新生兒同步置換輸血系統(tǒng)研制

孫繼蕃楊傳忠易明軍

1 深圳圣諾醫(yī)療設(shè)備股份有限公司 （廣東 深圳 518055）　2 深圳市婦幼保健院 （廣東 深圳 518017）

新生兒同步置換輸血系統(tǒng)研制

孫繼蕃1楊傳忠2易明軍1

1 深圳圣諾醫(yī)療設(shè)備股份有限公司 （廣東 深圳 518055）2 深圳市婦幼保健院 （廣東 深圳 518017）

內(nèi)容提要： 換血療法是是新生兒治療高膽紅素血癥最迅速且有效的方法，采用同步置換輸血系統(tǒng)替代人工換血操作，可以達(dá)到輸血、抽血過(guò)程同步。系統(tǒng)使用輸血泵輸血、抽血，并采用電子秤測(cè)量輸血和抽血量，可以提高血液置換的同步性和安全性；換血速度、換血量可以在手術(shù)前設(shè)置好，換血過(guò)程不需要人工參與，降低對(duì)醫(yī)護(hù)人員的依賴，方便掌握和推廣。

換血 新生兒 同步

1.引言

置換輸血是用于治療重癥新生兒溶血癥高黃疸、防止和治療新生兒高膽紅素腦病的有效手段，可以快速、有效地降低血膽紅素。所謂置換輸血，就是用健康的血液制品輸入人體，同時(shí)將病人體內(nèi)有問(wèn)題血液同步排除的治療技術(shù)。

2.技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，歐美國(guó)家經(jīng)歷了對(duì)新生兒黃疸的認(rèn)識(shí)和診治從忽視到重視的轉(zhuǎn)變過(guò)程，其原因是上世紀(jì)90年代在歐美國(guó)家核黃疸的發(fā)病率增高，故在2004年美國(guó)兒科學(xué)會(huì)重新修訂的新生兒黃疸治療指南中將預(yù)防重度黃疸與核黃疸的發(fā)生提到了第一重要內(nèi)容。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在新生兒溶血癥手術(shù)治療中，已經(jīng)廣泛采用置換輸血的療法。

國(guó)內(nèi)置換輸血手術(shù)其發(fā)展經(jīng)過(guò)了從最早的手工非同步換血，到同步換血，再到經(jīng)外周動(dòng)靜脈同步換血。其方法是置換輸血過(guò)程中，通過(guò)靜脈輸入新血的同時(shí)，從動(dòng)脈中將原有的血液抽出來(lái)，輸血、抽血兩個(gè)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行［1］。輸血、抽血主要靠醫(yī)務(wù)人員人工操作完成，操作復(fù)雜，容易造成患者的血壓大波動(dòng)，產(chǎn)生治療風(fēng)險(xiǎn)。

本文提出新生兒同步置換輸血系統(tǒng)，集輸血泵、注射泵、電子秤、加溫器和主控系統(tǒng)于一體，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)同步置換輸血。

3.系統(tǒng)方案

系統(tǒng)由主控系統(tǒng)、輸血子系統(tǒng)、抽血子系統(tǒng)、和稱重子系統(tǒng)組成，功能框圖如圖1。

3.1主控系統(tǒng)

主控系統(tǒng)由主控板、電源板、遠(yuǎn)程接口和人機(jī)交互組成。

圖1. 功能框圖

主控CPU采用TI公司的ARM Cortex A8，主頻800MHz，系統(tǒng)內(nèi)存256MB，存儲(chǔ)卡采用micro SD，存儲(chǔ)空間為4GB。為滿足內(nèi)部通訊和外部通訊需求，主控板設(shè)計(jì)USB接口2個(gè)，CAN接口1個(gè)，RS485接口1個(gè)，RS232接口1個(gè)，I2C接口2個(gè)及10/100MBPS以太網(wǎng)接口1個(gè)。

電源板實(shí)現(xiàn)電源管理功能，100～240V，50/60Hz交流輸入，15VDC/10A輸出。電池采用12VDC/20AH可充電鎳氫電池，可供系統(tǒng)在電池供電情況下工作2小時(shí)。

人機(jī)交互系統(tǒng)采用15?觸摸屏，提供用戶操作界面和報(bào)警提示。

遠(yuǎn)程接口為與醫(yī)院HIS系統(tǒng)連接的接口，有線方式采用以太網(wǎng)接口，無(wú)線方式采用WIFI通訊。

3.2輸血子系統(tǒng)

輸血子系統(tǒng)由加溫器和2臺(tái)輸血泵組成，實(shí)現(xiàn)血紅細(xì)胞懸液和血漿按比例混合輸入人體，加溫器將輸入血液溫度加熱至接近人體體溫，防止溫度過(guò)低帶來(lái)不良反應(yīng)。

加溫器采用干式平板式加熱器，只要將輸血器沿管槽繞在平板加熱器上就可以實(shí)現(xiàn)加溫功能，操作簡(jiǎn)便，不需要額外耗材。加溫器溫度設(shè)置范圍為35°C～38°C。

輸血泵采用半擠壓結(jié)構(gòu)蠕動(dòng)泵，不破壞血液成分［2］。輸血速度調(diào)節(jié)范圍為1ml/h～1200ml/h，滿足臨床換血輸血速度；氣泡傳感器采用超聲波氣泡檢測(cè)方式，壓力傳感器檢測(cè)范圍為100～900mmHg，保證輸血過(guò)程安全。為保證輸血安全，輸血泵采用雙CPU結(jié)構(gòu)，對(duì)步進(jìn)電機(jī)控制、壓力檢測(cè)、氣泡檢測(cè)實(shí)施雙重監(jiān)控，在單一故障下仍保證輸血安全。

3.3抽血子系統(tǒng)

