ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

для получения степени бакалавра

Тема «Организация системы регистрации, анализа и хранения ЭКГ с передачей информации на расстояние для последующего врачебного анализа»

Заведующий кафедры: доц. С.А. Васильева

Руководитель д.т.н. З.Т. Азаматов

Ташкент - 2014

Аннотация

Во введении представляются сведения о важности передачи ЭКГ на любое расстояние и отмечаются связанные с этим трудности.

В обзорной части приводятся данные о возможности дистанционной передачи ЭКГ внутри кардиологического центра, а также передачи ЭКГ в кардиоцентр из различных точек города и его области. Показано, что при выборе средств для съема, дистанционной передачи и последующего анализа ЭКГ целесообразно из оборудования выбирать то, которое наилучшим образом решает в комплексе поставленные задачи.

В основной части рассматривается современные средства съема ЭКГ, реализующиеся в виде стационарных или мобильных кардиорегистраторов и передающиеся в систему хранения и анализа ЭКГ. Подробно представлены описание компьютерной сети и дистанционной передачи - по сети Интернет или телефонному каналу.

В результате выполненной работы исследована и показана возможность передачи эту ЭКГ для анализа врачу по телефону или другим каналам связи для обработки и постановки диагноза.

Содержание

Учитывая распространенность во всём мире сердечно-сосудистых заболеваний, трудно переоценить значимость самого простого и доступного диагностического метода - регистрации ЭКГ. Бывшая недавно утопической идея зарегистрировать ЭКГ каждому жителю страны в настоящее время становится вполне доступной реальностью. Развитие компьютерных технологий, средств связи и Интернета позволяют осуществить регистрацию ЭКГ в любой точке страны и передать ЭКГ на любое расстояние [1].

Основной сложностью реализации упомянутой идеи является организационная проблема здравоохранения: снятая ЭКГ должна быть проанализирована квалифицированным специалистом. Преодолеть эту сложность можно, создав на территории страны базовые консультативные центры, связанные со всеми учреждениями здравоохранения, начиная с фельдшерско-акушерских пунктов.

На сегодняшний день можно сказать о повсеместном распространении одного из вариантов использования дистанционной передачи ЭКГ внутри Кардиологического центра в электронную историю болезни, а также передачи ЭКГ в кардиоцентр из различных точек города и его области. При выборе средств для съема, дистанционной передачи и последующего анализа ЭКГ целесообразно из большого ассортимента оборудования, предлагаемого на рынке, выбирать то оборудование, которое наилучшим образом решает в комплексе все три поставленные задачи [2].

Для обследования кардиологических больных в отдаленных городских и сельских районах, где отсутствуют соответствующие высококвалифицированные кадры врачей-кардиологов и врачей-функционалистов, а имеется лишь участковый сельский врач общего профиля или фельдшер, необходимо создание на базе ЦРБ (или иных высококвалифицированных учреждений - поликлиник, кардиодиспансеров) кардиологических дистанционных консультативных центров (КДКЦ). Последние должны осуществлять помощь в лечебной и диагностической работе муниципальным и сельским ЛПУ. Одним из основных направлений деятельности подобных КДКЦ должна быть работа по осуществлению дистанционной передачи снятой на месте электрокардиограммы пациента и анализу ЭКГ, полученной по линиям связи. КДКЦ должны будут в режиме реального времени (т.е. не отсроченно) оказывать консультативную и лечебную помощь, а при необходимости (например, при выявлении на ЭКГ признаков острого коронарного синдрома) заниматься госпитали зацией больных в имеющиеся лечебные учреждения соответствующего профиля, где будет оказываться высокотехнологичная медицинская помощь.

Одной из главных целевых задач КДКЦ является организация системы регистрации, анализа и хранения ЭКГ с передачей информации на расстояние для последующего врачебного анализа. Желание сделать возможным съемку ЭКГ в домашних условиях самостоятельно каждым нуждающимся человеком и передать эту ЭКГ для анализа врачу по телефону или другим каналам связи привело к бурному развитию соответствующей электрокардиографической техники и технологий съема ЭКГ [3].

