Az otthoni, vagy intézeti gondozásra szoruló, krónikus beteg hozzátartozója nyilván szívesen látna betege mellett folyamatosan egészségügyi személyzetet - ám ezt csak kevesen engedhetik meg maguknak. Nagyon sok betegségnél azonban fölösleges is, hogy - akár otthon, akár egy egészségügyi intézményhez tartozó "beteghotelben" vagy magában a kórházban - állandóan orvos tartózkodjon a páciens mellett: elegendő lenne, hogy néhány egyszerű műszer nyomon kövesse a beteget, a legfontosabb életfunkciók változását, és probléma esetén haladéktalanul tájékoztassa, ha kell, riadóztassa az illetékes nővért/gondozót/orvost és/vagy a családtagokat

Rendszeráttekintés
Mire szolgál az RHS egészségügyi távfelügyeleti (Remote Health Supervisor) rendszer?
Az otthoni, vagy intézeti gondozásra szoruló, krónikus beteg hozzátartozója nyilván szívesen látna betege mellett folyamatosan egészségügyi személyzetet - ám ezt csak kevesen engedhetik meg maguknak. Nagyon sok betegségnél azonban fölösleges is, hogy - akár otthon, akár egy egészségügyi intézményhez tartozó "beteghotelben" vagy magában a kórházban - állandóan orvos tartózkodjon a páciens mellett: elegendő lenne, hogy néhány egyszerű műszer nyomon kövesse a beteget, a legfontosabb életfunkciók változását, és probléma esetén haladéktalanul tájékoztassa, ha kell, riadóztassa az illetékes nővért/gondozót/orvost és/vagy a családtagokat. Egyes betegségtípusoknál (pl. Alzheimer-kór) az is fontos lehet, hogy tudjuk, hogy a beteg merre kóborolt el. Lényeges biztonságérzetet ad a páciens-nek, hogy tudja, hogy vigyáznak rá, bármikor segítséget hívhat, sőt beszélhet is a gondozóval.
A RHS beteg-távfelügyeleti/monitorozó rendszer ezekre a feladatokra készült, alkalmazásával a gondozott személyek életminősége, biztonságérzete és ezzel gyógyulási esélye is jelentősen javulhat. A rendszer a korábbi hasonló célú rendszereknél lényegesen bővebb szolgáltatásokat nyújt, kisebb, könnyebb és újszerű mérnöki, konstrukciós és informatikai megoldásokat tartalmaz.
A projekt a GOP-2008-1.1.1 pályázat keretében, az Európai Unió támogatásával, az Európai Regionális Fejlesztési Alap társfinanszírozásával valósul meg. Az Európai Unió és a Magyar Állam által nyújtott támogatás összege 185442166 Ft.

Az RHS egészségügyi távfelügyeleti rendszer elemei
Az RHS-rendszer két fő részből tevődik össze. Az egyik részét a viselhető, vezeték nélküli távfelügyeleti és életfunkciós mérőeszközök, míg a másik részét az adatok fogadására, továbbítására, feldolgozására, megjelenítésére alkalmas hardver- és szoftverelemek alkotják. A rendszer skálázható: elemeiből az egyszerű segélyhívástól a komplex személykövető életfunkciós monitorozórendszerekig többféle szolgáltatási szintű rendszer összeállítható.

Vezeték nélküli technológián alapuló távfelügyeleti eszközök (karkötő, vagy kitűzőkártya)

Jellemzők, szolgáltatások:
vezeték nélküli technológián alapul (GSM, és ZigBee-rendszerű),
hatósugara nem korlátozott,
24 órás távfelügyeletet tesz lehetővé,
rendelkezik hangszóróval és mikrofonnal, így kétirányú hangkapcsolatot tesz lehetővé,
egy nagyméretű nyomógombbal (pánikgomb) rendelkezik,
előre programozhatók a nyomógomb mögötti telefonszámok,
egyszerű használat idősek számára,
állandó viseletre alkalmas (csuklóra erősíthető karkötő, vagy kitűzőként viselhető, ill. nyakba akasztható kártyakivitel)
lehetővé teszi a felügyelt ügyfelek azonosítását,
kicsi, könnyű, strapabíró,
az eszköz működőképes állapotának rendszeres önellenőrzése,
cseppálló, vagy vízálló, sterilizálható,
opcionális szolgáltatások: helymeghatározás, az életfunkciók 24 órás mérése, az aktivitás folyamatos monitorozása és az adatok továbbítása.

