информационная система отделения кардиологической реабилитации

Формула изобретения

Информационная система отделения кардиологической реабилитации, содержащая N датчиков электрокардиосигналов, каналы связи, узел управления дежурного врача, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит блок центрального поста и N блоков мониторинга состояния пациентов, в состав каждого из которых входят последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП), подключенный к соответствующему датчику электрокардиосигнала, узел фильтрации и сжатия информации, формирователь сигналов тревоги, формирователь пакетов сигналов тревоги, модулятор, коммутатор, радиоприемник-передатчик блока мониторинга состояния пациента и программируемый формирователь слотов времени, генератор импульсов запуска, подключенный к АЦП, генератор опорной частоты, подключенный к модулятору, формирователь пакета информации, входом соединенный со вторым выходом узла фильтрации и сжатия информации, а выходом - со вторым входом коммутатора, третий вход которого соединен с выходом программируемого формирователя слотов времени и управляющими входами формирователей пакетов информации и сигналов тревоги, а в блок центрального поста (ЦП) входят последовательно соединенные радиоприемник-передатчик ЦП, коммутатор ЦП, узел управления дежурного врача и генератор-извещатель акустического сигнала тревоги, центральный формирователь слотов времени, соединенный с радиоприемником-передатчиком ЦП, коммутатором ЦП и узлом управления дежурного врача, и N детекторов сигналов тревоги, вход каждого из которых параллельно соединен с другим выходом коммутатора ЦП, а выходом - с соответствующим индивидуальным входом прерывания узла управления дежурного врача, где N - число койко-мест в отделении кардиологической реабилитации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к телемедицинской технике, а именно к средствам автоматизированного контроля состояния пациентов отделений кардиологической реабилитации во время послеоперационного или восстановительного периода лечения.

Известен мобильный телемедицинский комплекс, описанный в книге А.И.Григорьева и др. «Космическая медицина». - М.: «Слово», 2001, который представляет собой набор программ и инструментальных средств для получения, оцифровки и передачи медицинских данных с космических кораблей в Центр управления полетами. Недостатком системы является невозможность использования ее в отделениях кардиологической реабилитации, поскольку в системе не предусматривается выявления кризисных состояний здоровья пациента.

Известна также аппаратно-программная станция «Ambulance-071YS», представляющая собой автоматизированное средство консультативной медицины, описанная в книге авторов А.К.Блажис и В.А.Дюк. «Телемедицина», СПб.: СпцЛит. 2001, с.43-45. Недостатком системы является также невозможность оперативного выявления кризисных ситуаций двигательной активности сердца и массового использования в условиях клинических палат.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является «Информационно-аналитическая система в области телемедицины», содержащая рабочие места удаленных пользователей, соединенные каналами связи с блоком управления специалиста-консультанта и мультиплексором, обеспечивающим связь с аппаратурой контроля состояния пациента, и блоком документирования результатов диагноза, блок адаптации для самонастройки и самообучения, блок оперативных консультаций и блок интеллектуального интерфейса; причем блок управления специалиста-консультанта содержит экспертную систему, рабочее место соединено с блоком интеллектуального интерфейса, блок специалиста-консультанта соединен с блоком оперативных консультаций, блоком адаптации и блоком интеллектуального интерфейса (Патент РФ № 2251965 С2, МПК А61В 5/0205, G06A, опубл. в Бюл. № 14 от 20.05.2005). Недостатком системы является невозможность использования в отделениях кардиологической реабилитации с целью повышения эффективности медицинских процедур путем оперативного выявления кризисных ситуаций и оповещения об этом дежурного врача.

В формуле изобретения по прототипу используется неопределенное понятие «аппаратура контроля состояния пациента», в состав которой входит, судя по фиг.1 прототипа и описанию работы системы, блок 6 кардиометр - понятие, также достаточно широко трактуемое. Поэтому далее будем называть «аппаратуру контроля состояния пациента» датчиком электрокардиосигнала (ЭКС) и включим его в ограничительную часть формулы предлагаемого изобретения. Кроме того, поскольку в предлагаемом изобретении используется N (а не один) датчиков ЭКС по числу койко-мест отделения кардиологической реабилитации, то включим N датчиков ЭКС в ограничительную часть формулы предлагаемого изобретения. Далее, блок управления специалиста-консультанта по прототипу впредь будем называть узлом управления дежурного врача.

