CC BY
152
УДК 614.812
Ушаков И. Б., член-корр. РАН, академик РАМН, д-р мед. наук, проф., директор,
ДашевскиЙ В. П., канд. тех. наук, ст. научн. сотр.,
Поляков А. В., канд. мед. наук, зав. отделом,
Соколов Б. В., д-р тех. наук, проф.,
Усов В. М., д-р. мед. наук, проф., ведущий научный сотр.,
ФГБУН «Государственный научный центр РФ — Институт медико-биологических проблем РАН»
Применение ассистивных и информационных технологий при использовании средств оказания медицинской помощи космонавтам в российском сегменте Международной космической станции 1
Ключевые слова: ассистивные технологии, бортовая аптечка, бортовая медицинская инструкция, космонавт, медицинский комплект (укладка), мониторинг расхода ресурсов, оказание медицинской помощи в полете, управление запасами, RFID-метки.
Keywords: assistive technologies, onboard first aid kit, onboard medical manual, cosmonaut, medical accessories kit, monitoring of resources consumption on ISS, in-flight medical care, inventory management, RFID-tags.
Во время полетов на Международной космической станции (МКС) решаются сложные задачи создания безопасных условий жизнедеятельности экипажа и снижения медицинских рисков. Для этого используется комплекс мероприятий, объединенных в систему медицинского обеспечения полета, в том числе для оказания медицинской помощи в космическом полете. Представляют интерес вопросы использования на российском сегменте (РС) МКС ассистивных технологий, основанных на применении радиометок (Я¥1В), для информационной поддержки экипажа по вопросам медицинского обеспечения, включая: 1) постановку на учет и списание материалов и предметов для автоматизации системы инвентаризации на борту МКС; 2) управление запасами и формирование заявок на потребные средства медицинского назначения; 3) мониторинг расходования и контроль годности к применению средств медицинского назначения на борту МКС; 4) оперативный поиск инструкций (бортовой документации) для правильного применения имеющихся в аптечке средств при нарушении состояния здоровья космонавта. Совершенствование информационной поддержки и медицинской помощи на борту актуально с учетом возможной автономности действий экипажа.
Введение
Международная космическая станция (МКС) представляет собой один из самых масштабных проектов космической деятельности. Постоянное наращивание ее модулей и расширение масштабов работ с полезной нагрузкой закономерно приводят к усложнению задач в области контроля многочисленных систем и агрегатов, учета предметов и материалов, прослеживания их местонахождения, контроля сроков пригодности к применению и пр. В значительной степени эти проблемы касаются и средств оказания медицинской помощи в космическом полете. Сохранение здоровья и работоспособности космонавтов является одной из приоритетных задач обеспечения безопасности полетов. Очевидна нежелательность ошибок экипажа при использовании любого средства и/или инструментария на борту МКС, тем более что при применении
1 Исследования, выполненные по рассматриваемой тематике, проводились при финансовой поддержке грантов РФФИ: №13-07-12120, 13-07-00279, 13-08-00702,13-08-01250, 12-0700302, 11-08-01016, 12-07-13119-офи-м-РЖД, а также проекта ESTLATRUS 2.1/ELRI —184/2011/14 «Integrated Intelligent Platform for Monitoring the Cross-Border Natural-Technological Systems», проекта ESTLATRUS/1.2./ELRI-121/2011/13 «Baltic ICT Platform».
средств оказания медицинской помощи ошибки могут иметь катастрофический характер, особенно в тех случаях, когда необходимо купировать острые нарушения состояния здоровья космонавтов. Нужно учитывать еще одно немаловажное обстоятельство: до настоящего времени не решены вопросы включения космонавта-исследователя с базовым медицинским образованием, имеющего специализацию врача космической медицины, на постоянной основе в состав основных экспедиций на МКС. На практике это приводит к компромиссным решениям, когда в каждом полете на МКС один или два члена экипажа (без базового медицинского образования) имеют дополнительную (по сравнению с другими) медицинскую подготовку, обеспечивающую устойчивые навыки применения бортовых медицинских средств диагностики и лечения (медицинские офицеры). Однако, несмотря на это, установлено, что решения по применению средств оказания медицинской помощи должны приниматься при участии специалистов, работающих в Центре управления полетами (ЦУП) [1].
В таких условиях все члены экипажа должны владеть полной информацией о составе средств оказания медицинской помощи, местонахождении медицинских укладок и аптечек на борту МКС, способах применения медикаментов при выявлении нарушений состояния здоровья. Очевидна актуальность совершенствования средств информационной поддержки экипажа по вопросам инвентаризации различных инструментов, предметов и материалов медицинского назначения и оказания экстренной помощи на борту МКС.
Перспективные планы космической деятельности предполагают выполнение не только длительных орбитальных полетов, но и полетов к Луне, в ходе которых существенно изменятся условия применения средств оказания медицинской помощи (СОМП) на борту пилотируемых космических комплексов (ПКК): предполагаются автономность действий экипажа и ограниченная по срокам реагирования на запросы информационная поддержка с Земли. В этой ситуации одно из возможных решений — широкое использование бортовых систем инвентаризации и идентификации средств медицинского назначения и консультативных поисковых систем лицами, не имеющими базового медицинского образования и принимающими решения о применении тех или иных медицинских средств, включенных в состав медицинских аптечек и медицинских укладок.
Состояние и перспективы развития средств оказания медицинской помощи в РС МКС
История разработки и применения медицинских аптечек и медицинских укладок на борту ПКК показала, что применение СОМП в космическом полете
развивалось согласно логике и последовательности этапов освоения человеком околоземного космического пространства, по мере накопления знаний о возможных расстройствах состояния здоровья и работоспособности в космическом полете. Положительный опыт медицинского обеспечения ранее выполненных космических полетов, развитие клинической медицины, повышение сложности программ полетов и удлинения их сроков способствовали совершенствованию средств и методов медицинского обеспечения космических экипажей, в том числе состава средств, поставляемых для оказания медицинской помощи и лечения заболеваний в полете [2-5].
Существенное влияние на успешное выполнение различных проектов оказала разработанная отечественными учеными система активной профилактики неблагоприятного воздействия факторов космического полета на человека и уникальные данные о динамике состояния здоровья космонавтов в полетах различной продолжительности, полученные в результате проведения научных медико-биологических исследований [6, 7].
Можно с уверенностью констатировать, что создана и успешно прошла многочисленные испытания уникальная отечественная система медицинского обеспечения пилотируемых космических полетов, она не только позволяет сохранять профессиональное здоровье и требуемый уровень работоспособности космонавтов на всех этапах полета, но и пригодна в целом для сопровождения перспективных проектов длительных автономных полетов. Это подтверждается результатами медицинского обеспечения масштабных комплексных экспериментов «Марс-500», в ходе которых моделировались базовые элементы полета к Марсу [8-11].
Результаты медицинского обеспечения ранее выполненных пилотируемых космических полетов различной продолжительности показали адекватность и эффективность поставляемых на ПКК российских средств оказания медицинской помощи [2, 4].
Современное состояние системы медицинского обеспечения полета экипажей МКС и роль отечественных ученых в разработке и испытании СОМП в полете и на месте приземления космических экипажей освещены в нескольких публикациях [3-5, 12]. Опыт медицинского обеспечения длительных полетов отечественных орбитальных станций использован при организации международного сотрудничества в пилотируемой космонавтике. Сегодня существует сложная международная организационно-техническая система принятия решений о состоянии здоровья экипажа и применении СОМП.
Есть достаточно сложная в организационном и методическом отношении процедура разработки и поставки на борт МКС СОМП. Регламент подготовки и поставки медицинских укладок предполагает выполнение ряда процедур инвентаризации и мониторинга состояния имеющихся бортовых средств. В частности, строго регламентированы следующие направления и виды работ:
/ /
/ /
Многосторонний
совет
по использованию
МКС (ММ 1О СБ) /
Программа МКС
Многосторонний совет по медицинской политике (ММРВ)
Многосторонний
совет по космической медицине (МБМБ)
Многосторонний совет по МКС медицинским операциям (ММОР) /
Анализ и рекомендации
Многосторонний
совет по деятельности экипажа (МСОР)
Рис. 1
Структура взаимодействия медицинских групп при реализации медицинских операций на МКС [13]
• контроль наличия, текущего расхода и состояния СОМП на РС МКС (Институт медико-биологических проблем РАН (ИМБП РАН));
• определение потребности (по номенклатуре и количеству) поставки тех или иных СОМП на борт МКС (ИМБП РАН);
• закупка медицинских средств, входящих в состав СОМП, организация их хранения и комплектация медицинских укладок (ИМБП РАН);
• поставка укомплектованных медицинских укладок для включения в состав медицинских грузов, поставляемых на борт, с применением транспортных грузовых кораблей (ИМБП РАН и ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королева» (РКК «Энергия»)).
