Телемедицинские системы. Разработка и перспективы развития - презентация

1 Телемедицина - метод предоставления услуг по медицинскому обслуживанию там, где расстояние является критическим фактором. Причем, предоставление услуг осуществляется представителями всех медицинских специальностей с использованием информационно-коммуникационных технологий после получения информации, необходимой для диагностики, лечения и профилактики заболевания. Главная задача системы телемедицины: Реализация права человека на получение квалифицированной медицинской помощи в любом месте, в любое время

2 Управление ресурсами Средства подготовки информации Средства расшифровки и представления данных Абонент (клиент) Эксперт (сервер) Средства расшифровки и представления данных Средства подготовки информации Средство коммуникации Информационный обмен Связь Информатика Медицина Телемедицина

3 Актуальность исследований ВОЗ – ITU/MCT в рекомендации по телемедицине (SG ) решение административных задач, составляющих политику развития и реформирования здравоохранения Административный (министерство) улучшение связей между районными больницами и ведущими клиническими центрами страны Национальный (региональный) Обеспечение непрерывного образования врачей, среднего медперсонала из отдаленных регионов страны Образовательный (профессиональный) Повышение качества и эффективности медицинских услуг, снижение заболеваемости и смертности населения Индивидуальный (пользовательский) Уровень

4 Актуальность исследований возрастающая подвижность населения (склонность к перемене мест), сложность и многообразие медицинских проблем, ведущих к появлению уникальных специалистов узкого профиля, уникального оборудования, сложность, уникальность и дороговизна многих новых методов медицинского анализа, стремительное развитие телекоммуникационных средств и комплексов, обеспечивающих связь с подвижными абонентами, в любом месте Земли, развитие математических методов обработки информации, позволяющих преобразовывать информацию в удобную форму, развитие распределенных баз данных. РФФИ – ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ телемедицины В РОССИИ ( Copyright © РФФИ ). Факторы развития:

5 Выделение проблемы телемедицины Проблемы коммуникаций: Сложность разворачивания транснациональных телемедицинских сетей Трудности территориального размещения шлюзов и создания доступных портов для подключения абонентов Защита информации и конфиденциальность обмена информацией Проблемы обмена и обработки информацией: Несогласованность технических стандартов представления информации и данных (протоколы, аппаратные и программные интерфейсы) на национальном и международном уровне Расхождения медицинских стандартов (методы, классификаторы, шаблоны) представления информации, поступающей от абонентов, и экспертных заключений на национальном и международном уровне Проблемы разработки врачебной аппаратуры и методов обработки данных: Дефицит технических средств сбора и обработки медицинской информации и данных, удовлетворяющих требованиям телемедицины Ограниченные возможности применяемых экспресс-методов обработки информации, сигналов и данных применяемых в телемедицинских системах Общей, по отношению к перечисленным, является проблема отсутствия научно обоснованного подхода к решению задач разработки ТМС.

6 Цель исследования Разработка методологии построения телемедицинских систем Объекты исследования - телемедицинская система и лежащая в ее основе экспресс диагностика состояния человека Предметы исследования – структуры и модели телемедицинских систем, методы и алгоритмы обработки технически фиксируемых физиологических сигналов

7 Выбранные направления исследования: Систематизация типов ТМС Анализ структур существующих ТМС Исследование и разработка подходов к проектированию средств удаленного медицинского контроля на базе приборов с универсальными перепрограммируемыми процессорами Разработка методов интеграции встраиваемых приборов в автоматизированные комплексы контроля состояния здоровья Разработка теоретических основ и организации виртуальных медицинских консилиумов в компьютерных сетях с гетерогенным подключением клиентов Методология построения ТМС федерального, регионального и ведомственного уровней Поиск решений использования распределенных экспертных медицинских ресурсов Исследование и разработка методов оперативной обработки биологических сигналов

8 Этапы исследований I этап: ( ) Изучение возможности применения традиционных методов телемедицины в условиях полярных амбулаторий Арктики и Антарктики Автоматизация полярных амбулаторий, разработка и внедрение микропроцессорных диагностических приборов. Обучение врачей антарктических станций использованию приемов отложенных телемедицинских консультаций. Апробация разработанных приборов и методов автоматизации работы экспедиционных врачей. Исследование возможностей передачи медицинской информации по каналам аварийной связи.

9 «Восток» Создание и испытание инструментария полярного врача отвечающего необходимым профессиональным и техническим требованиям работы в полярных зонах. Создание и испытание инструментария полярного врача отвечающего необходимым профессиональным и техническим требованиям работы в полярных зонах.