Vezeték nélküli technológián alapuló életfunkciós mérőeszközök (mellkas-pántba építve)

• Real Time helymeghatározás (lokális RTLS és globális GPS)
• Testhőmérséklet mérése és folyamatos rögzítése (lázgörbe)
• Szívritmus mérése és folyamatos rögzítése (bpm-görbe)
• Szakaszos 5 elektródás EKG-felvétel, rögzítés (EKG-görbe)
• Elesésdetektálás (Man down funkció)
• Viselés-ellenőrző funkció

Felügyelőszoftver

• Alkalmas a távfelügyeleti eszközből bejövő jelek fogadására, megjelenítésére, feldolgozására
• Lehetővé teszi az ügyfelek azonosítását, az események ügyfélszintű logolását
• Opcionális: alkalmas a távfelügyeleti eszköz által eljuttatott életfunkció/aktivitás adatok feldolgozására, folyamatos monitorozására. Vészhelyzet esetén (kritikus értékű életfunkció/aktivitás) automatikus riasztás küldése előre megadott személyeknek
• Funkcionalitás (alkalmazása könnyen, gyorsan elsajátítható).

Az első csoportba tartoznak a viselhető, vezeték nélküli karkötők, kitűzők és az orvosi monitorozóövek, míg a második csoport egy szerveralkalmazásból és a hozzá kapcsolódó kliensalkalmazásokból tevődik össze. Ezzel a felépítéssel biztosítható, hogy a jeladók üzeneteit a szerveroldal éjjel-nappal képes legyen rögzíteni, és az információk tetszőleges helyen és időben lekérdezhetőek legyenek a kliensek segítségével (pl. webkliens okostelefonon, tableten).

Segélyhívó, személykövető
A karon viselhető eszközök közül a legkisebb változat (RHS10A) egy egyszerű, kisméretű karóra formájú jeladó, amely egy hívó-gombbal rendelkezik. A hívógombot megnyomva felhívja a nővért, gondozót, hozzátartozót (vagy akár a testőrt). Ez a karkötő képes továbbá a lokálisan kiépített, valós idejű RTLS helymeghatározó rendszerrel kapcsolatot létesíteni, így a lefedett területen belül meghatározható a viselőjének pozíciója is. A készülék formatervezett, hermetikusan zárt, ütésálló ABS-házba van építve, mosható, sterilizálható. Elemcsere és töltés nélkül 3 évig működik. 2,4 GHz-es rádióval működő mikrokontrolleres kommunikációs rendszere önálló jelfogadóhoz, vagy ZigBee-infrastruktúrához illeszkedik.

Komplex távfelügyelet beszélgetéssel, korlátok nélkül
A "mindent tudó" karóra, az RHS10B, rendelkezik a kisebb RHS10A testvér által megvalósított, hívó-jelző funkciókkal, ám nemcsak lokális, hanem globális helymeghatározásra és kommunikációra is képes a beépített GPS-lokalizáció és GPRS-modem segítségével. Ezenfelül a készülékben helyet kapott egy mikrofon és egy hangszóró, így a segélyhíváson és az adattovábbításon felül hangos GSM-telefonként is használható. A készülék vezeték nélküli kapcsolatot tart az életfunkciós szenzorokkal, azok adatait kezeli és továbbítja. A karórába beépített infravörös hőmérő önmagában is képes viselőjének bőrhőmérsékletét monitorozni.

Személyi monitor
Az egészségügyi/orvosi távfelügyeleti rendszer életfunkciók felügyeletére kifejlesztett eleme az orvosi monitorozó mellpánt. Ez a mosható, rugalmas, könnyen hordható eszköz a ruha alatt viselve képes a pontos testhőmérséklet meghatározására, lázgörbe felvételére, a szívritmus mérésére, rögzítésére, EKG-görbék rögzítésére, az elesés, zuhanás detektálására és riasztásra. A mellkaspánt két tépőzárral oldható, egyszerűen felvehető és levethető.