Задачей предлагаемого технического решения является создание информационной системы отделения кардиологической реабилитации в условиях клиники при большом количестве обслуживаемых пациентов с передачей электрокардиосигналов (ЭКС) группы пациентов на Центральный пост для наблюдения электрокардиограмм дежурным медперсоналом, а также выявления кризисных ситуаций в состоянии здоровья контролируемых пациентов и оперативного оповещения об этом дежурного медперсонала с целью своевременного принятия медицинских мер по снятию кризисных проявлений.

Поставленная задача решается тем, что информационная система отделения кардиологической реабилитации, содержащая N датчиков, электрокардиосигналов, каналы связи, узел управления дежурного врача, согласно изобретению она дополнительно содержит блок центрального поста и N блоков мониторинга состояния пациентов, в состав каждого из которых входят последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП), подключенный к соответствующему датчику электрокардиосигнала, узел фильтрации и сжатия информации, формирователь сигналов тревоги, формирователь пакетов сигналов тревоги, модулятор, коммутатор, радиоприемник-передатчик блока мониторинга состояния пациента и программируемый формирователь слотов времени, генератор импульсов запуска, подключенный к АЦП, генератор опорной частоты, подключенный к модулятору, формирователь пакета информации, входом соединенный со вторым выходом узла фильтрации и сжатия информации, а выходом - со вторым входом коммутатора, третий вход которого соединен с выходом программируемого формирователя слотов времени и управляющими входами формирователей пакетов информации и пакетов сигналов тревоги, а в блок центрального поста (ЦП) входят последовательно соединенные радиоприемник-передатчик ЦП, коммутатор ЦП, узел управления дежурного врача и генератор-извещатель акустического сигнала тревоги, центральный формирователь слотов времени, соединенный с радиоприемником-передатчиком ЦП, коммутатором ЦП и узлом управления дежурного врача, и N детекторов сигналов тревоги, вход каждого из которых параллельно соединен с другим выходом коммутатора ЦП, а выход - с соответствующим индивидуальным входом прерывания узла управления дежурного врача, где N - число койко-мест в отделении кардиологической реабилитации.

На фиг.1 представлена структурная схема заявляемой информационной системы, на фиг.2 - структура пакета информации, на фиг.3 - структура пакетов сигналов тревоги, на фиг.4 - структура слотов времени.

Информационная система отделения кардиологической реабилитации содержит N датчиков ЭКС 1₁, , 1_N (по числу койко-мест отделения), N блоков 2₁,._.., 2_N мониторинга состояния пациентов (БМСП) и Центральный пост 3. Каждый из БМСП 2₁ , , 2_N входом соединен с выходом соответствующего датчика ЭКС 1₁, , 1_N и содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, узел 5 фильтрации и сжатия информации, формирователь 6 пакета информации, коммутатор 7 блока мониторинга состояния пациента и радиоприемник-передатчик 8 блока мониторинга состояния пациента, а также генератор 9 импульсов запуска АЦП, подключенный к АЦП 4, формирователь 10 сигналов тревоги, соединенный с формирователем 11 пакетов сигналов тревоги, выход которого через модулятор 12 подключен к коммутатору 7 блока мониторинга состояния пациента, причем второй вход модулятора 12 соединен с генератором 13 опорной частоты. В состав каждого из БМСП 2₁, , 2_N входит программируемый формирователь 14 слотов времени, по входу соединенный с выходом радиоприемника-передатчика 8 БМСП, а по выходу - с управляющим входом коммутатора 7 БМСП и управляющими входами формирователей пакетов информации 6 и пакетов сигналов тревоги 11. Центральныйпост (ЦП) 3 содержит последовательно соединенные радиоприемник-передатчик 15 ЦП, коммутатор 16 ЦП, узел 17 управления дежурного врача и соединенный с ним генератор-извещатель 20 акустического сигнала тревоги. Кроме того, Центральный пост 3 содержит центральный формирователь 18 слотов времени, соединенный с радиоприемником-передатчиком 15 ЦП, коммутатором 16 ЦП и узлом 17 управления дежурного врача, и группу детекторов 19₁, , 19_N сигналов тревоги, каждый из которых входом параллельно подключен к выходу коммутатора 16 ЦП, а выходом соединен с соответствующим индивидуальным входом прерывания узла 17 управления дежурного врача.

