26 Мая, воскресенье
Продукция

многие наши проекты отмечены различными государственными премиями и наградами

Мысли о здоровье

Болезни сердца нехороши тем, что первым симптомом часто бывает внезапная смерть.

Майкл Фелпс
Разработка и внедрение дистанционной кардиологической диагностики в Гомельской области

А.П.Воробьёв,  В.Я.Радчук,  А.В.Фролов,  А.Л.Лопатина1,  С.М.Поляков2, О.П.Мельникова, В.И.Станкевич
РНПЦ “Кардиология”, 1 - Гомельский областной кардиологический диспансер,  2- РНПЦ медицинских технологий, информатизации, управления  и экономики здравоохранения, Минск, Гомель, Беларусь

Введение

Сердечно-сосудистые катастрофы (инфаркт миокарда, инсульт, внезапная смерь) часто случаются вне пределов лечебных учреждений. Так за 2005 год в Беларуси внегоспитальная смертность от острых форм ишемической болезни сердца (ИБС) и острых нарушений мозгового кровообращения составила 87,2% и  67,2% от общего числа соответственно, а общее количество погибших достигло 19,3 тысяч больных в год. По данным 2006 г. всего 44,3 % больных инфарктом миокарда попадают в госпиталь в течение 6 часов. Доля больных, которым оказывается помощь в “золотой час диагностики”,  и того меньше. При этом кадровые и временные ресурсы здравоохранения на реагирование по каждой критической ситуации ограничены.  Запаздывание от момента наступления острого случая до оказания медицинской помощи - это опасный риск-фактор современного общества, с которым  следует считаться и искать эффективные пути снижения потерь. С учетом неоднородности уровня кардиологической помощи в городах и сельской местности, состояния транспортного сообщения средства телекоммуникации являются наиболее эффективным методом решения существующей проблемы, что особенно актуально для  загрязненных от аварии на ЧАЭС территорий. В пострадавших регионах высока концентрация лиц пожилого возраста, поэтому сердечно-сосудистая патология распространена у 90-95%  населения. Cледовательно, в этих регионах складывается   чрезвычайно высокий  риск неотложных состояний. Для сравнения  в Голландии, где проживает 16 миллионов человек, в год у 35-40 тысяч жителей возникает острый коронарный синдром. Из этих пациентов 33% умирают до поступления в госпиталь. В группу высокого риска добавляются пациенты, подвергшиеся операции стентирования, у которых потребность в повторной катетеризации достигает 30-45%. В то же время, относительно часто возникают ложноположительные случаи, которые отвлекают ресурсы от истинно неотложных ситуаций. Для оценки качества кардиологической помощи обратимся к примеру Ленинградской области. В этом регионе на  догоспитальном этапе только в 54,2% случаев диагноз был установлен правильно и в 71,4% - своевременно. Доля же ошибочных диагнозов составила 8,3%, а несвоевременных –  8,2%. В остальных случаях наблюдали промежуточные ситуации.  Обследование на догоспитальном этапе проведено лишь 29% больным. Эксперты сочли правильным и обоснованным проведенное обследование в 30,6% случаев; частично правильным – в 16,3%; неправильным (или больные не обследовались) – в 53,1%. Тактика ведения больных была полностью адекватной в 72,3% случаев, частично адекватной - в 18,1% и неадекватной – в 9,6%.

К основным жизненно-важным сигналам относится электрокардиограмма (ЭКГ) пациента, по динамике которой можно оценить степень опасности нарушений сердечного ритма, прогресс ишемического поражения миокарда и прогноз летального исхода. Отсюда вытекает, что все телемедицинские системы должны быть обеспечены электрокардиографическим каналом. 

Следовательно, к основным проблемам догоспитального этапа можно отнести неполноту обследования пациента и запаздывание в оказании неотложной помощи. Из всех умерших от инфаркта миокарда 37% умерли в первые часы, т.е. до контакта больного с врачом-кардиологом. Поэтому внедрение телемедицинских  технологий можно рассматривать  как один из путей оптимизации системы организации медицинской помощи больным с острой патологией системы кровообращения. [1,2].