В России передача ЭКГ на расстояние начала осуществляться в 80-е годы ХХ века, когда в г. Саратове под руководством проф. Э. Ш. Халфена была разработана система «Волна», позволяющая передавать снятую ЭКГ по линиям телефонной связи на относительно небольшие расстояния (Саратов и область). Подобные системы работали в Москве в МОНИКИ (Москва и область) и в других городах, на «Скорой помощи». В те годы работа системы обеспечивалась высококвалифицированными кадрами врачей-функционалистов, специализирующихся в области ЭКГ - диагностики, которые работали совместно с кардиологами в специально созданных для этого консультативных центрах. В настоящее время такие региональные консультативные центры предстоит воссоздать, но уже при использовании современных компьютерных систем проводной или беспроводной связи.

Альтернативой стандартной съемке ЭКГ, лишенной перечисленных ограничений, является ЦСАЭ, для которой источником поступления ЭКГ служат не МР, а стационарные компьютерные кардиорегистраторы. В этом случае они заменяют классические электрокардиографы и являются модулями единой системы, состоящей из них и из ЦСАЭ. Анализ ЭКГ, как и всегда для ЦСАЭ, производится на рабочих местах врачей.

Таким образом, внедрение ЦСАЭ и кардиорегистраторов (мобильных или стационарных) как альтернативы стандартной съемке востребовано не только в связи с дистанционной регистрацией ЭКГ, но и для обычной регистрации ЭКГ в рамках лечебного учреждения. Это особенно актуально для больших стационаров и кардиологических центров. Следует заметить, что после поступления ЭКГ в ЦСАЭ работа с ЭКГ производится одинаковым образом (системе «все равно», откуда поступила ЭКГ).

В частности, одна и та же ЦСАЭ может использоваться одновременно как для дистанционной, так и для обычной регистрации ЭКГ в рамках того ЛПУ, где она установлена. В РКНПК используется система дистанционной передачи ЭКГ, включающая 10 рабочих мест врачей, 3 стационарных кардиорегистратора и 2 МР, использующихся для регистрации ЭКГ в палатах. Для подтверждения положения о возможности дистанционной передачи ЭКГ в системе были дополнительно использованы два МР для дистанционной регистрации ЭКГ вне стационара. При таком расширении система продолжала устойчиво и эффективно работать; зарегистрированы более 150 ЭКГ, переданные по сети Интернет и телефонным линиям.

1.4 Ограничения метода

Ограничения метода имеют технический и человеческий аспекты. Технический аспект непосредственно связан с дистанционной передачей ЭКГ. Передача через Интернет осуществляется через стационарное интернет-соединение (в периферийном ЛПУ) или через мобильный Интернет. Оба соединения во многих регионах страны могут отсутствовать.

При отсутствии Интернета передача ЭКГ осуществляется по телефонным линиям. Скорость передачи данных при этом медленнее, чем при использовании Интернета, и зависит от качества линии. Существуют цифровой и акустический (т.н. «ЭКГ по телефону») способы передачи ЭКГ. Даже при использовании цифрового способа процесс передачи ЭКГ при сильных помехах на линии может быть существенно замедлен, хотя и всегда превышает скорость акустической передачи. (На качестве ЭКГ помехи на линии при использовании цифрового способа передачи не отражаются - сигнал всегда передается без искажений.)

«Человеческий фактор» связан с необходимостью наличия у персонала, использующего метод, минимальной компьютерной грамотности. При ее отсутствии процесс обучения персонала работе на компьютерных кардиорегистраторах затрудняется и замедляется. К счастью, во-первых, это ограничение с течением времени исчезает само собой, и, во-вторых, минимальная компьютерная грамотность медперсонала все более востребована вне зависимости от дистанционной регистрации ЭКГ.

Еще одно относительное ограничение связано с возможной необходимостью печати ЭКГ на месте регистрации. Такой возможностью обладают не все МР. При наличии функции печати большинство МР используют только малоинформативную узкую термопечать (40-56 мм). Для системы опция печати на портативном термопринтере присутствует только у МР с передачей ЭКГ при помощи планшетного ПК или нетбука; качество печати - высокое (лист формата А4, ширина 210 мм).

