顧希，董建成，楊小紅，韓玉珠

1. 南通市婦幼保健院 設備科，江蘇 南通 226018；2. 南通大學醫(yī)學院 信息中心，江蘇 南通 226001；3. 南通市第一人民醫(yī)院 新生兒科，江蘇 南通 226001

引言

早產(chǎn)兒是指出生時胎齡＜37周的新生兒。隨著二胎生育政策的放開，高齡孕婦及各種妊娠并發(fā)癥的發(fā)生幾率有增多趨勢，早產(chǎn)兒發(fā)生率也隨之增高[1]；由于環(huán)境改變，不孕不育增多，隨著醫(yī)療技術的發(fā)展，試管嬰兒出生率也越來越高，英國醫(yī)學協(xié)會一項研究報告稱，試管嬰兒早產(chǎn)率比正常懷孕早產(chǎn)率高3倍[2]。近年來，美國早產(chǎn)兒發(fā)生率為10%～12%，我國早產(chǎn)兒發(fā)生率由5%上升至8.3%，每年大約有166萬早產(chǎn)兒出生，早產(chǎn)兒已成為新生兒領域最重要的問題[3]。早產(chǎn)兒生理性貧血比足月兒發(fā)生更早，更為明顯[4]。盡管以往對該疾病進行了許多研究，但至今早產(chǎn)兒貧血仍是早產(chǎn)兒的常見病，并且可嚴重影響患兒的生長發(fā)育及其它身體機能的成熟[5]。引起早產(chǎn)兒貧血的原因很多。由于病情的需要，早產(chǎn)兒必須接受頻繁血標本的采集來監(jiān)測其內(nèi)環(huán)境的變化，因此生后數(shù)周內(nèi)采血進行眾多的實驗室檢查也成為早產(chǎn)兒失血的重要原因，采血量為7.5～15 mL即造成早產(chǎn)兒失血達總血容量的5%～10%[4]。一項研究顯示NICU中重癥的早產(chǎn)兒生后第一周內(nèi)的采血量可達38.9 mL，這是一個驚人的數(shù)字，因為這些嬰兒的血容量大約只有80 mL/kg[4]。可見大量靜脈采血導致的失血是早產(chǎn)兒醫(yī)源性貧血的一個獨立重要危險因素。當貧血發(fā)生后，多采取輸異體血進行治療，而異體輸血常出現(xiàn)輸血相關性副作用，危害包括病毒感染、移植物抗宿主反應、電解質及酸堿平衡紊亂、溶血及免疫抑制等[4]?？梢?，檢驗性失血是早產(chǎn)兒貧血及輸血治療的高危因素。

目前，醫(yī)源性貧血的預防首先通過改善采血和檢驗技術來減少由常規(guī)靜脈采血導致的失血量[6]；其次，可采用重組人促紅細胞生成素療法治療貧血[7]，減少危重患者輸血；最后，可通過限制性輸血，減少異體輸血來防止貧血[8]?？捎梅乔秩胄员O(jiān)測技術來減少采血量，但作用很有限[4]；重組人促紅細胞生成素治療早產(chǎn)兒貧血仍未有統(tǒng)一標準，仍不能作為早產(chǎn)兒貧血的標準治療方法進行推廣[5]。有相關研究指出，醫(yī)源性失血是早產(chǎn)兒生后2周內(nèi)貧血發(fā)生的最常見的原因之一。避免2周內(nèi)累計采血量超過10 mL/kg，可大大降低早產(chǎn)兒發(fā)生醫(yī)源性貧血的風險[5]。因此我院在新生兒日常護理中，主要通過規(guī)范采血技術，減少血液標本的浪費[9]來盡量減少早產(chǎn)兒貧血。規(guī)范采血就是做到盡量降低住院期間的抽血總量和抽血次數(shù)，盡量減少醫(yī)源性的失血[10]。我們通過為每個早產(chǎn)兒建立采血單，及時記錄每次的采血量，以此積極控制采血時機和采血量。但從中發(fā)現(xiàn)，由于主客觀原因，會出現(xiàn)漏記現(xiàn)象，且所記錄的采血量與實際采血量存在偏差。隨著醫(yī)院信息化建設的不斷推進，以監(jiān)測采血量為重心，建立更加有效快捷的體系成為需要。此系統(tǒng)能準確及時記錄每次的采血量，為醫(yī)護人員結合早產(chǎn)兒病情及血紅蛋白等指標，提供采血的警惕數(shù)值。

通過查新，國內(nèi)外無可以監(jiān)測早產(chǎn)兒血液標本采集量的系統(tǒng)。本項目的研制，可用于早產(chǎn)兒的臨床診治，對醫(yī)源性失血提供防控技術，對早產(chǎn)兒檢驗性失血與貧血之間相關性的研究提供數(shù)據(jù)基礎。本項目提供專家支持系統(tǒng)，可提供參考值和警惕值，以支持醫(yī)護人員的決策分析；可通過統(tǒng)籌檢驗項目等功能來控制管理早產(chǎn)兒的采血量和采血時機以達到減少早產(chǎn)兒醫(yī)源性貧血的發(fā)生率。

1 系統(tǒng)設計

所設計的早產(chǎn)兒醫(yī)源性失血監(jiān)測分析大數(shù)據(jù)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、遠程網(wǎng)絡傳輸、監(jiān)測分析中心、大數(shù)據(jù)倉儲平臺等組成。系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖，見圖1。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

