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摘要：术后患者分布分散，受限于距离问题，麻醉医护人员无法实时监护患者的镇痛情况。为解决上述问题，设计一种对镇痛泵及患者信息进行集中管理的中央监护管理软件，从功能需求出发，对其进行网络部署和程序设计，实现在电脑端运行。麻醉医护人员通过该软件在办公室即可监控泵的运行情况，快速定位患者，进而及时处理异常，提高工作效率。
关键词：镇痛泵；网络架构；中央监护管理系统；监护管理；软件设计
Design and Implementation of Analgesia Pump Monitoring and Management Software
WANG Na,LIU Guanchao,BAO Shengwen,XIAO Xiaobing
(Henan Tuoren Medical Equipment Co.,Ltd.,Changyuan Henan 453400)
【Abstract】：Patients of analgesic care are distributed in various wards after operation.Limited by distance,anesthesiologists cannot monitor each patient promptly.For the problem,we designed a central monitoring and management system software,which uses wireless communication technology to transmit patients analgesic data to the interface of software in real time.Based on functional requirements,this article design the programming of the software overall.Anesthesiologists can monitor the operation of all pumps in the office,so as to deal with alarm abnormalities in time,and then work efficiency.
【Key words】：PCA;network architecture;medical monitoring system;monitoring and management;software design
0引言
镇痛泵(Patient Controlled Analgesia,PCA)[1-2]作为一种有效镇痛工具被广泛应用于临床医疗，术后患者感觉疼痛时，可自行按压自控按键追加麻醉药物输注剂量缓解疼痛，常用于术后镇痛、癌痛、分娩镇痛等。临床使用时，由于病房较多、患者分布分散，医护人员需要日夜值班巡视，查看镇痛泵输注情况，占用了人力、时间资源，并且当有异常报警发生时，存在医护人员有限，无法及时监护的问题；另一方面，患者对医疗专业名词了解有限，无法具体地描述镇痛需求、评价镇痛效果。得益于无线通信技术和软件技术的发展，一代代远程监护系统孕育而生，远程监护系统通过网络通信与医疗仪器设备相连接，对网络内接收的生理信息与医学信号进行数据分析、统计。目前，远程监护技术在临床会诊、检查诊断、医学研究等方面已得到成功应用，发展远程监护技术具有重要意义，例如：（1）减少患者或医务人员的路途奔波，对患者的重要生理参数实时远程监护，通过系统报警提示及时处理患者突然恶化等异常状态。（2）对某些参数进行适时处理，有效规划医护人员时间，提高工作效率。（3）先进的医学支持系统为通信和信息领域中的新技术提供一个测评平台，辅助医生决策等[3-4]。医疗器械产品更新迭代，需要相应的系统平台管理维护医疗设备和患者信息。
本文利用无线通信技术，通过部署网络架构和软件设计，实现集中监护管理镇痛泵和患者信息的功能。
1网络架构
网络服务设备布局需要考虑医院环境、病房到办公区的距离等问题。2013年Semtech公司发布了LoRa（Long Range Radio）远距离无线电传输技术。该技术的出现，改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，它在相同的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3～5倍，在城镇环境中传输距离可达2km～5km,传输速率在几十到几百Kbps，并且具有低成本、信号抗干扰的特点[5-6]，该技术已成功应用于物联网行业，如智能家居、数字化医疗等。基于以上技术特性，本文利用LoRa技术的无线网络传输模块接口及协议，将镇痛泵设备连接到网络服务中，实现系统软件与镇痛泵无线通讯的功能，网络服务物理架构[7-8]和数据传输方式如下图所示，图中数字表示设备节点之间的数据流编号。
数据流（1）表示镇痛泵设备自带的无线网络传输模块接口，实时向网络发送输注参数信息、报警信息等数据。
数据流（2）表示系统的数据中继模块,通过与镇痛泵设备自带的无线模块等接口及协议进行通讯，对采集到的输注参数信息、报警信息等数据实时的进行转发，提交到服务器的数据采集汇总模块，最终在数据库中进行存储。