2. Основная часть. Организации системы регистрации, анализа и хранения ЭКГ с передачей на расстояние

2.1 Оборудование для регистрации, анализа и архивирования ЭКГ

2.1.1 Общая конфигурация системы

Устройства для регистрации ЭКГ:

1. Стационарных кардиорегистраторов - 3;

2. МР u1076 для регистрации ЭКГ в палатах - 2; из них:

3. МР для регистрации ЭКГ вне пределов ЛУ - 2 на базе нетбука - 2 (установлены на апробацию).

Оборудование для приема, архивирования и анализа ЭКГ.

1. Центральный блок приема ЭКГ от стационарных и мобильных регистраторов - 1;

2. Автоматизированные рабочие места врачей - 10.

Записи ЭКГ передаются в ЦСАЭ от всех кардиорегистраторов (стационарных и мобильных) по соответствующим каналам связи. Передача ЭКГ от стационарных кардиорегистраторов производится непосредственно в базу данных ЦСАЭ немедленно при сохранении записи (по проводной компьютерной сети). Передача ЭКГ от МР, работающих в палатах, осуществляется по беспроводной компьютерной сети. Передача ЭКГ от МР, работающих вне пределов ЛПУ, осуществляется по сети Интернет или телефонным линиям. После попадания в ЦСАЭ записи ЭКГ ничем не отличаются между собой. На рис. 1 представлена схема подключения перечисленной аппаратуры.

Компьютерный блок стационарного кардиорегистратора оснащен полной версией ПО. Возможность «нажимать на кнопки» на сенсорном экране позволяет не пользоваться клавиатурой и делает управление прибором близким к управлению классическими электрокардиографами. Автономное питание позволяет при необходимости снять ЭКГ в палатах без подключения к электросети [6]. Прибор в настольном исполнении оснащен широкоформатным дисплеем и цветным лазерным принтером. При использовании прибора только в режиме регистрации ЭКГ параметры программы устанавливаются так, чтобы работа с ней была рассчитана на «поточную» запись ЭКГ, с минимальным числом нажатий кнопок.

Рис. 2. Цифровой усилитель ЭКГ

Рис.3. Кардиорегистратор: настольный вариант

Рис.4. Кардиорегистратор:в специализированной стойке

2.1.4 Мобильные регистраторы на базе смартфона, планшетного ПК или нетбука

Диагностическая функциональность МР на базе смартфона ограничена визуализацией и хранением ЭКГ. Прибор рассчитан на использование средним медперсоналом. Управление таким МР просто и доступно. В РКНПК прибор используется для регистрации в палатах, а передача ЭКГ производится не через Интернет, а через беспроводную компьютерную сеть (Wi-Fi).

Анализ ЭКГ производится только после пересылки записи в ЦСАЭ. Возможности печати ЭКГ нет. Связь ЦУ со смартфоном - беспроводная (Bluetooth). Каналы связи для пересылки ЭКГ в ЦСАЭ: беспроводная сеть (Wi-Fi) при работе внутри ЛПУ, мобильный Интернет при работе на выезде. Преимущества прибора - исключительные компактность и легкость.

Диагностическая функциональность МР на базе планшетного ПК или нетбука превосходит функциональность обычного электрокардиографа. Компактность и легкость прибора соответствуют таковым для портативных электрокардиографов, но уступают МР на базе смартфона. Прибор оснащен упрощенной версией ПО, рассчитанной на использование небольшого экрана. Основные опции полной версии программы, включая блоки автоматической разметки и интерпретации, сохранены. Простота управления прибором не уступает классическим электрокардиографам. Связь ЦУ с «планшетником» (нетбуком) - как беспроводная (Bluetooth), так и проводная (порт USB) [7].

МР на базе планшетного ПК или нетбука рассчитан на эксплуатацию как средним медперсоналом, так и врачами. Анализ ЭКГ может производиться либо после пересылки ЭКГ в ЦСАЭ, либо на месте. Есть возможность печати ЭКГ (опция) на портативном термопринтере или беспроводной печати на лазерном принтере (последнее - при использовании внутри ЛПУ).

