一種用于腫瘤放射治療中的患者實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)研制

譚庭強(qiáng)，李黎，李勇，廖雄飛，黎杰，王培

四川省腫瘤醫(yī)院·研究所，四川省癌癥防治中心，電子科技大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，四川 成都 610041

引言

腫瘤放射治療是利用放射線治療腫瘤的一種局部治療方法，是當(dāng)今腫瘤治療最主要的手段之一[1]，患者在接受放射治療時(shí)需要被固定在治療室內(nèi)的治療床上，單獨(dú)在密閉的治療室內(nèi)接受約3～20 min的治療。據(jù)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，惡性腫瘤患者治療過(guò)程中有50%～70%需要接受不同目的的放射治療[2]，其中包含部分同時(shí)患有心臟疾病、腦部疾病、幽閉癥的患者，接受姑息放療的重癥患者和裝有心臟起搏器等特殊設(shè)備的患者[3-4]。這些患者在放射治療中易出現(xiàn)心臟驟停、突發(fā)意識(shí)喪失、有痰液患者出現(xiàn)痰液堵塞、休克和窒息等危機(jī)患者生命的突發(fā)意外情況[5-6]。由于已普及的監(jiān)護(hù)設(shè)備在放射治療的特殊環(huán)境下很難實(shí)施對(duì)患者的有效監(jiān)護(hù)，目前主要還是靠工作人員通過(guò)視頻監(jiān)控來(lái)觀察患者在放射治療中的情況，當(dāng)患者在治療中出現(xiàn)上述突發(fā)意外時(shí)，工作人員不容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)(特別是使用面膜的患者)。臨床統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，放射治療中出現(xiàn)患者突發(fā)心臟驟停、意識(shí)喪失等狀況的并不少見(jiàn)，患者安全事件和醫(yī)療糾紛時(shí)有發(fā)生。

近年來(lái)，無(wú)論是放射治療從業(yè)人員、相關(guān)學(xué)會(huì)和政府機(jī)構(gòu)，還是患者及家屬、公眾都越來(lái)越重視放射治療的安全，尤其是自2010年紐約時(shí)報(bào)系列報(bào)道了關(guān)于放射治療的安全事件以來(lái)，放射治療的患者安全工作被提到了更高的議事日程上[7]，國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究人員也在著手這方面的研究[8-12]。在放射治療實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研制方面，柳先鋒等[13]就報(bào)道了通過(guò)射頻身份識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)放射治療中的患者實(shí)施多生理參數(shù)監(jiān)護(hù)的方法，但目前暫未查詢到類似方法的臨床應(yīng)用報(bào)道。

本研究選用藍(lán)牙無(wú)線脈搏血氧飽和度儀作為患者血氧飽和度和脈率的監(jiān)測(cè)設(shè)備，一臺(tái)帶藍(lán)牙功能的PC作為工作站，通過(guò)鍵盤視頻鼠標(biāo)（Keyboard Video Mouse，KVM）延長(zhǎng)器將鍵盤、視頻信號(hào)和鼠標(biāo)延長(zhǎng)至控制室的操作臺(tái)。放射治療擺位完成后將脈搏血氧飽和度儀夾在患者的手指上，開(kāi)始監(jiān)測(cè)患者的血氧飽和度和脈率，實(shí)現(xiàn)放射治療中對(duì)患者血氧飽和度和脈率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。臨床應(yīng)用中血氧飽和度能夠反映患者的呼吸情況，脈率跟患者的心率具有很好的一致性，對(duì)于這兩項(xiàng)生理參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能夠幫助醫(yī)務(wù)工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)患者呼吸心跳驟停等意外情況。

