Ip tabanlı hasta izleme ve değerlendirme sistemi

Abstract

İnsanların sağlık durumunu yansıtan temel fizyolojik parametrelerin gerçek zamanlı olarak ölçülmesi, izlenmesi ve kaydedilmesi, hastalıkların teşhisi ve hastalık süreçlerinin takibi açısından vazgeçilmez bir öneme sahiptir. Bu amaçla kullanılan cihazlar, günümüzde işlem gücü yüksek ve güç harcaması düşük gömülü sistem çözümlerinin hızla gelişimine paralel olarak daha esnek bir şekilde tasarlanmakta ve üretim süreçlerine aktarılabilmektedir.Bu kapsamdaki cihazlardan birisi de `hastabaşı monitörü' olarak bilinen hasta izleme sistemleridir. Bu sistemler tek başına bir hastayı izlemek amacıyla kullanılabildiği gibi, bir ağ yapısı içerisinde merkezi bir izleme sistemine entegre edilebilen modüler bir birim olarak da kullanılabilmektedir. Buna göre, hasta başı monitörünün merkezi izleme sistemine IP tabanlı bir haberleşme altyapısı üzerinden bağlanması, hem hasta ve hem de sağlık personeli açısından bir çok avantajlar sağlar. Örneğin hasta, doktor ve/veya hemşire tarafından gerektiğinde hastane içi veya dışındaki uzak bir yerden gerçek zamanlı olarak izlenebilir ve geçmişe ait bilgiler bir veri tabanı üzerinde tutularak hastalığın seyrine ilişkin uzun vadeli değerlendirmeler yapılabilir.Bu tez çalışmasında IP tabanlı böyle bir hasta izleme sistemi, hasta başı ve uzak izleme birimleri ile birlikte tasarlanmıştır. Sistemin donanım altyapısı, hasta tarafını oluşturan bileşenleri itibariyle kısmen hazır gömülü sistem çözümleri kullanılarak, bir kişisel bilgisayar (PC) çevresinde oluşturulmuştur. Gerekli arayüzler ve diğer yazılım bileşenleri PC üzerinde tasarlanmıştır. Böylece ülkemizde sağlık sektöründe yaygın olarak kullanılmakta olan bu tür cihazların tasarım ve üretimi için bir potansiyel oluşumuna katkı sağlanmıştır.Ayrıca bu tez çalışmasına özgün olarak, sistemin hasta başı izleme ünitesini oluşturan merkezi işlem birimi standart bir PC çevresinde oluşturulmak suretiyle, PC üzerinde kayıt yapılan işaretlerin çeşitli algoritmik yapılara göre değerlendirilebildiği esnek bir işaret işleme modülü oluşturulmuştur. Bu modül üzerinde, sistemde kaydedilen solunum (RESP, SpO2) ve elektrokardiyografi (EKG) gibi işaretlerin gerçek zamanlı olarak işlenmesi suretiyle `apne' hastalığının teşhisinde kullanılabilecek farklı algoritmik yaklaşımlar önerilmiş ve test edilmiştir. Bu amaçla yapılan değerlendirmeler için yeterli sayıda sağlıklı ve hasta denek bulunmasındaki zorluklar nedeniyle hazır bir veri tabanından alınan işaretler kullanılmıştır.Bunlardan doğrudan `batın'dan kaydedilen solunum işaretleri üzerinde yapılan değerlendirmelerde, apnenin dakika ölçeğindeki gerçek zamanlı tespiti açısından %94'e varan oranlarda bir başarı elde edilmiştir. Kişi bazında çeşitli solunum işaretlerinin değerlendirilmesi suretiyle yapılan tespitlerde ise, hasta ve hasta olmayan denekler %93,33 - %96,66 arasında değişen doğruluklarla tespit edilmiştir. Böylece gerçekleştirilen tasarım, ayni zamanda günümüzde apne teşhisi için halen yaygın olarak kullanılan `polisomnografi' cihazına alternatif olarak kullanılacak bir ürünün geliştirilmesi çalışmalarına da destek sağlamıştır.

Real time measuring, monitoring and recording of basic physiological parameters which reflect peoples health situation has an indispensable significance about diagnosing and monitoring of health process. At the present day, devices used for this purpose is being designed more flexible and can be transferred to process of production in paralel with rapid development of embedded system solutions which computing power is high and power consumption is low.Patient monitoring systems known as bedside patient monitor is one of the devices, in this context. This systems can be used to monitor just one patient they can also be used as a module integrated to a central monitoring system in a network configuration. According to this, connecting patient monitor to the central monitoring system over an IP-based communication link has a lot of advantages for purposes of patients and medical personnel. For instance, patient can be monitored in real time from a remote place in hospital or out of hospital by a doctor and/or a nurse and long term assessments can be made about progress of the illness by recording past information on a database.In this thesis, such an IP based patient monitoring system have been designed together with bedside patient and remote monitor units. Hardware substructure of the system, has been composed around a personal computer by using existing embedded system solutions concerning components that forms patient side. Needed interfaces and other software components have been designed on PC. Thus contribution has been given to a potential formation of designation and production of such devices which are in use widely in health sector of our country.Moreover, originality of this thesis, by constituting central process unit which forms unit of patient bedside monitoring of the system has been made an flexible sign process module where signs recorded on PC can be evaluated according to different algorithms. On this module, by processing signs recorded in the system such as respiratory (RESP, SpO2) and electrocardiograph (ECG) in real time, different algorithms have been suggested and tested for diagnosis of apnea. Because of difficulties on finding adequate healthy and sick subjects for evaluations on this purpose, signs taken from an existing database was used.Assessments made on respiratory scores recorded directly from `abdomen? rate of success which reaches %94 has been gathered in real time detection of apnea in minute scale. As a result of evaluation of different respiratory scores subjects apneic and non-apneic have been determined with accuracies betweeen %93,33 - %96,66, on subject based assesments. Such a design, at the same time, gives support to studies developing a product which can be used as an alternative to `polysomnography? which is currently in widely use for diagnosis of apnea.