Каналы связи для пересылки ЭКГ: беспроводная сеть (Wi-Fi) при работе внутри ЛПУ, мобильный Интернет или телефонные линии при работе на выезде. Передача ЭКГ по телефонной линии осуществляется не акустическим, а цифровым образом, что позволяет передать ЭКГ без искажений и в несколько раз быстрее. Благодаря использованию «спящего режима» ОС Windows 7 исключено ожидание при включении прибора (не требуется перезагрузка компьютера каждый раз при регистрации ЭКГ).

Планшетный компьютер отличается от нетбука большей компактностью, наличием сенсорного экрана и отсутствием внешней клавиатуры. Использование нетбука целесообразно из экономических соображений (он дешевле планшетного ПК) и в случаях, когда требуется ввод полной информации о пациенте, так как клавиатура сенсорного экрана менее удобна, чем обычная. (Например, при регистрации в палатах достаточно ввести только идентификационный код пациента, поскольку все данные пациента уже занесены в базу данных системы.)

В РКНПК используется два прибора для регистрации в палатах: один в комплекте со смартфоном, другой - с планшетным ПК. Связь с ЦУ для обоих приборов беспроводная; передача ЭКГ производится через Wi-Fi. Для дистанционной регистрации ЭКГ в РКНПК апробируются два МР в комплекте с нетбуком. Связь с ЦУ - проводная (порт USB); передача ЭКГ может производиться как через мобильный Интернет, так и по телефонной линии. При поступлении ЭКГ в ЦСАЭ на прибор передается подтверждение того, что ЭКГ принята. Качество дистанционно зарегистрированных записей не отличается от качества ЭКГ, полученных при обычной регистрации.

Компьютер центрального блока содержит систему жестких дисков повышенной емкости с защитным дублированием информации. Архивирование ЭКГ и доступ к записям ЭКГ для анализа и сохранения врачебного заключения с рабочих мест врачей организованы одинаково, вне зависимости от источника поступления ЭКГ. Центральный блок совмещен с одним из стационарных регистраторов.

2.1.6 Рабочие места врачей

На рис. 5 изображено одно из рабочих мест врача-функционалиста в Отделе новых методов диагностики РКНПК. У всех врачей организованы рабочие места - компьютеры, связанные с системой электронной истории болезни. Чтобы максимально использовать имеющиеся ресурсы и избежать лишних затрат, устанавливаемая ЦСАЭ была интегрирована в уже существующую компьютерную сеть. Для более качественного анализа ЭКГ все мониторы рабочих мест ЦСАЭ были заменены на широкоформатные (23 дюйма). ЭКГ, результаты ее анализа и врачебные заключения автоматически сохраняются в системе электронной истории болезни, для чего разработано специальное программное обеспечение.

Рис. 5. Рабочее место врача.

Работа медсестры начинается с внесения в компьютер следующих данных пациента: номер истории болезни, фамилия, имя и отчество, номер палаты, дата и год рождения, пол. После этого на пациента накладываются 10 электродов, которые формируют 12 общепринятых отведений ЭКГ; используются обычные многоразовые электроды («присоски» и «прищепки»). Схема наложения электродов представлена на рис. 6. Грудные электроды V 1 - V 6:

V1 - накладывается в четвертом межреберье справа от грудины;

V2 - накладывается в четвертом межреберье слева от грудины;

V4 - накладывается в пятом межреберье по левой срединно-

ключичной линии;

V3 - накладывается на середине расстояния между V2 и V4;

V5 - накладывается в пятом межреберье по левой передней

подмышечной линии;

V6 - накладывается в пятом межреберье по левой срединной

подмышечной линии.

Электроды на конечности:

красный на правую руку;

желтый на левую руку;

зеленый на левую ногу;

черный на правую ногу. Регистрация на всех приборах настроена на стандартный режим записи 10 сек. Медсестра производит съем ЭКГ в условиях свободного дыхания, а затем на вдохе - оба раза по 10 секунд. Каждая из 10-секундных записей ЭКГ и пересылка этих записей в центральный компьютер осуществляется автоматически нажатием соответствующей кнопки [7].

