Комплекс амбулаторного дистанционного мониторирования физиологических параметров человека включает в себя следующее оборудование и программные средства: Портативный датчик сигналов экг
| Вид материала | Документы |
- Архитектура и устройство пэвм, 122.27kb.
- Алгоритмы и программные средства настройки параметров нечетких моделей на основе гибридных, 296.75kb.
- Комплекс программ адаптивного управления электрическими сетями дорофеев В. В., Моржин, 100.37kb.
- Н. Э. Баумана А. М. Зимин автоматизированный лабораторный практикум, 976.61kb.
- Машиностроение, 219.74kb.
- В. В. Климов национальный исследовательский ядерный университет «мифи» модели, методы, 10.26kb.
- Указа Президента Российской Федерации от 11 мая 2006 г. N 473 "Вопросы Федеральной, 1857.5kb.
- Тема пространство и метрология сигналов физическая величина более точно определяется, 595.48kb.
- Аппаратные средства автоматики системы наведения радиотелескопа рт-32, 14.56kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине опд. Р. 01 Программные средства измерительных, 504.75kb.
«За внедрение высоких технологий в образовательный процесс»
Монич Виктор Анатольевич
1.Описание высокой технологии обучения
Наименование технологии:«Комплекс амбулаторного дистанционного мониторирования физиологических параметров человека».
Эта технология обеспечивает обучение студентов методам дистанционного мониторинга физиологических характеристик организма и накопления персональных данных в электронном реестре, на удаленном компьютерном сервере. Со студентами проводятся практическое и лекционное занятия, посвященные применению мобильных технологий в медицинской диагностике. Комплекс амбулаторного дистанционного мониторирования физиологических параметров человека включает в себя следующее оборудование и программные средства:
- Портативный датчик сигналов ЭКГ,
- Смартфон с программным блоком экстренных вызовов,
- Один, или несколько терминалов (играющих роль терминалов дежурного врача) связанных с сервером сбора данных через компьютерную сеть,
- Программные средства для смартфонов, которые обеспечивают приём данных от датчиков физиологических параметров и передачи их по каналу GPRS любого оператора сотовой связи на сервер сбора данных.
В ходе занятия студенты проводят снятие ЭКГ с помощью портативных датчиков двух типов: датчика ИКРЗ-1 и Alive Technology. Первый передает аналоговые данные на смартфон Nokia 51 по звуковому каналу связи, второй
– по blue tooth – каналу. Смартфоны оснащены операционной системой Symbian 9.x Series 60 v.3, на базе которой создано программное обеспечение, позволяющее преобразовать аналоговый сигнал в цифровой код, создать график ЭКГ на экране смартфона, провести первичную диагностику аритмии сердечного ритма с выдачей текстовых сообщений на экран смартфона и автоматически, в течение минуты, передать данные об ЭКГ в цифровом коде, по каналу
мобильной связи GPRS, на сервер сбора данных.
Сервер имеет процессор AMD Opteron с тактовой частотой 2.6 ГГц, оперативную память, 1024 Гб и дисковую подсистему RAID 5, SATA (3x300 Гб). Сервер оснащен современной СУБД (системой управления базами данных) Cashe фирмы InterSystems. СУБД позволяет создавать реестр на 350000 пациентов и накапливать в электронном регистре по каждому пациенту пожизненную информацию. Блок-схема комплекса амбулаторного дистанционного мониторирования физиологических параметров человека приведена на рисунке 1.
Рис.1 Блок-схема комплекса амбулаторного дистанционного мониторирования физиологических параметров человека
Кардиологический датчик ИКРЗ-1 производит регистрацию одного отведения ЭКГ и автоматическую передачу данных, через смартфон, на сервер, с любой территории, охваченной мобильной связью. Габаритные размеры используемого датчика: 80х40х20 мм, вес 60 грамм. Датчик, и смартфон показаны на фотографиях (Рис.2 и 3). В проводимом со студентами занятии изучаются мобильные методы снятия и передачи данных об ЭКГ. Разработанные, авторские программные средства, установленные на
смартфонах, позволяют также осуществлять автоматическую запись и
передачу в электронный реестр пациента данных об уровне сахара в крови и об артериальном давлении. Кроме того, они позволяют передать на смартфон лечащего врача и на сервер сигнал тревоги.
Рис.2 Кардиологический датчик ИКРЗ-1
Рис.3
Мобильная платформа для передачи данных о физиологических сигналах по каналу Интернет (GPRS). На экране показано меню, согласно которому можно выбрать передачу данных ЭКГ, уровня сахара в крови, артериального давления, или передать сигнал тревоги на смартфон лечащего врача и на сервер сбора данных. Красная стрелка показывает кнопку, нажатие которой автоматически передает сигнал тревоги.
