Удаленный on-line мониторинг в авиации

Название: Разработка и внедрение в авиационную практику средств удаленного мониторинга состояния пациентов в on-line режиме

Авторы: И.А. Филатов, В.В. Ceргейчик, А.В. Адаскин, Д.А. Загребин

Представлены результаты исследований по созданию технических и программных средств удаленного on-line исследования состояния диспетчеров и летного состава гражданской авиации на этапах медицинского освидетельствования. Освещаются методические аспекты интегрирования средств удалённой диагностики, регистрации данных, их обработки и передачи в системах удаленного мониторинга. Рассмотрены возможности применения универсального концентратора медицинского оборудования, используемого для интеграции и синхронизации потоков диагностической информации о состоянии оператора в режиме реального времени.

Высокий уровень психофизиологической и эмоциональной нагрузки диспетчерского и летного состава гражданской авиации является основной причиной профессиональных заболеваний. В последнее время наметилась тенденция их роста. Так, по материалам Центральной врачебно-летной экспертной комиссии 80% всех пилотов, отстраненных от летной работы в 1995 – 2001 гг. имели ишемическую болезнь сердца, гипертоническую болезнь и атеросклероз, а у 38% эти заболевания были основными, определившими негодность к летной работе. Более того, ежегодно регистрируется 60–80 случаев острых отказов здоровья лиц летного состава, среди которых около 30% составляют инфаркт миокарда, 20% — стенокардия, 3% — нарушение мозгового кровообращения [1]. Результаты проведенного специалистами FAA (Federal Aviation Administration — федеральная авиационная служба) ретроспективного исследования причин авиационных катастроф в гражданской авиации США показали, что на 100.000 пилотов/год приходится 1,7 острых неотложных состояний у лиц летного состава, обусловленных сердечно — сосудистыми заболеваниями (ССЗ). Среди них: инфаркт миокарда, внезапная коронарная смерть и инсульт, явившихся причиной авиационных инцидентов или 0,037 случаев на 100.000 летных часов -1 случай на 2,7 миллионов летных часов [2]. В центре внимания находятся вопросы раннего выявления всех форм дисфункций сердечно — сосудистой системы (ССС) операторов и создания эффективных средств медикаментозной и малоинвазивной хирургии [3]. Таким образом, повышение эффективности диагностики ССС летного и диспетчерского состава является одной из актуальных задач современной авиационной медицины [4]. Последнее может быть достигнуто за счёт реализации высококвалифицированной оперативной диагностики ССС для различных условий профессиональной деятельности операторов гражданской авиации. Для решения поставленной задачи разрабатываются средства и методы on-line обследования летного и диспетчерского состава в удаленном режиме. В этом случае пациент находятся на расстоянии от нескольких сотен метров до тысяч километров от служб специализированного медицинского сервиса. Используя средства удаленного мониторинга, высококвалифицированные специалисты могут провести исследование состояния ССС оператора в режиме круглосуточного непрерывного наблюдения. Все регистрируемые в ходе обследования параметры физиологии анализируются в режиме реального времени на удаленных мониторах и записываются в базу данных лечебной организации, что позволяет оперативно готовить заключение и принимать решение об оказании медицинской помощи. Службы авиационной медицины, оснащенные технологией удаленного мониторинга, получает неоспоримые преимущества в повышении эффективности диагностики состояния лётного и диспетчерского состава, обеспечивая безопасность и надежность управления современным воздушным транспортом.

Задача системы удаленного мониторинга состоит в передаче всех потоков регистрируемых с оператора данных на значительное расстояние без потери качества и синхронности в режиме реального времени. Такая передача должна быть реализована в течение длительного времени с предоставлением соответствующим службам авиационной медицины информационной картины о состоянии летно-диспетчерского состава. Во всех случаях система мониторинга выполняет непрерывную регистрацию, удаленную передачу, обработку и отображение медицинскому персоналу полного набора электрофизиологических параметров состояния оператора в синхронизированном масштабе времени. Мониторинг выполняется круглосуточно в режиме реального времени с поддержкой различных форматов представления диагностической информации. Все потоки данных имеют адресное назначение и выводятся на терминалы профильных служб медучреждения или средства мобильной коммуникации медицинского персонала. Система удаленного мониторинга выполняют комплексирование электрофизиологических характеристик пациента для формирования обобщенной оценки его состояния. Регистрируемые показатели состояния могут ретранслироваться профильным медучреждениям или нескольким службам одного учреждения для организации совместных исследований и принятия решений. Таким образом, актуальность задачи удаленного мониторинга, наличие развитых средств коммуникации, их доступность и широкая распространенность являются предпосылками к разработке и внедрению в авиационную медицинскую практику новой технологии удаленного обследования и наблюдения за состоянием лётного и диспетчерского состава.