Infrastruktúra

Az RHS-rendszer készülékei a közcélú GSM-hálózatra, vezetékes telefonhálózatra, internetre, és/vagy saját Mesh RF-hálózatra kapcsolódhatnak. Mindegyik hálózathoz rendelkezésre állnak RHS interfész-rendszerelemek.

Távfelügyeleti szoftver
Az RHS szoftver-szerveralkalmazás kezeli az adatbázist és a vezeték nélküli adatgyűjtő rendszert, akár helyi, akár globális kommunikációról van szó. A kliensek asztali PC munkaállomáson, vagy mobileszközökön, mint tableten, ill. okostelefonon valósítják meg az ember-gép kapcsolatot, szemléletes interaktív grafikus felületen.
A mellékelt példán egy személyimonitor-lap látható a beteg real-time-adatai, az épületen belüli pozíciója, a lázgörbe, a szívritmusgörbe és az EKG-diagramok megjelenítésével.
A monitorlapon megjelennek a határérték-túllépések és az elesés detektálásakor kiváltott riasztások is.

A MedicalBelt orvosi mellpánt
Mi az EKG?
Az EKG a szívveréshez generált feszültség grafikus követése. A szív teljesítőképességének elég nagy pontosságú kiértékelését teszi lehetővé.
A szív egy elektrokémiai impulzust generál, ami szétterjed a szívben, oly módon, hogy a szívben levő cellák összehúzódását és ellazulását eredményezi, ami a szívnek egy pumpálókarakterisztikát biztosít. Ezt a szekvenciát egy izomköteg, a szinuszcsomó (SA) indítja el, amely a szív celláinak polarizációját és depolarizációját eredményezi. Mivel ez a folyamat elektromos természetű, és az emberi test a benne levő folyadéknak köszönhetően vezető, ezért ez az elektrokémiai folyamat a test felszínén mérhető.
Maximálisan körülbelül 1 mV feszültség-különbség jelentkezik a test különböző részein. Ez a bőrfelületre csatlakoztatott elektródák segítségével mérhető. A négy végtag és a mellkas vált az elektródák szabványos elhelyezésének helyéül.

Hogyan mérhető az EKG?
Az EKG méréséhez egy erősítő-szűrő-jelfeldolgozó kapcsolásra van szükség. A bemeneti erősítőfokozatnak mérőerősítőt használ az orvosi mellpánt, mivel sokkal nagyobb a közös módusú zajelnyomásuk, mint a műveleti erősítőké. Erre azért van szükség, mert az ember mint antenna rengeteg sugárzást vesz a környezetből, és ezek mindegyik elektródára rákerülnek, ami közös módusú zajként jelentkezik.
Mivel a mérendő jel a kisfrekvenciás tartományban található, ezért a jel egy aluláteresztő szűrő segítségével szűrésre kerül, így a jelfeldolgozó egységre már csak a hasznos jelalak jut. A jelfeldolgozás során az EKG-jelet digitalizálja az orvosi mellpánt, és alapvető jelfeldolgozási műveleteket végez rajta (pl. pulzus meghatározása). Lehetőség van akár a teljes digitalizált jelet, akár a feldolgozott adatokat továbbítani a központi adatfogadó és feldolgozó rendszer felé, ahol azok megjelenítésre kerülnek.

Hogyan helyezkednek el az EKG-méréshez szükséges elektródák?

Az EKG-elektródáknak többféle elhelyezési módja ismeretes. Az orvosi mellpánt úgy került kialakításra, hogy standard, 5 elektródás mérésre alkalmas legyen. Ehhez 4 végtagelektródára és testelektródára van szükség.

Mit tud még az egészségügyi mellkaspánt?
Az EKG-monitorozáson kívül az orvosi mellpánt fel van készítve testhőmérséklet-mérésre. Mivel a mellpánt kialakításából adódóan nem a végtagokon mérjük a hőmérsékletet, jóval pontosabb képet (akár 0,1 °C felbontással) kaphatunk a viselő pillanatnyi testhőmérsékletéről és annak időbeli változásáról. A hőmérséklet mérése 3 vezetékes méréssel történik.
A testhőmérséklet-mérésen felül az orvosi mellpánt beépített gyorsulásérzékelőjének segítségével képes elesésdetektálásra is.