Обращение с медицинскими грузами подчиняется общему порядку учета и контроля средств, поставляемых на МКС.
Существующая система управления инвентаризацией (СУИ) представляет собой совместную российско-американскую информационную систему, которая обеспечивает выполнение задач инвентаризации как в российском, так и в американском (АС) сегментах МКС, она была запущена вскоре после начала эксплуатации станции. Это сложная организационно-техническая система (СОТС), объединяющая в себе человеческие и ком-
пьютерные информационные ресурсы на Земле и на МКС.
Назначение СУИ — перманентное, непрерывное, поэлементное отслеживание количества и местоположения грузов на борту МКС. Для этого обеспечиваются:
• поддержание в актуальном состоянии сведений о расположении грузов в базах данных (БД) и обеспечение возможности поиска требуемых грузов, что представляет собой непростую задачу ввиду многомодульного строения МКС, стесненности многих рабочих объемов и огромной номенклатуры грузов;
• уменьшение затрат на доставку расходных материалов, запасного оборудования, средств обеспечения жизнедеятельности экипажа, а также на доставку дублирующих элементов грузов в случае утери основных.
СУИ реализована как сетевая информационная система и состоит из нескольких взаимосвязанных модулей, среди них основными являются:
• СУИ-МКС на борту станции для использования экипажем МКС;
• СУИ-ЦУП-М в Московском центре управления полетом;
• СУИ-ЦУП-Х в Хьюстонском центре управления полетом;
• СУИ-Байконур на техническом комплексе российского космодрома «Байконур» (рис. 2).
БД СУИ располагается на файл-сервере сети поддержки экипажа на борту МКС, ее копии находятся в центрах управления полетами в РФ (ЦУП-М) и в Хьюстоне (ЦУП-Х), а также на космодроме «Байконур». Бортовая БД является основной, а остальные БД — резервными. Пользователями БД СУИ являются члены экипажа МКС и специалисты ЦУП-М и ЦУП-Х.
Для обеспечения идентичности состава и содержания данных во всех модулях СУИ ежедневно проводится синхронизация содержания БД. Синхронизация информации в модулях СУИ осуществляется путем обмена дельта-файлами. Они содержат информацию обо всех изменениях, сделанных в БД любого из модулей СУИ. Такой обмен происходит не реже одного раза в сутки, как правило, ночью.
В ходе выполнения работ экипаж перемещает некоторые элементы оборудования на борту МКС, после чего вносит соответствующие изменения в БД СУИ (транзакции). Все они сохраняются в бортовой БД посредством записи в истории объекта и в новом дельта-файле. В определенное время ночью автоматически или вручную днем дельта-файл экспортируется из БД и готовится к отправке на Землю. После экспорта дельта-файл по американскому каналу связи передается в ЦУП-Х, а из ЦУП-Х по электронным средствам связи — в ЦУП-М. В ЦУП полученный дельта-
файл импортируется в БД на Земле. Аналогично происходят экспорт дельта-файлов из наземных БД и импорт в бортовую БД.
Непосредственно в ходе разгрузочных работ на транспортных кораблях и размещения грузов в рабочих объемах МКС экипаж вносит все изменения в бортовую БД (согласно инвентаризационным ведомостям), после чего происходит обычный цикл обновлений, описанный выше.
В настоящее время в СУИ на борту МКС используются штрих-коды. Данная система маркировки имеет некоторые недостатки и нуждается в совершенствовании: невозможно писать данные, необходимы правильная ориентация кода для чтения, необходимы прямой доступ и видимость. Более совершенной считается технология RFID (Radio Frequency Identification).
Радиочастотная идентификация RFID — метод автоматической идентификации объектов, при котором посредством радиосигналов считываются и/или записываются данные, хранящиеся в RFID-метках [14]. В системе RFID для инвентаризации каждый объект учета маркируется RFID-меткой, в которую записывается актуальная информация об объекте, далее метка привязывается к конкретному объекту в БД. В дальнейшем идентификация объекта происходит именно по коду метки.
Технология RFID позволяет не только читать метки, но и записывать информацию в них. Для меток не нужен постоянный источник питания. Пита-
Рис. 2
Упрощенная схема обмена данными между различными БД серверов и автоматизированными рабочими местами специалистов СУИ при синхронизации БД
ние может подаваться во время обращения к метке от поля считывателя. В метку заносят необходимую информация о дате и времени поступления груза на МКС, типе объекта, штатном месте хранения и т.п.
После проведения очередной инвентаризации ее результаты сравниваются с результатами предыдущей. Таким способом достаточно просто контролировать наличие объектов, их перемещение внутри и отсутствие на месте и пр.
Вопросы организации инвентаризации на МКС неоднократно освещались в отзывах экипажей основных экспедиций на МКС. Приведем ответ космонавта Антона Шкаплерова на вопрос одного из читателей его блога:
«Лапатин Вадим: На МКС для порядка в размещении грузов и учета перемещения оборудования имеется компьютерная система управления инвентаризацией (СУИ), где отображены места хранения любого предмета на МКС. Как корректируется система управления инвентаризацией? Ведь космонавты не могут постоянно вносить изменения в СУИ, отображая каждую использованную салфетку, каждый выпитый пакетик чая или каждый перемещенный предмет.
Антон Шкаплеров: К сожалению, приходится постоянно отмечать в СУИ перемещение объектов. Конечно, не по одной салфетке, а целыми упаковками. На российской стороне этим в основном занимаются космонавты. На американской стороне — специалисты ЦУП "Хьюстон"» [15].
Этот ответ свидетельствует о больших трудозатратах экипажа на мониторинг использования различных средств и необходимости большей поддержки при проведении процедур инвентаризации.
Работа с медицинскими изделиями, в частности с лекарственными препаратами, имеет свою специфику. Далее мы будем рассматривать преимущественно направления совершенствования системы информационной поддержки при инвентаризации, мониторинге расхода СОМП экипажу в РС МКС, а также оказания консультативной помощи экипажу при применении СОМП.
В первую очередь необходимо отметить, что на Земле проводится большая предварительная работа с целью проконтролировать качество изделий медицинского назначения и лекарственных препаратов. В интересах комплектования и совершенствования состава СОМП систематически осуществляются:
• лицензирование работы с препаратами различных фармакопейных групп;
• анализ заболеваемости членов экипажа в космических полетах для уточнения схем применения медицинских средств и совершенствования их состава;
• мониторинг состояния отечественного фармакологического рынка (отбор препаратов, перспективных для включения в состав медицинских укладок);
• корректировка вкладываемой в медицинские укладки документация по применению и др.
Предусмотрены различные виды медицинских укладок для комплектования медицинских ресурсов на ПКК разных типов:
• транспортный пилотируемый корабль «Союз ТМА» комплектуется аптечкой бортовой и аптечкой «БД»;
• на российский сегмент (РС) МКС поставляют до 18 различных медицинских укладок.
В данной статье поставлена довольно «узкая» задача, связанная с изучением организационно-методических и технологических вопросов автоматизации инвентаризации только медицинских средств в полете МКС. Это связано с тем, что реализовать ее наиболее просто благодаря наличию на Земле технологий и прототипов устройств на основе КИО-меток, которые используются для решения похожих задач, возникающих при производстве лекарственных препаратов, их реализации через аптечные сети, и для контроля приема пациентами в госпитальных условиях.
Краткую информацию о том, что имеется в орбитальной аптечке и чем располагают члены экипажа МКС для диагностики и, если потребуется, лечения, представил в своем блоге Антон Шкаплеров, выполнявший обязанности командира корабля «Союз ТМА-22» и бортинженера экспедиции на МКС: «На борту корабля "Союз" имеются две небольшие медицинские укладки: таблетки, капсулы, инъекции, мази и т.д. — практически весь спектр лекарств первой необходимости. Есть антибиотики, антисептики, противокашлевые, успокаивающие, сердечно-сосудистые, мочегонные, легкие снотворные, противовоспалительные. Никак нельзя без перевязочных средств, лейкопластырей, ножниц. У экипажа также имеется аптечка неприкосновенного запаса для использования после посадки в нерасчетном месте.
На борту МКС лекарства хранятся в аптечках с описью. Здесь же указания, в каких случаях и как принимать. Аптечки уложены в контейнерах. В основном используются спреи, снижающие заложенность носа: она в разной степени проявляется в первые дни пребывания в невесомости. Иногда от головной боли принимают анальгетики. Станция оснащена средствами оказания как неотложной, так и амбулаторной медпомощи, включая даже дефибриллятор и аппарат искусственной вентиляции легких. На борту есть укладки для ушивания ран, внутривенных инфузий с дозированным введением лекарственных средств, удаления инородного тела из глаза и промывания глаз, для оказания стоматологической помощи и т. д. Мы имеем возможность проводить различные медицинские обследования — от ЭКГ и клинических анализов до УЗИ, измерения внутриглазного давления и осмотра глазного дна. В каждый экипаж назначается специалист по медицинской части. В период подготовки к полету он более углубленно изучает связанные с медициной вопросы...» [15, 16].
