基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的血液透析患者營養(yǎng)及水分管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

周軼雷，熊尚華，黃玉清

（金華市中心醫(yī)院信息中心，浙江 金華 321000）

0 引言

隨著社會(huì)人口老齡化以及生活方式的改變，糖尿病、肥胖等代謝性疾病的高發(fā)也讓腎功能衰竭患者的數(shù)量逐年攀升，而短期內(nèi)尚無有效的治愈手段［1－3］。當(dāng)前，維持性血液透析(Maintenance Hemodialysis，MHD）成了終末期腎臟病的主要治療方法，該方法可使MHD患者血液內(nèi)的內(nèi)毒素與代謝物質(zhì)盡快清除，以此保障機(jī)體電解質(zhì)平衡與凈化血液，提升其生活質(zhì)量［4－5］。但在治療過程中，因血液透析導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)的流失造成的營養(yǎng)不良，嚴(yán)重影響患者預(yù)后恢復(fù)，如何降低患者在血液透析過程中出現(xiàn)的并發(fā)癥一直是臨床護(hù)理工作的重點(diǎn)［6］。與此同時(shí)，對(duì)于大多數(shù)MHD患者來說，對(duì)自身的營養(yǎng)狀況并沒有準(zhǔn)確的了解，并且缺乏相關(guān)的營養(yǎng)知識(shí)，導(dǎo)致在飲食中存在很大的誤區(qū)。而以往的健康服務(wù)模式比較單一，缺乏對(duì)MHD患者系統(tǒng)精準(zhǔn)的營養(yǎng)教育，并且也無法實(shí)現(xiàn)對(duì)MHD患者全面而持續(xù)的監(jiān)測(cè)及管理［7－8］。

MHD患者提高生存時(shí)間和生活質(zhì)量的關(guān)鍵是充分透析，而充分的血液透析需要病人限制飲水、遵守飲食方案、合理用藥和規(guī)律透析［9］。然而，飲食結(jié)構(gòu)不合理，液體入量超標(biāo)的現(xiàn)象普遍存在。在飲食方面，國內(nèi)外對(duì)MHD患者營養(yǎng)飲食數(shù)據(jù)收集通用做法是采用患者3日飲食記錄法。然而，患者3日飲食記錄法存在以下問題：(1）患者對(duì)連續(xù)3日飲食記錄依從性差，上交率低；(2）部分患者字跡潦草，無法準(zhǔn)確辨別；(3）部分患者的食物攝入量為估計(jì)值，記錄不準(zhǔn)確，影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，患者從記錄完畢到醫(yī)護(hù)人員整理資料至少需要4天，存在健康教育延遲，影響個(gè)性化食譜調(diào)整及設(shè)計(jì)。另外，在飲水方面，MHD患者由于水分控制無依據(jù)，加重了MHD患者血管系統(tǒng)的損害，導(dǎo)致高血壓、引發(fā)肺水腫、急性左心衰竭等透析并發(fā)癥［10］。

基于以上背景，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐醫(yī)療環(huán)境下智能終端數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與利用，實(shí)現(xiàn)人工收集工作量的減少，同時(shí)提高數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。其中，水分管理可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷采集監(jiān)測(cè)，一旦水分超標(biāo)，系統(tǒng)將自動(dòng)提醒患者及護(hù)理人員，護(hù)理人員能夠及時(shí)進(jìn)行健康教育宣教。對(duì)于MHD患者而言，可以改善營養(yǎng)狀態(tài)，減少并發(fā)癥，提高合理飲食依從性和生活質(zhì)量。

1 醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是指“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，是通過射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)［11］。以物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、移動(dòng)終端、云計(jì)算等技術(shù)相互融合正被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療健康領(lǐng)域。醫(yī)療健康物聯(lián)網(wǎng)的過程已貫徹到全人、全方位以及全過程管理三方面，實(shí)現(xiàn)從連接用戶、連接服務(wù)、連接物體以及未來連接生命。醫(yī)療健康干預(yù)的終極目標(biāo)是改善人的生命質(zhì)量。因此，感知人的“生命健康狀態(tài)”應(yīng)該是醫(yī)療健康物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)先關(guān)注的應(yīng)用領(lǐng)域。

