【作者】路鶴晴，張曉峰，李斌

1 同濟(jì)大學(xué)附屬第一婦嬰保健院，上海市，201204 2 上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院，上海市，200233

基于物聯(lián)網(wǎng)的高危妊娠監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

【作者】路鶴晴1，張曉峰1，李斌2

1 同濟(jì)大學(xué)附屬第一婦嬰保健院，上海市，201204 2 上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院，上海市，200233

通過闡述基于物聯(lián)網(wǎng)的高危妊娠母胎監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，介紹了利用可穿戴醫(yī)療設(shè)備開展母嬰監(jiān)護(hù)移動(dòng)醫(yī)療服務(wù)的具體應(yīng)用，并借助于大數(shù)據(jù)產(chǎn)科云平臺(tái)進(jìn)一步完善監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)高危妊娠的分級(jí)管理，并提高圍產(chǎn)保健水平，降低妊娠危重急癥風(fēng)險(xiǎn)。

物聯(lián)網(wǎng)；移動(dòng)醫(yī)療；高危預(yù)警平臺(tái)

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IOT），專指物物相連的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)[1]；即通過智能感知、識(shí)別技術(shù)和無線通訊等現(xiàn)代信息技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)物體與物體之間的互聯(lián)互通，被譽(yù)為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后的世界第三次信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展浪潮[2-3]。

基于物聯(lián)網(wǎng)的移動(dòng)醫(yī)療就是要通過可穿戴醫(yī)用傳感器，即時(shí)反饋患者的生命體征醫(yī)療信息，為患者提供“隨時(shí)隨地”的健康服務(wù)[4]。

基于物聯(lián)網(wǎng)的高危妊娠監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)（簡稱“高危預(yù)警平臺(tái)”）的設(shè)計(jì)目的是開發(fā)一種在圍產(chǎn)期針對(duì)高危妊娠的全天候、全方位的監(jiān)測(cè)預(yù)警信息化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過篩查、監(jiān)測(cè)及應(yīng)急等與之相對(duì)應(yīng)的臨床規(guī)范，減少目前國內(nèi)產(chǎn)科普遍存在的情況，因忽視、遺漏和延誤造成的高危病情加劇、甚至后果無法挽回，彌補(bǔ)我國圍產(chǎn)保健中針對(duì)高危妊娠管理的不足。

1 現(xiàn)狀

1.1 必要性

今年是國家“全面放開二胎”政策實(shí)施的第一年，隨著高齡孕婦的不斷增加，高危妊娠必然成上升趨勢(shì)。圍產(chǎn)保健的核心內(nèi)容是高危妊娠的監(jiān)測(cè)，而高危妊娠是導(dǎo)致胎兒宮內(nèi)缺氧的主要原因，加強(qiáng)對(duì)高危妊娠胎兒宮內(nèi)情況的監(jiān)測(cè)，對(duì)改善圍產(chǎn)兒預(yù)后極為重要[5]。

雖然胎兒在母親體內(nèi)，母親是胎兒最直接、最盡心的監(jiān)護(hù)人，但是如果不借助外部技術(shù)手段，母親是無法了解胎兒的健康，乃至生命安危的[6]。所以，胎兒監(jiān)護(hù)是產(chǎn)科醫(yī)生了解母體生命體征和胎兒健康狀況的必要工具；其特點(diǎn)是操作簡單、安全可靠，現(xiàn)已被我國各級(jí)婦幼保健機(jī)構(gòu)廣泛使用并熟練掌握。但是，目前國內(nèi)大多數(shù)醫(yī)院使用的母胎監(jiān)護(hù)仍存在以下不足之處。

1.1.1 未能實(shí)現(xiàn)信息化共享

大多數(shù)醫(yī)院的監(jiān)測(cè)結(jié)果需要打印在圖紙上，既不宜保存、容易丟失，也不能實(shí)現(xiàn)監(jiān)護(hù)信息的及時(shí)共享、多人會(huì)診，給醫(yī)生臨床工作造成不便，甚至貽誤病情、導(dǎo)致事故發(fā)生。

