Телемедицинские системы прикроватного мониторинга с удаленной трансляцией параметров здоровья человека, адаптированные для домашнего использования Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

УДК 004.94

Я.Н. Бойчук, A.A. Новиков

ТЕЛЕМЕДИЦИНСКИЕ СИСТЕМЫ ПРИКРОВАТНОГО МОНИТОРИНГА С УДАЛЕННОЙ ТРАНСЛЯЦИЕЙ ПАРАМЕТРОВ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА, АДАПТИРОВАННЫЕ ДЛЯ ДОМАШНЕГО

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Розглянуто концептуально нове вир'шення проблемы своечасного реагування на поглршеня здоров 'я хворих, що не знаходяться nid постшних наглядом медичного персоналу, органie нагляду (за людьми похилого eiKy) i в безпосередньому територгальному eiddanenni eid медичного закладу. На основi наведеного анализу ¿снуючих munie npmadie медичного прикроватного мониторингу, встановлена eidcymiiicmb апарату, що дозволяе вести цтодобоаий контроль життево важливих napoMempie оргатзму хворого та за eidcymHocmi безпосереднього нагляду стороннши особами, у той же час моментально спов'щаючи про euxid з норми одного з таких параметр1в.

Введение. На сегодняшний день в основе и первоочередности задача телемедицины [I] в контексте дистанционной диагностики заключается в предоставлении услуг по обмену информацией между пациентом и медицинским специалистом там, где расстояние является критическим фактором [1]. Медицинская диагностика, в современном понимании этого термина, всегда требовала визуальной информации. Одним словом, для появления телемедицины нужны были современные информационные средства, позволяющие врачу "видеть" пациента [1].

Определение телемедицине можно дать только после рассмотрения места и роли информатики в современной медицинской науке [1]. Конечно же, информатика, как отрасль науки, изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также вопросы, связанные с ее сбором, хранением, поиском, переработкой, преобразованием, распространением и использованием в различных сферах человеческой деятельности, не могла обойти своим влиянием и современную медицину [ I ].

Невозможно в ряде случаев обозначить границу между телемедициной и другими функциональными направлениями медицинской телематики. Однако важно запомнить, что телемедицина есть применение медицинской телематики прежде всего для задач клинической медицины, непосредственного предоставления медицинских услуг [1].

Рассмотрим одну из основополагающих ветвей телемедицинского мониторинга, существующих на сегодняшний день.

Анализ последних исследований. Телемедицинские системы динамического наблюдения. Такие системы используются для наблюдения за пациентами, страдающими хроническими заболеваниями, а также в условиях стационара на дому. Часто выделяют самостоятельное направление, получившее название "Домашняя телемедицина"[1].

Основным плацдармом для построения подобной системы необходимо наличие минимального набора из трех составляющих:

• пункт сбора и обработки данных жизненноважных показателей пациент, в роли которого может выступать прикроватный монитор;

• пункт приема таких данных, преобразовующий их в пригодную для восприятия медицинским персоналом информацию, необходимую для заключения диагноза, методики лечения и т.д.;

• связующее звено, посредством которого будет совершаться передача данных между двумя приведенными пунктами.

Существует масса интерпретаций вышеописанной системы в комбинациях с практически любыми медицинскими приборами, которые могут снимать информацию всех жизненных показателей человеческого организма в режиме реального времени и передавать на сервер медицинского учреждения, на учете в котором находится мониторируемый пациент, или на приемный пункт лечащего врача амбулаторно.

Сегодня на рынке медицинского оборудования представлены новейшие системы, позволяющие осуществлять телемониторинг здоровья пациента. Одним из таких решений может быть индивидуальный компактный переносной монитор состояния пациента, позволяющий при помощи электронного прибора проводить инструментальное наблюдение за состоянием здоровья граждан дома и на работе и передавать эту информацию в лечебно-профилактическое учреждение [3]. Основными параметрами, измеряемыми

прибором, могут быть артериальное давление по Короткову, частота пульса и дыхания, температура тела; кроме того, может осуществляться прослушивание тонов сердца и т.д. [3].