2. Новизна технологии обучения, авторский вклад В Российских медицинских вузах обучение методам диагностики сердечнососудистых заболеваний и мониторинга состояния сердечно-сосудистой системы у широких масс населения пока не производится.
Поэтому внедренная тематика имеет абсолютную новизну. Аппаратура комплекса амбулаторного дистанционного мониторирования физиологических параметров человека построена на передовых инженерно
технологических принципах. Датчики ИКРЗ-1 созданы отечественными
разработчиками г. Зеленоград, Московской области. blue tooth – датчики созданы Австралийской фирмой Alive Technology, СУБД Cashe фирмы InterSystems является наиболее мощным современным программным средством, которое обеспечивает производительность в несколько раз превышающую производительность известного аналога – СУБД Oracle. Кроме того, Cashe позволяет успешно работать с объектами различного формата, что важно для создания единого реестра графических, текстовых и мультимедийных файлов медицинских электронных карт пациентов. Соискатель разработал 1) программные средства для смартфона, обеспечивающие прием данных с датчиков ЭКГ и передачу их по каналам мобильной связи на сервер сбора данных, а также первичную диагностику и выдачу сообщений об экстренных состояниях сердечно-сосудистой системы, 2) руководство к практическому занятию по теме «Комплекс амбулаторного дистанционного мониторирования физиологических параметров человека», 3) лекцию по данной теме с мультимедийной демонстрацией, 4) тезисы лекции с тестом по данной теме для сайта дистанционного образования Нижегородской Государственной Медицинской Академии на базе отвечающей международным стандартам дистанционного обучения системы Moodle.
3. Значимость, воспроизводимость, возможность применения технологии обучения в других предметных областях
Технология обучения дистанционному мониторированию физиологических параметров человека имеет высокую значимость для подготовки врачебных кадров, наглядно демонстрируя новые возможности, которые открывают для медицинской диагностики мобильные компьютерные системы. В России от сердечно-сосудистых заболеваний ежегодно умирает около 1 миллиона 300 тысяч человек. Их доля в структуре смертности приближается
к 60% и имеет тенденцию роста с вовлечением людей всё более молодого
возраста. Различные формы нарушения ритма сердечной деятельности
присутствуют у 25% Россиян. Доказано, что продолжительность жизни, страдающих этими недугами людей, их трудовая активность и уровень качества жизни напрямую зависят от контролируемости патогенетических изменений. Резкое ухудшение состояния здоровья, обусловленное как физическими нагрузками, психологическим стрессом, резким изменением состояния внешней среды, так и течением заболевания, являются причиной многих летальных исходов. Особенно вероятен неблагоприятный исход при задержке в оказании медицинской помощи. Одним из эффективных путей решения этих проблем является мониторинг состояния ССС и уровня глюкозы в крови у пациентов, отнесённых к группам риска. Однако диспансеризация, проводимая амбулаторно -не позволяет охватить широкие группы населения, -не позволяет осуществлять мониторинг чаще, чем один, или несколько раз в год, -не позволяет осуществлять запись физиологических параметров в тех случаях, когда пациенты находятся далеко от стационара, -не позволяет наращивать базы данных, создавая записи в реестрах пациента на сервере, -не позволяет обеспечить круглосуточный доступ лечащего, или семейного врача к базе данных, где находится реестр пациентов. Заявляемая технология позволяет повысить эффективность мониторинга физиологических параметров человека в амбулаторных условиях и сократить время, необходимое для предоставления пациенту неотложной помощи, или индивидуальной консультации. Учитывая мощность сервера сбора данных, его можно применить для мониторинга состояния сердечно-сосудистой системы населения всей Нижегородской области, прилегающих регионов, или населения других стран, поскольку мобильная связь обеспечивает передачу данных на любые
расстояния, а стоимость передачи 3-х минутной записи в пределах России
составляет величины около одного рубля. Эта технология с успехом может применяться также в спортивной медицине.
За последние годы в спорте, на фоне увеличивающихся объёмов и интенсивности тренировок, заболеваемость и даже число внезапных смертей спортсменов увеличилась. Учитывая непрерывный рост спортивных результатов, которые достигаются, в основном, за счёт интенсивности физических нагрузок, стало необходимым планирование тренировочного процесса таким образом, чтобы нагрузки не опережали, а соответствовали уровню функционального состояния сердечно-сосудистой системы спортсмена на определённом временном этапе. Кроме этого, во время соревнований у спортсмена, на фоне физических нагрузок, дополнительно возникают и психологические стрессы, которые также оказывают влияние на состояние сердечно-сосудистой системы организма. Диагностику и управление состоянием спортсменов во время тренировок, а также в ходе соревнованиях можно проводить с использованием заявляемой технологии. В настоящее время ее испытания проводятся нами на спортсменах— лыжниках олимпийской команды России. Воспроизводимость ЭКГ, снимаемых в ходе практических занятий, при снятии ЭКГ у добровольцев, и в полевых условиях, у спортсменов-лыжников полная. Данные передаются на сервер и могут использоваться дежурным врачом.