Что касается базовых принципов комплектования штатных средств оказания медицинской по-
мощи в полете, то их состав определяют следующие основные факторы:
• медицинские риски в космическом полете (заболеваемость, травматизм, функциональные нарушения);
• уровень подготовки экипажа к оказанию медицинской помощи,
• условия оказания медицинской помощи в полете.
Сегодня перечень медицинских рисков применительно к полетам основных экспедиций достаточно обширен. Как следует из соглашения между специалистами американской и российской сторон, в перечень включено свыше полутора сотен патологических состояний, симптомов и синдромов, многие заболевания и травмы могут требовать специализированной медицинской помощи. Для решения этих задач ПКК оснащаются медицинскими аптечками и укладками, укомплектованными в соответствии с ожидаемыми неблагоприятными событиями в отношении рисков для здоровья и работоспособности членов экипажа. Диагностика изменений состояния здоровья в полете и применение большинства медицинских средств, включенных в состав бортовых укладок, предполагают достаточно высокую квалификацию пользователя в области медицины, физиологии и медицины труда. Отчасти эта проблема решается посредством специальной медицинской подготовки экипажей и квалифицированной поддержки экипажа медицинскими специалистами наземных групп во время сеансов связи.
Вне зависимости от того, где, как скоро и в каком объеме будет оказана квалифицированная и/или специализированная медицинская помощь члену космического экипажа, у которого выявлены соответствующие показания, на борту необходимо грамотно организовать оказание ему первой медицинской помощи. Именно на это должны быть нацелены соответствующие ассистивные2 средства информационной поддержки принятия медицинских решений, о которых пойдет речь далее.
В основу комплектования СОМП в РС МКС заложены проверенные на практике принципы, использовавшиеся при обеспечении полетов на отечественных орбитальных станциях «Салют» и «Мир». Так обеспечивается преемственность и достигается большая экономия средств и сил: предполагается широкое обсуждение всех новаций и проведение многочисленных экспертиз, а при необходимости — дополнительных испытаний и экспериментов.
Состав штатных СОМП может быть дополнен и/или скорректирован:
• по рекомендациям наземных медицинских специалистов, наблюдавших космонавтов в процессе подготовки к полету;
• с учетом пожеланий (предпочтений) космонавтов;
2 От англ. assist — помогать, содействовать.
• по результатам апробации на индивидуальную переносимость фармакологических препаратов, входящих в состав медицинских укладок.
В состав штатных медицинских укладок включены медицинские средства, отвечающие следующим требованиям:
• имеющие регистрационные удостоверения (разрешенные к применению);
• устойчивые к воздействию факторов космического полета (перегрузкам, хранению в обычных условиях);
• удобные для применения в условиях микрогравитации;
• зарекомендовавшие себя в клинической практике;
• не имеющие выраженных побочных эффектов, в том числе не оказывающие негативного воздействия на работоспособность и операторскую деятельность;
• имеющие срок годности не менее одного года с момента их поставки.
Штатные бортовые аптечки и медицинские укладки комплектуются по принципу минимальной достаточности. В их состав включаются медицинские средства в том ассортименте и количестве, которые обеспечивают оказание медицинской помощи и лечение при ожидаемых медицинских рисках и осложненных медицинских ситуациях в полете. Для соблюдения этого принципа проводится анализ заболеваемости и травм в выполненных ранее полетах, учитываются индивидуальные особенности здоровья и индивидуальная переносимость лекарственных средств у членов экипажа.
При наличии медицинских показаний и по рекомендации наземных медицинских специалистов дополнительно может быть поставлена индивидуальная медицинская укладка для конкретного члена космического экипажа.
В целом сегодня экспертами признается, что существующие СОМП вполне соответствуют сложившимся требованиям к системе медицинского обеспечения полета, хотя по результатам выполненных полетов имеются отдельные замечания со стороны экипажей, относящиеся к пользовательским характеристикам компонентов, в том числе при сравнении с вариантами комплектования аналогичных средств в АС МКС.
Особенностью организации оказания медицинской помощи является интеграция имеющихся на борту орбитальной станции медицинских средств в интересах сохранения здоровья всех членов международных экипажей.
Как показывает сравнение СОМП, поставляет более разнообразный ассортимент медицинских средств, при этом следует отметить:
• они практически идентичны по составу СОМП (таблетированные лекарственные препараты и перевязочные средства NASA);
• в российских укладках практически отсутствуют диагностические приборы и аппараты.
В американские медицинские укладки включены различные диагностические устройства, большинство из них позволяют передать информацию в виде графического файла на Землю. Использование таких медицинских укладок, несомненно, повышает качество диагностики и более адекватный выбор СОМП в полете.
Российские члены экипажа МКС могут компенсировать отсутствие диагностических средств в медицинских укладках диагностическим медицинским оборудованием, размещенным в РС МКС (медицинская измерительная аппаратура «Гамма», «Кардиомед», «Урисис», измеритель давления, «Рефлотрон» и др.), которое с некоторыми ограничениями (привязка по времени к телеметрическому сеансу и месту проведения исследования) используется для постановки диагноза в полете. В этих целях также используется бортовое научное медицинское оборудование, поставленное в РС МКС для проведения космических исследований в полете. В настоящее время к медицинскому разделу отнесены многочисленные научные исследования и эксперименты, результаты которых позволяют дополнить необходимую базу для оценки рисков развития негативных событий и состояний у членов космических экипажей в длительных космических полетах на орбитальных станциях [1, 4, 5, 6, 10, 12, 17, 18].
Завершая обсуждение поставок медицинского имущества на борт, необходимо обратить внимание и на вопросы технологического исполнения медицинских укладок как продукции специального назначения для применения на борту ПКК в экстремальных условиях полета.
Предъявляются особые требования:
• медицинские укладки имеют жесткую конструкцию, изготавливаются из материалов, не меняющих своих свойств в довольно значительном диапазоне температурных и механических воздействий, имеют определенные весогабаритные параметры;
• на медицинские укладки наносится маркировка: красный крест (сбоку), наименование (на двух языках, русском и английском), штрих-код, и указывается общий срок годности укладки (по препарату с наименьшим сроком годности), после которого надлежит удалить ее с МКС; все размещенные в укладках медицинские средства промаркированы;
• все необходимые медицинские инструкции прилагаются на английском и русском языках, в твердых копиях.
На сегодня инструкции составлены по «симптоматическому принципу». Космонавт, при условии наличия у него соответствующей, как правило минимальной, медицинской подготовки, имеет возможность выбрать лекарственный препарат с учетом имеющихся у него проявлений (симптомов) заболевания.
Для каждого изложенного в инструкции симптома имеется однозначное соответствие выбираемых
медицинских средств, идентифицируемых по таким признакам, как наименование, рекомендуемая доза в сутки и местоположение в аптечке. Фактически по этому принципу может быть построена БД в консультативно-справочной системе медицинского назначения.
Для учета наличия и контроля расхода медицинских средств, входящих в состав бортовой аптечки, используется информация о перечне средств оказания медицинской помощи, которую можно рассматривать как ключи поиска в БД:
• наименование;
• единица измерения;
• количество;
• вид упаковки;
• место нахождения;
• срок годности.
Кроме двуязычных инструкций, вкладываемых в каждую медицинскую укладку, в бортовой аптечке на ТПК «Союз» и укладке «ЖКУ» (укладка с желудочно-кишечными и урологическими средствами) в РС МКС находятся «Методические указания по оказанию само- и взаимопомощи» (на русском языке). Одна из задач — помочь космонавту не только найти и идентифицировать нужное лекарственное средство, но и быстро найти соответствующий фрагмент в бортовой документации по медицинскому разделу (три книги), где содержится исчерпывающее указание [20].
Для того чтобы оценить, в каких направлениях возможно совершенствование системы информационного обеспечения и поддержки процедур инвентаризации, организации поиска и идентификации, а также принятия решений на применение СОМП, необходимо обратиться к решениям, которые применяются на Земле для решения подобных задач.
Прототипы систем учета и инвентаризации медицинского имущества, перспективные для использования в РС МКС
В литературе известны многочисленные обзоры и документы рекламно-информационного характера, посвященные общим принципам кодирования лекарственных средств, большая часть публикаций посвящена проблемам штрих-кодирования или матричному кодированию, в частности, упоминаются QR-коды.
К примеру, в статье [21] рассмотрены аспекты практической реализации технологии штрих-кодирования лекарственных средств в прошлом и настоящем. Фармацевтическая промышленность и здравоохранение могут раньше других отраслей приступить к широкому использованию двумерных кодов для идентификации продукции.