1.1.2 未能實(shí)現(xiàn)規(guī)范化管理

由于圍產(chǎn)期孕產(chǎn)婦需要進(jìn)行多次產(chǎn)檢、入院治療和待產(chǎn)分娩等多步流程，但目前大多數(shù)醫(yī)院不能將孕產(chǎn)婦在不同時(shí)間、不同病區(qū)進(jìn)行的母胎監(jiān)護(hù)結(jié)果進(jìn)行匯總查詢、排序比較等信息管理，難以給產(chǎn)科醫(yī)生提供更有價(jià)值的診療信息。

1.1.3 未能實(shí)現(xiàn)智能化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警功能

從質(zhì)量管理的角度，由于產(chǎn)科流量大、急癥多、風(fēng)險(xiǎn)高，當(dāng)患者在監(jiān)測(cè)過程中出現(xiàn)問題，如果不能及時(shí)通告醫(yī)生、錯(cuò)過搶救最佳時(shí)機(jī)，將給患者帶來危及生命的風(fēng)險(xiǎn)，甚至造成嚴(yán)重不良后果。

1.1.4 未能實(shí)現(xiàn)人性化的院外移動(dòng)監(jiān)測(cè)服務(wù)

孕婦作為胎兒的母親，對(duì)自己胎兒的了解是任何人所不能替代的，因此院外孕期自我監(jiān)護(hù)是圍產(chǎn)期保健的重要內(nèi)容之一。當(dāng)前大多數(shù)醫(yī)院不能對(duì)院外孕婦進(jìn)行隨時(shí)隨地的移動(dòng)胎兒監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果也不能與院內(nèi)監(jiān)護(hù)信息共享、并進(jìn)行統(tǒng)一管理。

基于移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的圍產(chǎn)期母胎監(jiān)護(hù)信息系統(tǒng)的研制，通過利用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等移動(dòng)醫(yī)療信息技術(shù)手段，將徹底解決產(chǎn)科母胎監(jiān)測(cè)的信息化處理、規(guī)范化管理、智能化預(yù)警以及人性化服務(wù)等諸多難題，進(jìn)一步提高我國圍產(chǎn)期高危妊娠管理水平。

1.2 充分性

國內(nèi)外臨床報(bào)道，在高危孕婦如妊娠高血壓綜合征、胎兒生長受限、妊娠期肝內(nèi)膽汁淤積癥、妊娠期糖尿病、臍帶繞頸等高危妊娠，應(yīng)用遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)得到的胎心異常率明顯高于在醫(yī)院常規(guī)監(jiān)護(hù)中發(fā)現(xiàn)的異常率。這樣使胎兒宮內(nèi)缺氧得到及時(shí)診斷及處理，使胎死宮內(nèi)、新生兒窒息的發(fā)生率均有明顯下降[7]。

1.2.1 從患者方面分析

高危預(yù)警平臺(tái)提供了更人性化、個(gè)性化的圍產(chǎn)保健服務(wù)，開創(chuàng)了從院內(nèi)到院外、從線上到線下（O2O）的創(chuàng)新服務(wù)模式。

1.2.2 從醫(yī)院層面分析

高危預(yù)警平臺(tái)降低了產(chǎn)科門診產(chǎn)檢就診的壓力，緩解了醫(yī)生工作的強(qiáng)度，并能夠進(jìn)一步降低孕產(chǎn)婦及圍產(chǎn)兒的死亡率，為廣大婦幼保健機(jī)構(gòu)提出的“母親安全、胎兒健康”質(zhì)量目標(biāo)提供了更加有效的技術(shù)解決方案。

1.2.3 從國家層面分析

高危預(yù)警平臺(tái)響應(yīng)了國家衛(wèi)計(jì)委倡導(dǎo)的分級(jí)診療管理體制，即通過該平臺(tái)在轄區(qū)內(nèi)逐級(jí)建立與基層醫(yī)院或社區(qū)門診的會(huì)診轉(zhuǎn)診網(wǎng)絡(luò)，形成“產(chǎn)科醫(yī)聯(lián)體”分級(jí)診療的創(chuàng)新管理模式，最終為全面提高我國新生兒人口素質(zhì)的國家戰(zhàn)略做出重要貢獻(xiàn)。

2 設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)框架

系統(tǒng)主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成，見圖1。

圖1 系統(tǒng)框架圖Fig.1 System frame diagram

感知層：主要實(shí)現(xiàn)母胎監(jiān)測(cè)各種信息的采集、自動(dòng)識(shí)別和智能控制；產(chǎn)科高危妊娠監(jiān)測(cè)預(yù)警需要的信息包括胎心監(jiān)護(hù)、母體血壓、母體血糖、母體體重、以及尿液分析等多項(xiàng)指標(biāo)。