10 Станция медицинской консультативной помощи «Ambulance YS-O71» Приборный инструментарий абонента ТМС РАЭ Цифровой кардиорекордер YS/ECG1 Цифровой кардиорекордер YS/ECG4 Цифровой энцефалорекордер YS/EEG1 Цифровой тестер Акабане YS/TA Цифровой тонометр YS/PЦифровой тонометр YS/P Цифровой термометр YS/TЦифровой термометр YS/T Цифровой фотоаппаратЦифровой фотоаппарат Видео насадка для работы с микроскопамиВидео насадка для работы с микроскопами

11 ФЦП «Дети Севера» Испытание приборов и технологий на низкоскоростных линий связи

12 Моделирование реальных ситуаций оказания медицинской помощи на полярных станциях и научно-экспедиционном судне Моделирование реальных ситуаций оказания медицинской помощи на полярных станциях и научно-экспедиционном судне

13 Структурная модель регуляции сердечной деятельности фазами биоциклов органов жизнеобеспечения человека

14 Математическая модель регуляции сердечной деятельности фазами биоциклов органов жизнеобеспечения человека

15 Результаты Сформулированы принципы конструирования приборов для организации оперативного наблюдения за состоянием здоровья пациентов. Создан исследовательский инструмент получения, накопления, подготовки данных и показателей функционального состояния пациента врачом для проведения экспериментов по телемедицине. Предложен комплексный критерий оценки эффективности проведения телемедицинской консультации Разработана имитационная модель регуляции насосной функции сердца под воздействием биологических циклов основных жизнеобеспечивающих органов. Получены первые статистические оценочные результаты мониторинга адаптации полярников на длительном морском переходе.

16 Этапы исследований II этап: ( ) Испытание синтезированных линий связи в интересах проведения отложенных медицинских консультаций Поиск методов комплексного анализа данных при подготовке к телеконсультации Испытание автоматизированных средств комплексной компьютерной диагностики на полярных станциях Изучение возможностей разворачивания центров телемедицинского обеспечения на Севере России. Разработка принципов построения региональной телемедицинской сети Развертывание экспериментальной сети отложенных телемедицинских консультаций в Антарктике Накопление опыта организации отложенных телемедицинских консультаций в Арктике и Антарктике. Исследование возможностей интеграции в мировую телемедицинскую сеть

17 Исследование возможностей Телекоммуникаций РАЭ модем Линия проводной связи Организация связи в ТМС с использованием проводных модемов для ЛВС ретранслятор Радио- релейная станция Сотовый радиотелефон Организация связи в ТМС с использованием радиорелейных линий связи Организация связи в ТМС с использованием коротковолновых трансиверов

18 Камчатка и командоры Никольское Командорские о-ва Каменское АянкаСлавутное Манилы Петропавловск- Камчатский Корф Тиличики Палана ТМС целесообразно строить по принципу сетей с узловыми точками доступа, которые бы выполняли функции провайдеров телемедицинских услуг с предоставлением соответствующего сервиса. ФЦП «Дети Севера»

19 Решение задач интеграции ТМС в мировую телекоммуникационную сеть

20 Исследование возможности дистанционного мониторинга физической выносливости во время спортивно-патриотической экспедиции «Антарктида - Россия 2003» в горном массиве Вольтат

21 Представление физиологических сигналов в виде символической динамики

22 Представление физиологических сигналов в виде символической динамики (выделение признаков квазистатического состояния) Символ - матрица-образ, которая встречается в сообщении более чем K- раз, где K >1. Расстояние между двумя символами M и K: Алфавит - совокупность всех обнаруженных символов в сообщении Коэффициент символьного перекрытия алфавитов: Пример текста сообщения в символах условного алфавита A := {X, Y, Z} …XXYZXZZYYYYZXXZYXYY…

23 Представление физиологических сигналов в виде символической динамики (выделение признаков переходного состояния) Скорость производства символов Тенденция производства символов В ходе экспериментов установлено, если: -организм в устойчивом состоянии; если -организм затягивается в устойчивое состояние; если -организм выходит из устойчивого состояния.

24 Результаты Найдены оптимальные схемные решения организации синтезированных линий связи Выбран путь интеграции ведомственной телемедицинской системы в мировую сеть телемедицины Разработаны требования к системе удаленного мониторинга состояния здоровья человека Разработаны теоретические основы информационного представления функциональных состояний человека. Выдвинута концепция информационного управления механизмом адаптации человека Разработан способ выделения квазистатических состояний нелинейной динамической системы в биологии и медицине

25 Этапы исследований III этап: ( ) Организация и испытание методов проведения on- line телеконсультаций в полярной зоне с использованием спутниковых систем связи в сети ISDN соединений и в сети IP соединений Проведение опытной эксплуатации сети телемедицинских консультаций Арктической и Антарктической зон Разработка методик организации экстренных телемедицинских консультаций Развертывание и апробация автоматизированного медицинского комплекса отбора специалистов для участия в полярных экспедициях Создания центра - провайдера телемедицинских услуг