В США в настоящее время рассматриваются многочисленные государственные и федеральные требования по проверке происхождения лекар-
ственных средств. Как правило, они предполагают отслеживание рецептурных препаратов в цепи поставок с учетом номера партии и/или серийного номера. Для таких случаев часто предлагается использовать технологии RFID, однако двумерные коды также могут обеспечить соответствие требованиям, предъявляемым к информации, и часто легче интегрируются в существующие системы и процессы во всей цепи поставок. Европейская ассоциация фармацевтических дистрибьюторов широкого ассортимента фармацевтических препаратов (European Association of Pharmaceutical Full-line Wholesalers) рекомендовала использование двумерных символик Data Matrix 2D для кодирования идентификационного номера, кода партии и сроков хранения в целях идентификации и отслеживания фармацевтической продукции.
Публикаций на тему применения RFID-технологий значительно меньше, а потому необходимо кратко указать основные черты этой технологии.
Любая RFID-система состоит из считывающего устройства (ридера, или считывателя) и RFID-меток. RFID-метка состоит из интегральной схемы (микрочипа) для хранения, обработки информации, модулирования, демодулирования радиочастотного сигнала и антенны для приема и передачи сигнала [14, 22].
Поле считывателя проникает через неметаллические материалы, поэтому RFID-метки могут быть скрыты внутри тех объектов, которые подлежат идентификации. Метки бывают активными или пассивными. Активные метки работают от присоединенной или встроенной батареи, они требуют меньшей мощности считывателя и, как правило, имеют большую дальность чтения. Пассивная метка функционирует без источника питания, получая энергию из сигнала считывателя. Пассивные метки меньше и легче активных, дешевле, имеют практически неограниченный срок службы и не требуют обслуживания в течение всего срока службы.
В настоящее время технологии RFID-меток активно развиваются, их сфера применения неуклонно расширяется, и появилось множество типов меток, которые различаются по рабочей частоте, источнику питания, типу памяти, форм-фактору и т. п. [23-25]. По типу используемой памяти выделяют следующие RFID-метки:
• RW (Read and Write) содержат идентификатор и блок памяти для чтения/записи информации, данные могут быть перезаписаны многократно.
• WORM (Write Once Read Many) содержат уникальный идентификатор, блок однократно записываемой памяти, которую в дальнейшем можно многократно читать.
• RO (Read Only) записывают данные лишь один раз, при изготовлении; такие метки пригодны только для идентификации, новую информацию записать нельзя, их практически невозможно подделать.
Технология RFID дает следующие преимущества:
• для считывания информации не требуется прямая видимость радиочастотной метки, для скрытности и сохранности ее можно поставить внутри упаковки (если она радиопрозрачна);
• можно читать метки, даже если в поле считывателя попадает сразу несколько меток;
• метка может содержать большой объем информации (до 64 Кб), ее можно изменить;
• с меткой можно работать удаленно, на большом расстоянии;
• устройство долговечно и обладает высокой степенью безопасности, которая обеспечивается применением уникального идентификатора, назначаемого при изготовлении на заводе, а также шифрованием данных, записываемых в метку;
• метка устойчива к воздействию окружающей среды, поскольку ее всегда можно поместить в любую защитную полимерную оболочку.
Достоинства RFID по сравнению со штрих-кодом [26]:
• Данные идентификационной метки могут дополняться, в отличие от записываемых однократно данных штрихового кода (при печати); информацию, записанную на метке, можно менять, дополнять, заменять на другую при наличии соответствующих условий (это положение относится только к меткам Read/Write многократной записи и считывания информации).
• Есть возможность считывать одновременно несколько меток.
• Механизм антиколлизий (позволяет распознавать метки в случаях, когда в поле считывателя попадает сразу несколько меток) позволяет определять точное количество меток, которые находятся в поле действия антенны в любое время.
• В RFID-метку можно записать гораздо больше данных: недавно разработанные двумерные и матричные штриховые коды способны хранить большой объем данных, однако их практическое использование сдерживается необходимостью применения специфических принтеров и устройств считывания (сканеров), обычные штриховые коды могут содержать не более 50 байт информации, причем для воспроизведения такого символа понадобится площадь размером со стандартный лист формата А4, у радиочастотной метки 1000 байт помещаются на микрочипе площадью не более 1 мм2.
• Данные на метку заносятся значительно быстрее. Для получения штрихового кода обычно требуется напечатать его символ либо непосредственно на материале упаковки, либо на бумажной этикетке. И печать, и наклеивание липкой этикетки выполняются вручную или механически. Радиочастотные метки могут быть имплантированы в основание паллеты или оригинальной упаковки на весь срок их эксплуатации. Сами данные о содержании упаковки записываются бесконтактным способом со скоростью порядка 100-800 килобит/с.
• Данные на метке могут быть закодированы. Существуют реализации RFID-меток, позволяющие ставить пароль на операции записи и считывания данных, а также блокировать доступ к данным при помощи криптографической защиты. В одной и той же метке можно одновременно хранить закрытые и открытые данные. Это делает радиочастотную метку идеальным средством, защищающим товары и материальные ценности от подделок и краж.
• Радиочастотные метки более долговечны. В тех сферах применения, где один и тот же маркированный объект может использоваться бессчетное количество раз (например, при идентификации паллет или возвратной тары), радиочастотная метка оказывается идеальным средством идентификации, так как ее можно считывать 1 млн раз.
• Расположение метки не имеет особого значения для считывателя. В целях обеспечения автоматического считывания штрихового кода комитетами по стандартам (в том числе EAN International) разработаны правила размещения символов штрихового кода на товарной и транспортной упаковках. Для радиочастотных меток эти требования не существенны. Для считывания информации с радиочастотной метки достаточно ее нахождения в поле считывателя RFID.
RFID-метка лучше защищена от воздействия окружающей среды. Радиочастотные метки не нужно размещать на внешней стороне упаковки (объекта), а значит, они лучше защищены в условиях хранения, обработки и транспортировки логистических единиц. На такие метки не воздействуют пыль и грязь, как на штриховой код.
Многие принципы построения этой системы маркировки имеют универсальных характер, а потому кратко перечислим их, следуя публикации [27].
Функционирование RFID-системы обеспечивается за счет крепления на каждый учетный экземпляр RFID-метки с определенной информацией о единице хранения. Метка считывается мобильным или стационарным считывателем, после чего сведения передаются в компьютерную систему учета.
Благодаря RFID-меткам можно единовременно считывать данные о нескольких экземплярах хранения, на этой основе было создана концепция «умной полки». Применение концепции «умной полки» позволяет определить местоположение любого объекта и получить статистику, как часто им пользуются.
При инвентаризации легко контролируется оборот конкретных видов продукции. В любой момент времени можно оперативно получить актуальные данные о наличии единиц хранения, а также настроить уведомления, если какой-то вид ресурса подходит к концу и нужно пополнить его запасы.
Если используются штатные укладки, во многих случаях целесообразно поставлять новые комплекты целиком, не полагаясь на знания пользователя о правильном обновлении комплекта, который уже вскрыт и задействован.
RFID-метки считываются бесконтактно, по нескольку штук одновременно (от 20 до 1000 шт./с), с расстояния от 0,1 до 7,0 м. Они не деформируются, не стираются и не пачкаются, а также выдерживают высокие температуры и механические воздействия.
Если нужно изменить информацию о единице хранения, достаточно просто перезаписать ее. Следовательно, нет необходимости печатать новый штрих-код или сопроводительную информацию. Последнее, впрочем, не исключает использование QR-меток и инвентаризационных ведомостей, если это предусмотрено регламентом поставок продукции.
RFID-системы допускают интеграцию (на уровне базы данных или при помощи API (Application Programming Interface) библиотеки) с различными традиционными компьютерными системами учета поступлений и хранения, а также каталогами.
Существуют разработки, посвященные непосредственно применению RFID-технологий для работы с лекарственными формами. В частности, RFID-технология широко применяются в борьбе с подделками лекарственных и косметических препаратов.
Возможности RFID-системы:
• оперативно устанавливать происхождение, срок годности, дату выработки, производителя и дистрибьютора лекарственного препарата или групповой упаковки препаратов без вскрытия коробки;
• проводить проверку подлинности изделия на любом этапе цепочки поставки;
• отслеживать поставки в режиме on-line;
• автоматически формировать сопроводительную документацию;
• защищать от подделок [28].
Эти возможности особенно существенны в прикладных областях, где требуется жесткий контроль поставок лекарственных препаратов, в частности для военных, работников спецслужб, лиц других опасных профессий и пр.
RFID-метка типа DrugTag предназначена для маркировки лекарственных препаратов (в стеклянных емкостях). Конструкция антенны DrugTag обеспечивает уверенную регистрацию метки в дальней и ближней зонах при маркировке сухих лекарственных смесей и надежное чтение метки в ближней зоне (до 30 см) при маркировке жидких растворов [28].