Hogyan jutnak el az adatok az orvoshoz?
A MedicalBelt kétféle módon tudja eljuttatni a mért adatokat a központi adatfeldolgozó és -kiértékelő rendszer számára. Egyrészt képes lokálisan kiépített Mesh-hálózathoz kapcsolódni, amennyiben ez rendelkezésre áll. Másrészt képes az RHS-rendszer másik eleméhez, a karon viselt segélykérő és monitorozó karkötőhöz kapcsolódni, és annak GPRS-kapcsolatán keresztül a világ bármely pontjáról venni és beküldeni az adatokat.

Hogy néz ki az orvosi mellpánt?

A mellpánt érdemi része a karok alatt és a jelölt borda magasságában körbefutó, két vízszintes, elasztikus anyagból készült pánt, amely tartalmazza a hőmérsékletszenzort és az elektródákat az EKG-méréshez. A rögzítés érdekében a vállakon átvetett két pánt csatlakozik a mellpánt vízszintes részéhez. Elöl, a mellkas közepén egy kis tépőzáras zsebben található a rendszer elektronikája, amely a pánt tisztíthatósága érdekében eltávolítható. Az elektronikapanel analóg áramköri modulokat, mikrokontrolleres beágyazott rendszert és rádiófrekvenciás kommunikációs eszközt tartalmaz. A szenzorok vezetékezése a pánton belül fut az erre kialakított részekben.

A MedicalBelt áramköri felépítése

EKG bemeneti erősítőfokozat

Mint már korábban említettük, a bemeneti erősítőfokozatnak egy mérőerősítőt használunk, mivel sokkal nagyobb a közös módusú zajelnyomása, mint a műveleti erősítőé. Mivel a két elektróda közötti feszültség pozitív és negatív irányba is változhat, ezért a mérőerősítő referenciafeszültségét célszerű a tápfeszültség felére választani. Az EKG bemenetek ESD védelemmel vannak ellátva az esetlegesen érintéskor keletkező elektrosztatikus kisülések ellen.

EKG aluláteresztő szűrő

Mivel a mérendő jel a kisfrekvenciás tartományban található, ezért a jelet egy aluláteresztő szűrő segítségével érdemes megszűrni, a magasabb frekvenciákon ugyanis csak zaj található. A feladatra egy 200 Hz sávszélességű, negyedfokú Butterworth-szűrő került kialakításra. A szűrő kimenetét egy végerősítőre vezetjük, amelynek feladata, hogy az A/D-átalakító mérési tartományába skálázza a jelet.

Testhőmérséklet mérése

Az orvosi mellpánt a testhőmérséklet méréséhez egy PT100 platina ellenállást használ háromvezetékes méréssel. Az ellenállást egy Wheatstone-hídkapcsolásban helyezzük el, és a híd kimeneti feszültségét erősítjük, majd digitalizáljuk. Ez alapján meghatározható a platina ellenállása, amiből származtatható a hőmérséklete. A miniatűr platina ellenállás egy, az orvosi mellpántba beépített zárt hőmérő kapszulában került elhelyezésre, amely jó hővezető sapkájának köszönhetően a hónalj bőrfelülettel érintkezve (kontaktusszenzor) képes annak hőmérsékletét a platina ellenállásra vezetni. A platina ellenállása a hőmérséklet változásával arányosan módosul.

Elesés detektálás
Az orvosi mellpántot felszerelték egy háromtengelyes gyorsulásmérő szenzorral, amellyel megvalósítható az esés detektálása. Az elesés jellegzetes lefolyása három egymást követő szakaszból áll. Elsőként az esés kezdetekor létrejövő, adott időtartamú szabadesés jellemzi a folyamatot. A szabadesést követően történik a becsapódás, majd a becsapódást követi egy mozdulatlan szakasz. A szabadesés detektálására beépített támogatással rendelkezik a gyorsulásszenzor. A becsapódás egy állítható gyorsulási küszöbérték meghaladását jelenti, majd ezt követi a mozdulatlan szakasz, amikor a gyorsulásértékek eredője visszatér az esést megelőző állapotba. Az esésről automatikus üzenet generálódik, amely a központban riasztást vált ki, és regisztrálásra kerül.

Az RHS-rendszerről és a kifejlesztett prototípusokról részletesebb anyag a www.procontrol.hu honlapon található.