数据流（3）表示系统的数据网关汇总模块，通过与系统的数据中继模块的接口及协议进行通讯，对接收到的输注参数信息、报警信息等数据实时的进行解析处理，并最终在数据库中进行存储。
数据流（4）表示系统的数据存储与管理模块，从数据库中调取镇痛泵的输注参数信息、报警信息等监护信息，分发到电脑端软件。医生使用软件进行镇痛泵输注信息及报警信息的浏览回顾，还可以进行患者基础信息的添加、修改以及删除等操作，并将操作信息发送到系统的数据存储与管理模块进行存储。
2软件设计
2.1需求分析
主要面向医护人员需求进行阐述。
根据医护人员需要，系统软件应包含的基本功能有：
（1）用户登录；
（2）实时查看镇痛泵运行状态和患者信息；
（3）患者对镇痛过程进行评价；
（4）以Excel或者Pdf格式导出与泵的详细信息。
除了基本功能，还需添加报警功能以提醒医护人员处理镇痛泵不在服务区、输液结束、输液异常等情况；添加报警统计、评价统计功能模块以方便医护人员分析报警原因和镇痛效果；添加基础信息模块对病区、病房、给药种类等和患者相关信息进行管理维护。
2.2数据流图
通过以上需求分析，可以确定系统软件的数据来源主要为通过医护人员输入的用户账号、患者信息、病区、手术名称等相关信息和通过无线传输技术接收的镇痛泵的运行数据。数据在系统中的流动和处理过程可用数据流图表示[9-10]，如图2所示：
系统软件输入数据流有：
泵头数据经过PCA管理模块处理，在界面显示镇痛泵的开始运行与结束时间、输注状态、输注总量等输注数据，形成输注数据表单；
医护人员将镇痛患者的姓名、年龄、病例等信息输入患者信息模块进行统一管理维护，形成患者信息表单；
医护人员将患者对泵的使用评价输入镇痛评价功能模块，形成评价信息表单；
医护人员将医院信息输入医院管理模块进行统一管理维护，形成医院信息表单；
医护人员将病区、手术名称等基础信息输入基础信息管理模块进行统一管理维护，形成基础信息表单。
输出数据流有：
输注数据、患者信息、评价信息、医院信息、基础信息表单经过详细信息功能模块汇总形成记录单输出给医护人员；
输注数据经过报警功能模块判断是否发出报警声音给医护人员；
报警信息、评价信息分别经过报警统计模块、评价统计模块输出统计图标反馈给医护人员。
2.3功能设计
对需求分析中的功能模块进行详细设计[11-12]。主要分为以下几个功能模块：用户管理模块、权限管理模块、系统主功能模块、信息维护模块、数据统计模块。其中每个模块可结合客户需求划分为多个子模块,实现对用户、患者和注液泵的动态维护，最终方便医护人员使用，系统的整体功能结构图如图3所示，功能具体内容为：
（1）用户管理：1）展示个人信息。2）修改个人账户登录密码。
（2）系统主功能：1）在PCA管理页面，自动显示当前使用的注液泵的输注状态和患者信息，通过点击详细信息，查看该注液泵的全部信息；输注过程中，医生可对本次输注进行评价；输注结束后，可以将患者的输注信息形成记录单，进行打印保存，同时系统自带的撤泵功能，有效地保证输注过程形成一个闭环。2）根据查询条件查询使用过的泵的历史信息。3）对医院信息进行统一管理。
（3）信息维护：1）对ASA(麻醉分级)、手术信息、麻醉医生、配置人员、镇痛方式、评价人员、病区等基础信息进行统一管理。2）对患者信息统一管理。
（4）数据统计：1）通过评价信息的统计功能，侧面反映镇痛效果，清楚描述镇痛需求。2）通过报警信息的统计功能，了解报警信息的发生概率，分析报警原因。
2.4业务设计流程
基于系统需求分析和软件功能设计，通过流程图的方式，对软件的实现方案进行阐述[13-14]，如图4所示。
用户登录模块流程：用户输入账号和密码后登录，系统判断输入是否正确，当其中一项输入错误时，出现错误提示框，重返登录界面，输入正确后登录进入系统主界面，主界面默认打开PCA管理功能界面。
进入主界面后，有用户管理，系统主功能，信息维护，数据统计、软件版权信息功能模块选项供用户选择，其中每个功能模块包含子功能模块,与图2相对应，例如，系统主功能包含PCA管理和医院管理两个子功能，用户选择子功能模块后，系统进入子功能模块界面，用户可以对其评价、查询、添加等操作。
关闭子功能界面后，返回系统主界面，关闭系统主界面，退出系统。
3系统实现
本系统软件在WinForm平台开发，在客户端形成桌面应用程序，通过网络调试助手、数据库、WebSerivce服务辅助实现功能，适用于服务器系统、Win7及以上操作系统。硬件环境要求为处理器四核Intel
Xeon E3-1225 v5、安装内存16GB、硬盘容量1TB、主频3.3GHz。
客户端登录、管理监护镇痛泵主功能可视化界面如图5、图6所示。
系统主界面实时显示所有镇痛泵的运行状态、属性信息、输注量、追加量、患者信息等相关信息，当运行状态转换为“堵塞”“气泡无液”等异常情况时，系统通过报警响铃提醒医护人员及时处理；另外可通过“请评价”功能对镇痛效果进行评价，通过“信息维护”功能管理维护医院、医护、患者、镇痛泵等基础信息。
4结语
该系统目前已在各级医院使用，辅助镇痛泵达到更好的镇痛效果，提高医护人员工作效率。
镇痛泵具有多种规格型号，例如：基本型，增强型等[15-16]，每种泵具有其独特的运行模式、输注参数和报警类型，在同一个系统界面对所有泵进行管理维护，具有界面信息杂乱、查找步骤繁琐等缺陷。按照泵类型将系统划分为多个子系统，分而治之，可相互切换子系统管理界面，报警互不干扰，实现该功能为下一步研究方向。
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