網(wǎng)絡(luò)層：主要支撐終端及感知延伸設(shè)備的信息傳遞、路由和控制，為移動(dòng)醫(yī)療的患者與設(shè)備、設(shè)備與終端之間提供通訊支持；可穿戴醫(yī)療設(shè)備目前多采用藍(lán)牙無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

應(yīng)用層：主要專指移動(dòng)醫(yī)療的各項(xiàng)具體應(yīng)用，既有公共服務(wù)，也有專業(yè)服務(wù)，涵蓋了圍產(chǎn)期各個(gè)階段的疾病與健康管理；比如通過胎心監(jiān)測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)胎兒缺氧等癥狀，預(yù)防因臍帶繞頸等因素導(dǎo)致的胎兒窘迫。

2.2 功能模塊

2.2.1 孕婦端母胎監(jiān)測(cè)模塊

母胎監(jiān)測(cè)手機(jī)APP見圖2，主要功能是將各種醫(yī)療級(jí)可穿戴設(shè)備，通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、信息處理和必要的協(xié)議轉(zhuǎn)換，將患者的個(gè)性化診療信息，準(zhǔn)確可靠地采集存儲(chǔ)并上傳到“產(chǎn)科云平臺(tái)”，形成全天候的高危妊娠母胎監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)。

2.2.2 醫(yī)生端監(jiān)測(cè)判讀模塊

此模塊主要功能是將患者各種形式的診療信息，通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)即時(shí)傳送到產(chǎn)檢醫(yī)生的個(gè)人移動(dòng)設(shè)備上，以便于產(chǎn)檢醫(yī)生對(duì)患者的病情進(jìn)行及時(shí)的了解，如果發(fā)現(xiàn)問題、或者需要提前預(yù)警，則及時(shí)判讀患者的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、給出判讀結(jié)果。

2.2.3 醫(yī)院端數(shù)據(jù)管理模塊

主要功能是將患者歷次的、各種形式的診療信息，進(jìn)行信息管理、信息共享，與患者其他臨床診療信息（OB-CIS）整合（見圖3），形成全孕周的高危妊娠母胎監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)，進(jìn)一步完成篩查評(píng)分、分級(jí)管理以及應(yīng)急預(yù)案等管控措施。

圖2 母胎監(jiān)測(cè)手機(jī)APPFig.2 Maternal-fetal monitoring APP

圖3 產(chǎn)科臨床診療信息系統(tǒng)(OB-CIS)Fig.3 Obstetrics clinical information system(OB-CIS)

2.3 技術(shù)特點(diǎn)

2.3.1 物聯(lián)網(wǎng)處理器

通過設(shè)計(jì)開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)處理器，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療級(jí)的可穿戴傳感器（胎兒監(jiān)護(hù)三參數(shù)）與物聯(lián)網(wǎng)（4G智能移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)）之間的互聯(lián)互通，包括各種監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)、生物信號(hào)的遠(yuǎn)程傳輸、數(shù)據(jù)采集、處理和存儲(chǔ)。

2.3.2 監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)庫

通過具有循證醫(yī)學(xué)特點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)院內(nèi)和院外母胎監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)的規(guī)范化管理，即在整個(gè)孕期范圍內(nèi)，將院外和院內(nèi)的產(chǎn)前門診、產(chǎn)前病房、產(chǎn)房和待產(chǎn)室、產(chǎn)后病房的全部數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一歸檔，便于綜合診斷，并按國家標(biāo)準(zhǔn)建成可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程會(huì)診的健康檔案數(shù)據(jù)庫。

2.3.3 監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)

通過產(chǎn)科大數(shù)據(jù)分析設(shè)計(jì)開發(fā)母胎監(jiān)護(hù)智能化預(yù)警模型，即對(duì)全部母胎監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)分析、自動(dòng)評(píng)分及智能報(bào)警，形成具有計(jì)算機(jī)輔助診斷臨床決策支持（CDS）功能的“母胎健康云計(jì)算”平臺(tái)。