1.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由超聲液位探測[11]，電子標簽讀寫器，微處理器及無線傳輸組成（圖2）。將采集的血標本試管放進儀器的試管套。電子標簽讀寫器可以讀取早產(chǎn)兒采血相關信息 如患兒姓名、性別、出生體重、孕周、住院日期、采血日期、采血量、血標本種類等信息。液位探測器測出血標本液位，并換算成采血量[12-13]。一并送入微處理器，微處理器將以上信息通過無線網(wǎng)絡傳輸至監(jiān)測分析系統(tǒng)。

圖2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構成圖

1.2 監(jiān)測分析中心系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)倉儲平臺

監(jiān)測分析中心系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)來的信息，將早產(chǎn)兒的采血相關信息準確無誤地提供到醫(yī)護共享分析平臺，為醫(yī)生開具采血醫(yī)囑時機和護士計劃采血量提供參考價值。網(wǎng)絡服務器端擁有大數(shù)據(jù)倉儲平臺。具體來說，當日積月累的早產(chǎn)兒數(shù)據(jù)擺在眼前，針對醫(yī)護人員或研究人員可能關注的方面，按照一定的主題域進行組織，形成數(shù)據(jù)倉庫；再通過聯(lián)機分析處理（OLAP）對信息的多種可能的觀察形式進行快速、穩(wěn)定一致和交互性的存取，形成多個維度的信息[14-15]；再通過數(shù)據(jù)挖掘技術[16]，發(fā)現(xiàn)早產(chǎn)兒數(shù)據(jù)內(nèi)部隱含的規(guī)律并展示給用戶，以指導用戶決策。

1.3 遠程網(wǎng)絡傳輸

早產(chǎn)兒醫(yī)源性失血監(jiān)測分析大數(shù)據(jù)系統(tǒng)信息平臺間的無線網(wǎng)絡采用GSM。GSM全球移動網(wǎng)絡是目前覆蓋范圍最廣的移動通信網(wǎng)絡，短消息服務（Short Message Service，SMS）是GSM終端之間通過服務中心進行文本信息收發(fā)的應用服務。SMS以其實現(xiàn)簡單、抗干擾能力強、通信成本低等特點，在遠程無線監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、遠程無線傳輸、車輛監(jiān)控定位系統(tǒng)等領域中得到了廣泛的應用。

本系統(tǒng)GSM的無線通信模塊的工作電壓為3.3～5.5 V，可工作在900 MHz和1800 MHz兩個頻段，它提供RS232數(shù)據(jù)口，符合GSM0707和GSM0705標準，模塊采用AT指令集接F1，支持Block、文本和PDU模式的短消息。數(shù)據(jù)接口通過40引腳的ZIF連接器和AT命令，可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)，可選波特率為300 bit/s～115 kbit/s。自動波特率為 1.2～115 kbit/s（圖 3）。

圖3 無線通信模塊原理圖

2 超聲液位探測儀電路設計及顯示

本系統(tǒng)所設計的超聲測液儀是用來測量嬰兒血樣本。超聲波接收頭和運算放大器組成超聲波信號的檢測和放大。反射回來的超聲波信號經(jīng)運算放大器的2級放大1000倍（60 dB），第1級放大100倍（40 dB），第2級放大10倍（20 dB），見圖4。由于一般的運算放大器需要正、負對稱電源，而本裝置電源用的是單電源 供電，為保證其可靠工作，這里用R1和R2進行分壓，這時在運算放大器的同相端有1/2 VCC的中點電壓，這樣可以保證放大的交流信號的質量，不至于產(chǎn)生信號失真。

圖4 超聲波檢測和放大電路圖

一般嬰兒抽血量在2～3 mL,試管直徑一般1 cm，因此，需要滿足高精度、小盲區(qū)的要求。采用2.5 MHz的超聲探頭，通過反復試驗，此超聲液位探，量程：0～4.5 mL；精度：±0.2%；最小分辨率：0.01 mL；重復精度1‰；盲區(qū)＜0.06 m,基本達到了設計要求[17-18]。

每次測量顯示本次采血量和住院期間總采血量，見圖5。此系統(tǒng)能準確及時記錄每次的采血量，為醫(yī)護人員結合早產(chǎn)兒病情及血紅蛋白等指標，提供采血的警惕數(shù)值。

圖5 系統(tǒng)實物圖

3 討論和結論

本系統(tǒng)初步的測試證明，為醫(yī)護人員控制采血時機和采血量提供了有力的數(shù)據(jù)基礎和決策分析能力，不再盲目的憑經(jīng)驗，采血量比人工測量和記錄提高了±0.2%的精度[19]。通過2 MB/s實時無線傳輸，使醫(yī)生及時掌握患兒的采血情況。

大數(shù)據(jù)系統(tǒng)可同時支持多個醫(yī)院和病區(qū)上傳數(shù)據(jù)，使大數(shù)據(jù)挖掘和分析成為可能。系統(tǒng)初步支持1 T的存儲量[20]。形成多個維度的信息，可對個案獨立跟蹤分析，亦可對比案例分析。

該系統(tǒng)可對早產(chǎn)兒醫(yī)源性失血提供一種新的治療方案，并可推廣應用于其他重癥住院患者，減少其貧血的發(fā)生。對檢驗性失血與貧血之間相關性的研究提供大數(shù)據(jù)分析技術。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集傳輸處理的模式可復制應用于臨床其他領域，以達到數(shù)據(jù)的全球共享。本課題的研究只是一個開始，要研制適合臨床試用的系統(tǒng)，還需要進一步解決許多問題，比如，測量的精度，網(wǎng)絡傳輸速度，大數(shù)據(jù)的有效挖掘。