В начале работы так же, как и в кабинете ЭКГ, вводятся данные пациента в мобильный регистратор. Регистратор может быть реализован либо на базе смартфона, либо на базе планшетного компьютера. Далее в обычном режиме на пациента накладываются электроды. При нажатии кнопки на компьютерном модуле МР производится автоматическая регистрация ЭКГ и ее сохранение в энергонезависимой памяти МР. Далее ЭКГ дистанционно передается в ЦСАЭ. При регистрации в палате для передачи ЭКГ в ЦСАЭ используется беспроводная сеть WiFi, а при удаленной регистрации - мобильный Интернет или телефонная линия. На рис. 7 показана съемка ЭКГ в палате на МР на базе смартфона.

Смартфон в руках у медсестры; он может быть удален от ЦУ на 10-12 м. При работе со смартфоном ЭКГ выводится на экран смартфона (рис. 8), и при необходимости (например, в острых случаях) врач может просмотреть ЭКГ непосредственно во время или сразу после ее регистрации.

Регистрация ЭКГ помощью МР на базе планшетного компьютера проводится так же, как и в случае МР на базе смартфона, но при необходимости врач может воспользоваться возможностями МР на базе планшетного компьютера для анализа ЭКГ непосредственно на месте ее регистрации. Если запись поступила от удаленного МР, программа посылает ему уведомление об успешном приеме ЭКГ.

Рис. 7. На больного наложены электроды, соединенные кабелем пациента с ЦУ.

передача на центральную станцию через мобильный Интернет или по телефонной линии. При работе на фельдшерско-акушерском пункте можно использовать электродный пояс Tapuz (Израиль) - (рис.9). Пояс устанавливается быстрее и проще, чем стандартные электроды. После осуществления передачи программа посылает на мобильный регистратор уведомление об успешном приеме ЭКГ центральной станцией. Для доступа к мобильному Интернету применяется интернет-модем компании МТС (небольшое устройство, работающее через порт USB). Даже при отсутствии так называемого «быстрого Интернета» (протокол 3G) отправка ЭКГ происходит быстро (как правило, намного быстрее, чем регистрация ЭКГ). Центральный блок ЦСАЭ должен быть также подключен к Интернету для возможности приема ЭКГ. Обе программы (МР и ЦСАЭ) должны быть настроены соответствующим образом (настройка осуществляется инженерами фирмы-поставщика). Для работы прибора в условиях отсутствия мобильного Интернета используется передача ЭКГ через телефонные линии. Для этой цели прибор оснащен модемом - портативным устройством, также имеющим USB-интерфейс. Центральный блок оснащен таким же устройством, всегда соединенным с телефонной линией. Модем МР подсоединяется к телефонной линии на месте регистрации ЭКГ с помощью стандартного шнура. Автоматически набирается номер телефона, соединенного с центральным блоком (номер заранее внесен в настройки программы), устанавливается соединение и передается ЭКГ по телефонному каналу с использованием цифрового протокола.

При приеме ЭКГ, зарегистрированных дистанционно, ПО центрального блока ЦСАЭ автоматически определяет поступление новой записи ЭКГ, выдает соответствующее сообщение оператору и сохраняет запись в базе данных системы. Запись ЭКГ становится доступной на всех рабочих местах ЦСАЭ. Затем, если запись поступила от удаленного МР, программа посылает ему уведомление об успешном приеме ЭКГ.

Замечание. При организации телемедицинской системы дистанционной регистрации ЭКГ имеются возможности дополнительной «обратной связи» с медперсоналом, регистрирующим ЭКГ (посылка на МР врачебного заключения, голосовой контакт с оператором ЦСАЭ).

Вне зависимости от того, каким образом зарегистрированы ЭКГ, после поступления в ЦСАЭ они обрабатываются одинаково. Поступившие ЭКГ становятся доступными на всех рабочих местах врачей; еще не проанализированные записи отмечены в общем электронном списке исследований. Текст врачебного заключения и электронный образ печатной формы прибора автоматически сохраняются в системе электронной истории болезни (МИС «Интерин») сразу после написания заключения.