Технические характеристики RFID-метки типа DrugTag:
• диапазон рабочих частот — 865-867 МГц;
• длина идентификатора (EPC ID) — 96/240 бит;
• объем пользовательской памяти — 512 бит;
• размеры — 58 х 24 мм;
• стандарт — EPC Global Class 1 Gen2/ISO 18000-6C;
• дальность чтения метки при маркировке жидкостей — до 0,3 см;
• дальность записи метки при маркировке: о сухих препаратов — до 3,0 м;
о жидкостей — до 0,15 м.
В настоящее время нет технических или технологических препятствий для широкого внедрения технологии RFID. Большая часть ограничений обусловлена экономическими соображениями: стоимость RFID-меток и оборудования превосходит таковые при штрих-кодировании, но последние уступают по эксплуатационным показателям. Однако есть сферы, где внедрение RFID-меток необходимо провести как можно быстрее.
В последние годы можно наблюдать резкое увеличение количества контрафактной продукции на фармацевтическом рынке [29] Европы, США и России. Стремясь обеспечить потребителей безопасными и эффективными лекарствами, компания Pfizer активно внедряет новые технологии для контроля цепочек поставок по всему миру, широко использует технические новинки при разработке упаковки своих продуктов: в частности, это первая фармацевтическая компания, которая начала применять технологию RFID при упаковке товаров. В некоторых странах клиенты аптечной сети используют RFID-карты для хранения истории покупок и обследований [30].
Благодаря RFID-меткам можно осуществлять контроль потребления лекарственных препаратов представителями тех или иных групп пациент. Когда больному необходимо принимать множество таблеток, легко ошибиться, особенно если упаковка не сохранилась. Институт здравоохранения (США) разработал программу, которая будет определять, какая именно таблетка находится перед человеком, по фотографии, сделанной при помощи смартфона [31].
Приложение способно определять размер, форму и маркировку, нанесенную на таблетку. Система проверена на изображениях 568 лекарственных средств, выписываемых наиболее часто. Фотографии делались при разном освещении и под различными углами. Как сообщают разработчики, точность анализа составляет 91 %. На оценку уходит меньше секунды. В ближайшее время предполагается доработать программу, чтобы обеспечить распознавание таблеток под разными углами с точностью до 100 %.
Исследования, проведенные в Великобритании, показали, что больше половины медикаментов с длительным сроком действия больные употребляют, нарушая предписания. Пренебрежительное отношение к правилам приема лекарств приводит к ухудшению физического состояния человека, снижению качества и понижению средней продолжительности жизни. Решить задачу контроля правильности приема препаратов позволяет технология «вживления» в стандартную упаковку мини-вычислителей, отслеживающих каждый прием лекарства, систематизирующих информацию о состоянии здоровья пациентов и проводящих необходимую диагностику [32, 33].
Так называемая интеллектуальная фармацевтическая упаковка (Intelligent Pharmaceutical
Packaging) выглядит как обычная блистерная упаковка в картонной коробке, но обладает уникальной возможностью регистрировать время приема пилюль каждый раз, когда происходит выдавливание таблетки из блистера. Данные сохраняются при помощи микроэлектронного сенсора, интегрированного в картон, и могут быть считаны лечащим врачом больного при помощи сканера, подключенного к компьютеру. Помимо этого, микроэлектроника в упаковке имеет пьезоэлектрический датчик, генерирующий напоминания о времени приема очередной дозы.
В упаковку также вмонтирован и датчик температуры, оповещающий о том, что при хранении в ненадлежащих условиях действие препарата может ухудшиться. В будущем это может быть особенно полезно для тех препаратов, сохранение полезных свойств которых возможно только в холодильнике. Интеллектуальная фармацевтическая упаковка может быть адаптирована к любым стандартным блистерным упаковками для таблеток, ампул, шприцев и т. п. Практически все крупные фармацевтические компании пристально следят за развитием технологий RFID и интеллектуальной фармацевтической упаковки, хотя их внедрение требует больших вложений, а в некоторых случаях их реализация трудоемка. При этом фармкомпании проявляют большой интерес не только к этим, но и к другим новым защитным нововведениям. Например, к использованию различных специальных красок, в частности красок, невидимых в обычных условиях и проявляющихся только под воздействием критических для препаратов температур [34].
Приведенный обзор прототипов и областей внедрения показывает, что имеются реальные технические предпосылки для использования RFID-технологий на МКС. Однако пока есть вопросы, требующие обсуждения, технического поиска наилучших вариантов и проведения серий испытаний в лабораторных и наземных условиях, моделирующих обстановку во время полета.
Прототип RFID-системы поиска и идентификации средств оказания медицинской помощи в РС МКС
В нашей работе приоритетным считается описание сути ассистивных методов, направленных на повышение эффективности использования штатных средств оказания медицинской помощи. Представляется правомерным сосредоточить внимание на внедрении технологии RFID-меток в существующую практику при условии минимальных модификаций используемых материалов, конструкций и штатных средств документирования. Фактически использование незначительных по размерам, весу и требованиям к энергообеспечению RFID-меток может радикально оптимизировать этапы поиска, идентификации медицинского имущества, про-
верки сроков его годности, названий и показаний к применению. Достаточно лишь поместись метки на упаковки поставляемых в РС МКС средств оказания медицинской помощи.
Принципиально важно определить сценарии применения RFID-технологий для решения конкретных прикладных задач и представить космонавту детальный алгоритм действий, указав варианты, когда применение RFID-меток возможно, а когда — нет. Обычно для ознакомления с инструкцией к препарату нужно:
• открыть упаковку с препаратом;
• достать медицинскую инструкцию;
• развернуть ее и найти там раздел с показаниями к применению, что бывает непросто в условиях микрогравитации и ограничения времени;
• найти в инструкции показания к применению, совпадающие с наблюдаемыми симптомами.
Сценарий применения технологии RFID может быть следующим. Считыватель подключается к ЭВМ, которая передает ему код конкретного лекарственного препарата либо информацию (код), описывающую симптомы, для купирования которых подбирается медикамент. Достаточно поднести считыватель к упаковке, чтобы он автоматически прочитал показания к применению, сохраненные на RFID-метке, и выдал сигнал о совпадении, а также код лекарства и его срок годности для поиска детальной информации в БД. Таким образом, технология RFID может помочь существенно сократить время поиска, а также избавить космонавта от лишних манипуляций: вскрытия упаковок и дополнительного изучения инструкций, хотя на борту они все же необходимы для подсказки и контроля правильности действий экипажа.
Идентификация препаратов может быть оптимизирована еще больше, если применить в качестве считывателей серийные смартфоны с технологией NFC (Near Field Communication). Многие современные смартфоны оборудованы NFC-чипами (NFC-чип — это интегральная схема считывателя RFID-меток, поддерживающая также возможность обмена информацией между двумя считывателями) и могут с близкого расстояния читать содержимое RFID-меток типа MIFARE Classic 1K, 4K. Данные метки имеют от 1 до 4 Кб памяти, до 3 Кб полезных данных, поддерживают шифрование информации. Также есть метки с памятью до 32 Кб, что позволяет сохранить описание почти любого препарата и читать его автономно с помощью смартфона, то есть вообще без доступа к внешней БД.
При поиске рациональных решений авторы статьи ориентировались на опыт разработки специалистов СПИИРАН в Санкт-Петербурге:
• Создано промежуточное программное обеспечение (middleware) для унификации взаимодействия прикладных программ и считывателей. Конечная цель — разделить задачи администрирования системы и ее использования, а также сделать прикладные программы независимыми от конкрет-
ного оборудования (его протоколов, драйверов и прикладных библиотек для ограниченного набора средств проектирования).
• Создан прототип распределенной системы RFID-считывателей для инвентаризации книг в книжном шкафу (тип «умная книжная полка»), чтобы определить, где и какие книги в нем находятся, без участия человека. Такая инвентаризация хранилищ имеет свои особенности. Главная проблема в том, что метки, расположенные слишком близко, образуют связанные резонансные контуры антенн и дальность их считывания уменьшается вплоть до нуля. Кроме того, большее количество меток требует значительных энергозатрат на питание, что создает дополнительную нагрузку на считыватель и снижает дальность чтения. Таким образом, не любая конфигурация считывателей и меток будет надежно функционировать. Об этой особенности производители обычно не пишут, однако полностью решить данную проблему можно только путем изменения способов модуляции сигнала или изменением меток, а это непросто.