Рассмотрим технологию предоставления таких услуг на наиболее характерном примере домашнего мониторинга. Телемедицинские системы связи предоставляют уникальную возможность удаленного аудио-визуального общения врачей и пациентов в реальном времени. Появляется принципиально новый вид медицинской и социальной помощи - домашний мониторинг (телепатронаж). Этот вид помощи крайне важен для одиноких пожилых людей и пациентов с ограниченными возможностями, находящихся дома или в реабилитационных учреждениях, для пациентов после операций, для пациентов в детских домах и домах престарелых, для женщин находящихся в стадии беременности или в процессе воспитания ребенка после его рождения, и т.д. На основании статистических данных к 2020 году пожилые граждане будут составлять до 25% населения земного шара. Можно прибавить сюда пациентов, находящихся на реабилитации после операций, пациентов с ограниченными возможностями, женщин в до и после родового периода, пациентов, нуждающихся в психологической помощи и т.д. В этом случае процент населения земного шара, нуждающихся в той или иной поддержке, составит не менее 40%. Соответственно затраты на медицинское обслуживание таких граждан, а также затраты на пенсионное и социальное обеспечение будут составлять ощутимую долю бюджетов государств [2]. Телепатронаж может стать эффективным инструментом как оптимизации, так и снижения уровня этих затрат. По оценке одного из докладчиков на 10-м Всемирном конгрессе по медицинской информатике МесИпАо 2001, в Японии телемониторинг престарелых пациентов на дому обеспечил в 2000 году экономию 14 млн. долларов только за счет снижения госпитализаций по социальным показателям. Статистика в г. Москве показывает, что до 35% вызовов скорой помощи можно было бы уменьшить за счет своевременной терапевтической беседы врача и пациента. В процессе удаленного аудио-визуального общения пациента и врача происходит как психологическая реабилитация, так и ускорение физической реабилитации. Пациент перестает себя чувствовать одиноким и беспомощным. Его психофизическое состояние улучшается, появляется уверенность в себе и, следовательно, повышается иммунитет и жизненные силы. Один врач или медицинская сестра может ежедневно помогать с помощью телепатронажа десяткам пациентов, независимо от их места расположения. Кроме этого, при возникновении нештатной ситуации, появляется возможность прибегнуть к помощи врача-специалиста до приезда скорой помощи [2]. Но, не стоит забывать, что даже такие удешевленные усовершенствованные системы слежения за текущим состоянием мониторируемого пациента тоже не всем «по карману». Ведь на этапе первичного становления такой услуги со стороны Минздрава подобное удешевление может стоить гораздо дороже, нежели кажется на первый взгляд. Конечно же, круглосуточное наблюдение, консультации медицинских работников в режиме реального времени, отслеживание пограничных показателей всех жизненноважных функций весьма и весьма недешевое «удовольствие». Но и процесс внедрения такого совершенно нового метода мониторинга весьма долгий, дорогостоящий и сложный, а потому не скоро станет доступным широким массам потребителей. Это, в свою очередь, крайне негативно влияет на популяризацию подобных новшеств в отрасли медицины, от чего, впоследствии, напрямую зависят жизни тысяч «критичных» больных.

Довольно обширный сегмент рынка телемедицинских приборов занимают прикроватные мониторы различных исполнений, функциональных наборов и видов представления мониторируемой информации. Прежде, чем определить эффективность каждого конкретного прибора, необходимо провести ранжирование по всем существующим основным видам мониторов в контексте дистанционной передачи результатов мониторинга.

Первый тип: телемедицинские прикроватные мониторы, в основном, представленные блоком визуализации на основе аналоговых приборов, регистрирующих токи (напряжения, температуры) и их отклонения после реакции на изменение того или иного физиологического показателя, регистрируемого датчиками. По данным таких приборов оценивают, попадают ли те или иные показатели в заранее определенный диапазон путем отслеживания местонахождения стрелки на специальным образом отградуированную шкалу.

Второй тип: прикроватные мониторы со встроенным штатным цифровым дисплеем, на котором отображены значения тех или иных физиологических параметров организма. Контролировать текущее состояние пациента по параметрам можно путем визуального контроля значений на циферблате дисплея.

Третий тип: системы прикроватного мониторинга, в которых можно задавать\изменять пределы допустимых значений показателей жизнедеятельности в зависимости от индивидуальных особенностей организма. Еще одной особенностью данного типа приборов является сигнализация (звуковая\световая) при выходе текущего значения за пределы заданного ранее интервала. Также возможна передача тревожного сигнала на пульт дежурного врача при сетевом расположении таких мониторов, например в стационарном отделении больницы.

Функциональной особенностью данного подтипа является возможность трансляции как информации о параметрах здоровья пациента, так и сигнальных (тревожных) запредельных показателей путем беспроводной связи на расстояния в пределах лечебного учреждения.

Важно отметить, что все вышеприведенные концепции разработаны лишь для удаленного наблюдения за здоровьем пациента лишь в стенах лечебного заведения.