Работу информационной системы рассмотрим на примере одного первого датчика 1₁ ЭКС со ссылкой на множество блоков там, где это необходимо.

Датчик 1₁ электрокардиосигнала формирует электрический сигнал, соответствующий работе сердца. Генератор 9 импульсов запуска АЦП формирует бесконечную последовательность квантующих импульсов. Аналого-цифровой преобразователь 4 запускается от генератора 9 импульсов запуска АЦП и преобразует аналоговый сигнал с выхода датчика ЭКС 1₁ в последовательность многоразрядных двоичных чисел (цифровых отсчетов). В узле 5 фильтрации и сжатия информации производится фильтрация нежелательных помеховых составляющих, в т.ч. артефактов и шума; сигнал преобразуется путем кодирования с целью максимально возможного уменьшения объема передаваемой информации. На выходе узла 6 формируется пакет информации первого рода в составе, приведенном на фиг.2. В полях 7 и далее включаются оцифрованные и обработанные в блоке 5 ЭКС с различных отведений. С целью уменьшения загрузки радиолинии связи между БМСП 2 ₁, , 2_N и Центральным постом 3 идентификационные признаки, набранные курсивом (фиг.2), в пакете первого рода не передаются, но включаются в состав пакета на Центральном посте 3. Здесь: флаг - уникальное битовое число, обеспечивающее информационную синхронизацию передающего и приемного узлов. Методы пакетной (кадровой) синхронизации с помощью флагов подробно описаны, например, в книге Б.Скляр. Цифровая связь. 2003 г. Длительности всех полей фиксированы и, как правило, выражаются в байтах, поэтому путаницы на приемном конце не возникает. Второе поле пакета - номер рабочего места, третье и четвертое идентификационные признаки пациента. Затем следуют поля даты, времени и количества отведений. Возможно оперативное внесение дополнений или изменений в структуру пакета.

Формирователь 10 сигналов тревоги снимает информацию с узла 5 фильтрации и сжатия информации и по определенным, наперед заданным признакам, формирует один или несколько сигналов тревоги. Каждой критической ситуации, выявляемой формирователем 10 сигналов тревоги, присваивается порядковый номер. Это позволяет значительно уменьшить объем данных, передаваемых в пакетах сигналов тревоги. Формат пакета сигналов тревоги приведен на фиг.3. Пакеты первого и второго рода передаются в соответствии со структурой слотов времени, указанной на фиг.4. Работа коммутатора 7 блока мониторинга состояния пациента и формирователей пакетов информации 6 и пакетов сигналов тревоги 11 синхронизируется сигналом с выхода программируемого формирователя 14 слотов времени. В результате этого пакеты проходят через коммутатор 7 на вход передатчика, входящего в состав радиоприемника-передатчика 8, только в отведенные моменты времени в соответствии с фиг.4.