Сочетая в себе преимущества существующих систем телемедицины и телеметрии, удаленный мониторинг имеет преимущества, позволяющие синтезировать «информационный портрет» пациента или их группы в режиме реального времени, не привязываясь к их физическому местонахождению. Например, обследование лётного состава при необходимости может быть проведено на борту воздушного судна, а диспетчеров - на рабочем месте. При этом реализуются следующие уникальные возможности:

Достигается за счет использования общедоступных средств широкополосной Internet коммуникации эконом — класса в различных модификациях: беспроводные, коммутируемые, выделенные и т.д. Существующие тарифы на аренду средств Internet-коммутации минимальны и составляют не более 1500 руб. в месяц.

Реальный трафик высокоскоростного широкополосного Internet’а достигает 100 Мб/сек, что позволит обеспечить сбор и устойчивую передачу электрофизиологических показателей состояния пациента/ов специализированным службам медучреждения в режиме реального времени.

На информационные IP-шлюзы медучреждение одновременно поступают потоки данных о состоянии сразу нескольких пациентов. Регистрируемые данные проходят три уровня комплексирования. На первом уровне объединяются данные с электрофизиологического оборудования по каждому пациенту, на втором уровне — данные нескольких пациентов и на третьем — данные нескольких медучреждений, где размещаются пациенты. Для комплексирования потоков медицинской информации используются аппаратно-программные средства компании «БИОСОФТ-М» (г. Москва), прошедшие апробацию при решении аналогичных задач удаленной связи.

Все потоки данных, поступающие по удаленной связи, автоматически сохраняются в медицинской базе данных и строго ассоциируются с медицинскими картами обследуемых пациентов. Это позволяет специалистам реализовать постпроцессорный анализ зарегистрированной информации с возможностью её обработки, документирования, архивирования и экспорта на внешние носители. Таким образом, по каждому «удаленному» пациенту врачу всегда доступен полный объем первичной информации о динамике изменения показателей больного за всё время наблюдения.

В процессе наблюдения удаленных пациентов специалистам медучреждений предоставляются возможности комментирования (текст, аудиозапись) регистрируемой информации в любой момент времени, выполнения оперативных распечаток отдельных участков записи, реализации операций специализированной обработки данных и ряд других возможностей, повышающих эффективность on-line анализа. Следовательно, визуальное восприятие динамики электрофизиологических показателей дополняется широким функциональным сервисом её обработки.

Состояние пациента регистрируется в виде совокупности электрофизиологических показателей с частотой оцифровки не менее 100 Гц. Суммарный поток информации при одновременном наблюдении 15 пациентов достигает 1 Мб/сек. Все данные круглосуточно поступают на Интернет-шлюзы медучреждения и распределяются по отделам, где отображаются на терминалах для оперативного анализа.

Все потоки данных, регистрируемые с «удаленных» пациентов в режиме реального времени, строго синхронизируются. Все события записываются в память системы автоматически и комментируются специалистами в on-line режиме. Такой подход позволяет получить качественную оценку клинической ситуации по каждому пациенту в динамике.

Для оценки эффективности применения в клинической практике систем удаленного мониторинга предлагается реализовать режим удаленной связи с несколькими профильными медучреждениями для обследования лётного и диспетчерского состава с дисфункциями ССС в режиме реального времени. Основные функции:

Предполагается, что отделения реанимации, интенсивной терапии и приёма больных оснащены средствами мониторинга электрофизиологических показателей (МЭП). Потоки регистрируемых данных строго синхронизированы и в каждый момент времени дают полное представление о состоянии пациента. С помощью приборного концентратора (ПК) фирмы «БИОСОФТ-М» данные с каждого прибора объединяются в один поток информации. Все потоки всех пациентов строго синхронизированы и в каждый момент времени дают полное представление о физиологическом состоянии группы пациентов. Объединение потоков данных осуществляется с помощью многопотокового концентратора (МК) разработки фирмы «БИОСОФТ-М».

Унифицированный поток данных с МК поступает на адаптер удаленной связи (АУС) и по каналам высокоскоростной связи Интернет передается на информационный сервер медучреждения.