2.3.4 信息整合

通過與產(chǎn)科臨床信息系統(tǒng)（OB-CIS）聯(lián)網(wǎng)，以及通過構(gòu)建母胎醫(yī)學(xué)知識(shí)庫，根據(jù)患者個(gè)人基本信息、診斷信息、治療信息和預(yù)后信息，產(chǎn)檢醫(yī)生可對(duì)患者開展類似國外“家庭醫(yī)生”模式的人性化孕期保健服務(wù)。

2.3.5 分級(jí)診療探索

通過高危預(yù)警平臺(tái)與基層?jì)D幼保健院或社區(qū)門診聯(lián)網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)圍產(chǎn)期產(chǎn)前檢查的分級(jí)診療、遠(yuǎn)程會(huì)診以及雙向轉(zhuǎn)診等區(qū)域化醫(yī)療聯(lián)合體系，一方面緩解三級(jí)醫(yī)院的就診壓力，另一方面合理開發(fā)利用基層充沛的醫(yī)療資源。

3 實(shí)現(xiàn)

3.1 實(shí)現(xiàn)母胎監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)采集的信息化

將居家院外移動(dòng)母胎監(jiān)護(hù)設(shè)備進(jìn)行信息化技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)不同類型、不同型號(hào)的可穿戴移動(dòng)端的信息共享，即設(shè)備與患者之間的互聯(lián)互通（物與人互聯(lián)）。信息化主要解決在兩次產(chǎn)檢之間，高危孕婦居家院外得不到及時(shí)監(jiān)測(cè)的服務(wù)盲區(qū)。

3.2 實(shí)現(xiàn)母胎監(jiān)護(hù)信息處理的規(guī)范化

將院內(nèi)門診、病房和產(chǎn)房的母胎監(jiān)護(hù)信息，與院外移動(dòng)母胎監(jiān)護(hù)信息進(jìn)行無縫鏈接、統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)將同一患者在不同時(shí)期的歷次監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)全部歸檔，建立標(biāo)準(zhǔn)化的母胎監(jiān)護(hù)循證醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫，并按照國際通用算法進(jìn)行母胎監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)分析。規(guī)范化主要解決以往母胎監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)不能按歷次檢查時(shí)間統(tǒng)一歸檔查詢，且數(shù)據(jù)分析判斷標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的臨床技術(shù)難題。

3.3 實(shí)現(xiàn)母胎監(jiān)護(hù)異常預(yù)警的智能化

將母胎監(jiān)護(hù)循證醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫與產(chǎn)科臨床信息系統(tǒng)（OB-CIS）無縫鏈接，建立高危妊娠單病種的母胎監(jiān)測(cè)預(yù)警模型，未來進(jìn)行產(chǎn)科大數(shù)據(jù)分析，進(jìn)一步完善和修正計(jì)算機(jī)輔助診斷的預(yù)警模型，實(shí)現(xiàn)母胎監(jiān)測(cè)預(yù)警的臨床決策支持功能，通過母胎健康云平臺(tái)進(jìn)一步實(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)母胎監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)。智能化主要解決以往母胎監(jiān)護(hù)結(jié)果需要人工判讀的不實(shí)時(shí)、不及時(shí)問題，使異常數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)預(yù)警更加具有時(shí)效性和可靠性。

3.4 實(shí)現(xiàn)臨床大數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)構(gòu)化

可以對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，將大數(shù)據(jù)導(dǎo)出進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)處理，利用人工智能數(shù)據(jù)挖掘算法，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)技術(shù)等，對(duì)8種常見高危妊娠[8]：先兆早產(chǎn)、胎膜早破、妊娠期糖尿病、妊娠高血壓疾病、羊水過多或過少、宮內(nèi)發(fā)育受限、前置胎盤、雙胎妊娠進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)或監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與妊娠相關(guān)疾病敏感度分析，做到提前預(yù)防和干預(yù)。

3.5 實(shí)現(xiàn)母胎監(jiān)護(hù)患者服務(wù)的人性化

人性化服務(wù)即為患者提供個(gè)性化的篩查預(yù)防、監(jiān)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急預(yù)案，方法是建立母胎醫(yī)學(xué)知識(shí)庫，通過產(chǎn)檢醫(yī)生與孕婦患者之間密切溝通，按照疾病管理臨床規(guī)范，為患者提供有針對(duì)性的個(gè)體處治方案，最大限度地降低高危因素給孕婦帶來的風(fēng)險(xiǎn)。人性化主要解決當(dāng)前產(chǎn)科急重癥病患缺少個(gè)性化的、院外整個(gè)孕期的預(yù)防、預(yù)警和預(yù)案措施的高危妊娠管理盲區(qū)和不足。

