СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА СЕРДЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПАЦИЕНТА
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Обзор существующих средств дистанционного мониторинга сердечной
деятельности человека 6
1.1 Система дистанционной передачи, централизованного анализа и
архивирования 6
1.2 Дистанционная система мониторинга «Самоконтроль ЭКГ» 12
2 Проектирование и разработка аппаратной части системы дистанционного
мониторинга сердечной деятельности пациента 17
2.1 Проектирование модульной схемы устройства 17
2.2 Выбор аппаратных составляющих устройства 19
2.3 Проектирование монтажной схемы устройства 25
3 Проектирование и разработка программного обеспечения системы
дистанционного мониторинга сердечной деятельности пациента 28
3.1 Разработка программного драйвера микроконтроллера и программного
фильтра 28
3.2 Разработка программного обеспечения микрокомпьютера для работы с
микроконтроллером 33
3.2.1 Настройка параметров работы микрокомпьютера Raspberry Pi 3 33
3.2.2 Разработка программного драйвера для микроконтроллера 36
3.2.3 Проектирование и разработка пользовательского приложения 40
3.3 Проектирование и разработка веб-сервиса системы 52
3.3.1 Настройка параметров работы веб-сервера 52
3.3.2 Проектирование и реализация базы данных 54
3.3.3 Проектирование и реализация веб-интерфейсов системы 56
3.4 SWOT-анализ системы дистанционного мониторинга сердечной
деятельности 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 75
ПРИЛОЖЕНИЕ А 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 80
ПРИЛОЖЕНИЕ В 84
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 92
1 Обзор существующих средств дистанционного мониторинга сердечной
деятельности человека 6
1.1 Система дистанционной передачи, централизованного анализа и
архивирования 6
1.2 Дистанционная система мониторинга «Самоконтроль ЭКГ» 12
2 Проектирование и разработка аппаратной части системы дистанционного
мониторинга сердечной деятельности пациента 17
2.1 Проектирование модульной схемы устройства 17
2.2 Выбор аппаратных составляющих устройства 19
2.3 Проектирование монтажной схемы устройства 25
3 Проектирование и разработка программного обеспечения системы
дистанционного мониторинга сердечной деятельности пациента 28
3.1 Разработка программного драйвера микроконтроллера и программного
фильтра 28
3.2 Разработка программного обеспечения микрокомпьютера для работы с
микроконтроллером 33
3.2.1 Настройка параметров работы микрокомпьютера Raspberry Pi 3 33
3.2.2 Разработка программного драйвера для микроконтроллера 36
3.2.3 Проектирование и разработка пользовательского приложения 40
3.3 Проектирование и разработка веб-сервиса системы 52
3.3.1 Настройка параметров работы веб-сервера 52
3.3.2 Проектирование и реализация базы данных 54
3.3.3 Проектирование и реализация веб-интерфейсов системы 56
3.4 SWOT-анализ системы дистанционного мониторинга сердечной
деятельности 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 75
ПРИЛОЖЕНИЕ А 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 80
ПРИЛОЖЕНИЕ В 84
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 92
Автоматизация - одно из направлений технического и научного прогресса, нацеленного на освобождение человека от участия в каком-либо процессе. В силу развития информационных технологий уровень автоматизации во всех сферах деятельности человека постоянно повышается, это позволяет, в первую очередь, автоматизировать процессы любой сложности; создать универсальные средства автоматизации, что значит, обезопасить процессы от риска вмешательства человеческого фактора. Последнее, в определенных сферах научного познания, играет решающую роль.
Ярким примером, где человеческий фактор может привести к фатальным последствиям, является медицина - сфера деятельности, где предмет изучения и взаимодействия представляет собой человеческое здоровье, а в особенных случаях - жизнь.
Однако, пока что нельзя говорить об абсолютном уровне интеграции информационных технологий и медицины, в силу того, что полная алгоритмизация биохимических процессов явления жизни белкового организма в настоящее временя невозможна из-за того, что данные процессы не изучены полностью.
Но, следует отметить, что внедрение информационных технологий в медицину является перспективной деятельностью, так как этот процесс нацелен на уменьшение риска вмешательства человеческого фактора. И, на данный момент времени, процесс внедрения протекает медленно, но успешно.
