【作 者】何先梁，劉夢星, ，劉三超，孫澤輝，王澄，李燁

1 深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司，深圳市，518057

2 中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院，深圳市，518000

0 引言

監(jiān)護儀是醫(yī)院危重癥患者的床旁必備儀器，主要功能是實時采集、分析和呈現(xiàn)患者的生理參數(shù)，并通過發(fā)出異常報警來提醒醫(yī)護人員對患者進行干預(yù)。

隨著監(jiān)護設(shè)備及其測量參數(shù)的增多，重癥醫(yī)學(xué)工作者很難有足夠的精力去逐一確認和處理報警，大量的報警事件容易引起報警疲勞[1-4]。報警疲勞使得醫(yī)護對真實危重事件的注意力和反應(yīng)速度下降，在某種程度上對患者的生命安全造成了威脅[5-7]。為了量化重癥監(jiān)護設(shè)備的報警情況，LI等[8]基于Philips公司監(jiān)護儀，針對NICU展開了調(diào)查，結(jié)果表明：60%以上的報警事件與血氧飽和度相關(guān)，平均每名患者每天報警約177次，超99%的致命性心律失常是誤報警。DREW等[9]基于GE公司監(jiān)護儀，針對ICU進行了分析，結(jié)果顯示：平均每名患者每天報警約187次，約45%的報警為心律失常，其中約88%是誤報警。

護士是監(jiān)護儀的主要使用者。為了獲取醫(yī)護人員對于監(jiān)護儀報警的直觀感受，HALLEY等[10]采用半結(jié)構(gòu)化訪談的形式，對27名ICU護士展開了關(guān)于報警定制化的調(diào)查，結(jié)果顯示：護士如何調(diào)整報警限主要取決于臨床經(jīng)驗和疲勞程度，護士行為主要與科室管理文化、病人反應(yīng)和對監(jiān)護設(shè)備的技術(shù)理解有關(guān)。YUE等[11]通過文獻綜述，研究了教育培訓(xùn)能否有效提高護士對于報警響應(yīng)和管理的水平，結(jié)果表明：護士是處理臨床報警的主要角色，其工作環(huán)境十分嘈雜，報警疲勞現(xiàn)象普遍存在；強化教育培訓(xùn)能有效提高報警管理水平，減少報警相關(guān)不良事件的發(fā)生。

本團隊聚焦國產(chǎn)監(jiān)護儀，通過問卷、訪談、報警跟蹤和日志統(tǒng)計等方法，研究ICU和NICU監(jiān)護儀報警現(xiàn)狀及醫(yī)護人員對報警的反應(yīng)和感受，同時分析解決辦法，旨在為下一代監(jiān)護產(chǎn)品的功能創(chuàng)新和性能突破作參考。

1 對象與方法

1.1 研究對象

在2020年3月至9月期間，選取廣東省某三甲醫(yī)院中心ICU和新生兒NICU為研究對象。人員納入標準：①自愿參與研究；②在職注冊醫(yī)師和護士；③在科室內(nèi)連續(xù)工作滿1年。排除標準：①規(guī)范化培訓(xùn)及進修人員；②休假、學(xué)習(xí)或外出支援人員。為調(diào)查報警現(xiàn)狀，跟蹤和統(tǒng)計床邊監(jiān)護儀和中央站的報警事件、類別、配置以及報警后的醫(yī)護行為等。

1.2 研究方法

1.2.1 問卷及訪談

為全面掌握科室醫(yī)護人員的一般資料，并了解其對設(shè)備報警的主觀感受，設(shè)計調(diào)查問卷[10]，內(nèi)容包括個人基本資料、科室總體情況、監(jiān)護儀報警。對于每個科室，從不同職稱中分別選擇1名醫(yī)生或護士參與面對面訪談。訪談采用半結(jié)構(gòu)化形式，即不嚴格限定問答方式、內(nèi)容和順序等。規(guī)定至少兩名采訪者獨立記錄問答信息，并在結(jié)束后相互校驗。訪談問題主要涉及報警分布、報警聲音、疲勞感受、參數(shù)使用、醫(yī)護操作和患者行為等內(nèi)容。