3.6 實(shí)現(xiàn)高危妊娠分級(jí)管理的區(qū)域化

一旦高危預(yù)警平臺(tái)建設(shè)并運(yùn)行成功，即可延展覆蓋整個(gè)轄區(qū)范圍內(nèi)的各級(jí)婦幼保健機(jī)構(gòu)，以及相關(guān)的基層衛(wèi)生院或社區(qū)門診，形成一級(jí)醫(yī)院篩查預(yù)防、二級(jí)醫(yī)院監(jiān)測(cè)預(yù)警、三級(jí)醫(yī)院應(yīng)急處置的分級(jí)診療、雙向轉(zhuǎn)診的科學(xué)管理體系。區(qū)域化主要解決因醫(yī)療資源緊缺導(dǎo)致患者“看病難”的社會(huì)頑疾。

4 結(jié)論

4.1 實(shí)現(xiàn)母胎監(jiān)護(hù)設(shè)備之間的互聯(lián)互通

旨在通過對(duì)醫(yī)院現(xiàn)有母胎監(jiān)護(hù)設(shè)備的技術(shù)改造和升級(jí)，實(shí)現(xiàn)母胎監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)的無縫鏈接和無紙化信息管理，即設(shè)備與設(shè)備之間的互聯(lián)互通（物與物互聯(lián)）、可穿戴設(shè)備與人體之間的互聯(lián)互通（人與物互聯(lián)）、患者與醫(yī)生之間的互聯(lián)互通（人與人互聯(lián)），進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)母胎監(jiān)護(hù)設(shè)備的規(guī)范化管理、智能化預(yù)警、人性化服務(wù)及區(qū)域化分診等諸多移動(dòng)醫(yī)療服務(wù)模式，最終構(gòu)建成全天候、全方位的圍產(chǎn)期高危妊娠監(jiān)測(cè)預(yù)警管理平臺(tái)。

4.2 構(gòu)建高危妊娠監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)

項(xiàng)目研究的特色體現(xiàn)在客戶端全部采用患者體驗(yàn)最佳的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺(tái)，建立符合國家標(biāo)準(zhǔn)的健康檔案數(shù)據(jù)庫，并按照循證醫(yī)學(xué)原理進(jìn)行的產(chǎn)科大數(shù)據(jù)分析，構(gòu)建計(jì)算機(jī)輔助診斷的臨床決策支持模型，最終以母胎健康云等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)完成高危預(yù)警平臺(tái)的設(shè)計(jì)開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了包括母胎監(jiān)護(hù)的信息化采集、規(guī)范化處理、智能化預(yù)警、個(gè)性化服務(wù)及區(qū)域化管理等多功能協(xié)作運(yùn)行。

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[7] 黃醒華. 遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)技術(shù)在圍產(chǎn)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J]. 中華婦產(chǎn)科雜志, 2002, 37(8): 449-450.

[8] 段濤, 楊慧霞. 高危妊娠[M]. 第三版. 北京: 人民衛(wèi)生出版社,2013.

Design and Application of High-risk Pregnancy Monitoring &Warning Internet Platform Based on Internet of Things

【W(wǎng)riters】LU Heqing1, ZHANG Xiaofeng1, LI Bin2
1 Shanghai First Maternity and Infant Hospital, Tongji University School of Medicine, Shanghai, 201204 2 Shanghai 6th People’s Hospital Af fi liated to Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, 200233

Through illustrating the designing of high-risk pregnancy maternal-fetal monitoring system based on the internet of things, this paper introduced the specific application of using wearable medical devices to provide maternal-fetal mobile medical services. With the help of big data and cloud obstetrics platform, the monitoring and warning network was further improved, the level-to-level administration of high-risk pregnancy was realized, the level of perinatal health care was enhanced and the risk of critical emergency of pregnancy decreased.

internet of things, mobile health care, high-risk warning platform

TP393.4

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2017.05.004

1671-7104(2017)05-0327-03

2017-06-02

上海市衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)面上課題項(xiàng)目（201640314）

路鶴晴，E-mail: luheqing0811@126.com

李斌，E-mail: libin2001@hotmail.com