Но встает вопрос о том, как построить систему мониторинга для больных, которым не требуются постоянная госпитализация, но из-за тяжелой болезни вялотекущего характера они ограничены в движении, или лишены постоянного внимания близких, медперсонала и т. д. находясь в домашних условиях. В данную группу «целевой аудитории» следует отнести граждан нашего государства, пользующихся услугами семейной медицины, а также службы опеки и присмотра за больными (как правило, людьми пожилого возраста). Состоянием на 2010 г. по данным статистики на территории Украины из них инвалидов первой группы - 292 тысячи, второй- 1 миллион 300 тысяч, третьей-полмиллиона, а общее число детей-инвалидов составляет 115 тысяч.

Т.о. отслеживать состояние таких больных постоянно невозможно, тогда как именно им жизненно необходимо из-за своей территориальной удаленности от больниц, быть «на виду» у медицинских работников или хотя бы близких людей, которые могут оперативно отреагировать и банально вызвать скорую помощь. На сегодняшний день на рынке концептуально новых решений, позволяющих решить данную проблему, не существует.

Постановка задачи. Разработать концепцию построения системы прикроватного мониторинга с удаленной трансляцией данных о жизненноважых показателях состояния больного.

Основная часть. В противовес и одновременно как дополнение предлагаем концепцию, основанную на принципах вышеописанной, но упрощенной в пользовании, менее дорогостоящую, а потому более доступную рядовому гражданину, но не менее функциональную, а значит максимально адаптированную для конечного потребителя.

В основе концепции лежит принцип отслеживания параметров здоровья пациента в режиме онлайн и передача их лицу, следящему за течением состояния мониторируемого пациента (например, родственнику или участковому врачу). Такая система мониторинга может выглядеть следующим образом. Прикроватный монитор с функцией видео- аудиосвязи снимает данные о состоянии пациента и посредством системы сообщения Bluetooth в домашний компьютер, ноутбук, КПК или даже мобильный телефон (в автономном режиме). Программное обеспечение компьютера способно сравнивать действительные данные пациента с заранее обозначенными в программе и сигнализировать о приближении и\или переходе через пограничные зоны того или иного жизненного показателя для каждого конкретного пациента. При приближении к запредельному значению какого-нибудь из показателей, компьютер отправляет сигнал посредством провайдера Интернет-покрытия через спутник на обычный мобильный телефон в виде настраиваемого тревожного оповещения - SMS-сообщения или видеозвонка с информацией о показателях здоровья и видеосвязи с самим пациентом.

Также немаловажной особенностью данного решения является возможность в любой момент времени отправить запрос в домашнюю мониторную систему и получить ответ в виде информативной шкалы с показателями отклонений от нормы тех или иных значений параметров жизненных функций пациента и\или сеанса общения с пациентом (Рис. 2) посредством мобильной видеосвязи.

Также, ввиду простоты работы описанной системы прикроватного мониторинга можно проводить подобные самообследования на дому и контролировать показатели организма без помощи специализированного медицинского персонала и похода в здравпункт или поликлинику.

К преимуществам данной системы мониторирования следует отнести следующие:

• удаленное мониторирование функциональных показателей пациента в повседневной жизни: на работе, дома, в дороге [4];

• обнаружение пограничных состояний нарушения здоровья [4];

• высокая степень безопасности пациентов, относящихся к «группам риска» из-за постоянной обратной связи[4];

• дополнительная психологическая «разгрузка» больных с хронической патологией, т.к. они преимущественно держат контакт с родными и близкими;

• сокращение числа ненужных посещений больницы;

• оценка отдаленных по времени результатов проведенной терапии и реабилитации;

• возможность наблюдения динамики функциональных показателей;

• автоматическое накопление системой клинических данных для дальнейшего подробного исследования и сопоставления с новыми примерами;

• помощь, при необходимости, врачу с обработкой данных для отчета и постановки диагноза [4];

• возможность без необходимости посещения врача профилактически проверять состояние физиологических параметров организма здоровым людям [4].

Краткое описание принципа работы системы домашнего мониторинга. Выбрав вид беспроводной связи Bluetooth, была разработана структурная схема нового многофункционального диагностического прибора для мониторирования функциональных показателей пациента (рис.1). В качестве прототипа беспроводного прибора многозадачного контроля была использована нижеследующая схема.

Датчик

н>

АЦП

ч>

ПК

н>

Н>

I----1

I s I I БЛ. ,

I____j

Модем

5

монитор

ч>

-й

Bluetooth

принтер

11

Модем

ч>

14

Сотовый телефон

ПО

. L _

1 10 Bluetooth

а

н>

ПК

I | ■ if М-

т

- Y - - I

<3-I 8

Б.П

12

Монитор

15

Принтер

Рис. 1 Структурная схема прикроватного комплекса удаленной связи.

