一种便携式伤员体征监测与检伤分类-USB迷|专注于互联网分享

2023年12月15日发(作者：宏承平)

学术论著

中国医学装备2023年1月第20卷第1期 China Medical Equipment 2023 January Vol.20 No.1一种便携式伤员体征监测*与检伤分类掌上电脑系统的研发与验证段江霞① 郝晓硕①△ 徐肖攀① 杜鹏① 刘健② 李俊杰② 王玉同② 刘洋①* 卢虹冰①*[文章编号] 1672-8270(2023)01-0102-05 [中图分类号] R-058 [文献标识码] A[摘要] 目的：研发一种基于掌上电脑(PDA)的便携式伤员体征监测与分类系统，提高前端伤员信息的自动快速感知和高效分类救治。方法：便携式伤员体征监测与检伤分类PDA系统由便携式体征监测设备、手持PDA终端及终端应用程序(APP)软件构成，手持PDA终端由PDA设备和托架组成，终端APP软件基于Microsoft Visual C++工具进行开发，通过无线网络和便携式体征监测设备实现对伤员体征信息实时监控，通过手持PDA终端对伤员伤情进行分类分析。选取医院急诊收治的2 666例伤员的急救数据，对比简易检伤分类和便携式伤员体征监测与分类PDA系统检伤分类的效能。结果：便携式伤员体征监测与分类PDA系统对伤员数据采集传输稳定可靠，系统整体展开时间≤1 min，检伤分类速度＜1 min，轻伤、中度伤、重伤和危重伤4类伤情分类平均准确率达到89%，高于简易检伤分类的68.8%。结论：便携式伤员体征监测与检伤分类PDA系统能够对伤员体征信息获取与录入、实时监控和分类分析，提高一线救护人员救治效率，为伤员早期救治提供辅助决策支撑。[关键词] 体征监测；检伤分类；便携式；掌上电脑(PDA)终端；辅助决策；紧急医疗DOI: 10.3969/.1672-8270.2023.01.022引用本文：段江霞,郝晓硕,徐肖攀,等.一种便携式伤员体征监测与检伤分类掌上电脑系统的研发与验证[J].中国医学装备,2023,20(1):pment and verification of a portable PDA system for vital signs monitoring and triage of wounded/DUAN Jiang-xia, HAO Xiao-shuo, XU Xiao-pan, et al//China Medical Equipment,2023,20(1):102-106.[Abstract]

Objective:

To develop a portable real-time monitoring and triage system of vital signs of wounded based

on personal digital assistant (PDA) to improve the automatic and rapid sensing of front-end casualty information and

the efficient triage and treatment.

Methods: The portable vital signs monitoring and triage PDA system for wounded

was composed of portable sign monitoring devices, handheld PDA terminal and terminal application (APP) software.

The handheld PDA terminal was composed of a PDA device and a bracket, the terminal APP software was developed

based on Microsoft Visual C++ tools. The vital signs information of the wounded was monitored in real time through

wireless network and portable sign monitoring devices, and triaged analysis of the condition of the wounded was

carried out by the handheld PDA terminal. The first aid data of 2,666 cases of wounded in hospital were selected

the efficacy of the simple triage system and the portable PDA system for monitoring and triage of the wounded was

compared.

Results: The portable PDA system for vital signs monitoring and triage of wounded was stable and reliable

in data collecting and transmitting. The overall deployment time of the system was less than 1 minute, the speed

of examination and triage was less than 1 minute, and the average accuracy rate of the triage of the four categories

of minor, moderate, serious and critical injuries was up to 89%, which was higher than the 68.8% of simple triage.

Conclusion:

The portable PDA system for vital signs monitoring and triage of wounded can realize automatic

acquisition, real-time monitoring and triage analysis of the physical sign information, so as to improve the efficiency of

first-line rescuers and provide decision-making support for the early treatment and treatment of the wounded.