隨著傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)、無線通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻檢測(cè)識(shí)別技術(shù)、GPS技術(shù)等在整個(gè)醫(yī)療管理體系中的綜合應(yīng)用，依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的家庭健康智能化管理將在遠(yuǎn)程醫(yī)療和自助醫(yī)療領(lǐng)域得到充分的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在家庭健康管理中對(duì)家庭實(shí)行健康安全監(jiān)護(hù)，實(shí)時(shí)采集和共享病人醫(yī)療，極大地緩解了資源短缺、資源分配不均的情況，同時(shí)也降低了患者的醫(yī)療成本。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用分層架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，分為感知層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、業(yè)務(wù)邏輯層、應(yīng)用層4個(gè)部分。數(shù)據(jù)采集層由智能水杯和智能食物秤采集終端組成，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至云端數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(chǔ)。業(yè)務(wù)邏輯層對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯計(jì)算，形成對(duì)患者營養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及臨床診斷的依據(jù)。應(yīng)用層主要是對(duì)患者的分類管理，并結(jié)合患者飲食、飲水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行智能化分析和個(gè)性化營養(yǎng)管理。

系統(tǒng)采用前后端分離開發(fā)，使系統(tǒng)具有良好的移植性、伸縮性、安全性和高可用性。前后端交互接口采用Restful風(fēng)格接口設(shè)計(jì)。后端采用SpringBoot＋mybatis＋mysql來實(shí)現(xiàn)相關(guān)的API封裝并打包部署在應(yīng)用服務(wù)器Tomcat容器中運(yùn)行。前端通過Http請(qǐng)求后端API服務(wù)。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

3 功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要功能包括：患者信息管理、智能終端管理、臨床診療管理、營養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、智能預(yù)警、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)管理6個(gè)部分。

3.1 智能終端數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集

智能水杯和智能食物秤作為物聯(lián)網(wǎng)底層設(shè)備負(fù)責(zé)對(duì)MHD患者飲食及水分?jǐn)z入進(jìn)行實(shí)時(shí)采集?；颊叩氖謾C(jī)作為患者唯一識(shí)別號(hào)，護(hù)理人員為每位MHD患者分發(fā)一臺(tái)固定的智能飲水杯及智能食物秤。智能水杯依據(jù)電容液位測(cè)量原理進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，具備飲水量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)通信傳輸穩(wěn)定、測(cè)量精度高等特點(diǎn)。智能水杯配備可充電電池，方便患者攜帶，可以實(shí)現(xiàn)24 h不間斷數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)。智能食物秤具備重量顯示、數(shù)據(jù)通信傳輸功能。通過以上兩種終端信息采集設(shè)備將采集到的數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行儲(chǔ)存，并通過App與患者手機(jī)動(dòng)態(tài)綁定，實(shí)現(xiàn)與患者信息的實(shí)時(shí)采集與監(jiān)測(cè)。醫(yī)護(hù)工作站可實(shí)時(shí)查詢患者飲食和飲水記錄單。

3.2 手機(jī)App設(shè)計(jì)

手機(jī)App包括MHD患者和護(hù)理人員兩類用戶，患者每次的飲水量及每次所稱的食物種類、克數(shù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至患者手機(jī)App，并完成數(shù)據(jù)庫服務(wù)器儲(chǔ)存。護(hù)理人員通過App能夠查詢智能水杯及智能食物秤的連接狀態(tài)及MHD患者的飲水量是否超標(biāo)，系統(tǒng)能夠以報(bào)警音的方式自動(dòng)提醒患者及護(hù)理人員?；颊呷粘Ｗo(hù)理終端飲食、飲水?dāng)?shù)據(jù)采集界面，護(hù)理人員患者水分監(jiān)控界面，如圖2所示。

圖2 手機(jī)App功能界面

3.3 醫(yī)護(hù)工作站設(shè)計(jì)

醫(yī)護(hù)工作站主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)患者每日飲食及飲水?dāng)?shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和營養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估管理。系統(tǒng)通過嵌入的計(jì)算公式自動(dòng)完成營養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn)篩查和營養(yǎng)狀況評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果自動(dòng)分類標(biāo)注營養(yǎng)不良程度。醫(yī)護(hù)工作站前端UI設(shè)計(jì)使用不同的顏色加以區(qū)分和提醒。

