基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的嬰兒培養(yǎng)箱質(zhì)量管理決策支持系統(tǒng)

王肖文，何江波，陳旭創(chuàng)，許旭光

佛山市第一人民醫(yī)院 1 設(shè)備科，2 采購(gòu)辦公室 （廣東佛山 528000）

醫(yī)療衛(wèi)生是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重大問(wèn)題。近年來(lái)，新生兒感染、設(shè)備失控等多起不良事件引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注，其中，嬰兒培養(yǎng)箱溫度失控事件屢次成為熱門(mén)話題[1]。嬰兒培養(yǎng)箱是新生兒科重要的醫(yī)療設(shè)備，配置數(shù)量多，主要作用是為患病新生兒提供安全的養(yǎng)護(hù)救治環(huán)境，其安全使用和質(zhì)量控制對(duì)新生兒治療、培養(yǎng)質(zhì)量具有十分重要的作用。

目前，國(guó)內(nèi)嬰兒培養(yǎng)箱的質(zhì)量管理主要依據(jù)國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 11243-2008《醫(yī)用電氣設(shè)備 第2部分：嬰兒培養(yǎng)箱安全專(zhuān)用要求》和JJF 1260-2010《嬰兒培養(yǎng)箱校準(zhǔn)規(guī)范》進(jìn)行。嬰兒培養(yǎng)箱現(xiàn)階段的管理雖遵循的是以上兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，但管理方式仍較為傳統(tǒng)，相對(duì)滯后，大多只依靠臨床醫(yī)護(hù)人員和設(shè)備工程師在定期性能檢測(cè)及日常維護(hù)工作中人工記錄、統(tǒng)計(jì)設(shè)備使用狀態(tài)，因此，管理不夠規(guī)范，工作效率較低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控及管理工作的智能化[2]。目前的嬰兒培養(yǎng)箱只可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、濕度參數(shù)的監(jiān)控，且報(bào)警功能簡(jiǎn)單，在其他關(guān)乎患病新生兒治療質(zhì)量的物理安全風(fēng)險(xiǎn)、噪聲風(fēng)險(xiǎn)、氧濃度風(fēng)險(xiǎn)、報(bào)警失靈風(fēng)險(xiǎn)、溫控失調(diào)風(fēng)險(xiǎn)、電器安全風(fēng)險(xiǎn)等方面的管理存在缺失。如何確保嬰兒培養(yǎng)箱在臨床應(yīng)用的安全性、有效性，將設(shè)備的管理工作智能化、信息化，高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)嬰兒培養(yǎng)箱的全生命周期質(zhì)量管控，以及預(yù)防設(shè)備使用過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)，并做出及時(shí)、有效的決策支持，成為當(dāng)前醫(yī)院管理面對(duì)的一大難題，因此，亟須建立以質(zhì)量安全為主、科學(xué)管理為輔的嬰兒培養(yǎng)箱質(zhì)量管理決策支持系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)高效、科學(xué)地管理，從而最大限度地降低嬰兒培養(yǎng)箱使用過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)，提高醫(yī)療安全性?；诖?，本研究設(shè)計(jì)并構(gòu)建了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的嬰兒培養(yǎng)箱質(zhì)量管理決策支持系統(tǒng)，以下將從系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩方面介紹。

1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，自主研發(fā)質(zhì)控監(jiān)測(cè)儀及決策支持系統(tǒng)，構(gòu)建了一個(gè)新生兒科領(lǐng)域關(guān)于嬰兒培養(yǎng)箱質(zhì)量控制及風(fēng)險(xiǎn)分析的決策支持系統(tǒng)，其主要包括物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及決策支持信息反饋等模塊。

1.1 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控

通過(guò)該模塊的質(zhì)控監(jiān)測(cè)儀，建立完整的質(zhì)控流程，借助無(wú)線藍(lán)牙通信技術(shù)采集嬰兒培養(yǎng)箱質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)嬰兒培養(yǎng)箱狀態(tài)參數(shù)（如震動(dòng)、噪聲、溫濕度、空氣流速、氧氣、二氧化碳、輔助報(bào)警等）的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控，因此，該模塊具有設(shè)備動(dòng)態(tài)分配、狀態(tài)自動(dòng)記錄、超閾值報(bào)警等功能[3-5]。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