由抽血泵和肝素泵組成，實(shí)現(xiàn)人體動(dòng)脈抽血功能。抽血泵結(jié)構(gòu)與輸血泵相同，肝素泵采用注射泵，最大可使用50ml注射器，防止血液置換過(guò)程在管路中凝結(jié)。

3.4稱重子系統(tǒng)

由三臺(tái)相同的電子秤組成，實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量輸血和抽血重量變化，向主控系統(tǒng)反饋輸血、抽血速度，主控系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置的密度值，計(jì)算輸血泵、抽血泵速度是否合理，并實(shí)時(shí)調(diào)整換血速度。

電子秤測(cè)量范圍為0.1～2000g，可以滿足臨床新生兒換血需求。

4.軟件功能

4.1主控系統(tǒng)軟件

實(shí)現(xiàn)對(duì)輸血、抽血子系統(tǒng)的自動(dòng)控制，根據(jù)稱重子系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)輸血、抽血速度，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)異常情況進(jìn)行聲光報(bào)警，實(shí)現(xiàn)和醫(yī)院HIS系統(tǒng)的連接等。

主控系統(tǒng)軟件采用Linux操作系統(tǒng)，完成以下任務(wù)：

· UI通信包處理：處理控制進(jìn)程和UI進(jìn)程之間通信的數(shù)據(jù)包的封包和解包，以及操作響應(yīng)等；

· 故障管理：負(fù)責(zé)記錄當(dāng)前的故障以及消除故障、防止故障重復(fù)上報(bào)等功能；

· 用戶事件響應(yīng)：用于將用戶的操作轉(zhuǎn)換成其他格式發(fā)送給其他模塊進(jìn)行處理；

· 用戶登錄管理：用來(lái)接受用戶登錄請(qǐng)求，并決定其是否可以登錄；

· 數(shù)據(jù)庫(kù)指令轉(zhuǎn)換：接受用戶的數(shù)據(jù)庫(kù)操作請(qǐng)求，并將其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，發(fā)送給數(shù)據(jù)庫(kù)線程執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作；

· 數(shù)據(jù)處理：統(tǒng)一整合CAN總線從外設(shè)采集到的數(shù)據(jù)，并傳送給UI界面；

· 邏輯判斷：對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，并決定是否報(bào)警或消除故障；

· 狀態(tài)管理：管理系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)變更。

圖2. 輸血泵/抽血泵軟件主流程

系統(tǒng)軟件主界面包含輸血（包括血漿和懸液）/抽血速度、已輸血量/已抽血量、平衡差及加溫器溫度等主要臨床信息，其他參數(shù)設(shè)置、歷史記錄、患者信息等可通過(guò)菜單進(jìn)入設(shè)置和查詢。

表1.

4.2輸血泵/抽血泵

輸血泵和抽血泵根據(jù)主控系統(tǒng)設(shè)置的速度、輸血量等參數(shù)進(jìn)行換血，主要軟件功能如下：

· 初始化：端口初始化和CAN通信接口初始化，包括工作方式配置、接收濾波器配置、波特率配置、發(fā)送優(yōu)先級(jí)等。

· 系統(tǒng)自檢：完成氣泡傳感器、壓力傳感器、電機(jī)、按鍵自檢。

· CAN模塊通訊：檢查CAN ID是否設(shè)置、接收和發(fā)送數(shù)據(jù)、上位機(jī)命令解析和處理。

· 電機(jī)控制：根據(jù)上位機(jī)設(shè)置參數(shù)進(jìn)行電機(jī)控制，如果發(fā)生異常需要終止輸血立即停止電機(jī)。

· 異常檢測(cè)：實(shí)時(shí)檢測(cè)輸血/抽血管路壓力、氣泡、電機(jī)運(yùn)行速度，如發(fā)生異常停止換血并報(bào)警。

軟件主流程如圖2。

4.3電子秤

電子秤采用與輸血泵相同的主系統(tǒng)流程，完成功能有：· 數(shù)據(jù)采集和處理：采集傳感器數(shù)據(jù)并進(jìn)行濾波處理，防止因抖動(dòng)造成重量的誤判斷。

· 通訊：通過(guò)CAN總線與主控系統(tǒng)通信，上位機(jī)命令解析和處理、接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。

· 異常處理：檢測(cè)傳感器狀態(tài)，如出現(xiàn)異常立即發(fā)送報(bào)警。

5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為驗(yàn)證本系統(tǒng)工作準(zhǔn)確性，進(jìn)行4組測(cè)試，對(duì)比輸入血液和輸出血液總量，測(cè)試結(jié)果如表1。

6.結(jié)論

本系統(tǒng)同步置換輸血，大大降低了臨床換血的便利性，在換血前設(shè)置好換血速度、換血量等信息，不需要醫(yī)護(hù)人員手動(dòng)操作，系統(tǒng)可以自動(dòng)完成換血，降低了醫(yī)護(hù)人員的工作量。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，使用本系統(tǒng)進(jìn)行換血，換血誤差可以控制在5%以內(nèi)，解決了人工操作換血速度和換血量不易控制的問(wèn)題，可在臨床中廣泛推廣。

［1］康文清， 熊虹， 焦敏， 等. 外周動(dòng)靜脈同步換血治療新生兒重癥溶血癥［J］. 河南醫(yī)學(xué)研究，2002，11（3）:257-258.［2］楊莉， 晏玲. 使用輸血泵行新生兒外周動(dòng)靜脈同步換血的護(hù)理［J］. 檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)與臨床，2011， 8（23）:2926-2927.

1006-6586（2016）05-0035-03

R197.39

A

楊傳忠，深圳市婦幼保健院

文為深圳市科創(chuàng)委技術(shù)開發(fā)（No.：CXZZ20140509142009116）資助項(xiàng)目