При совершенствовании и доработке системы инвентаризации на базе RFID-меток на МКС основной вопрос: как выбрать базовое оборудование, элементы/блоки ( считыватели, метки, программное обеспечение и сопутствующие элементы), на базе которых будут разработаны вначале макеты, а после испытаний — система для РС МКС? На первом этапе планируется создать наземный макет «умной полки (шкафа)», предназначенной для МКС, исследовать и испытать его на наземных стендах. При этом надо учитывать существующие ограничения и требования к космическим аппаратам. Основная трудность первого этапа заключается в том, чтобы согласовать требования к диапазонам частот, объему памяти меток, необходимости кодирования данных, требуемой дальности и мощности считывателей. По совокупности этих параметров разные реализации технологии пассивной радиочастотной идентификации не являются взаимозаменяемыми между собой.
Один из вариантов — построить RFID-систему инвентаризации по стандарту EPCglobal Class 1, Generation 2 (ISO 18000-6C), так как частотный диапазон UHF был в свое время сертифицирован для применения на МКС. Летная сертификация — это длительный и дорогостоящий процесс.
При выборе диапазона частот для систем RFID необходимо принимать во внимание следующие обстоятельства.
• в Европе для систем RFID выделен диапазон 868 МГц, в США и Японии — 915 МГц. В то же время диапазон меток HF (13,56 МГц) — общий для Европы, США, Китая и Японии. Уже сейчас существуют метки UHF-диапазона, которые могут работать на любой из частот диапазона 868 либо 915 МГц.
• Коммерчески доступные смартфоны пока не поддерживают технологию EPC Class 1 Generation 2,
работающую на частотах диапазона UHF. Аппараты последних поколений используют NFC, а это диапазон HF — 13,56 МГц. Это затрудняет применение смартфонов там, где для идентификации будут выбраны метки UHF диапазона. Вероятно, появится возможность применять метки двух стандартов одновременно. Очевидно также, что серийный смартфон с поддержкой NFC даст пользователям больше возможностей, так как у него больше приложений, чем может быть разработано для одного считывателя закрытой конструкции, спроектированного только для применения на МКС.
• Размер метки для HF меньше, чем для UHF. Так как чип метки мал, то размер метки определяется размером ее антенны. Для меток диапазона HF антенна магнитного типа может быть размером с десятикопеечную монету. Антенна для диапазона UHF — это всегда резонатор, соизмеримый с длиной волны, поэтому у ридеров антенны длиной 10 см и более. При уменьшении размеров эффективность антенны и дальность чтения резко падают.
• Диаграмма направленности антенны UHF сильно зависит от окружающих металлических конструкций и направления антенны для считывания. По этой причине в диапазоне UHF трудно ограничить область, где гарантировано чтение меток, но отсутствует паразитное чтение вне этого пространства. В случае с UHF контейнер должен быть цельнометаллическим ящиком. Для HF это не столь критично, так как размещение более предсказуемо.
• Большая дальность обнаружения меток стандарта UHF мешает их применению для позиционирования роботов в пространстве, если задачу инвентаризации реализовать этими средствами.
• У Gen2 нет такой степени защиты информации, какая есть у MIRAFE Plus и даже у MIFARE Classic.
• У любых стандартов меток наблюдается эффект сокращения дальности считывания, если метки расположены очень близко друг к другу. Возникающий эффект взаимодействия резонаторов их антенн мешает гарантированно распознавать объекты в плотной укладке и является главным препятствием для полностью автоматической инвентаризации, без участия человека.
Если «умное хранилище» сконструировать таким образом, чтобы оно могло работать автоматически, без необходимости считывания данных с RFID-меток в ручном режиме, то это существенно упростит ввод данных в систему инвентаризации. Необходим постоянный контроль состава хранящихся предметов. Данные должны автоматически собираться в имеющемся на борту МКС ноутбуке. Передачей данных в бортовой ноутбук завершается маркировка лекарственных препаратов, инструментов и медицинских укладок в ходе инвентаризации с помощью RFID-системы. Эти данные будут выдаваться космонавту с помощью имеющихся на МКС средств отображения информации и передаваться по каналам связи на Землю в БД СУИ.
При выборе варианта использования RFID-системы маркировки в сочетании с ручным сканером некоторые варианты RFID-технологий для информационной поддержки космонавта при применении СОМП могут быть ограничены, так как в этом случае обязательно вовлечение человека в процесс идентификации предмета или изделия и считывания необходимых данных, а не получение этих данных через облегченный для пользователя интерфейс с системой, поддерживающей доступ к БД.
Ассистивные технологии в космическом полете
В настоящей статье ассистивные устройства, методы рассматриваются в широком контексте, как технологии для лиц с особыми потребностями, часто обусловленными конкретной обстановкой. Указанные технологии предназначены для улучшения качества их жизни, возможно более полной адаптации, обеспечения доступа к достижениям современного общества. Первоначально понятие использовалось применительно к проблеме медико-социальной адаптации для лиц с ограниченными возможностями. Однако в последние годы его упоминают и во многих других случаях, когда надо подчеркнуть направленность на помощь людям в трудных ситуациях для ориентировки в пространстве (городском), а также при принятии решений на основе доступной информации о назначении предметов окружающего мира (особенно часто в информационном контексте в соответствии с концепциями «умного города», «умного дома», « умного магазина», « умной полки» в аптеке и пр.) [34]. Ассистивные технологии особенно важны в ситуациях, когда надо принимать решение в условиях дефицита времени и при отсутствии адекватной информационной поддержки от специалистов соответствующего профиля.
В автономном космическом полете прием лекарственных средств из медицинской аптечки может стать именно такой ситуацией: космонавт, не имеющий базового медицинского образования, должен максимально быстро и правильно выбрать средство и применить его по инструкции. Как уже отмечалось, члены космического экипажа получают некую, как правило небольшую по объему, подготовку по вопросам диагностики и лечения заболеваний и травм в полете. Тем не менее в автономном полете, возможно, им придется принять самостоятельное решение об оказании медицинской помощи. При этом информация о диагнозе и необходимых медицинских средствах для ее купирования должна поступать оперативно, быть наглядной, максимально доступной и конкретной. Инициирование выдачи информации целесообразно осуществлять предназначенным для этой цели мобильным устройством, оно должно происходить в максимально возможные короткие сроки и непосредственно « по месту» возникновения нештатной ситуации.
Что необходимо предусматривать для внедрения и эффективного применения ассистивных методов при использовании бортовых СОМП? На наш взгляд, нужна многоуровневая система ассистив-ных методов, которая, при наличии медицинской аптечки и медицинских укладок в составе средств медицинского обеспечения космического экипажа в полете, предоставляет информационную поддержку специалистам разного профиля:
• специалистам (фирмам-производителям, дилерской и торговой сетям, транспортной сети, службам контроля качества и процесса формирования укладок), комплектующим медицинские укладки, на этапе прохождения заявок и получения лекарственных препаратов и другого медицинского имущества от надежных поставщиков;
• специалистам, анализирующим расходования средств и пополнения расходных материалов;
• специалистам, организующим поставки, в том числе медицинских, грузов на борт ПКК;
• медицинским специалистам, занимающимся подготовкой космонавтов к оказанию медицинской помощи в космическом полете;
• космонавтам на этапе подготовки при изучении тем, связанных с диагностикой нарушений в состоянии здоровья и работоспособности в космическом полете (симптоматика заболеваний, состав средств и методов оперативного и периодического медицинского контроля, имеющиеся штатные средства оказания медицинской помощи на борту ПКК);
• медицинскому персоналу, организующему и осуществляющему медицинское обеспечение пилотируемого космического полета, а также специалистам, отвечающим за медицинскую безопасность космического экипажа после приземления спускаемого аппарата с учетом задач поисково-спасательных работ;
• собственно экипажу ПКК на этапе выполнения космических полетов различной продолжительности.
Использование при этом мультимедийных технологий для презентаций позволяет облегчить восприятие иллюстративного материала, наглядно показать основные клинические признаки заболеваний и способы оказания первой медицинской помощи, что особенно важно в условиях информационной поддержки специалистов немедицинского профиля [35, 36].
Ассистивные технологии на базе мобильных устройств
В настоящее время носимые медицинские аптечки и медицинские укладки применяются повсеместно, не только военнослужащими силовых министерств во время боевых операций и при ликвидации последствий чрезвычайных происшествий (эти вопросы регламентируются соответствующими нормативными документами федерального уровня или ведомственными приказами в соответствии
с ожидаемыми угрозами здоровью личного состава), но и во время туристских походов (походные аптечки), вахтовых смен и в других ситуациях, когда по тем или иным соображениям (отсутствие поблизости медицинских учреждений или невозможность обеспечить своевременную медицинскую помощь из-за транспортных проблем) необходимо организовать, часто лицами, не имеющими медицинского образования, оказание помощи нуждающимся (пострадавшим или заболевшим) [37-41, 18].