1.2.2 報警跟蹤及統(tǒng)計

現(xiàn)場跟蹤報警事件，采取晝夜排班制，實時跟蹤床邊監(jiān)護儀和中央站，并記錄報警名稱、時刻、正誤、患者狀態(tài)、醫(yī)護行為和干預(yù)措施等。導(dǎo)出中央監(jiān)護系統(tǒng)的報警數(shù)據(jù)，對一段時間內(nèi)監(jiān)護儀的全部報警事件進行統(tǒng)計分析，揭示不同類型報警分布。ICU共12張病床，每床配備BeneVision N19監(jiān)護儀。NICU共56張病床，有11床配備BeneVision N17監(jiān)護儀，有45床配備BeneView T8監(jiān)護儀。所述監(jiān)護產(chǎn)品均由深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司設(shè)計制造。

2 結(jié)果

2.1 問卷及訪談

表1呈現(xiàn)了醫(yī)護人員的基本資料以及科室最主要的病患類型。大多數(shù)醫(yī)護人員都會根據(jù)患者情況個性化調(diào)整參數(shù)報警限，且認同工作繁忙等因素易導(dǎo)致其在患者出科后忘記恢復(fù)報警限。ICU醫(yī)護更重視有創(chuàng)壓（invasive blood pressure,IBP），NICU則更關(guān)心患兒的血氧飽和度（pulse oxygen saturation,SpO2），這些參數(shù)的異常也是對應(yīng)科室最主要的報警源。ICU和NICU最常見的技術(shù)報警是心電導(dǎo)聯(lián)脫落，其次是血氧探頭脫落。

表1 科室問卷結(jié)果對比Tab.1 Comparison of departmental questionnaire results

對訪談結(jié)果總結(jié)如下：①相比其它儀器設(shè)備，監(jiān)護儀是主要報警來源；②醫(yī)護操作和患者運動容易造成監(jiān)護儀誤報警，大量的參數(shù)超限報警和技術(shù)報警無臨床價值；③夜間值班時的報警疲勞感更為強烈；④NICU環(huán)境噪音較為復(fù)雜，醫(yī)護十分在意監(jiān)護儀的報警音量和辨識度；⑤對于未來監(jiān)護系統(tǒng)，醫(yī)護主要關(guān)注智能化、無線化和早期預(yù)警等方向。

2.2 報警跟蹤及統(tǒng)計

根據(jù)危急程度，報警事件分為高級、中級和低級，高級報警往往能得到醫(yī)護人員的快速響應(yīng)，中低級報警數(shù)量繁多且難以引起醫(yī)護人員的及時關(guān)注。表2給出了科室監(jiān)護儀報警的總體情況。

表2 各科室監(jiān)護儀報警Tab.2 Total alarm distributions of ICU and NICU

2.2.1 ICU情況

ICU患者病情變化快、危重程度高。通常需要實時監(jiān)測血壓，常見穿刺部位是橈動脈或足背動脈，收縮壓/舒張壓/平均壓簡稱為Art-S/D/M。

對收集到的138天ICU數(shù)據(jù)進行報警統(tǒng)計，結(jié)果如圖1所示。監(jiān)護儀共產(chǎn)生235 387次報警，其中生理報警占75.5%。現(xiàn)場跟蹤發(fā)現(xiàn)，對于心律失常中反復(fù)出現(xiàn)的中級室早類報警，醫(yī)護人員幾乎不進行干預(yù)；室顫/室速、停搏和呼吸窒息等致命性報警容易引起護士注意，但其中約95.1%為誤報警；約85.7%的生理報警是參數(shù)超限類報警，部分中高年資的護士在接收病人或處理報警時，會基于患者病情個性化調(diào)整報警限，以減少無意義報警。IBP報警占ICU生理報警總數(shù)的48.4%，其中包含大量誤報警和臨床無意義報警。