1 材料與方法

1.1 儀器設(shè)備

選用深圳市科瑞康實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的PC-60NW型藍(lán)牙無(wú)線脈搏血氧飽和度儀作為患者脈搏血氧飽和度和脈率的監(jiān)測(cè)設(shè)備。PC-60NW血氧飽和度儀采用光學(xué)測(cè)量法檢測(cè)患者的脈搏血氧飽和度和脈率，包含一臺(tái)指夾式血氧飽和度儀、手機(jī)終端軟件和PC端數(shù)據(jù)管理軟件，能夠?qū)y(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在PC終端的數(shù)據(jù)管理軟件上。同時(shí)，PC-60NW還可以自定義報(bào)警限制，當(dāng)測(cè)量結(jié)果超出限制時(shí)發(fā)出聲音報(bào)警信號(hào)。一臺(tái)聯(lián)想X220i帶藍(lán)牙功能、操作系統(tǒng)為Windows 7家庭普通版的個(gè)人筆記本電腦作為工作站；一套勝為科技公司生產(chǎn)的KEC-1300AB KVM延長(zhǎng)器；約30 m長(zhǎng)的CAT6網(wǎng)線一根；USB即插即用鍵盤、鼠標(biāo)各一個(gè)，液晶顯示器一臺(tái)；使用銘昇公司生產(chǎn)的SKX-1000D型透射式脈搏血氧模擬儀作為脈搏血氧信號(hào)源對(duì)集成后的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。該脈搏血氧模擬儀能夠模擬的血氧飽和度數(shù)值和誤差范圍分別是：98%、90%、85%、80%， 誤 差 ≤1%，75%、70%、65%、60%，誤差≤2%；能夠模擬的脈率值和誤差范圍分別是：240、180、160、120、100、80、60、30 bpm，誤差≤1 bpm。測(cè)試用的放射治療設(shè)備選用Elekta Axesse型醫(yī)用直線加速器。

1.2 系統(tǒng)集成方法

放射治療患者實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的系統(tǒng)集成連接，見(jiàn)圖1，無(wú)線脈搏血氧儀和PC工作站之間通過(guò)藍(lán)牙通信，使用KEC-1300AB KVM延長(zhǎng)器和CAT6網(wǎng)線將工作站的視頻信號(hào)、鼠標(biāo)和鍵盤延長(zhǎng)至放射治療控制室的操作臺(tái)；脈搏血氧飽和度儀數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)軟件Oximeter Data Manager V5.0.0.1安裝在PC工作站上；其中的放射治療設(shè)備可以是醫(yī)用直線加速器、伽馬刀、TOMO等外照射設(shè)備，也可以是后裝治療機(jī)等內(nèi)照射放射治療設(shè)備。

1.3 系統(tǒng)測(cè)試方法

使用校準(zhǔn)合格后的SKX-1000D型血氧模擬儀作為信號(hào)源，Axesse型醫(yī)用直線加速器作為放射治療設(shè)備對(duì)系統(tǒng)性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)，將直線加速器的射野開(kāi)到最大40 cm×40 cm，脈搏血氧飽和度儀放置于射野范圍內(nèi)，血氧模擬儀置于電磁干擾屏蔽盒內(nèi)，放置在加速器的射野外避免電磁干擾和射線干擾。參照文獻(xiàn)中報(bào)道的血氧探頭的性能檢測(cè)方法[14]對(duì)系統(tǒng)的性能參數(shù)作以下測(cè)試：

圖1 放射治療患者實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)集成連接圖

（1）脈搏血氧飽和度的測(cè)量范圍和精度測(cè)試：設(shè)置脈率為80 bpm，血氧飽和度選擇多個(gè)測(cè)量點(diǎn)（98%、90%、85%、80%、75%、70%），把模擬儀的預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)值與監(jiān)護(hù)系統(tǒng)測(cè)量值作對(duì)比，技術(shù)要求（85%～100%）誤差為±2%，（70%～85%）誤差為±3%。

（2）脈率的測(cè)量范圍與精度測(cè)試：設(shè)置模擬儀的血氧飽和度為98%，脈率選擇多個(gè)測(cè)量點(diǎn)（240、180、160、120、100、80、60、30 bpm），把模擬儀的預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)值與監(jiān)護(hù)系統(tǒng)測(cè)量值作對(duì)比，技術(shù)要求30～250 bpm誤差為±3 bpm。

（3）血氧變化響應(yīng)時(shí)間測(cè)試：設(shè)置模擬器的血氧飽和度為98%，脈率80 bpm，測(cè)量值穩(wěn)定后，在3 s內(nèi)將模擬血氧值調(diào)至80%，記錄測(cè)量值達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間；同樣的方法記錄血氧飽和度由80%上升到98%所需時(shí)間。

（4）脈率變化響應(yīng)時(shí)間測(cè)試：設(shè)置模擬器的血氧飽和度為98%，脈率80 bpm，測(cè)量值穩(wěn)定后3 s內(nèi)將脈率調(diào)至180 bpm，記錄測(cè)量值達(dá)到穩(wěn)定所需的時(shí)間；同樣的方法記錄脈率由180 bmp降至80 bpm所需的時(shí)間。