Примерами успешного смешения двух областей научного познания могут послужить такие нововведения как: электронные очереди, которые пришли на замену обыкновенным «живым» очередям, где пациентам приходится ожидать своего приема непосредственно в лечебном учреждении; электронные базы данных, которые пришли на замену бумажным картотекам и каталогам; внедрение электронных методов хранения информации (различные медицинские снимки могут хранится в более детализированном и интерактивном виде: цифровые изображения); цифровые методы передачи медицинских данных - телемедицина; цифровые методы обработки сигналов (обработка рентгенограмм, электрокардиографических данных и т. п.).
Во всех перечисленных случаях, основополагающим мотивом для интеграции информационных технологий в медицину является возможность автоматизирования каких-либо процессов, с целью экономии времени, средств, а самое главное, уменьшения риска вмешательства человеческого фактора.
Исходя из всего вышеописанного можно сделать вывод, что интеграция информационных технологий в медицинской практике с целью автоматизации, является одной из самых перспективных и актуальных отраслей совместного развития двух научных сфер.
Данная выпускная квалификационная работа направлена на разработку системы автоматизированного дистанционного мониторинга сердечной деятельности человека.
Посредством данной системы станет возможным производить дистанционную передачу данных ЭКГ в медицинский центр от пациента, который находится либо на амбулаторном лечении, либо же пребывает на лечении в стационаре.
Цель выпускной квалификационной работы: обеспечение удаленного доступа к физиологическим данным пациента засчет разработки системы дистанционного мониторинга сердечной деятельности.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
а) обзор средств диагностики и мониторинга сердечной деятельности;
б) проектирование и разработка аппаратной части системы;
в) проектирование и разработка программного обеспечения для аппаратной части;
г) проектирование и разработка веб-сервиса дистанционной системы мониторинга сердечной деятельности пациента.
Обзор существующих средств дистанционного мониторинга
сердечной деятельности человека
Ярким примером, где человеческий фактор может привести к фатальным последствиям, является медицина - сфера деятельности, где предмет изучения и взаимодействия представляет собой человеческое здоровье, а в особенных случаях - жизнь.
Однако, пока что нельзя говорить об абсолютном уровне интеграции информационных технологий и медицины, в силу того, что полная алгоритмизация биохимических процессов явления жизни белкового организма в настоящее временя невозможна из-за того, что данные процессы не изучены полностью.
Но, следует отметить, что внедрение информационных технологий в медицину является перспективной деятельностью, так как этот процесс нацелен на уменьшение риска вмешательства человеческого фактора. И, на данный момент времени, процесс внедрения протекает медленно, но успешно.
Примерами успешного смешения двух областей научного познания могут послужить такие нововведения как: электронные очереди, которые пришли на замену обыкновенным «живым» очередям, где пациентам приходится ожидать своего приема непосредственно в лечебном учреждении; электронные базы данных, которые пришли на замену бумажным картотекам и каталогам; внедрение электронных методов хранения информации (различные медицинские снимки могут хранится в более детализированном и интерактивном виде: цифровые изображения); цифровые методы передачи медицинских данных - телемедицина; цифровые методы обработки сигналов (обработка рентгенограмм, электрокардиографических данных и т. п.).
Во всех перечисленных случаях, основополагающим мотивом для интеграции информационных технологий в медицину является возможность автоматизирования каких-либо процессов, с целью экономии времени, средств, а самое главное, уменьшения риска вмешательства человеческого фактора.
Исходя из всего вышеописанного можно сделать вывод, что интеграция информационных технологий в медицинской практике с целью автоматизации, является одной из самых перспективных и актуальных отраслей совместного развития двух научных сфер.
Данная выпускная квалификационная работа направлена на разработку системы автоматизированного дистанционного мониторинга сердечной деятельности человека.
Посредством данной системы станет возможным производить дистанционную передачу данных ЭКГ в медицинский центр от пациента, который находится либо на амбулаторном лечении, либо же пребывает на лечении в стационаре.