圖1 ICU監(jiān)護儀報警統(tǒng)計Fig.1 Patient monitoring alarms in ICU

2.2.2 NICU情況

NICU大部分患者是早產(chǎn)兒，常伴有呼吸、神經(jīng)功能發(fā)育不全。通常1名護士看管5～8床患兒，最主要監(jiān)測指標是SpO2。

對收集到的32天NICU報警數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，結(jié)果如圖2所示。胎兒監(jiān)護儀共產(chǎn)生了67 783次報警，其中生理報警占68.3%，技術(shù)報警主要是心電導(dǎo)聯(lián)或血氧探頭脫落?，F(xiàn)場跟蹤發(fā)現(xiàn)，醫(yī)護人員最關(guān)注患兒的血氧。當出現(xiàn)血氧過低或極低的報警時，護士會立即干預(yù)，主要措施是氧療。除病理性缺氧外，患兒哭鬧、喂奶等也會引起血氧下降，護士會根據(jù)實際情況對患兒進行安撫或暫停喂養(yǎng)。心律失常在NICU中較少見，室顫/室速、停搏等致命性報警中97%以上為誤報警，且大多是由于偽差干擾或電極接觸不良造成。心率/脈率超限報警占據(jù)了生理報警總數(shù)的10.8%，其中99.5%是真實報警，患兒哭鬧時往往會伴隨心率/脈率上升，即使報警頻發(fā)，醫(yī)護人員也不會輕易調(diào)整報警限。呼吸率超限報警的數(shù)量與心率/脈率相當，當測量電極貼放位置不當時，阻抗法計算的結(jié)果不可靠，有時護士會調(diào)整報警限，甚至直接關(guān)閉呼吸報警功能。

圖2 NICU監(jiān)護儀報警統(tǒng)計Fig.2 Patient monitoring alarms in NICU

3 討論

3.1 報警疲勞依然存在

監(jiān)護儀引起的報警疲勞問題依然存在，但總體上出現(xiàn)改善。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，醫(yī)護人員對大多數(shù)中低級報警都形成了一種“免疫”，有時會連帶忽視一些高級報警，或?qū)ζ漤憫?yīng)不夠及時，這難免會增加病人的安全風(fēng)險。同時，管理人員要求責(zé)任護士積極處理每個報警的做法并不現(xiàn)實。例如，NICU護士需針對多床患兒，逐一完成常規(guī)護理和醫(yī)囑治療工作，在班期內(nèi)幾乎處于全負荷狀態(tài)，特別是當夜間人手不足的情況下，醫(yī)護反映報警疲勞感明顯增強。結(jié)合問卷和訪談結(jié)果，可初步認為目前ICU和NICU依然存在報警疲勞。此外，根據(jù)美國急救研究所（ECRI）報道[6]，引起疲勞的客觀標準是平均每床患者每天產(chǎn)生150次以上報警。如表2所示，所述監(jiān)護儀報警的平均數(shù)量已處于疲勞標準之下，且與競品相比有所進步[8-9]。由此可見，總體上報警疲勞出現(xiàn)了改善趨勢。為進一步解決該問題，關(guān)鍵還在于直接減少監(jiān)護儀的無價值報警。

無價值報警可分為誤報警和臨床無意義報警。如圖3所示，造成誤報警的主要原因是測量信號受擾和參數(shù)信息不足。當信號受噪聲或偽差干擾時，血壓測量、心搏分類、血氧計算等都會產(chǎn)生誤差。例如在ICU，當患者病情趨于好轉(zhuǎn)時，肢體活動易造成IBP穿刺部位的導(dǎo)管彎折、貼壁甚至堵塞，進而導(dǎo)致壓力基線發(fā)生不同程度偏移，產(chǎn)生大量誤報警。即使沒有干擾，由于獲取的參數(shù)信息不夠充分，分析計算也會發(fā)生誤差，例如房早二聯(lián)律患者的脈率計算經(jīng)常容易減半，從而產(chǎn)生大量脈率過低的報警。為解決該問題，多導(dǎo)心電同步分析[12]、多參融合分析[13]以及偽差自動識別[14]等技術(shù)被提出，研究結(jié)果表明，這些方法可顯著減少誤報警。

圖3 報警疲勞的產(chǎn)生及應(yīng)對策略Fig.3 Analysis on the reasons and strategies of alarm fatigue

