Проекты

Проектирование и разработка автоматизированной системы отслеживания состояния людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями на основе дистанционного измерения ритма сердца

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «IT в медицине, биомедицинские технологии, медицинское приборостроение, бионика» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Телемедицина
Авторы работы: ГБОУ Школа № 460
Предметы: Физика, Математика, Биология, Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной смертности во всем мире. Люди, страдающие сердечно-сосудистыми заболеваниями или подвергающиеся высокому риску таких заболеваний (в связи с наличием одного или нескольких факторов риска), нуждаются в ранней диагностике и оказании помощи. Когда пациент находится в стационаре, за ним ведётся постоянное наблюдение и в случае необходимости медики своевременно окажут ему помощь. Однако пациент не всегда выполняет указания лечащего врача, если находится на амбулаторном лечении. Это происходит по разным причинам, в том числе и по забывчивости. У медицинских работников нет возможности контролировать выполнение назначений и следить за соблюдением режима такими пациентами. В результате у пациентов могут развиться осложнения, угрожающие их жизни. Только своевременное выявление подобных осложнений может спасти жизнь человеку, ведь в таких ситуациях дорога каждая минута.

Одним из возможных вариантов решения данной проблемы является создание автоматизированной системы отслеживания состояния людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями на основе дистанционного измерения ритма сердца.

Цель

Проектирование и разработка автоматизированной системы отслеживания состояния людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями на основе дистанционного измерения ритма сердца.

Задачи

1. Исследование предметной области, в которой проводится данная разработка.

2. На основе сравнительного анализа современных технологий осуществить выбор средств для разработки устройства и системы поддержки принятия решений (СППР).

3. Разработать устройство, сканирующее ритм сердца.

4. Спроектировать и разработать СППР; также в рамках данной задачи необходимо разработать структуру базы данных системы и пользовательский интерфейс, разработать простейший алгоритм для поиска аномалий сердечного ритма.

5. Реализовать методы передачи данных с устройства регистрации ритмов сердца в СППР.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • (Back-end: Ruby on Rails; СУБД PostgreSQL Front-end: HAML, SASS, CoffeeScript; Chart.js; Bootstrap)
  • Устройство: платформа Arduino
  • : Arduino UNO; Pulse Sensor

Описание

Проектируемая система должна помочь медикам принять решение относительно пациента: оценить состояние сердца и предпринять какое-либо действие (вызов скорой помощи или просто сообщить пациенту о необходимости принять какое-либо лекарство и т.п.). При проектировании возникло достаточно много проблем. Основные проблемы, c которыми столкнулся автор, таковы: большие объёмы и разнообразие типов медицинской информации; недостаточная формализация предметной области; постоянно расширяющаяся понятийная и концептуальная база предметной области (медицины). Также возникла проблема на аппаратном уровне: каким образом передать информацию о сердце на расстоянии? Ведь разрабатываемая система предполагает работу не в рамках стационара. Также предполагается, что система работает не локально (т.е. не на одном компьютере, где она установлена). Все эти моменты натолкнули автора на использование инструментов для создания веб-приложений в связке с «железом» для измерения показателей деятельности сердца.

На основе сравнительного анализа современных технологий был осуществлён выбор средств для разработки устройства и системы поддержки принятия решений (СППР). Спроектирована и разработана сама СППР (её разработка включала в себя проектирование базы данных системы, пользовательского интерфейса, а также проектирование простейшего алгоритма для поиска аномалий сердечного ритма). Ключевым моментом стало измерение и передача данных о деятельности сердца в систему. Это задача была реализована с помощью Arduino. Микроконтроллер Pulse Sensor измеряет показатели ритма сердца и посредством Arduino отправляет данные на сервер.

Результаты работы/выводы

Разработанная система позволит автоматически измерять сердечный ритм, данные о котором будут передаваться в сервисный центр; сервисный центр, в свою очередь, сможет отслеживать эти данные и при критическом отклонении показателей от нормы оператором в сервисном центре или же самой системой будет приниматься решение об оказании скорой медицинской помощи данному пациенту или передаче других рекомендаций.

Перспективы использования результатов работы

Предложенные идеи позволят не только упростить взаимодействие между врачом и пациентом, но и уменьшить смертность от сердечно-сосудистых заболеваний.

В дальнейшем планируется добавить дополнительный функционал. К примеру, добавить возможность отправления данных анализа крови пациента, усовершенствовать систему оценки заболевания пациента, иными словами, создать новые устройства для измерения различных параметров, на основе которых система будет прогнозировать заболевания пациента.