Цель выпускной квалификационной работы: обеспечение удаленного доступа к физиологическим данным пациента засчет разработки системы дистанционного мониторинга сердечной деятельности.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
а) обзор средств диагностики и мониторинга сердечной деятельности;
б) проектирование и разработка аппаратной части системы;
в) проектирование и разработка программного обеспечения для аппаратной части;
г) проектирование и разработка веб-сервиса дистанционной системы мониторинга сердечной деятельности пациента.
Обзор существующих средств дистанционного мониторинга
сердечной деятельности человека
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы была достигнута ее главная цель: обеспечение возможности проведения удаленного мониторинга сердечной деятельности пациента.
Для достижения данной цели были выполнены следующие задачи:
а) обзор средств диагностики и мониторинга сердечной деятельности.
б) проектирование и разработка аппаратной части системы.
в) проектирование и разработка программного обеспечения для аппаратной части системы.
г) проектирование и разработка веб-сервиса системы.
В ходе решения первой задачи был произведен обзор существующих решений, на основании которого были учтены все недостатки и преимущества готовых систем дистанционного мониторинга.
В ходе выполнения второй задачи была спроектирована модульная схема аппаратной части системы, подобраны комплектующие в соответствии с разработанной схемой: датчик PulseSensor, отвечающий за сбор информации о сердечном ритме, микроконтроллер Arduino Leonardo, предназначенный для оцифровки, обработки, фильтрации сигнала, полученного с датчика, и микрокомпьютер Raspberry Pi 3, использующийся в качестве терминала устройства: реализует пользовательский интерфейс для взаимодействия
человека с устройством съема, реализует обмен данными между сервером и устройством для авторизации и передачи результата работы датчика.
В ходе проектирования и разработки программного обеспечения на языке программирования С++ был написан драйвер для микроконтроллера Arduino Leonardo, позволяющий проводить фильтрацию, преобразование и обмен данными с микрокомпьютером Raspberry Pi 3.
Также, на языке программирования Python было разработано соответствующее программное обеспечение для микрокомпьютера, с помощью которого был реализован графический пользовательский интерфейс взаимодействия человека с устройством. Помимо этого, был разработан и реализован программный драйвер, для взаимодействия микрокомпьютера с микроконтроллером. Как и пользовательское приложение, драйвер был написан на языке программирования Python.
В ходе выполнения последней задачи был настроен компьютер, благодаря чему он стал выступать в роли сервера: было установлено серверное программное обеспечение Apache2, PHP-интерпретатор и СУБД MySQL. Была спроектированы логическая и физическая модели база данных. Был разработан веб-сервис, позволяющий производить дистанционный доступ пользователя к результатам мониторинга, составления заключения, обмениваться мгновенными сообщениями между пациентом и врачом-диагностом.
Были разработаны три интерфейса:
- личный кабинет пациента, с помощью которого можно просматривать и скачивать свои результаты мониторинга и заключения к ним, можно производить общение с диагностом;
- личный кабинет диагноста, позволяющий производить оценку результатов мониторинга пациентов, написание заключения, шаблона заключения и редактирование полученного сигнала;
- интерфейс обмена данными, реализующий сообщение между устройством и самим сервером, с помощью чего производится аутентификация пользователя и отправка результата мониторинга.
Таким образом, цель выпускной квалификационной работы была достигнута: разработанная система обеспечивает удаленный доступ к
физиологическим данным пациента, преимущества которой заключаются в низкой стоимости и повышенном уровне интегрируемости в существующие сети и системы.
Для достижения данной цели были выполнены следующие задачи:
а) обзор средств диагностики и мониторинга сердечной деятельности.
б) проектирование и разработка аппаратной части системы.
в) проектирование и разработка программного обеспечения для аппаратной части системы.
г) проектирование и разработка веб-сервиса системы.
В ходе решения первой задачи был произведен обзор существующих решений, на основании которого были учтены все недостатки и преимущества готовых систем дистанционного мониторинга.
В ходе выполнения второй задачи была спроектирована модульная схема аппаратной части системы, подобраны комплектующие в соответствии с разработанной схемой: датчик PulseSensor, отвечающий за сбор информации о сердечном ритме, микроконтроллер Arduino Leonardo, предназначенный для оцифровки, обработки, фильтрации сигнала, полученного с датчика, и микрокомпьютер Raspberry Pi 3, использующийся в качестве терминала устройства: реализует пользовательский интерфейс для взаимодействия
человека с устройством съема, реализует обмен данными между сервером и устройством для авторизации и передачи результата работы датчика.