[Key words] Vital signs monitoring; Triage; Portable; PDA Terminal; Auxiliary decision making; Emergency medical[First-author’s address] Department of Military Medical Information Technology, School of Military Biomedical

Engineering, Air Force Medical University, Xi'an 710032, China.地震、火灾、重大交通事故、恐怖袭击以及涉核事故等大规模伤亡事件具有突然性、多样性和不确定性等特点，在极短时间内会爆发性出现各类复杂伤情的伤员，为伤员救援工作带来巨大挑战[1-2]。快速精准的伤情分类与针对性救治处置(“白金10分钟”“黄金1小时”原则)是伤员急救的关键，不仅可以合理整合利用有限的医疗资源，还可以提高伤员的救治成功率，显著降低病死率和致残率[3]。传统检伤分类方法大多采用分类标记卡，主要依赖医护人员诊断经验，缺乏量化标准，不仅耗时长，而且准确性差易误判[4]。为此，本研究设计研发一种基于掌上电脑(personal digital

assistant，PDA)和物联网的便携式伤员智能检伤系统，实现伤员基本伤情录入，同时将改进的检伤分类算法置入PDA终端应用程序(application program，APP)，实现对伤员信息的快速分析和准确评估分类，帮助一线医疗救治人员及时高效开展针对性的救护治疗，为医疗决*基金项目：国家自然科学基金面上项目(81871424)“基于多模态MR影像的胶质母细胞瘤高危区域定位及预后预测研究”；国家自然科学基金青年课题(81901698)“多模态MRI联合临床预测因子用于非肌层浸润膀胱癌的复发风险预测研究”；军队后勤科研重点项目(BLB19J010)；卫勤保障能力创新与生成专项项目(21WQ022)

①空军军医大学军事生物医学工程学系军事信息技术教研室陕西西安 710032

②空军军医大学第一附属医院急诊科陕西西安 710032△共同第一作者：郝晓硕*通信作者：*************.cn；*************.cn作者简介：段江霞，女，(1986- )，硕士，讲师，从事大数据和人工智能技术在医学及军事领域的研究与应用工作。102 ZHONGGUOYIXUEZHUANGBEICopyright©博看网. All Rights Reserved. 中国医学装备2023年1月第20卷第1期一种便携式伤员体征监测与检伤分类掌上电脑系统的研发与验证*-段江霞等学术论著

策提供辅助支撑。1 便携式伤员体征监测与检伤分类PDA系统设计1.1 PDA系统架构系统主要由便携式体征监测设备、手持PDA终端及终端APP软件构成。系统通过扫描伤员和监测设备二维码，采集伤员身份标识，绑定体征监测设备标识，通过体征监测设备实时采集伤员呼吸、心电、体温、血压及体动等伤情相关生理信号以及伤员伤情数据；通过蓝牙或WiFi建立监测设备与PDA终端间、以及与后方医疗机构服务器之间数据无线传输，实现伤员连续体征监测和伤情数据分类。便携式伤员体征监测与分类PDA系统架构见图1。员关键生理信号和体动体位信号，可依据实际情况录入伤员的神志、伤部、伤类、伤型及并发症等伤情信息。通过APP软件，依据智能检伤分类算法实现对伤员的快速智能检伤分类。(3)系统可扩展功能强。通过定制设计外置的无线网络模块，可扩展多种无线网络传输模式，与后方医疗机构服务器进行数据交换。为实现远程医疗指导目标，系统预留接口功能，可依据实际需求设计卫星、ZigBee及LoRa等多种无线网络传输模式[7]构建无线传输链路，实现PDA终端与PDA终端，以及后方医疗机构服务器间实时传输当前伤员信息、接收服务器下发的远程以及急救分类、收容分类、救治分类和后送分类等指导信息[8]。1.3 PDA系统硬件设计系统硬件包括便携式体征监测设备和手持PDA终端，便携式体征监测设备由柔性体温贴、柔性心电贴、蓝牙袖带血压计和蓝牙血氧手表组成；手持PDA终端由PDA设备和托架组成。手持PDA终端见图3。注：图中PDA为掌上电脑；APP为应用程序。图1 便携式伤员体征监测与检伤分类掌上电脑系统架构1.2 PDA系统功能PDA系统具备多参数生理数据的蓝牙或WiFi传输功能以及伤情录入及智能检伤分类功能，系统可扩展功能强。系统主要功能见图2。图3 手持掌上电脑终端(1)PDA设备。①PDA终端：选用凯立K901型PDA终端(杭州凯立通信有限公司)，该选型的抗摔性、电池及温度等自然环境适应性经过权威鉴定机构检测，符合工业使用标准，显示屏为5.5吋HD+全面触摸屏，可切换英文、拼音和手写输入3种输入图2 系统主要功能(1)系统具备多参数生理数据的蓝牙或WiFi传输功能。系统通过简单的配置，可识别和接收大部分可穿戴设备的体征监测信息，如蓝牙血氧仪、蓝牙血压计及蓝牙体温计等设备，兼容性强[5]。手持PDA终端通过扫描伤员与体征监测设备标识，实现二者的绑定与解绑功能。通过可穿戴体征监测设备，实时采集伤员的心电、呼吸、体温、血压、血氧饱和度及脉率等决定伤情状态的关键生理信号，实现体征监测设备的无线接收[6]。(2)系统具备伤情录入及智能检伤分类功能。手持PDA终端可扫码录入伤员的姓名、性别、血型、负伤及救助时间等基本信息，通过可监护设备实时采集伤法，采用8核2.0GHz中央处理器(central processing

