Суточное мониторирование ЭКГ с возможностью сигнала тревоги

ИПЛИТ РАН, Шатура

руководитель отдела информационных технологий Воронин И.В.

Актуальность

На сегодняшний день проблема удаленного мониторинга состояния пациентов является актуальной в связи с возрастающим количеством людей, подверженных сердечно-сосудистым заболеваниям, и ограниченным количеством персонала больниц, поликлиник. Система, позволяющая удаленно собирать показания ЭКГ, анализировать их и в автоматическом режиме сообщать врачу, позволяет автоматизировать процесс контроля за пациентами и, в случае организации системы передачи данных с помощью глобальных сетей (например, Internet или GSM), позволяет сократить очереди и уменьшить нагрузку на персонал в поликлиниках и больницах, а пациентам - проводить удаленную диагностику без посещения лечебных учреждений.

Цель

В рамках данного проекта предполагается разработать макет системы сбора данных ЭКГ на основе беспроводных распределенных сенсорных сетях (РСС) с возможностью передачи сигнала тревоги при получении "граничных" значений.

Что предполагается сделать

В рамках данного проекта предлагается разработать платформу для построения системы мониторинга с использованием датчика ЭКГ. Платформа должна иметь возможность взаимодействовать с глобальной сотовой сетью и передавать данные по каналам связи GSM на удаленный сервер. Система должна иметь возможность накапливать данные, полученные с датчика ЭКГ, для последующей обработки в лечебном учреждении и в случае получения "граничных" (критических) значений передавать сигнал тревоги на удаленный сервер в лечебное учреждение. Предполагается разработка методики построения систем сбора данных о состоянии пациентов с использованием гетерогенной сети.

Научной новизной данной системы является разработка методики построения системы мониторинга ЭКГ с возможностью сигнала тревоги на основе технологии беспроводных сенсорных сетей с использованием гетерогенных сетей.

Имеющийся научный задел

В этом направлении коллектив проекта имеет некоторые приоритетные результаты, полученные ранее. Так, например, уже сейчас выработаны формулировки требований к отдельным компонентам РСС. На территории экспериментальной площадки научным коллективом развернута беспроводная сеть сбора и передачи данных для задач экологического мониторинга с возможностью передачи информации по линии оптической связи ВОЛС на центральный сервер.

Описание комплекса программно-аппаратных средств для дистанционного мониторинга ЭКГ

1. Комплекс программно-аппаратных средств дистанционного мониторинга ЭКГ с использованием телекоммуникационных сетей имеет возможность взаимодействовать с глобальной сотовой сетью и передает данные на удаленный сервер по каналам связи XBee и, как альтернатива, GSM. Система имеет возможность накапливать данные, собранные и переданные с установленного на пациенте датчика ЭКГ, для последующей обработки в лечебном учреждении, а в случае получения «граничных» (критических) значений подает сигнал тревоги на сервере в лечебном учреждении.

2. В комплексе программно-аппаратных средств разработана методика автономного построения систем сбора данных о состоянии пациентов с использованием гетерогенной сети в любом лечебном учреждении.

3. В комплексе программно-аппаратных средств (ПАК) используются:

Рис. 1. Сенсорный узел

Рис. 2. Регистратор ЭКГ для мониторирования

Рис. 3. Схема взаимодействия устройств

• сенсорные узлы ИПЛИТ РАН (рис. 1);
• регистратор ЭКГ для мониторирования (рис. 2);
• схема взаимодействия узлов и элементов ПАК (рис. 3).

4. Комплекс аппаратно-программных средств имеет возможность взаимодействовать с глобальной сетью и передавать данные по каналам связи ZigBee на удаленный сервер.

5. Участниками процесса дистанционного мониторинга ЭКГ с использованием телекоммуникационных сетей являются: лечащий врач (рабочее место с доступом к серверу), медсестра (рабочее место), пациент (подвергается суточному мониторированию), дежурный врач (рабочее место), сервер больницы (осуществляется хранение всей собранной информации, на нем происходит первичный анализ, обработка собранных данных и подготавливаются результаты наблюдений для принятия решений лечащим врачом).

6. Схема взаимодействия между участниками представлена в виде диаграммы бизнес-процессов на рис. 4.

Рис. 4. Схема взаимодействия участников

• Лечащий врач принимает решение и назначает пациенту суточное мониторирование (например, после стрессовой нагрузки).
• Медсестра, получив задание от врача, находит пациента и прикрепляет к нему мобильный регистратор для замера ЭКГ. После этого вносит информацию о пациенте в сервер и запускает программу в режиме наблюдения.
• Пациент информируется о местах, допустимых для его местонахождения. Это места, где установлено оборудование, позволяющее принять сигнал с беспроводного устройства регистратора ЭКГ и способное передавать эту информацию на сервер хранения для последующей обработки. Одновременно с этим пациент может фиксировать свои ощущения и наблюдения за собственным здоровьем в отдельном журнале.
• Сервер — постоянно принимает и обрабатывает поступающие данные ЭКГ от пациентов (каждые 5-10 минут), в случае наступления у пациента патологического события отправляет тревожный сигнал медсестре и дежурному врачу.
• Дежурный врач, приняв сигнал тревоги, принимает решение, как поступить с пациентом.

Когда наблюдение над пациентом заканчивается, лечащий врач смотрит агрегированные результаты проведенных ЭКГ, обрабатывает их, встречается с пациентом, выслушивает его жалобы и принимает решение о назначении лечения.

7. Достоинством ПАК для мониторинга ЭКГ является его возможность анализировать полученные данные и в автоматическом режиме сообщать врачу по требованию результаты мониторирования, что автоматизирует процесс контроля за пациентами. При использовании для передачи данных глобальных сетей (например, Internet) данная система позволит сократить очереди и уменьшить нагрузку на персонал в лечебных учреждениях, а пациентам — проводить удаленную диагностику без обязательного посещения лечебных учреждений.

8. Характеристики:

Данный прибор обладает связью с ПК по беспроводной технологии ZigВee.

Может параллельно и непрерывно регистрировать от трех до двенадцати отдельных каналов в зависимости от установленного режима.

Осуществляет продолжительность записи от 1 до 7 суток.

Частота детализации: 250; 500 или 1000 сигналов в секунду.

Разрешение: 14; 15 бит.

Чувствительность (LSB): 2,5 мкВ/бит; 5,0 мкВ/бит.

Далее приведены принципиальные схемы функционирования ПАК различного уровня:

Рис. 5. Схема использования регистратора ЭКГ в составе ПАК

Рис. 6. Схема регистратора ЭКГ модульная

Рис. 7. Схема обмена пакетами данных между модулями регистратора ЭКГ