臨床無意義報警本質(zhì)上是真實的報警，產(chǎn)生的主要原因是報警限設(shè)置不合理和同類型重復(fù)報警過多。臨床上，患者之間具有個體差異性，同一患者在不同時段（如晝夜）的生理狀態(tài)也存在差別，因而醫(yī)護人員應(yīng)根據(jù)患者情況適當調(diào)節(jié)報警限，監(jiān)護系統(tǒng)可通過智能分析自動提醒用戶進行報警限調(diào)整[15]。此外，對于參數(shù)一過性超限、輕微超限伴有恢復(fù)趨勢等，可通過延遲分析來減少不必要的報警。對于部分同類型報警，例如單發(fā)或多發(fā)室早，收縮壓、平均壓和舒張壓等在短時間內(nèi)同時發(fā)生時，可采取優(yōu)先級屏蔽策略減少無意義報警。有時，無意義報警是由于附件系統(tǒng)發(fā)生異常而造成，例如ICU常見的IBP穿刺導(dǎo)管彎折或貼壁等，監(jiān)護系統(tǒng)可通過波形識別來鑒別附件異常，從而及時提醒醫(yī)護進行處理。

隨著人工智能與傳感技術(shù)的進步，以計算機視覺為代表的創(chuàng)新技術(shù)已逐步滲透進重癥監(jiān)護領(lǐng)域。例如，HAQUE等[16]在Nature雜志上報道的兩項研究表明，視頻監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用可以連續(xù)、細微地感知ICU患者的各種移動，使用機器學(xué)習(xí)算法將活動進行分類，可獲得約90%的準確性。因此，將視頻與傳統(tǒng)生理參數(shù)相疊加，通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)，可以使得監(jiān)護儀更好地實現(xiàn)病人狀態(tài)識別，減少因未知運動等造成的誤報警。

誤報警的減少主要依賴于底層算法技術(shù)，一般較為隱性。臨床無意義報警的減少多需要借助軟件交互技術(shù)實現(xiàn)，較為顯性。例如當監(jiān)護儀通過智能分析觸發(fā)一次報警限推薦時，只有醫(yī)護人員及時響應(yīng)和確認，新的報警限才能生效[17]。因此，設(shè)備廠商和臨床科室需要通力協(xié)作，加強醫(yī)護人員的培訓(xùn)，促進新技術(shù)和新功能真正落地，才能實現(xiàn)安全有效的報警管理。

3.2 有價值報警不足

醫(yī)護人員的資源有限，而監(jiān)護系統(tǒng)的測量參數(shù)卻越來越多，大量的報警不僅帶來了疲勞問題，而且使得病人的病情惡化難以被臨床早期識別[18]。因此，監(jiān)護系統(tǒng)如何自動整合信息，協(xié)助醫(yī)護人員挖掘更有價值的報警事件，對于提高監(jiān)護質(zhì)量和效率具有重要意義。

對于重癥監(jiān)護系統(tǒng)，有價值的報警應(yīng)具備精準、及時和智能三大特性。其中，精準性和及時性是確保醫(yī)護人員信任和重視報警的前提，近年來各監(jiān)護廠商在這兩方面已取得了顯著進步。在本次調(diào)研中，醫(yī)護人員普遍反映報警的智能化程度不足，希望監(jiān)護儀在未來能夠?qū)W習(xí)人腦，有“能力”辨別病人的各種狀態(tài)惡化，輸出一些“高階”報警。為實現(xiàn)該目標，參考歐盟南丁格爾PCP指南[19]，提出一種監(jiān)護系統(tǒng)智能報警的發(fā)展路線。

如圖4所示，將監(jiān)護系統(tǒng)的智能化程度分成了6個層次。目前，絕大多數(shù)監(jiān)護儀仍處于最基礎(chǔ)的LEVEL 0水平，除了心律失常以外，所有報警條件都是檢測當前時刻的參數(shù)值是否超過預(yù)設(shè)閾值，閾值的選取主要基于臨床共識。近年來，研究人員發(fā)現(xiàn)，特定參數(shù)同時發(fā)生異常往往具備預(yù)警價值，例如對于神志不清伴少尿的病人，若心率高、呼吸快且收縮壓較低，則可能預(yù)示著休克的風(fēng)險[20]。因此，基于臨床研究資料，針對一些指征性強的條件，LEVEL 1水平的監(jiān)護儀能實現(xiàn)一種參數(shù)組合報警。隨著計算能力的提高，監(jiān)護儀有條件考慮參數(shù)值的歷史信息，能夠模仿人將判斷視角從單一位點拉長至最近一段時間，從而實現(xiàn)趨勢判斷，以揭示患者的生理參數(shù)是否發(fā)生惡化，如此便達到了LEVEL 2水平。