unit，CPU)，Android9.0操作系统，支持行业内二维条码扫描引擎，且同时支持国际通用的一维条码及二维条码，如欧洲物品编码(european article

number，EAN)-13、EAN-8及通用商品代码(universal product code，UPC)-A等；②主要性能：包括扫描绑定伤员与监测设备标识和接收体征监测设备数据，可保障伤员体征信息连续监护36 h，支持安全数字(secure digital，SD)卡存储模式，数据存储时长≥24 h，待机时间＞100 h。(2)PDA托架。通过PDA托架可加载外置无线网络模块，依据不同的需求可构建ZigBee、LoRa及卫星等多种无线传输链路，实现数据的无线传输。可内置ZHONGGUOYIXUEZHUANGBEI 103Copyright©博看网. All Rights Reserved. 学术论著

无线网络模块的PDA托架见图4。中国医学装备2023年1月第20卷第1期一种便携式伤员体征监测与检伤分类掌上电脑系统的研发与验证*-段江霞等AB注：图中A为手持PDA终端；B为内置无线网络模块内部结构。图4 可内置无线网络模块的掌上电脑托架1.4 PDA系统软件设计便携式伤员体征监测与分类PDA系统终端APP软件支持伤员基本信息及伤情信息扫描和手动录入，具有伤员体征信息快速实时获取、显示、分析、预警和伤情智能准确分类等功能，为实现早期救治及其他辅助决策提供支撑。(1)检伤算法。检伤分类是指将伤员按照损伤程度和救治的紧急程度进行鉴别与分类，从而明确伤员的救治次序及救治措施，因此，又被称为伤员救治优先分类[9]。早期救治阶段需对大批量伤员进行快速检伤分类，将伤员按病情轻重缓急进行轻伤、中度伤、重伤和危重伤4种类型分层，并按层次给予对应的治疗措施，从而降低伤员的病死率及致残率，实现有限资源配置最优化。简易检伤分类基于人工量表方式，采用每分钟呼吸次数、收缩压和神志等级3个指标进行量化评分，对伤员的伤情严重程度进行分类。便携式PDA检伤分类通过体征监测设备实时传输的心电、呼吸、体温、血压、血氧饱和度及脉率等生理特征以及伤部、伤类和体动体位信息等伤情信息，参考军事训练伤诊断与防治指南和共识[10]中的分级标准，结合简易检伤分类的量化评分，将集成学习和投票决策机制的伤情分类算法，封装于手持PDA终端APP软件，实现伤情的智能分类[11]。(2)APP软件。便携式伤员体征监测与分类PDA系统终端APP软件基于Microsoft Visual C++工具进行开发。APP软件包含伤员基本信息、伤情信息和意识信息录入模块，体征监测信息接收模块、伤情分类模块以及信息统计模块。PDA终端APP软件设计流程见图5。2 便携式伤员体征监测与检伤分类PDA系统性能验证2.1 伤员基本信息及伤情录入模块在紧急救援中为每例需救援的伤员发放一个单AB图5 掌上电脑终端应用程序软件设计流程独的二维码，创建当前伤员二维码档案，实现每例伤员拥有单独伤情档案的目标。二维码功能入口采用全局的悬浮扫描图标设计，扫描二维码创建伤员档案，伤员信息的详细记录，有利于后续救治的开展与实施。APP中的伤员伤情信息录入包含伤部、伤类及行走判断等信息录入。伤员基本信息及伤情录入界面见图6。注：图中A为基于二维码的伤员基本信息录入；B为伤情信息录入。图6 伤员基本信息及伤情录入界面2.2 意识测量模块为实现伤员意识判断，搭建意识测量模块，主要包含睁眼反应、语言反应及肢体运动等。伤员意识测量界面见图7。2.3 伤员体征监护信息接收伤类判断需要伤员的呼吸、血压及血氧等体征参数的支持，APP软件搭载体征测量仪器信息接收模块，可接收当前绑定的体征测量仪器的伤员体征信息，伤员体征监测信息界面见图8。2.4 伤员检伤分类性能验证选取2018年3月至2020年12月空军军医大学第一104 ZHONGGUOYIXUEZHUANGBEICopyright©博看网. All Rights Reserved. 中国医学装备2023年1月第20卷第1期一种便携式伤员体征监测与检伤分类掌上电脑系统的研发与验证*-段江霞等学术论著