Спортсмен-лыжник проводит снятие ЭКГ в ходе тренировки
Смартфон в течение одной минуты обеспечит автоматическую отправку записи ЭКГ на сервер сбора данных
Врач изучает ЭКГ, записанные в реестре сервера сбора данных 4. Степень внедрения технологии обучения / Результаты внутренней оценки эффективности технологии обучения Технология внедрена в учебный процесс в рамках курса медицинской информатики, преподаваемого для студентов третьего курса лечебного факультета и факультета обучения иностранных студентов Нижегородской Государственной Медицинской Академии. Технология успешно используется также для обучения медицинской информатике студентов второго курса Sauth Asian Institute of Technology and Management (SAITM), Шри Ланка. Интернет позволяет проводить занятия с использованием общего сервера, невзирая на расстояния между учебными аудиториями. Результаты внутренней оценки эффективности технологии: технология внедрена в учебный процесс с осеннего семестра 2010/11 учебного года. Студенты в ходе обучения получили возможность работать с передовым программно-техническим комплексом, который имеет широкие перспективы практического применения в медицине. Это обеспечивает высокую мотивацию их работы и успешное усвоение учебных материалов. При контроле знаний 100% студентов дали ответы на тестовые вопросы на уровне, превышающем 80% правильных ответов, и успешно сдали зачет по циклу. Предполагается дальнейшее повышение эффективности учебного применения технологии за счет элективных занятий и занятий студенческого научного общества.
по теме «Дистанционное мониторирование физиологических параметров человека»
5. Распространение технологии обучения (патенты, публикации, мастер-классы)
Статья, в которой излагается опыт преподавания медицинской информатики с использованием технологии мобильного мониторинга физиологических
параметров и открытого программного обеспечения, опубликована в рекомендуемом ВАК журнале «Врач и информационные технологии», 2010, №2, С. 51-54. Авторы, В.А. Монич, Р.Р. Алакаев. Наименование статьи: «Опыт использования on-line ресурсов и программного обеспечения с открытым кодом в преподавании медицинской информатики». Технология запатентована:«Медико-биологический комплекс для дистанционного мониторинга физиологических параметров» Патент РФ на полезную модель № 82536 от 10.05.09. Авторы: В.А. Монич, О.И. Кушников, Р.Р.Алакаев. Технология доложена В.А. Моничем и обсуждена на Всероссийской конференции по преподаванию медицинской информатики, Москва, май, 2009, на Всероссийской конференции Академии Медико-Технических Наук (АМТН), посвященной вопросам обучения студентов-медиков техническим, инженерным и компьютерным методам, применяемым в медицине для лечения и диагностики, Москва, октябрь 2009, на семинаре для преподавателей Sauth Asian Institute of Technology and Management (SAITM), Шри Ланка, июнь, 2010, автором проведены мастер-классы для преподавателей кафедры медицинской физики и информатики, сентябрь и октябрь 2010 года.
Представление технологии обучения студентов мобильным диагностическим системам на
Всероссийской конференции АМТН, Москва, октябрь 2009
Проведение мастер-класса по технологии обучения студентов мобильным диагностическим системам
6. Общественное признание технологии обучения (победы в конкурсах, дипломы)
Технология получила общественное признание. Проект создания комплекса «ДИСТАНЦИОННЫЙ МЕДИЦИИНСКИЙ МОНИТОРИНГ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПАЦИЕНТОВ», предназначенный для изучения состояния сердечно-сосудистой системы пациентов с помощью мобильных диагностических систем и обучения студентов, получил грант правительства Российской Федерации, государственный контракт №6783р/9147 от 10.04.2009, наименование контракта "Разработка комплекса дистанционного мониторирования физиологических параметров сердечно-сосудистой системы." Совместно со студентами НижГМА проводятся обучение работе с мобильными диагностическими системами спортсменов—лыжников олимпийской команды России. Технология оказалось востребованной. Работа выполняется в течение всего зимнего сезона текущего года. Спортивный врач и тренер получают возможность анализа состояния спортсмена в ходе тренировки с целью оптимизации нагрузок и предотвращения осложнений сердечно-сосудистой системы. Примеры записей ЭКГ спортсменов, статистической расшифровки и скаттерограммы приведены на рисунках 1 и
2.
Рис. 1. Запись ЭКГ лыжника в электронном реестре пациента на сервере сбора данных
Рис. 2. Результат статистической обработки ЭКГ