Цель работы

разработка организационной модели и программно-технического  обеспечения для дистанционной диагностики неотложных состояний у больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями на основе телекоммуникационной передачи электрокардиографических  данных.                          

Поставлены следующие задачи:
1.Разработка организационной модели дистанционной ЭКГ-диагностики между  кардиологическими центрами и регионами.
2. Разработка оригинального программного  обеспечения  для абонентов (врачей общей практики, медсестер, бригад скорой помощи)  и врачей-консультантов с простым интерфейсом.
3. Внедрение системы  “теле-ЭКГ” в  кардиологическую службу  Гомельской области.

Методы разработки

Кардиологическая служба РБ представлена сетью областных кардиологических диспансеров, курируемых РНПЦ “Кардиология” на организационном и методическом уровне. Именно в данных учреждениях сконцентрированы все ведущие эксперты-кардиологи.  В разрабатываемой системе “теле ЭКГ” этим учреждениям присвоен экспертный уровень (центр).  В районных и амбулаторно-поликлинических учреждениях, как правило, нет кардиологов, а ставки врачей-функционалистов не всегда заполнены. В таких ситуациях их функции выполняют терапевты. В ЭКГ-кабинетах работают  медсестры и при незаполненных врачебных ставках медсестра часто  становится лицом, принимающим решение относительно синдромной ЭКГ-диагностики. Сеть таких учреждений рассматривается  как  региональный уровень организационной модели дистанционной ЭКГ-диагностики (абоненты). Относительно Беларуси рационально организовать двухуровневую модель системы “теле ЭКГ” с выделением центрального ядра и ряда региональных абонентских пунктов.

Центральное ядро представляет собой автоматизированное рабочее место кардиолога-консультанта на базе цифровой электрокардиографической станции,  состоящей из базы знаний, центральной базы ЭКГ-данных и телекоммуникационного  аппаратно-программного обеспечения. Предусмотрено функционирование системы как в оперативном режиме (on-line), так и  в режиме пакетной обработки информации (off-line). На данном уровне выполняется функция администрирования центральной базы данных.  

Входные данные: служебная информация (от кого, кому, время посылки сообщения), идентификатор пациента, ЭКГ в 12 стандартных отведениях в формате короткой записи (10 с)  или длинной записи (60 секунд),  компьютерное синдромное ЭКГ-заключение,  дополнительные сведения. Выходные данные: служебная информация (от кого, кому, время получения запроса, время отправки сообщения), экспертное  синдромное ЭКГ-заключение, степень опасности состояния больного, лечебные и организационные рекомендации.

Ядро регионального уровня рассматривается как рабочее место удаленного пользователя (врача-терапевта, медсестры) и представляет собой персональный компьютер, набор аппаратно-программных средств, обеспечивающих ввод идентификатора пациента, регистрацию, контроль качества ЭКГ-сигнала и передачу информации в консультативный центр, региональный архив пациентов. Все ЭКГ, отправляемые на консультацию, получают уровень срочности по типу светофора (“красный”–очень срочно, “желтый”–срочно, “зеленый”–запрос, допускающий ожидание в очереди).

Входные данные: служебная информация (от кого, кому, время посылки сообщения, время приема сообщения), идентификатор пациента,  экспертное ЭКГ-заключение, рекомендации консультанта, принятые меры. Выходные данные: служебная информация (от кого,  кому,  время отправки сообщения),  идентификатор пациента,  ЭКГ в 12 стандартных отведениях в формате  короткой (10с)  или длинной записи (60 с),  компьютерное синдромное ЭКГ-заключение и  дополнительные клинические сведения.

Взаимосвязь рабочего места удаленного пользователя с центром обеспечивается с помощью стандартных телекоммуникационных средств (корпоративная VPN-сеть, Интернет, внутрибольничные сети и мобильная связь).