Центральный формирователь 18 слотов времени формирует бесконечную периодическую последовательность слотов и пауз, показанную на фиг.4. Каждый слот предназначен для передачи электрокардиосигнала только с одного, закрепленного за ним, БМСП 2₁, , 2_N. Это обеспечивает равномерный обзор дежурным медперсоналом на Центральном посту ЭКГ всех пациентов, находящихся на излечении. Во время пауз возможна передача пакетов сигналов тревоги. Все БМСП 2₁, , 2_N имеют возможность передать сигнал тревоги в момент паузы, ближайшей к кризисному событию, выявленному формирователем 10 сигналов тревоги. Поэтому возможны коллизии, когда будет одновременно сформирован сигнал тревоги несколькими БМСП. Для исключения этого используется передача сигналов тревоги с разделением тревожных сигналов БМСП 2₁, , 2_N по несущей частоте, при котором генератор 13 опорной частоты каждого из БМСП 2₁, , 2_N исходно настраивается на выделенную несущую частоту, не совпадающую с частотами генераторов 13 других БМСП. В модуляторе 12 производится перенос кодированного(ых) сигнала(ов) тревоги на несущую частоту, сформированную генератором 13 опорной частоты. Это позволяет разделить сигналы тревоги, поступающие от различных БМСП 2₁, , 2_N на Центральный пост 3 одновременно. Сигналы тревоги закодированы порядковыми числами в соответствии с таблицей, которая размещается в формирователе сигналов тревоги 10 БМСП и может редактироваться по мере необходимости уполномоченными специалистами. Кодирование сигналов тревоги введено с целью уменьшения затрат времени на передачу сигналов тревоги по радиолинии между БМСП и Центральным постом 3.

Передача пакетов информации и сигналов тревоги от БМСП 2₁, , 2_N производится следующим образом.

Программируемый формирователь 14 слотов по сигналу, принятому радиоприемником-передатчиком 8 БМСП по радиоканалу от радиоприемника-передатчика 15 Центрального поста 3, формирует слот времени доступности радиоканала для конкретного БМСП 2₁, , 2_N, как это указано на фиг.4. Это обеспечивает разделение сигналов от различных БМСП по времени. Коммутатор 7 БМСП соединяет выход формирователя 6 пакетов информации со входом радиоприемника-передатчика 8 БМСП на время действия слота, разрешающего занятие радиоканала информацией с текущего БМСП 2₁, , 2_N путем подачи разрешающего потенциала, который формируется программируемым формирователем слотов 14. На время каждой паузы между слотами коммутаторы 7 в каждом БМСП 2 ₁, , 2_N соединяют выход каждого модулятора 12 со входом радиоприемника-передатчика 8 БМСП. Это обеспечивает возможность одновременной передачи сигналов тревоги всеми БМСП 2₁ , , 2_N.

Узел управления 17 дежурного врача представляет собой персональный компьютер, с помощью которого выполняются все действия по программированию системы (внесение изменений в состав пациентов и т.п.), управление системой, индикация принятых ЭКГ на дисплее персонального компьютера, а также визуальная индикация сигналов тревоги в раскодированном виде. Генератор-извещатель акустического сигнала тревоги 20 запускается в момент получения любого сигнала тревоги. Работа Центрального поста 3 производится следующим образом.

Центральный формирователь 18 слотов времени передает по радиоканалу импульсы времени - слоты - для синхронизации работы программируемых формирователей 14 слотов времени, входящих в состав БМСП 2₁, , 2_N, и управляет работой коммутатора 16 Центрального поста 3. Управление состоит в переключении выхода радиоприемника-передатчика 15 Центрального поста либо на вход узла управления 17 дежурного врача во время действия слотов, либо на входы группы N детекторов 19₁, , 19_N сигналов тревоги во время всех пауз. В состоянии нормальной работы при отсутствии тревог принятые ЭКГ индицируются в визуальном виде на экране дисплея узла управления дежурного врача 17 по программе, задаваемой дежурным врачом. Например, врач выделяет некоторых больных для приоритетного наблюдения, в результате чего индикация ЭКГ этих больных производится непрерывно или чаще относительно ЭКГ других пациентов.

Сигналы тревоги выявляются во время пауз детекторами сигналов тревоги 19₁, , 19_N, входы которых подключены параллельно к выходу коммутатора 16. Каждый детектор сигналов тревоги выделяет сигнал на несущей частоте, соответствующей одному из БМСП.

Эффективность предлагаемого технического решения заключена в том, что сбор электрокардиосигналов и их представление на дисплее Центрального поста в виде традиционных ЭКГ производится от всех пациентов клинического отделения кардиологической реабилитации с выявлением кризисных отклонений параметров ЭКГ от нормальных и оперативным оповещением дежурного медперсонала.