В ходе проектирования и разработки программного обеспечения на языке программирования С++ был написан драйвер для микроконтроллера Arduino Leonardo, позволяющий проводить фильтрацию, преобразование и обмен данными с микрокомпьютером Raspberry Pi 3.
Также, на языке программирования Python было разработано соответствующее программное обеспечение для микрокомпьютера, с помощью которого был реализован графический пользовательский интерфейс взаимодействия человека с устройством. Помимо этого, был разработан и реализован программный драйвер, для взаимодействия микрокомпьютера с микроконтроллером. Как и пользовательское приложение, драйвер был написан на языке программирования Python.
В ходе выполнения последней задачи был настроен компьютер, благодаря чему он стал выступать в роли сервера: было установлено серверное программное обеспечение Apache2, PHP-интерпретатор и СУБД MySQL. Была спроектированы логическая и физическая модели база данных. Был разработан веб-сервис, позволяющий производить дистанционный доступ пользователя к результатам мониторинга, составления заключения, обмениваться мгновенными сообщениями между пациентом и врачом-диагностом.
Были разработаны три интерфейса:
- личный кабинет пациента, с помощью которого можно просматривать и скачивать свои результаты мониторинга и заключения к ним, можно производить общение с диагностом;
- личный кабинет диагноста, позволяющий производить оценку результатов мониторинга пациентов, написание заключения, шаблона заключения и редактирование полученного сигнала;
- интерфейс обмена данными, реализующий сообщение между устройством и самим сервером, с помощью чего производится аутентификация пользователя и отправка результата мониторинга.
Таким образом, цель выпускной квалификационной работы была достигнута: разработанная система обеспечивает удаленный доступ к
физиологическим данным пациента, преимущества которой заключаются в низкой стоимости и повышенном уровне интегрируемости в существующие сети и системы.
Подобные работы
- Совершенствование управления реализацией государственных мер по борьбе с сердечно– сосудистыми заболеваниями на региональном уровне (Российская Академия Народного Хозяйства и Государственной Службы)
Магистерская диссертация, государственное регулирование экономики. Язык работы: Русский. Цена: 2400 р. Год сдачи: 2024 - УПРАВЛЕНИЕ РЕГИОНАЛЬНОЙ СФЕРОЙ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ (НА ПРИМЕРЕ ЯМАЛО-НЕНЕЦКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА)
Бакалаврская работа, муниципальное право. Язык работы: Русский. Цена: 4285 р. Год сдачи: 2019 - ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ В ПРОЦЕССЕ УМСТВЕННОГО ТРУДА
Бакалаврская работа, физиология. Язык работы: Русский. Цена: 4700 р. Год сдачи: 2021 - Исследование методов создания базы знаний для системы поддержки
медицинских научных исследований психогенных форм бронхиальной
астмы
Магистерская диссертация, математика. Язык работы: Русский. Цена: 5900 р. Год сдачи: 2016 - ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ
РЕАБИЛИТАЦИОННОГО ДИАГНОЗА В КОДАХ
МЕЖДУНАРОДНОГО КЛАССИФИКАТОРА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
Дипломные работы, ВКР, информационные системы. Язык работы: Русский. Цена: 4800 р. Год сдачи: 2020 - РАЗРАБОТКА ДИСТАНЦИОННОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА
ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА
Дипломные работы, ВКР, информационные системы. Язык работы: Русский. Цена: 4750 р. Год сдачи: 2018 - Методика реализации риск-менеджмента для мелкосерийного производства
медицинских имплантируемых устройств с бесконтактной зарядкой
Дипломные работы, ВКР, менеджмент. Язык работы: Русский. Цена: 4910 р. Год сдачи: 2020 - Интеллектуальная цифровая платформа
персонализированного управления качеством жизни «Health Heuristics»
Диссертация , информатика. Язык работы: Русский. Цена: 9000 р. Год сдачи: 2020