Согласно действующему законодательству, практически на всех рабочих местах необходимы средства для неотложной медицинской помощи в виде стандартных аптечек [42]. Если речь идет о медицинских укладках, используемых на вредном производстве, то в них должны быть специальные средства защиты, профилактики, специфичные антидоты и пр. Производственная аптечка первой помощи содержит необходимые средства для оказания доврачебной медицинской помощи в расчете на крупные производственные коллективы и в зависимости от возможных повреждений/поражений [43].
Необходимость наличия аптечки сегодня никто не отрицает, но важен другой вопрос: сумеют ли окружающие быстро сориентироваться, разобраться в ситуации и оперативно приступить к оказанию первой помощи, когда с кем-то из присутствующих случится несчастье, травма, потеря сознания по неизвестной причине или сильные боли и недомогание у пострадавшего в сознании? Действия при несчастных случаях требуют не только познаний в медицине, но и знаний, что и когда надо применять с учетом доступных средств в аптечке и/или укладке [44]. На наш взгляд, ответ на этот вопрос зависит от применения ассистивных средств, построенных на основе коммерчески доступного программного обеспечения повсеместно распространенных смартфонов и планшетов. Сегодня разработаны многие сотни и тысячи программ для мобильных устройств, посвященные проблемам лечебного питания, образу жизни при различных заболеваниях обмена веществ и сердечно-сосудистой системы, занятиям йогой, а также применению биологических активных добавок и пр. Многие программы предоставляют рекомендации по выполнению тех или иных процедур с использованием мультимедийного содержания, помогающего понять смысл рекомендаций и облегчающих их восприятие благодаря наглядности и встроенным в мобильные устройства средствам инструментальной поддержки (при необходимости).
Сегодня такую работу необходимо инициировать применительно к жизненно важным вопросам применения лекарственных средств из медицинских аптечек и укладок в тех или иных практических ситуациях. Возможно, что новые решения в обсуждаемой области разработки ассистивных технологий для такой высокотехнологичной отрасли, как медицинское обеспечение пилотируемых полетов, найдут применение и в смежных областях.
Заключение
Опыт медицинского обеспечения длительных космических полетов, в том числе на МКС, показал, что имеющихся медицинских средств достаточно для оказания медицинской помощи и лечения заболеваний и травм в полете. Состав средств, имеющихся на РС МКС, обеспечивает требуемый уровень медицинской безопасности в полете, что положительно влияет на полноту и качество выполнения полетного задания.
Проблема повышения эффективности оказания медицинской помощи в пилотируемых космических полетах, затронутая в данной работе, имеет особое значение в свете подготовки перспективных проектов, предусмотренных в космической деятельности Российской Федерации, о чем свидетельствует ряд работ и документов [45-49].
По результатам выполненного анализа можно сделать вывод, что на сегодня далеко не исчерпаны возможности повышения пользовательских характеристик СОМП космонавтам в полете. При наличии отработанных на Земле прототипов на основе технологий RFID-меток возможно совершенствование процедур инвентаризации, учета и контроля перемещения медицинских предметов, инструментария, укладок и аптечек в замкнутом пространстве МКС. Использование подобных устройств в космическом полете не требует радикальной перестройки существующих подходов к разработке и представлению СОМП на борт РС МКС, что существенно для сохранения преемственности и технологии, принятой всеми участниками космических проектов, включая зарубежных партнеров.
Предлагаемые технологии RFID-меток можно применять в помощь экипажу не только в космическом полете, но и на Земле, в ходе теоретических и практических занятий на этапе общекосмической подготовки и в период подготовки космонавтов в составе экипажа к выполнению медицинского раздела программы полета.
Немаловажно и то, что сегодня на многих производствах необходимо улучшать подготовку персонала, ответственного за безопасность труда и охрану здоровья. Требуется совершенствовать медицинскую подготовку специалистов опасных профессий и лиц, работающих в неблагоприятных условиях. Потребность в таких решениях ощущают и те, кто занимается спортом или путешествует. Внедрение технологии RFID-меток в процесс подготовки этих специалистов, а также в интересах поддержки (помощи) принятия ими решений при оказании медицинской помощи вполне реалистично, поскольку широкое распространение получили смартфоны, планшеты и другие носимые устройства с доступом в Интернет и возможностью воспроизведения разнообразного (в том числе мультимедийного) контекста, а также оперативного распознавания QR-, RFID- и NFC-меток с помощью коммерчески доступных
программно-аппаратных средств простым наведением антенн или фотообъективов этих устройств на метки или предметы, в которых они скрыты. Это позволяет рассматривать предложенный методический подход как перспективный, а проанализированные прототипы — как основу для дальнейших проработок при создании средств обеспечения индивидов и целых автономных групп, вынужденных работать вдали от медицинских стационаров и лишенных возможности оперативного доступа к медицинским услугам.
| Литература |
1. Богомолов В. В., Егоров А. Д. Развитие системы медицинского обеспечения здоровья экипажей в пилотируемых космических полетах // Авиационная и космическая медицина. 2013. Т. 47, № 1. С. 5-12.
2. Григорьев А. И. Достижения и перспективы космической биологии и медицины // 50 лет космических исследований. / А. И. Григорьев, А. Н. Потапов. М.: Физматлит. 2009. С. 198-209.
3. Егоров А. Д. Теория и методологии медицинского контроля в длительных космических полетах: Актовая речь на заседании ученого совета // ФГБУН «Государственный научный центр Российской Федерации Институт медико-биологических проблем Российской академии наук ». URL: http://www.imbp.ru/WebPages/win1251/Science/UchSov/ Docl/2001/Egorov_actsp.html.
4. Богомолов В. В. Медицинские проблемы космических полетов // Вестник Московского городского научного общества терапевтов. Московский доктор. 2012. № 4 (122). URL: http://www.mgnot.ru/arhive/vestnik_122_2012_04.pdf7PH PSESSID=da4id4qjimmov43a3m380g0co6.
5. Космическая биология и медицина: В 5 т. / Отв. ред. О. Г. Газенко, А. И. Григорьев, А. Е. Никогосян и др. М.: Наука, 1994-2009. Т.У: Российско-американское сотрудничество в области космической биологии и медицины / Ред. И. Д. Пестов, Ч. Ф. Соуэн, Н. Г. Хаус и др. М.: ГНЦ РФ — Ин-т медико-биологических проблем РАН, 2009. 758 с.
6. Белаковский М. С., Самарин Г. И. Практическое внедрение результатов медико-биологических исследований, проводимых на РС МКС // Космическая биология и медицина. В 2 т. М.: ИМБП РАН, 2011. Т. 2: Медико-биологические исследования на российском сегменте МКС. С. 475-488.
7. Ушаков И. Б. Стратегические функции космической биологии и медицины // Космическая биология и медицина: В 2 т. М.: ИМБП РАН, 2011. Т. 1: Медицинское обеспечение экипажей МКС. С. 7-12.
8. Григорьев А. И., Потапов А. Н., Джонс Дж. А. и др. Медицинское обеспечение межпланетных полетов // Космическая биология и медицина: В 5 т. / Ред. О. Г. Газенко, А. И. Григорьев, А. Е. Никогосян и др. М., 1994-2009. Т. 5. Гл. 6. С. 627-736.
9. Носкин А. Д., Кожаринов В. И., Комарова Л. М. и др. Средства медицинского обеспечения космонавтов орбитальной станции «МИР» // Орбитальная станция «Мир». В 2 т. Т. 1: Медицинское обеспечение длительных полетов. М.: ГНЦ РФ — ИМБП РАН, 2001. Гл. 3. С. 42-75.
10. Богомолов В. В., Гончаров И. Б., Стажадзе Л. Л. Средства и методы медицинской помощи // Космическая биология и медицина. М.: Наука, 1987. С. 255-270.
11. Григорьев А. И., Моруков Б. В. «Марс-500»: предварительные итоги // Наука в России. 2012. № 3. С. 4-11.
12. Богомолов, В. В. Медицинское обеспечение здоровья экипажей международной космической станции // Третий международный аэрокосмический конгресс. IAC' 2000. 22-27 августа 2000 г, Москва. М.: СИП РИА, 2000. С. 261.
13. Структура медико-санитарного обеспечения МКС // ФГБУН «Государственный научный центр Российской Федерации "Институт медико-биологических проблем Российской академии наук"». URL: http://www.imbp. ru/WebPages/win1251/Manned_flights/M0%20structure. html.
14. Финкенцеллер К. RFID-технологии: Справочное пособие / Пер. с нем. Н. М. Сойунханова. М.: Додэка-XXI, 2010. 496 с.
15. 15. Шкаплеров, А. Блог космонавта // Роскос-мос. URL: http://www.federalspace.ru/main. php?id=69&blogger=&page=4.
16. Славина Н. Аптечка для звезды. Космонавты болеют только космосом // Российская газета. 2012. 4 мая. URL: http:// www.rg.ru/2012/05/04/kosmos.html.