1- датчик; 2 - аналого-цифровой преобразователь; 3 - персональный компьютер; 4 - модем передающий сигнал посредством Интернет; 5 - монитор ПК; 6 - модуль передачи данных Bluetooth; 7 - печатающее устройство (принтер); 8 - блок резервного питания; 9 - единое программное обеспечение; 10 - модуль приема данных Bluetooth; 11 - модем приема данных посредством Интернет; 12 - монитор ПК; 13 -персональный компьютер; 14 - сотовый телефон.

Передача сигнала посредством Интернет

Прием сигнала посредством Интернет

Прикроватный комплекс

КПК, сотовый телефон

Рис. 2 Функциональная схема приемо-передающей связи телемедицинской прикроватной мониторной

системы

Данная структурная схема реализована в приборе. Модульность данной схемы позволяет делать исполнение или использование прибора как с ограниченными, так и с расширенными функциями. Расширенная конфигурация прибора включает в себя приемную станцию ПК и\или сотового телефона, которые снабжены приемо-передающими функциями модема, позволяющими осуществить беспроводную передачу данных от прикроватного мониторного комплекса к удаленному потребителю. В

приборе заложена аппаратная оцифровка аналогового сигнала. Также, имеется плата, включающая АЦП, модуль Bluetooth, источник резервного питания. Т.о. предусмотрена возможность передачи оцифрованного сигнала с АЦП в компьютер. В случае беспроводной передачи сигнала с прикроватной станции (ПС) на удаленный компьютер (в том числе мобильный и КПК), происходит модуляция, трансляция и прием сигнала посредством Интернет-покрытия. Получаемый компьютером ПС сигнал может быть соответствующим образом обработан, архивирован или передан на удаленный компьютер (медицинский центр) либо сотовый телефон лица, проводящего мониторинг. Также как дополнительная функция предусмотрена передача информации на небольшие расстояния в отсутствие Интернет покрытия путем передачи данных из ПС в близлежащие приемные станции (например, дежурного врача на территории одного здания). В результате работы предположена возможность создания малогабаритного бюджетного варианта электронного прибора на базе стандартной электронной части гарнитуры Bluetooth. На его базе может быть построен виртуальный прибор с заданной функциональностью.

Выводы. Основной задачей любого медицинского учреждения, а значит и любого врача, является сохранение жизни и здоровья человека. Но, к сожалению, по ряду таких причин, как дороговизна, территориальная удаленность от медицинской службы, в особенности домашнего стационара, несвоевременное оказание медицинской помощи, многие пациенты лишены даже надежды на спасение в критические моменты (обострения) своего недуга. Учитывая это, в данной статье разработана и предложена концепция построения системы прикроватного мониторинга с удаленной трансляцией данных о жизненноважных показателях состояния больного. Успешная реализация концепции удаленного телемедицинского прикроватного мониторинга на основе развития медицинских технологий позволит решить данную проблему благодаря своей невысокой стоимости и возможности моментально оповещать медперсонал или ближайших родственников об обострении состояния больного, а значит существенно повышать шансы оказания своевременной медицинской помощи.

ЛИТЕРАТУРА:

1. httpwww.zdrav-mag.ruarticle33.0.htm

2. http://www.sensitec.ru/articles/metod-pulsoksimetrii-pulsoksimetricheskic-datchiki-i-aksessuary.html

3. http://www.airmed.com.ua/forum/index.php?showtopic=5461

4. http://terbuny.net/content/view/499/61/

5. http://meduniver.com/Medical/cardiologia/vibiraem tonometr-pribor dly izmerenia davlenia.html

6. http://www.mediko.ru/index.php?id=37

7. http://www.oximetrv.ru/pulsoximetry/pulsoximetrvindication/

8. http://www.oximetry.ru/pulsoximetry/

9. http://www.oximetry.ru/gipoksiya/

БОЙЧУК Ярослав Николаевич - аспирант кафедры физической и биомедицинской электроники Херсонского национального технического университета.

Научные интересы:

- проектирование биомедицинских приборов для анализа параметров состояния здоровья человека.

НОВИКОВ Александр Александрович - д.х.н., профессор, академик, заведующий кафедры физической и биомедицинской электроники Херсонского национального технического университета.

Научные интересы:

- биомедицинская электроника; схемное решение изучения биосистем; разработка датчиков для исследования биосистем;

- изучение возможностей лазерной химии.