通過(guò)FAME 風(fēng)險(xiǎn)分析方法對(duì)采集到的質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)、狀態(tài)參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行客觀量化，計(jì)算設(shè)備使用與風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)綜合評(píng)分，確定失效模式的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)排序并生成風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)預(yù)案，建立以質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)的嬰兒培養(yǎng)箱質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分析平臺(tái)。

1.3 決策支持

該模塊采用C/S（client/server model）模式設(shè)計(jì)，由人機(jī)交互、知識(shí)庫(kù)子系統(tǒng)及決策支持服務(wù)組成。結(jié)合嬰兒培養(yǎng)箱質(zhì)控的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，以質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，建設(shè)數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各級(jí)崗位風(fēng)險(xiǎn)分析識(shí)別，通過(guò)FMEA 將異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、整合，加載到臨床數(shù)據(jù)中心（ clinical data resposiry，CDR）中，再通過(guò)臨床決策支持系統(tǒng)（clinical decision support system，CDSS）接口調(diào)用多策略風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)方案，為臨床提供嬰兒培養(yǎng)箱質(zhì)量控制和風(fēng)險(xiǎn)控制相關(guān)的決策支持[6]。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控模塊（圖1）

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的嬰兒培養(yǎng)箱質(zhì)量管理決策支持系統(tǒng)的架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控模塊包括硬件（質(zhì)控監(jiān)測(cè)儀）、硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。硬件平臺(tái)使用的是Intel Edison，軟件平臺(tái)為由Yocoto Project 定制的Linux，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)使用ZigBee 技術(shù)。質(zhì)控監(jiān)測(cè)儀可對(duì)溫度、濕度、震動(dòng)、噪聲、二氧化碳、空氣流速等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并采集、儲(chǔ)存監(jiān)測(cè)到的信息，再利用射頻（radio frequency，RF）網(wǎng)關(guān)、通信集成模塊，將采集到的質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)傳送到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)嬰兒培養(yǎng)箱重要質(zhì)控參數(shù)的監(jiān)測(cè)[7]。具體情況如下：（1）通過(guò)震動(dòng)傳感器801S、聲音傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)新生兒的狀態(tài)，如睡眠、活動(dòng)、哭泣等；（2）利用CCS811二氧化碳傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)培養(yǎng)箱中的二氧化碳含量，提供培養(yǎng)箱內(nèi)部環(huán)境的相關(guān)信息；（3）利用HDC1080溫濕度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)培養(yǎng)箱內(nèi)部環(huán)境溫濕度，并將異常情況進(jìn)行報(bào)警；（4）利用空氣流速傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)培養(yǎng)箱中的空氣流動(dòng)狀態(tài)，為新生兒提供一個(gè)舒適的培養(yǎng)環(huán)境；（5）氧濃度傳感器Gasboard-8500V 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)培養(yǎng)箱中氧氣含量的變化；（6）輔助報(bào)警系統(tǒng)負(fù)責(zé)發(fā)出由傳感器狀態(tài)變化產(chǎn)生的一切報(bào)警信息，并通過(guò)明顯的指示燈進(jìn)行提示。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)分析模塊

風(fēng)險(xiǎn)分析模塊主要運(yùn)用FMEA 方法，對(duì)嬰兒培養(yǎng)箱采集的質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行可靠性分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，分析嬰兒培養(yǎng)箱使用過(guò)程中存在的隱患，識(shí)別出系統(tǒng)中薄弱環(huán)節(jié)和關(guān)鍵部位，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)分類(lèi)，篩選出報(bào)警代碼的具體風(fēng)險(xiǎn)信息，進(jìn)行等級(jí)排序，建立風(fēng)險(xiǎn)特征庫(kù)[8]。通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)分析模塊進(jìn)行案例評(píng)估，計(jì)算敏感系數(shù)（sensitivity priority number，SPN）及風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)（risk priority number，RPN）的數(shù)值，自動(dòng)反饋風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)方法，并將持續(xù)改進(jìn)內(nèi)容更新到數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.3 決策支持模塊

