远程监测系统在重症隔离病房呼吸机支持中的应用

原创 重症监护专委会

来源 Kim S H, Seo H C, Choi S, et al. Tele-monitoring system for intensive care ventilators in isolation rooms[J]. Sci Rep, 2023, 13(1): 15207.

远程监测系统在重症隔离病房呼吸机支持中的应用

1. 背景

重症监护病房（intensive care unit, ICU）内配备的机械通气设施及附件、输液泵和监测等设备对于改善重症患者的疾病情况有着重要意义。然而，医护人员在隔离重症监护病房使用这些设备时可能增加自身感染风险。近年来，在医疗远程监测系统方面已开展研究，以期避免医护人员与患者身体接触，在ICU隔离病房外起到实时监控作用。本研究旨在探索1种多模态远程监测系统，监测隔离ICU患者呼吸机使用情况、设置及报警通道数据。

2. 方法

多模态远程监测系统包括3个部分：医疗设备面板与视频图像处理设施、传感器部分与分析工具（包括视频数据和患者呼吸数据，和远程监控部分由实时查看器）。远程监控系统是基于Python 3.9软件开发的，软件连接呼吸机型号为Servo-i呼吸机，设备通过 RS232C串行接口进行连接。该呼吸机支持波特率9600，数据格式ASCII或二进制。

由双摄像头进行呼吸机屏幕的图像记录，图像采用JPG压缩，防止数据丢失，使用TCP/IP通信协议传输图像数据，在图像处理后，图像数据每10 fps（100 ms）传输到电脑端，图像处理过程中从呼吸机接收到的数据合并，并以数据包形式传输。曲线数据通过以50 Hz（20 ms）采样率的压力、流量和体积数据作为实时曲线图进行监测。监测数据包由图像长度、图像数据和原始数据组成。3. 结果

本研究开发了用于远程监控隔离ICU的多模态远程监测系统，可以通过有线和无线选项进行实时访问。此外，该系统每分钟为每个通道构建1个CSV格式的数据库，用于数据分析工具访问存储数据。

与其他研究（下图）进行比较中发现，该系统的相机状态、数据收集状态、实时监测系统及数据分析系统较为均衡，与其他研究相比较为全面。选取2例患者的图像情况，采用结构相似性指数度量（SSIM）和峰值信噪比（PSNR）对图像处理结果进行评价。患者1中合并图像的SSIM值与原始图像的SSIM值分别为0.948和0.932。在患者2的合并图像的SSIM值与原始图像的SSIM值分别为0.841和0.837，与患者1相比， 差异分别为0.107和0.095；合并图像的SSIM值为0.901，改善了约4.5%。

患者1合并图像的PSNR值与原始图像的PSNR值分别为23.042 dB和23.414 dB，两者较为相近，符合正常质量（接近25 dB）。患者2合并图像的PSNR值与原始图像的PSNR值为18.130 dB和17.062 dB，两者图像质量均较差，可能由于该呼吸机部分图像设置被关闭所致。

4. 讨论

本研究开发了1个隔离ICU多模态远程监测系统，系统内包括双相机和实时信息收集面板。该系统采用有线及无线通信，可适应各种情况的医疗设置，同时可进行各种回顾性分析及日志检查来监测隔离ICU患者病情。该系统可广泛用于监测各种医疗设备的潜力，如植入泵、心电监护、ECMO等设备，以评估其可扩展性和监测性能。

导读思考

随着数智时代的来临，智能模式病房的建设作为智慧化医疗前沿的重要组成部分，正逐渐改变着医疗服务效率与方式。智慧化病房利用先进的信息技术和智能设备，为患者提供更加舒适、高效的医疗服务，特别对于重症监护单元的智能建设，针对随时变化存在风险的危重患者，其体现的时效性及安全性至关重要。本研究通过探索监测隔离ICU远程呼吸监测系统，包括患者呼吸机使用情况、设置和报警通道数据等，以体现患者疾病的时效性及对医护人员自身防护的安全性，充分提示在数智时代下的智慧化重症监护单元的一种发展方向。

导读推荐文献

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[4] 胡佳华, 吴金星, 袁丹. 基于智慧病房框架下的ICU探视系统建设实践探究[J]. 电脑知识与技术, 2023, 19(26): 39-41.

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导读供稿：重症监护专委会

导读思考：田君 上海中医药大学附属曙光医院

审阅：庹焱

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