Для оценки требований к каналам передачи телеинформации требуется определить объемы данных, перемещаемых между источниками и приемниками информации. Далее, зная эти объемы и исходя из допустимого времени ожидания, можно установить минимальную пропускную способность информационных каналов. С целью дистанционного консультирования больного консультанту требуется передать основной первичный материал – зарегистрированную ЭКГ и дополнительную служебную информацию. В обратном направлении – от консультанта к абоненту – имеет смысл возвращать только текстовую информацию, то есть синдромное ЭКГ-заключение и рекомендации. Понятно, что объем этих данных существенно меньше объема, передаваемого для консультации. Система “теле ЭКГ” имеет симметричную архитектуру. Это означает, что любой абонент сети может выступать как в роли консультанта, так и в роли консультируемого. Поэтому требования к пропускной способности передающего и принимающего каналов для каждого участника системы “теле ЭКГ” одинаковы.

Ёмкость передаваемого массива ЭКГ в байтах рассчитывается по формуле

                         V = Fкв · N · K · T,                                                         

где  Fкв – частота квантования сигнала, Гц,
        N  –  число байт, используемых для представления одного отсчета ЭКГ,
        K  –  количество записываемых каналов ЭКГ,
        T  –  длина записи, с.

В проектируемой системе частота квантования составляет 1000 Гц, формат данных 4 байта, количество нативных ЭКГ-каналов 8. Для передачи 10 с пакета требуется 320 000 байт, а для передачи 60 с пакета уже потребуется 1 920 000 байт.

С целью сокращения объёмов информации и уменьшения информационных потоков принято решение сжимать или архивировать массивы ЭКГ и передавать по каналам сжатые записи. Нами использован алгоритм ZLib. Это достаточно эффективный и быстрый алгоритм сжатия-восстановления данных без потерь после восстановления. В отношении ЭКГ-массивов по нашим данным он обеспечивает приблизительно двукратное сжатие информации. Поэтому максимальный объем массива ЭКГ-сигналов, подлежащих передаче при отправке на консультацию, можно ориентировочно оценить как равный 1 мегабайту.

Для оценки требуемой пропускной способности телекоммуникационных каналов необходимо определить допустимую длительность сеанса передачи. Учитывая возможную экстренность консультации, а также соображения комфортности проведения диагностического процесса, представляется уместным установить предельную длительность сеанса передачи ЭКГ, равную 10 секундам. Ясно, что для трансляции 1 МВ данных за 10 с требуется скорость в 100 КВ/с. Поскольку при обмене данными в телекоммуникационных сетях используются протоколы, подразумевающие также передачу-прием служебных посылок, можно с запасом остановиться на требовании к пропускной способности канала в 200 КВ/с. Данный параметр вполне соответствует техническому уровню стандартных телекоммуникационных сетей, действующих  в Республике Беларусь.

Отметим, что при симметричной архитектуре все абоненты используют одинаковое программное обеспечение. При этом любой участник, во-первых, имеет возможность регистрировать ЭКГ, визуализировать их на экране монитора, распечатывать на бумаге различные протоколы исследования и сохранять результаты исследования в компьютерном архиве. Во-вторых, любой абонент может отправить свои исследования на консультацию любому другому абоненту. И, в-третьих, каждый член такого сетевого сообщества обладает правом выступить в роли консультанта. При этом он может принять консультируемую ЭКГ с сопровождающими данными, увидеть ее на экране дисплея и напечатать с помощью принтера, проанализировать и отправить обратно свое заключение.

Естественно, что все описанные функции администрируются. То есть, администратор системы “теле ЭКГ” должен иметь возможность регулировать степень доступа каждого абонента к тем или иным функциям системы.

Телекоммуникационными ресурсами данный проект обеспечивает Объединенный институт проблем информации Национальной Академии наук Беларуси. Задачей этого участника является  установка и поддержка корпоративной VPN-сети. Работа VPN основана на формировании туннеля между двумя точками Интернета (см. рисунок 1). При подключении абонента к центральному компьютеру формируется туннель, по которому можно производить обмен данными между двумя конечными точками узла. При этом этот туннель непрозрачен для всех остальных точек  сети.

Рисунок 1

Рисунок 1. Пример организации доступа в VPN-сети

Разрабатываемая система ТелеЭКГ позиционируется как  пользователь данной сетевой структуры, наделенный  обязательствами соблюдать предписанные правила, сценарии и протоколы.

