树莓派在心脏病数据管理中的创新应用

**树莓派（Raspberry Pi）**是 EKORA 系统的核心，旨在提升病人数据的安全管理效率。

对于心脏起搏器和除颤器患者而言，依赖纸质记录的方式效率低下，严重阻碍了有效护理的实施。两位英国国家医疗服务体系（NHS）的心脏病专家创立了 EKORA，以提供一个既能保护患者隐私又能节省临床医生时间的简化系统。

临床信息技术公司（Clinical IT）由两位 NHS 心脏病专家创立，旨在帮助生理学家和心脏病专家，其使命是改善心脏病科的管理和患者护理。创始人艾伦·罗伯逊（Alan Robertson）博士和道吉·埃尔德（Dougie Elder）博士都在 NHS 医院工作多年，积累了丰富的患者护理经验。他们意识到患者记录的管理存在诸多问题，并且缺乏有效和安全的数据传输方式。因此，他们决定成立自己的公司，以满足高效的数据管理需求，降低成本，加速对成千上万份病历的访问。

面临的挑战

生理学家们管理着庞大的患者名单，需要高效地评估来自心脏起搏器和其他个人医疗设备的数据，以确认每位患者的健康状况并做出相应的护理调整。目前，这些数据通常是通过集成在专用加固笔记本电脑中的热敏打印机以小纸条的形式输出。NHS 的安全协议限制了对这些数据的直接访问和存储，导致传统纸质记录仍然被保留和存放在专用保险室的文件柜中，以遵循患者隐私的要求。仅在 NHS 洛锡安地区，就有 7,000 名心脏病患者，纸质记录的保存和医务人员繁重的记录工作都极为耗时。此外，纸质记录容易出错，且存储需求占用了医院的大量空间。

患者所使用的心脏起搏器和除颤器至少由四家制造商生产，因此没有单一的解决方案可以方便地从某一品牌的设备读取电子数据。不过，数据可以下载到 U 盘中供离线访问，但 U 盘存在已知的安全隐患，这使得医院的 IT 系统出于防止病毒和机密数据泄露的考虑，禁止使用。

大约十年前，Ninewells 医院的心脏病顾问艾伦·罗伯逊博士一直致力于解决这些问题，并与同事进行讨论。艾伦表示：“对没有一个能有效照顾患者的 IT 解决方案，我们已经感到很失望，因此我们决定自己寻找解决办法。”

艾伦解释说，一些患者之所以需要安装除颤器，是因为他们的心脏有时需要强烈的电击来恢复正常节律。“在这种情况下，我们希望记录下所有发生的事情，因为这可以真实反映发作时的心律以及治疗是否恰当。这是绝对不想丢失的信息。因此，我们最终拥有了装满纸质记录的文件柜。”

罗伯逊博士意识到，传统硬件是另一个亟待克服的问题，因为大量非联网设备也保存着重要数据。“我们面临的一个痛点是，当患者安装了心脏起搏器后，他们来医院复诊时，尽管医院有无线连接，但因安全原因，信息无法直接访问。患者希望将信息下载到专用笔记本电脑上的程序中，而我们需要找到一种方法来获取这些信息。虽然可以使用 U 盘，但由于国家医疗服务系统的安全要求，医院里不能使用普通的 U 盘。这使得我们面临如何传递信息的困难。

在面对不断增加的患者名单时，当艾伦发现 USB On-The-Go 可以像闪存驱动器一样使用时，他感到非常激动，并意识到 Raspberry Pi 可能是一个可行的解决方案。

为什么选择 Raspberry Pi？

罗伯逊博士对树莓派进行了深入研究，意识到它可以发挥重要作用，尤其是在使用 USB On-The-Go 模拟闪存驱动器方面。于是，他为 Raspberry Pi Zero W 编写了代码， "让它假装是一个闪存驱动器"；当它插入经过特别编程的心脏起搏器阅读器的笔记本电脑时，就能访问相关信息，而这些信息仍然是加密的。