ЭКГ для анализа выбирается на рабочем месте врача из электронного списка; окно со списком открывается одним нажатием кнопки. В списке ЭКГ записи упорядочены по дате (последние поступившие находятся в начале списка), еще не обработанные записи ЭКГ отмечены красным цветом. При выборе элемента из списка щелчком мыши исследование открывается для анализа. Выбранная запись становится недоступной для врачей других рабочих мест, чтобы исключить одновременный анализ одной и той же ЭКГ.

Сигнал ЭКГ отображается на экране; полная имитация на экране стандартной миллиметровой сетки существенно облегчает работу врача.

Широкоформатный дисплей позволяет разместить 8 секунд сигнала ЭКГ и окно анализа одновременно (рис. 10). На первой вкладке окна анализа показаны усредненные кардиоциклы с автоматической разметкой. Расположение маркеров разметки можно легко изменить; при этом все параметры и автоматическое заключение мгновенно пересчитываются. На другой вкладке окна анализа расположен блок для врачебного

Рис.10. 8 секундный сигнала ЭКГ и окно анализа.

заключения. Текстовый редактор для его написания дополнен возможностями вставки в текст заключения строк из заранее подготовленного шаблона и (выборочно) текста автоматического заключения. Шаблон подготовлен в РКНПК; он может быть изменен врачом по его усмотрению.

Печать ЭКГ производится на лазерном принтере, на простой бумаге формата A4. Ряд печатных форм, включающих сигнал ЭКГ, усредненные кардиоциклы, таблицы параметров и заключение соответствуют возможностям печати электрокардиографов высокого класса. Конфигурация печати запоминается в программе. Печать осуществляется одним нажатием кнопки. В РКНПК анализ ЭКГ производится на компьютере; поэтому при необходимости распечатки результатов исследования используется печать «Все на одном листе».

Печатная форма при этом включает сигнал, усредненные кардиоциклы с разметкой, ритм-канал и врачебное заключение. Сохранение записей ЭКГ в базе данных «Пациенты-исследования» и программные опции обеспечивают возможность сравнения записей пациента, сделанных в разное время при повторных исследованиях.

После создания врачебного заключения и сохранения его в базе данных системы (для этого врач нажимает кнопку «Сохранить») текст заключения и графический образ печатной формы автоматически передаются в систему электронной истории болезни (МИС «Интерин») и становятся доступными всем пользователям этой системы. Тип печатной формы (или нескольких печатных форм) устанавливается в конфигурации ПО системы. В настоящее время используется описанная выше печатная форма «Все на одном листе».

3. Экономическая часть

I. Технико-экономические обоснование проекта

II. Определить объем инвестиции

· Стоимость основных фондов

· Объем инвестиции на покупку материально-производственных запасов

· Объем инвестиции на покупку малоценного инвентаря и контрольно-измерительных приборов

· Расчет заработной платы производственных рабочих

III. Определить экономическую эффективность, годовой доход

IV. Определить срок окупаемости инвестиции

1. Технико-экономическое обоснование проекта

· Цель, сущность и задачи проекта и его актуальность

· Экономическая эффективность проекта

2. Определить объем инвестиции

Таблица 1 Объем инвестиции на покупку материально-производственных запасов

Таблица 2. Объем инвестиции на покупку малоценного инвентаря и контрольно-измерительных приборов

Амортизационные отчисления составляет 20 % от стоимости ОФ:

Аотч = 20%* ОФ /¹²;

Аотч = 0,2 х 3 020 000/¹²;

Аотч = 50 333,33 сум.

Рт = 0,12 х 3 020 000/¹².

Рт =30200 сум.

Таблица 4.Расчет заработной платы производственных рабочих

Основная заработная плата определяется как сумма оплаты труда всех рабочих и премии в размере 40 %:

N - установленная мощность, кВт, T - время работы, S - стоимость электроэнергии за кВт,

W = 1 х 144 х 131,4;

W = 18921,6 сум.

Объем инвестиции определяется по формуле:

.

К = 78000 + 309540 + 50333,33 + 124312,4 = 562185,73 сум

Таблица 5. Смета затрат на проведение разработки

Таблица 6. Расчет экономической эффективности выполненных работ

С1 и С2 - себестоимость до и после, Q - объём производство,

Э = (795209,05 - 611699,27)х1,

Э = 183509,78 сум.