該模塊應(yīng)用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、邏輯條件、因果概率網(wǎng)絡(luò)等方法進(jìn)行臨床決策支持建模，采用醫(yī)療大數(shù)據(jù)分析、醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)檢索、SVM（support vector machine）方法、BP（back propagation）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、主成分分析、因子分析等多種分析方法，結(jié)合嬰兒培養(yǎng)箱質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)和風(fēng)險(xiǎn)分析數(shù)據(jù)庫(kù)，并比對(duì)決策支持庫(kù)建立決策邏輯[9]。該模塊對(duì)嬰兒培養(yǎng)箱的使用、維護(hù)、質(zhì)控、培訓(xùn)等方面給予決策支持，具體如下：（1）通過(guò)震動(dòng)、聲音監(jiān)測(cè)模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)培養(yǎng)箱的異常震動(dòng)狀態(tài)，給出設(shè)備風(fēng)機(jī)是否異常、升降搖床是否完好及新生兒狀態(tài)是否出現(xiàn)異常的決策提示；（2）通過(guò)溫、濕度監(jiān)測(cè)模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)培養(yǎng)箱內(nèi)部環(huán)境溫、濕度，當(dāng)溫度過(guò)低或過(guò)高時(shí)，提醒使用人員檢查發(fā)熱管、培養(yǎng)箱的溫度傳感器、風(fēng)機(jī)、箱體的密封性是否正常，并對(duì)異常情況進(jìn)行報(bào)警，當(dāng)濕度過(guò)低或過(guò)高時(shí)，提示水箱水位是否正常，水箱發(fā)熱絲、培養(yǎng)箱的濕度傳感器、風(fēng)機(jī)是否正常運(yùn)行；（3）利用空氣流速監(jiān)測(cè)模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)培養(yǎng)箱中空氣的流動(dòng)狀態(tài)，提示風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是否正常；（4）通過(guò)氧濃度監(jiān)測(cè)模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)培養(yǎng)箱中氧氣的含量，當(dāng)氧濃度過(guò)高時(shí)，提醒工作人員檢查新生兒呼吸機(jī)連接鼻塞是否脫落，當(dāng)氧氣濃度過(guò)低時(shí)，提示檢查箱體密封性及風(fēng)機(jī)是否異常；（5）輔助報(bào)警模塊，實(shí)時(shí)響應(yīng)由傳感器狀態(tài)變化產(chǎn)生的一切報(bào)警信息，并通過(guò)明顯的指示燈進(jìn)行提示。

3 小結(jié)

本系統(tǒng)使嬰兒培養(yǎng)箱具備了物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)分析及決策支持的功能，改善了傳統(tǒng)的人工維護(hù)模式，實(shí)現(xiàn)相關(guān)工作的無(wú)紙化，規(guī)避了工程人員專(zhuān)業(yè)知識(shí)局限性、人為質(zhì)控工作差錯(cuò)等方面的問(wèn)題，不僅能夠節(jié)省人力資源，還可提高質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。本系統(tǒng)可判斷培養(yǎng)箱使用狀況，利用知識(shí)庫(kù)顯示相符信息，使人工與智能工作流程靈活結(jié)合，自動(dòng)提示知識(shí)庫(kù)匹配信息[10]。科學(xué)化、知識(shí)化的臨床輔助決策提示相關(guān)人員及時(shí)做出正確應(yīng)對(duì)措施，可實(shí)現(xiàn)更加科學(xué)的管理，為工程技術(shù)人員提供風(fēng)險(xiǎn)分析及決策支持，從而為醫(yī)療服務(wù)提供質(zhì)量保障[11]。此外，本系統(tǒng)具有廣泛的擴(kuò)展性，還可應(yīng)用到新生兒黃疸光療箱、輻射搶救臺(tái)等新生兒科其他設(shè)備中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)新生兒科設(shè)備的高效有序管理提供有力的支撐。