智能化管理是未来医疗护理的趋势，物联网技术可以为输液流量监控和生命体征采集等重要护理工作带来更好的解决方案，进一步提高护理工作效率和质量，为患者提供更好的医疗服务。