3.3.1 飲食及飲水持續(xù)監(jiān)測(cè)

按照《中國食物成分表》［12］，當(dāng)晚9時(shí)對(duì)MHD患者早餐、中餐、晚餐、加餐所進(jìn)食的食物及克數(shù)進(jìn)行總卡路里及蛋白總量的自動(dòng)核算。護(hù)理人員通過食物成分量核算結(jié)果來對(duì)照患者每日應(yīng)攝入的系統(tǒng)推薦量來調(diào)整患者食譜和水分?jǐn)z入量。其中，系統(tǒng)推薦量及建議食譜參照《慢性腎臟病患者膳食指導(dǎo)》，經(jīng)營養(yǎng)醫(yī)師審核后使用。護(hù)理人員對(duì)飲食和水分控制不合理的患者進(jìn)行健康教育宣教。MHD患者日飲食及水分護(hù)理記錄單如圖3所示。

圖3 患者飲食及飲水記錄單

3.3.2 營養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估管理

護(hù)理人員需要結(jié)合系統(tǒng)對(duì)MHD患者從3個(gè)方面進(jìn)行營養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。(1）營養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn)篩查，系統(tǒng)內(nèi)嵌中華醫(yī)學(xué)會(huì)腸外腸內(nèi)營養(yǎng)學(xué)分會(huì)推薦使用的營養(yǎng)篩查工具NRS2002量表。其中，營養(yǎng)狀況受損評(píng)分(0~3分）；疾病嚴(yán)重程度評(píng)分(0~3分）；年齡評(píng)分(≥70歲者，加1分），總分0~7分［13］。錄入后，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算得分，NRS2002評(píng)分＜3分的患者無營養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn)，其余均判定為有營養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn)。(2）營養(yǎng)狀況評(píng)估，采用營養(yǎng)不良－炎癥評(píng)分量表(Malnutrition Inflammation Score，MIS）對(duì)有營養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn)的患者進(jìn)行營養(yǎng)狀況評(píng)估［14］，包含10個(gè)營養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)?？偡譃?0個(gè)條目分值的總和，總分＜8分為輕度營養(yǎng)不良；9~18分表示中度營養(yǎng)不良；＞18分為重度營養(yǎng)不良。臨床醫(yī)護(hù)人員將測(cè)量指標(biāo)錄入系統(tǒng)，系統(tǒng)保存數(shù)據(jù)后自動(dòng)計(jì)算并判斷最新指標(biāo)，呈現(xiàn)評(píng)估結(jié)果。(3）PEW診斷，包括：生化指標(biāo)、非預(yù)期的體重降低、肌肉量丟失、飲食蛋白質(zhì)和熱量攝入不足等判定標(biāo)準(zhǔn)。護(hù)士依據(jù)入組期間患者飲食、飲水?dāng)z入、蛋白質(zhì)、能量消耗等情況對(duì)MHD患者的身體狀況進(jìn)行綜合營養(yǎng)評(píng)估。

4 結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建營養(yǎng)及水分控制管理模式，使數(shù)據(jù)的收集更加及時(shí)、客觀、真實(shí)、有效。通過對(duì)MHD患者透析期間營養(yǎng)及水分的攝入進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)其具體情況，隨時(shí)隨地，通過移動(dòng)App提供針對(duì)性的指導(dǎo)意見和營養(yǎng)教育，從而提高M(jìn)HD患者對(duì)疾病營養(yǎng)的知曉率和依從性，改善患者的營養(yǎng)狀況。由于應(yīng)用范圍的局限性，下一步本研究將擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范圍，如實(shí)現(xiàn)患者生命體征、血液透析機(jī)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)采集。建立MHD患者營養(yǎng)及水分管理數(shù)據(jù)庫，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析和挖掘，進(jìn)一步提高M(jìn)HD患者的臨床治療效果和護(hù)理質(zhì)量，真正實(shí)現(xiàn)智慧醫(yī)療。