26 ЦМКП Структура ведомственной ТМС Начальник связи / оператор связи ААНИИ Врач НЭС «Академик Федоров» Дежурный врач инженер оператор ЦМКП Начальник РАЭ Начальники отделов Старший врач РАЭ (Начальник ЦМКП) Ведущий специалист РАЭ по информатике (Системный администратор ЦМКП) Врачи обсерватории «Мирный» Врачи станции «Восток» Врачи станции «Новолазаревская» Врачи станции «Беллинсгаузен» Врачи внешних экспедиций в Антарктику Центральный медицинский консультативный пункт Врачи внешних экспедиций в Арктику ЮристФинансист

27 Спутник связи Спутниковый радиотелефон Станция космической связи Мирный НЭС «Академик Федоров» Поиск решений on-line соединений в ТМС ААНИИ

28 Схема телемедицинской сети Антарктики

29 Балтийский ТМ центр ТМ центр МЧС Мирный Прогресс Новолазаревская Беллинсгаузен НЭС "Академик Федоров" ЦМКП Оператор связи ААНИИ Восток

30 Создан опытный образец полнофункциональной ведомственной ТМС Определены структура и методы функционирования многопрофильной ТМС Разработан метод удаленного мониторинга состояния здоровья групп населения Разработана структура и алгоритмы функционирования системы телемедицинской профилактики заболеваний населения Собран уникальный материал (создана база данных) клинических данных и физиологических сигналов для анализа адаптации участников полярных экспедиций Результаты В ходе 5 антарктических, 3 арктических и 2 Камчатских экспедиций

31 Оценка результатов Представленная работа выполнена автором лично. Исключение составляют: действия по сбору данных медицинских наблюдений в полярных амбулаториях, выполненные по методикам, разработанным автором совместно с опытными врачами ГУ «ААНИИ», подготовка медицинских заключений по результатам обработки информации и данных, выполненные экспертами ведущих медицинских учреждений Санкт-Петербурга. Степень достоверности полученных результатов определяется корректностью применяемого математического аппарата обработки сигналов и подтверждена испытаниями на тестовых и реальных данных в ходе арктических и антарктических экспедиций.

32 Степень достоверности полученных результатов подтверждена Актами внедрения: ГУ «Арктический и антарктический научно-исследовательский институт» Российская антарктическая экспедиция Научно-экспедиционное судно «Академик Федоров» Научно-исследовательский центр «Кристалл» (Санкт-Петербург) Трест Арктикуголь - Рудник Баренцбург (арх.Шпицберген) Оператор космической связи Inmarsat: ЗАО «ANTARSAT» (Санкт- Петербург) НИИ Скорой помощи им.Джанелидзе (Балтийский центр телемедицины) Телемедицинский центр Главного медицинского управления при Правительстве Российской Федерации ВЦРЭМ МЧС Управления здравоохранения Ямало-Ненецкого автономного округа Управления здравоохранения Камчатской области Российский государственный педагогический университет им.А.И.Герцена (Санкт-Петербург)

33 Степень достоверности полученных результатов подтверждена Свидетельствами об отраслевой регистрации разработки: Программа: ECG4-Recorder Св-во 7370 рег Программа: EEG1-Recorder Св-во 7371 рег Программа автоматизации измерений по методу Акабане Св-во 7416 рег Программа: BFB-GameCardio Св-во 7421 рег Программа обработки и анализа электрофизиологических сигналов «EPS-Analyzer» Св-во 7518 рег Программа автоматизации отложенных телемедицинских консультаций "TelemedMai» Св-во 7519 рег Комплекс Программ "Aвтоматизированное рабочее место полярного врача «PolarAmbulance» Св-во 7520 рег Программа энтропийно - синтаксического анализа электрофизиологических сигналов (ESAES ver. 3.0) Св-во 7534 рег