艾伦提到 EKORA 解决方案时表示：“你可以将所有信息以加密的形式保存，然后通过网络发送回核心系统，由核心系统进行处理。这就解决了将信息从独立设备传输到网络系统的问题。”

艾伦解释道，起搏器编程器实际上是加固型笔记本电脑，运行制造商提供的定制软件。“多亏了 Raspberry Pi Zero W，我们才获得了一个小巧、低功耗的解决方案，其中包括 USB OTG 功能，完全符合我们的要求。”他在 KiCAD 中设计了用于触摸控制的定制电路板，其中一个重要因素是塑料外壳的坚固性和可擦拭性，以减少感染风险。同时“充分利用 Raspberry Pi 的 GPIO 功能（I2C 和 SPI）”将 OLED 屏幕反馈给用户。

他说，社区提供的支持以及在 Raspberry Pi OS Lite 上运行的设计精良的操作系统，在开发过程中发挥了至关重要的作用。

解决方案

与以患者为中心的数据读取设备（如用于血糖监测的 Libre 和 Dexcom；用于卡路里摄入量的 Noom ；以及其他用于胆固醇、心率等指标的设备）相比，EKORA 是专为医疗卫生专业人员设计的，允许他们安全地访问病人信息，而其他人无法获取。

EKORA 设备的代码是在生理学家的反馈下反复开发和修改的。用户无需具备专业的计算机知识，只需启动内部的 Raspberry Pi Zero W，设备就会显示为连接到起搏器程序员笔记本电脑的闪存驱动器，然后可以将数据保存到其中，数据将自动加密并通过网络安全地传输到 EKORA 服务器。

艾伦亲自负责 EKORA 盒子的设计，指定了定制电路板，并与英国公司 Custom Design Technologies 合作，使用“特别坚固的塑料”制作外壳，“因为在医院环境中，普通的 3D 打印塑料无法满足要求”。将病原体风险降至最低也很重要，因此用户信息屏幕采用了表面可擦拭的坚固触摸屏，而非物理按钮。

临床信息技术公司在过去六年中逐步改进了 EKORA 设备，使其基于 Raspberry Pi Zero W 的技术不断完善。目前，他们正在“向使用 EKORA 的其他医院和场所投入资金，并努力发展业务，以继续改善心脏病患者的护理”。

成果

2016 年，该系统在 Ninewells 医院获得了试用与推广，现在在爱尔和爱丁堡的医院也在应用。新冠疫情期间，EKORA 整体病人数据管理方法显示出其独特的价值。艾伦提到，最终目的是能够从五大起搏器制造商的设备及其不同的网站安全地获取信息，并将其整合到一个地方。树莓派的介入在患者到医院检查时提供了“重要的、面对面的环节”。

以前的纸质系统可能导致紧急后续预约被忽视，且不易共享病例经验。而现在，安全保密的 EKORA 系统提供了一个中央管理平台，可以标记紧急随访病例，并自动为每位患者安排复查会议。这有效简化了心脏病治疗流程，加快了数据下载速度，实现了读数的自动化，同时安全存储记录，令生理学家有更多时间看望其他患者。来自心脏病学程序员的 Raspberry Pi USB On-The-Go 安全数据下载是这一设置的核心。

除了苏格兰的医院外，Clinical IT 还与英国内的一些 NHS 信托机构以及芬兰和瑞典的医疗服务机构展开了讨论，并计划进一步拓展。“在某个时候，我想我们医院里所有的程序员都会开始使用无线技术。一些公司已经拥有基于平板电脑的设备，但有趣的是，许多医院不喜欢无线设备；他们希望将其连接到物理有线网络。”这为 EKORA 提供了新的商业视角，因为它本质上是无线设备与有线网络之间的安全桥梁。尽管无线编程器的发展可能使上传器单元变得多余，但在未来的许多年里，它似乎仍然具有重要价值。

要详细了解 EKORA 如何支持 NHS 洛锡安医院的心脏病护理，请访问以下链接阅读他们的案例研究。https://www.ekora.io/nhs\-lothian/