Через IP-шлюз медучреждения на АУС поступает унифицированный поток данных по всем пациентам, который затем разделяется на потоки по каждому пациенту с помощью дешифратора потоков мониторинга (ДПМ). Идентифицированные по каждому пациенту данные поступают на дешифратор потока сигналов (ДПС), который разделяет их на сигналы от электрофизиологического оборудования. После чего зарегистрированные сигналы отображаются на мониторе в виде графиков, текста и цифровой индикации. Одновременно все данные автоматически сохраняются в базе данных для последующего анализа и подготовки заключения. Для обеспечения синхронизации потоков диагностической информации в системе удаленного мониторинга был разработан концентратор приборных модулей Unimod. Unimod (универсальный концентратор медицинского оборудования) — модуль для синхронизированной по времени передачи данных с нескольких многоканальных приборных модулей с интерфейсом RS232 или UART в компьютер по интерфейсу USB HID. Концентратор предназначен для систем длительного мониторинга физиологических характеристик оператора, интеграции и синхронизации в единый информационный поток данных с различных приборов диагностики. Такое устройство, оснащенное специализированной программой, позволяет одновременно регистрировать десятки параметров различного назначения для комплексной оценки состояния живого объекта, внешней среды и характеристик клинического оборудования. Для коммутации приборов с концентратором используются интерфейсы RS232 или UART. Для интерфейса с компьютером реализован порт USB 2.0. Модуль опрашивает все приборы, проводит предварительную обработку и упаковку измерительной информации для передачи в компьютер в целях её визуализации и хранения в базе данных. Внешний вид Unimod в варианте ОЕМ — реализации представлен на рис. 1.

Unimod имеет следующие возможности:

В универсальный концентратор медицинского оборудования входит:

Unimod представляет собой уникальную разработку, позволяющую:

В качестве примера рассмотрим спецификации измерительных потоков многоканального комплекса интраоперационного мониторинга ишемических осложнений системы кровообращения головного мозга. Для измерения основных электрофизиологических показателей состояния пациента комплекс оснащен следующими модулями: тонометр для измерения системного давления, капнограф для измерения насыщения крови углекислым газом, пульсоксиметр для измерения пульса и насыщения крови кислородом, электроэнцефалограф для измерения биоэлектрической активности мозга, измеритель инвазивного давления, допплерограф для измерения параметров церебральной гемодинамики. Концентратор Unimod используется для объединения и синхронизации всех потоков диагностической информации с перечисленных выше приборов с последующей передачей по USB-интерфейсу в персональный компьютер или ноутбук для визуализации, обработки, просмотра и хранения медицинской информации.

Спецификации измерительных модулей комплекса для исследований ишемии головного мозга представлены ниже.

Таким образом, внедрение в практику авиационной медицины систем удаленного on-line обследования лётного и диспетчерского состава гражданской авиации направлено на повышение эффективности и качества диагностики, предотвращения тяжёлых форм заболеваний сердечно - сосудистой системы и обеспечения безопасности авиаперевозок. Созданные устройства и программные средства удаленного мониторинга физиологических характеристик ССС позволяют обеспечить качественную медицинскую диагностику для различных условий обследования лётного и диспетчерского состава. В основе новой разработки лежит принцип интегративной медицины, предполагающей объединения нескольких методик и средств их реализации в одном комплексе удалённой диагностики. Применение такого комплекса на практике делает доступным в рамках одного сеанса обследования реализовать сразу несколько методик с синхронной визуализацией и обработкой полученных результатов. Практическая значимость комплексной диагностики определяется повышением качества и достоверности подготовки заключения и, как следствие, высокой эффективностью лечения. Количество интегрируемых средств и методов обследования определяется содержанием клинических задач и может варьироваться в широких пределах. Развитые функциональные возможности средств многоканальной удаленной диагностики удачно сочетаются с удобством их эксплуатации, как начинающими, так и опытными специалистами. Профессиональный опыт реализации подобных проектов, наличие эффективных решений в области аппаратно-программных средств удалённого мониторинга, позволяет гарантировать нам качественное решение по всем аспектам реализации систем рассматриваемого назначения.

Удалённое обследование, сердечно — сосудистая патология, лётный состав, безопасность управления ЛА, средства удаленного мониторинга, концентратор медицинского оборудования, адаптер удалённой связи, многоканальная регистрация, комплексирование, интегральная диагностика.