（5）放療設(shè)備的出束狀態(tài)對(duì)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的影響測(cè)試：預(yù)置血氧模擬儀血氧飽和度為98%，脈率為80 bpm，在直線加速器出射線和不出射線兩種狀態(tài)下分別連續(xù)測(cè)試10 min。射線能量分別選擇6、15 MV的X射線，劑量率為600 MU/Min以及6、15 MeV的電子線，劑量率設(shè)置為400 MU/Min。測(cè)試結(jié)果采用SPSS 19.0軟件行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)性能參數(shù)測(cè)試結(jié)果為脈搏血氧飽和度在98%、90%、85%三個(gè)測(cè)量點(diǎn)的誤差為±1.2%，在80%、75%、70%三個(gè)測(cè)量點(diǎn)的誤差為±2.9%；8個(gè)脈率測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量誤差范圍為±2 bpm；血氧變化的響應(yīng)時(shí)間為平均8 s，脈率變化的平均響應(yīng)時(shí)間為7 s；脈搏血氧飽和度和脈率在有射線和無(wú)射線兩種狀態(tài)下的測(cè)試結(jié)果，見(jiàn)表1。

表1 脈搏血氧飽和度和脈率在有射線和無(wú)射線兩種狀態(tài)下測(cè)量結(jié)果比較

3 討論

本研究采用現(xiàn)有已普及應(yīng)用的設(shè)備和器材，通過(guò)系統(tǒng)集成的方式研制了一套應(yīng)用于放射治療中的患者實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，與目前放射治療中普遍采用的利用監(jiān)控視頻觀察患者情況的方式相比，本研究所述的系統(tǒng)可以直接實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)患者的生理參數(shù)，幫助醫(yī)務(wù)工作人員對(duì)患者在放射治療中的身體情況做出更準(zhǔn)確、及時(shí)的判斷，當(dāng)患者發(fā)生心跳驟停等意外時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，更快采取急救措施；與傳統(tǒng)心電監(jiān)護(hù)儀相比，本系統(tǒng)對(duì)患者生理參數(shù)的采集部位是手指，采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線傳輸?shù)焦ぷ髡?，最后在控制室?nèi)的顯示器上顯示，無(wú)需在患者身上安裝心電導(dǎo)聯(lián)、有線血氧探頭等有線設(shè)備，避免了對(duì)受照部位的劑量分布影響和對(duì)治療設(shè)備的運(yùn)行干擾[15]；同時(shí)，本系統(tǒng)安裝使用簡(jiǎn)單方便，不會(huì)增加患者治療過(guò)程的時(shí)間；系統(tǒng)的配置成本低，取材方便，易于普及應(yīng)用。

測(cè)試結(jié)果顯示脈搏血氧飽和度和脈率的監(jiān)測(cè)范圍和精度均滿足技術(shù)要求。系統(tǒng)對(duì)脈搏血氧飽和度和脈率變化的平均響應(yīng)時(shí)間為7～8 s,較專用監(jiān)護(hù)儀生產(chǎn)廠家普遍提供的1～3 s的響應(yīng)時(shí)間相比較長(zhǎng)，但本系統(tǒng)的主要用途是當(dāng)放射治療中患者出現(xiàn)意外時(shí)，幫助醫(yī)務(wù)工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)，故7～8 s的響應(yīng)時(shí)間是可以被接受的；本系統(tǒng)在直線加速器出射線和不出射線兩種狀態(tài)下的測(cè)量結(jié)果表明無(wú)顯著性差異，說(shuō)明本系統(tǒng)具有較好抗高頻和電離輻射干擾的能力，能夠在放射治療機(jī)房這一特殊環(huán)境下正常使用。

本系統(tǒng)的不足之處在于能夠測(cè)量的生理參數(shù)較少，僅限于患者的脈搏血氧飽和度和脈率，暫不能直接獲得患者呼吸、心電等相關(guān)重要的生理參數(shù)。后續(xù)還需進(jìn)一步研究如何實(shí)現(xiàn)從脈搏波里提取呼吸波等重要生理參數(shù)和縮短系統(tǒng)的數(shù)據(jù)響應(yīng)時(shí)間，使系統(tǒng)的功能更為完善。

4 結(jié)論

在醫(yī)療活動(dòng)中保障患者安全是非常重要的，放射治療中對(duì)于重癥、患有心臟疾病等特殊患者的監(jiān)護(hù)缺失存在安全隱患。本研究通過(guò)系統(tǒng)集成的方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)正在接受放射治療患者的血氧飽和度和脈率的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，測(cè)試結(jié)果表明系統(tǒng)的性能參數(shù)滿足臨床應(yīng)用需求。臨床應(yīng)用有助于醫(yī)務(wù)工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)患者呼吸心跳驟停等危及患者生命的意外情況，在保障患者安全，減少醫(yī)患糾紛方面具有較好的臨床應(yīng)用價(jià)值；此外，系統(tǒng)配置成本低，操作簡(jiǎn)單，易于廣泛推廣使用。

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