17. Крючков Б. И., Курицын А. А., Попова Е. В. и др. Исследовательская деятельность космонавтов в длительных орбитальных полетах // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2012. Т. 46, № 4. С. 22-27.
18. Боголюбский Ю. А. Полевая аптечка. Рекомендации для туристских и экспедиционных групп. 3-е изд. М., 2009 // Спортивный клуб «Горизонт». URL: http://skgorizont. ru/?p=1411.
19. Соловьев В. А., Любинский В. Е., Жук Е. И. Текущее состояние и перспективы развития системы управления полетами космических аппаратов (окончание) // Пилотируемые полеты в космос. 2012. № 5. С. 25-33.
20. Жук В. А., Пенкин Ю. М. Прошлое и настоящее в штрих-кодировании лекарственных средств // Провизор. 2011. 8 янв. URL: http://www.provisor.com.ua/release. php?code=201101.
21. Шарфельд Т. Системы RFID низкой стоимости. М., 2006. 197 с.
22. Революция в области двумерного кодирования // ID Expert. URL: http://www.idexpert.ru/reviews/2547/.
23. Василик О. Радиочастотные метки в поле зрения // Сети и телекоммуникации. 2006. № 12. С. 52-57.
24. Платов А. RFID: спорная технология будущего // Компьютерная газета. 2009. Вып. 10. URL: www.nestor.minsk.by/ kg/2009/10/kg91018.html.
25. Еркин А. Н. Новые возможности беспроводных сетей ZigBee: измерение координат и скоростей узлов lennic // Беспроводные технологии. 2011. № 1. С. 22. URL: http:// www.wireless-e.ru/assets/files/pdf/2011_01_12.pdf.
26. Этикетки RFID для маркировки // Торгово-промыш-лен-ная палата Краснодарского края. URL: http://tppit.ru/ articles/22-articlebarcodes/67-rfidlabelsformarking.html.
27. RFID-система для автоматизации процессов в книжных магазинах // АйТиПроект. URL: http://www.itproject.ru/ otraslevye_resheniya/library_books_shop/automatizacia_ bookshops.
28. DrugTag. RFID-метка // Rusnanonet. Российская национальная нанотехнологическая сеть. URL: http://www. rusnanonet.ru/nanoindustry/medicine/goods/72833/.
29. Социальная ответственность. Борьба с контрафактными лекарствами // Pfizer. URL: http://www.pfizer.ru/sites/ ru/responsibility/fight_against_counterfeit_medicines/ Pages/default.aspx.
30. Итальянские аптеки укрепляют лояльность покупателей с помощью RFID // ID Expert. URL: http://www.idexpert. ru/reviews/1056/.
31. Программа для смартфонов позволит различать таблетки // Novate.Ru. URL: http://www.novate.ru/news/1583/.
32. Попов Л. Умный картон ловит воров и проводит опросы // Мембрана. 2004. 15 марта. URL: http://www.membrana. ru/particle/1724.
33. Зеля А. Фармацевтическая упаковка // Packaging International / Пакет. 2005. Апр. URL: http://www.blister-upakovka.ru/Library/article_farm_upakovka.html.
34. Карпов А. А., Акарун А., Ронжин Ал. Л. Многомодальные ассистивные системы для интеллектуального жилого пространства // Тр. СПИИРАН. 2011. Т. 19. С. 48-64. URL: http://mi.mathnet.ru/rus/trspy/v19/p48.
35. Кретова И. Г., Косцова Е. А. Инновационные технологии в образовательной деятельности кафедры основ медицинских знаний // Современные наукоемкие технологии. 2009. № 11. С. 77-79. URL: www.rae.ru/ snt/?section=content&op=show_article&article_id=5645 .
36. Кретова И. Г. Основы медицинских знаний: Учеб. пос. под ред. д-ра мед. наук И. Г. Кретовой. Самара: Самарск. ун-т, 2006. 574 с.
37. Мирошниченко Ю. В., Миляев А. В., Куринной Е. Д. Реализация современных медицинских, технических и тактических требований в конструкциях аптечек и сумок медицинских // Военно-медицинский журнал. 2011. № 8. С. 61-65.
38. Аптечка индивидуальная носимая для военнослужащих АИ-3-2СП // Компания «СпасПлюс». URL: http://spasplus. pulscen.ru/goods/6689656-aptechka_individualnaya_nosimaya.
39. Аптечка первой помощи индивидуальная (АППИ) // ИА «Оружие России». URL: http://www.arms-expo. ru/054049050124050056048049056.html.
40. Ставцев И. Аптечка спасателя // Firerisk. 2011. № 3. URL: http://firerescue.ru/magazine/aptechka_spasatelya/.
41. Аптечка первой помощи индивидуальная АППИ // Специальная медицинская техника. URL: http://spmt.ru/ production/komplekty-medicinskogo-imushhestva/app/.
42. Об утверждении требований к комплектации изделиями медицинского назначения аптечек для оказания первой помощи работникам: Приказ Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации от 05.03.2011 № 169н // Российская газета. 2011. 20 апр. URL: http://www.rg.ru/2011/04/20/aptechka-dok.html.
43. Аптечка первой помощи производственная // ЗАО «Витал-фарм». URL: http://www.vitalfarm.ru/farm/catalog/index. php?SECTI0N_ID=108&ID=506.
44. Авруцкий Г. Я., Балаболкин М. И., Баркаган З. С. Неотложные состояния и экстренная медицинская помощь: справочник / Под ред. Е.И. Чазова. М.: Медицина, 1988. 640 с.
45. Григорьев А. И., Потапов А. Н. Достижения и перспективы космической биологии и медицины // 50 лет космических исследований. М.: Физмат, 2009. С. 198-209.
46. Потапов А. Н., Синяк Ю. Е., Петров В. М. Проблемы медико-биологического обеспечения межпланетных экспедиций // Авиационная и космическая медицина. 2013. Т. 47, № 1. С. 55-64.
47. Федеральная космическая программа Российской Федерации на период 2006-2015 гг. (ФКП РФ 20062015 гг.). Утв. постановлением Правительства Российской Федерации от 22 октября 2005 г. .№ 635. Стратегия развития космической деятельности России до 2030 года и на дальнейшую перспективу // Федеральное космическое агент-
ство. URL: http://www.federalspace.ru/main.php7id-24; http://www.programs-gov.ru/29_1.php.
48. Фундаментальные космические исследования (Роскосмос). Исследования в областях космической биологии, физиологии и материаловедения // http://www. federalspace.ru/ main. php?id=25.
49. Ушаков И. Б., Усов В. М. Космическая биотехносфера в преддверии сверхдлительных пилотируемых полетов: антропоэкологический подход к анализу рисков // Биотехносфера. 2010. № 5-6. С. 3-11.
УДК 681.5
Ушаков И. Б., член-корр. РАН, академик РАМН, д-р мед. наук, проф., директор, ПОЛЯКОВ А. В., канд. мед. наук, заведующий отделом,
ФГБУН «Государственный научный центр РФ — Институт медико-биологических проблем РАН» Усов В. М., д-р. мед. наук, проф., ведущий научный сотр.,
ФГБУН «Государственный научный центр РФ — Институт медико-биологических проблем РАН»
Методические подходы к ранжированию опасностей для здоровья и работоспособности космонавта в полете
Ключевые слова: каскадная концепция, классификация и шкалы риска, многофакторное условие, риск для здоровья, сводная оценка, сложная полетная ситуация, состояние здоровья космонавта, защита организма человека. Keywords: cascade concept, classification and scale of risk, multifactorial condition, health risk, composite ratings, implex flight situation, cosmonaut's health status, protection of the human body.
Ответственность за безопасность труда космонавта и охрану его здоровья в космическом полете возлагается на специалистов разного про-филя, участвующих в обеспечении пилотируемых космических полетов. Для оценки уровня опасности для здоровья космонавтов и, как возможного следствия, возрастания риска нарушения (срыва ) выполнения программы запланированных работ, а также для прогноза вариантов развития полетных ситуаций предлагается методический подход, позволяющий в сложных условиях много-факторных воздействий классифицировать существующие риски, представлять уровни опасности тех или иных событий на единой шкале, получать наглядную картину динамики ситуации по сводному показателю в контрольных точках временной шкалы.
Введение
Многофакторный характер разнонаправленных воздействий условий космической среды, неблагоприятно влияющих на состояние здоровья космонавтов, обуславливает необходимость:
• оценки уровня опасности различных ситуаций и факторов космического полета, влияющих на состояние здоровья космонавта, его работоспособность и надежность деятельности (такого рода оценки в большинстве случаев производятся высококвалифицированными экспертами в соответствующих предметных областях знаний);
• классификации опасностей и разработки способов их выявления и формализованного представления для оперативного принятия организационно-управленческих решений с учетом существующих