34 Новизна Впервые: Предложена система классификации телемедицинских систем в профессиональном, географическом и информационном контекстах. Выдвинута концепция информационной системы профилактики заболеваний как класса телемедицинских систем, представлена ее структура, обоснованы требования, предъявляемые к такой информационной системе. Определен состав и функциональные свойства компонентов телемедицинской системы профилактики, выполняющей удаленный мониторинг состояния здоровья групп населения. Предложены пути решения задачи согласования функций взаимных связей основных узлов системы. Исследованы особенности функционирования системы в экстремальных природных условиях. Введено понятие провайдера телемедицинских услуг, определена его роль для развития телемедицинских сетей. Разработана методика подключения абонентов и предоставления экспертных ресурсов провайдера. Предложен метод управления телемедицинской системой при одновременном использовании разнородных каналов связи. Определена главная функция телемедицинской системы профилактики как экспресс диагностика функционального состояния пациента по данным неинвазивных методов измерений электрофизиологических сигналов. Сформулирован новый подход при выделении значимой информации в электрофизиологических сигналах. Сформулированы правила определения устойчивых состояний и правила переходов между состояниями организма. Сформировано пространство классификационных признаков в интересах определения функциональных состояний. Предложен высокопроизводительный алгоритм расчета показателей логической структуры связей клинических данных в интересах экспресс- диагностики заболеваний.

35 1.Телемедицина признана как научно-практическое направление деятельности ААНИИ: В сентябре 2001 года официально телемедицинская деятельность РАЭ закрепляется Постановлением Правительства Российской Федерации N-685, Приложение «Мероприятия по обеспечению деятельности Российской антарктической экспедиции в годах» пункт «… внедрение компьютерных комплексов диагностики состояния здоровья персонала для оперативной передачи данных в российские медицинские учреждения с целью получения консультаций и срочной помощи» Дальнейшее развитие направления осуществляется в рамках Распоряжения Правительства от г. 713-р «Об организации Российской антарктической экспедиции в годах. План мероприятий и Перечень параметров деятельности РАЭ в гг.» // Собрание Законодательства РФ – Ст.2391 п. Телемедицина 2.Проведенные исследования позволили создать опытный образец телемедицинской системы, которая практически обеспечивает профессиональный уровень удаленных медицинских консультаций в интересах РАЭ/ААНИИ: Общее количество медицинских консультаций с 1998 года по 01/02/2007 составило –Отложенных 34 –Экстренных 5 Переслано телемедицинских файлов 108, из них –Электрокардиограмм 964 –Цветных снимков поражения кожных покровов 3 –Рентгенограмм 6 –Отчетных табличных форм 62 –Общей медицинской информации 213 Функционирует телемедицинский сайт ЦМКП – 3.Использование разработанных методов позволяет повысить качество удаленного медицинского профилактического наблюдения, организовать массовую диспансеризацию населения на различных территориальных уровнях, значительно сократить финансовые расходы на их разработку и уменьшить сроки внедрения Практическая значимость работы

36 Научная ценность 1.Создан научный задел для развития теории ТМС. Создана исследовательская база для апробации концепции систем телемедицинской профилактики в географических зонах Арктики и Антарктики Накоплена уникальная база данных клинических показателей состояния здоровья полярников Разработано и апробировано 15 и активно используется 3 медицинских компьютерных программы для обеспечения удаленного мониторинга здоровья участников полярных экспедиций Приобретен уникальный опыт проведения удаленных медицинских консультаций в On&Off-line режимах с применением гетерогенных соединений Получены результаты обработки удаленного мониторинга заболеваемости участников полярных экспедиций за 5 лет 2.Описаны функции провайдером (сервером) телемедицинских услуг, которые могут быть использованы коммерческими компаниями для создания региональных сетей телемедицины Выдвинута концепция телемедцинской системы профилактики и диспансеризации населения Разработана схема ведомственной системы удаленного медицинского обслуживания 3.Разработан новый способ обработки данных физиологических наблюдений, позволяющий проводить удаленный анализ процесса адаптации и дистанционной диагностики заболеваний в масштабе времени близком к реальному

37 Научная апробация работ Доклады на научных конференциях и семинарах – 17 в том числе на международных конференциях - 5 По теме исследований опубликовано 50 печатных научных работ (из них 3 опубликованы в периодических изданиях, рекомендованных ВАК), Описания методов и программ обработки биомедицинских сигналов, информации и данных изложено в 41 НИР написанных в 4-х научно-исследовательских организациях. Поданы две заявки на полезные модели: «Автоматизированное рабочее место полярного врача» и «Телемедицинская система Российской антарктической экспедиции»

38 Горбунов Геннадий Александрович Старший врач Горбунов Геннадий Александрович Старший врач Козак Валерий Федорович старший врач флота Козак Валерий Федорович старший врач флота Михайлова Валентина Юрьевна инженер по информатике Михайлова Валентина Юрьевна инженер по информатике Левандо Константин Константинович Начальник отдела медицинской логистики, к.м.н. Левандо Константин Константинович Начальник отдела медицинской логистики, к.м.н. Сенкевич Юрий Игоревич ведущий специалист по информатике, к.т.н. Сенкевич Юрий Игоревич ведущий специалист по информатике, к.т.н. Коллектив разработчиков телемедицинской системы ААНИИ