圖4 監(jiān)護系統(tǒng)智能報警的發(fā)展路線Fig.4 Different development levels of intelligent monitoring

現(xiàn)有的監(jiān)護產(chǎn)品主要處于前3個層次，該階段的重要特征是：產(chǎn)生報警的數(shù)據(jù)資料局限在監(jiān)護儀本身采集的生理參數(shù)，包括心電、血氧、呼吸、血壓、體溫、心排量等。在實際臨床中，醫(yī)護人員評價病人狀態(tài)時，還會并行考慮病史診斷、生化檢驗、影像學(xué)分析以及體格檢查等結(jié)果，最后才能形成評估結(jié)論。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)護儀可通過醫(yī)院信息系統(tǒng)獲取這些數(shù)據(jù)，這為監(jiān)護系統(tǒng)深入分析病人狀態(tài)創(chuàng)造了條件。

如圖4所示，監(jiān)護儀智能報警的下一步即病人狀態(tài)報警（LEVEL 3），主要是集成護士常用的評價指標，例如血氣分析、生化檢驗和病人活動（視頻）等結(jié)果，該階段的重點是檢測狀態(tài)異常，目標是提高監(jiān)測護理的效率。然后進入臨床決策支持階段（LEVEL 4），監(jiān)護儀進一步集成醫(yī)生常用的評估資料，包括文獻知識、電子病歷、影像學(xué)檢查結(jié)果等，將生理參數(shù)、自然語言、圖像視頻、生化指標等數(shù)據(jù)融合，構(gòu)建多模態(tài)分析模型，輔助醫(yī)生進行疾病分類、分級和分層，提供下一步可能采用的治療建議。最后，達到強人工智能的水平（LEVEL 5），即監(jiān)護系統(tǒng)具備自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化能力，隨著醫(yī)護人員對報警的正誤反饋，系統(tǒng)將獲取更多的標注數(shù)據(jù)，進而迭代更新，逐步提高輸出結(jié)果的準確性。

由此可見，為提高監(jiān)護儀的報警價值，除了持續(xù)優(yōu)化精準性和及時性之外，關(guān)鍵需要提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的廣度和深度，包括從單參到多參、從單點到趨勢、從數(shù)值到圖像、從本機到網(wǎng)絡(luò)等。然后，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合臨床試驗、專家標注和智能算法，構(gòu)建重癥患者大數(shù)據(jù)分析模型，為臨床提供更逼近患者病情惡化的狀態(tài)報警。

4 結(jié)論

無論是中心ICU還是新生兒NICU，目前仍然存在報警疲勞問題。誤報警和臨床無意義報警過多，是造成報警疲勞的主要原因。為解決該問題，一方面需要從底層算法技術(shù)出發(fā)，針對主要報警類型，通過信息融合與偽差識別等手段，減少監(jiān)護儀誤報警；另一方面，需要提高醫(yī)護人員對于監(jiān)護技術(shù)的理解力，加強監(jiān)護系統(tǒng)交互功能的使用培訓(xùn)，減少無意義報警。

此外，監(jiān)護系統(tǒng)的報警價值仍有較大提升空間。目前的報警層次，仍處于簡單閾值報警和參數(shù)組合報警的水平，數(shù)據(jù)完整性和智能化程度不足以實現(xiàn)患者病情狀態(tài)的復(fù)雜監(jiān)測。為解決該問題，需要構(gòu)建清晰的智能報警發(fā)展路線，包括從單參到多參、從單點到趨勢、從數(shù)值到圖像、從本機到網(wǎng)絡(luò)等，高質(zhì)量、多模態(tài)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是支撐監(jiān)護系統(tǒng)生成高價值報警的基礎(chǔ)。