式PDA检伤分类对4类伤情分类的灵敏度和特异度比较稳定，平均准确率达到89%，检伤速度＜1 min，见表1。(1)检伤分类。伤情录入完毕后，即可进入检伤分类环节，APP软件依据伤员信息自动对伤员进行检伤分类，可将伤员分为已分类与待分类，可展示当前操作进程以及伤员列表的时间线流程，可以查看每一步骤的日期，还可显示已录入的所有伤员处置状态、人员伤情比例分析及伤部统计等统计信息。伤情检伤分类结果呈现界面见图9。图7 伤员意识测量界面图9 伤情检伤分类结果呈现界面AB(2)急救分类、收容分类和后送分类。可通过无线网络将伤员信息和检伤分类上传至服务器，或接收服务器的远程医疗指导，主要包含急救、收容和后送分类等指导信息。PDA系统与后端服务器信息交互界面见图10。(3)性能验证效果。通过测试显示，便携式伤员体征监测与分类PDA系统可以实现对伤病员生理体征实时监测分析和快速检伤分类，系统整体展开时间≤1 min，对伤员的生理监护时间≥36 h，数据存储＞24 h，检伤分类速度＜1 min，平均准确率达到89%。系统通信信号良好，各类体征和伤情数据实时传输注：图中A为伤员体征测量界面；B为设备绑定成功后体征数据传输界面。图8 伤员体征监测信息界面附属医院急诊收治的的2 666例伤者的急救数据，包含241例轻伤、2 231例中度伤、183例重伤和11例危重伤，采用随机划分测试集和训练集的方式，分别对简易检伤分类和便携式伤员体征监测与分类PDA系统检伤分类效能进行测试验证。结果显示，简易检伤分类对危重伤和轻伤预测的准确性较好，而对其他两种伤情预测不好，易误判，平均准确率为68.8%；便携表1 简易检伤分类与PDA系统检伤分类效能比较(%)伤情类别轻伤与其他伤情相比中度伤与其他伤情相比重伤与其他伤情相比危重伤与其他伤情相比轻伤与中度伤相比重伤与危重伤相比分类方式简易检伤分类PDA系统检伤分类简易检伤分类PDA系统检伤分类简易检伤分类PDA系统检伤分类简易检伤分类PDA系统检伤分类简易检伤分类PDA系统检伤分类灵敏度70.20100.0065.2088.6462.4085.7173.80100.00-特异度78.7092.2373.8098.3170.3096.7480.9099.81准确率74.6092.8868.1090.2564.5095.8876.4099.8168.8089.00注：表中PDA为掌上电脑。ZHONGGUOYIXUEZHUANGBEI 105Copyright©博看网. All Rights Reserved. 学术论著

中国医学装备2023年1月第20卷第1期一种便携式伤员体征监测与检伤分类掌上电脑系统的研发与验证*-段江霞等易用，操作友好，可快速组装展开，按需取用，便于医护人员迅速掌握使用。通过与院前救护车内配置的伤员体征监测设备对比分析，该系统能很好地满足院前急救中监护设备的需求，可有效用于各类民用急救中的生理参数采集与实时监护，极大方便了医护人员对急救设备的携行，提升院前急救效率，而该系统的造价远低于院前救护车的造价。在重大自然灾害发生时，由于系统的便携性以及高性价比，在急救伤员的分类检测任务中，可有效提升伤员抢救工作效率。在社区医疗机构中，该设备能实现生理参数实时监测与ABC采集效能，为社区居民健康提供及时有效的监测分析。系统可应用于各领域各类突发事件的医疗救护，其推广应用具备极大的社会效益和经济效益。4 结论便携式伤员体征监测与分类PDA系统实现了对伤员体征信息获取与录入、实时监控和分类分析，可提高一线救护人员的救治效率，为早期救治辅助决策提供一种可靠和高效的新手段。参考文献

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