Аппаратным ядром системы является 12-канальный цифровой электрокардиограф «Интекард». Это сверхкомпактный прибор высокого технического и технологического уровня, обеспечивающий синхронную регистрацию ЭКГ в 12 отведениях, преобразование сигналов в цифровой код и передачу этих данных в компьютер через интерфейс USB. Изделие имеет полный пакет сертификационных документов: зарегистрированные технические условия ТУ BY 100050381.001-2005; регистрационное удостоверение Минздрава РБ № ИМ-7.6566. Метрологическая служба МЗ РБ располагает необходимой контрольно-измерительной аппаратурой и тестовыми программами для периодических поверок. По свои техническим и функциональным параметрам “Интекард” соответствует лучшим мировым образцам,   поэтому, учитывая экономические факторы, его применение предпочтительнее зарубежных аналогов  [3,4].

Результаты исследования

В соответствии с планом Программы Союзного Государства "ТМ - Чернобыль" в ряде  лечебно-профилактических учреждений Гомельской области внедрены абонентские пункты системы “теле ЭКГ” на базе 12-канального цифрового электрокардиографа "Интекард". География внедрений  представлена на рисунке 1.

Рисунок 2

Рисунок 2. Покрытие территории Гомельской области сетью "ТелеЭКГ" по состоянию на 1 квартал 2010 г.

Электрокардиографы с программным обеспечением “Интекард-Теле”  установлены, как правило, в кабинетах ЭКГ отделений функциональной диагностики больниц и поликлиник.  Оборудование и программа ориентированы на эксплуатацию медицинскими сёстрами. Медицинский персонал осваивал приемы эксплуатации за 4-5 часов. Особых проблем по овладению приемами эксплуатации не возникало. Единственную трудность у лиц старшего поколения  вызывало овладение работы с мышью и клавиатурой компьютера. Медсестры молодого возраста как правило владеют основами компьютерной грамотности. Все вышеперечисленные абоненты сети обеспечены руководством по эксплуатации программы "Интекард-Теле". Созданное программное обеспечение имеет развитую систему подсказок и защиту от ошибок оператора.

В соответствии с приказом Минздрава РБ № 907 от  29.09.2009 г. в Гомельском областном кардиологическом диспансере выполнены работы  по внедрению аппаратуры и программного обеспечения “телеЭКГ”,  которые необходимы для развертывания консультативного центра для всей кардиологической службы Гомельской области.

Заключение

Разработка телекоммуникационной диагностики  выполнялась при финансовой поддержке Департамента по ликвидации последствий катастрофы от аварии на ЧАЭС. При ее эксплуатации ожидается существенное сокращение времени на получение высококвалифицированного экспертного заключения для больных с  сердечно-сосудистой патологией, проживающих в загрязненных регионах. Запрашиваемая консультация будет получена в течение 3-5 минут при организации непрерывного дежурства. При передаче пакетной информации (нескольких ЭКГ) ожидаемое время отклика находится в диапазоне 20-30 минут. Достигнутые параметры  способствуют повышению шансов больного на благоприятный исход. В свою очередь это способствует снижению количества кардиоваскулярных катастроф и смертности. Система  “телеЭКГ” сокращает также экономические затраты, сопряженные с ложноположительными выездами специалистов по линии санавиации.  Внедрение и активная эксплуатация разработки в масштабах страны будет снижать  неоднородность уровня оказываемой кардиологической помощи населению Республики Беларусь.

Библиографический список

1. Чирейкин Л.В. Дистанционные диагностические кардиологические системы / Л.В.Чирейкин, П.Я.Довгалевский. – СпБ: Медицинские телеметрические системы, 1995. – 124 c.
2. Казаков В.Н. Телемедицина /В.Н.Казаков, В.Г.Климовицкий, А.В.Владзимирский. -    Донецк: изд. ”Норд”, 2002. – 102 c.
3. Воробьёв А.П. Цифровой электрокардиограф “Интекард” с комплектом интерпретирующих программ / А.П.Воробьёв, А.В.Фролов, О.П.Мельникова [и др.] //
4. Комплекс кардиологический интерпретирующий “Интекард” / Технические условия ТУ BY 100050381.001-2005: утв. Комитетом по стандартизации и метрологии при Совмине Респ. Беларусь 06.02.2006. - Минск, 2006. – 29 с.