muligheder og udfordringer ved brug af sensornetværk til medicinske formål

1

KomIalt / SundhedsITnet – 22. november 2006

2


Muligheder og udfordringer ved brug af sensornetværk til

medicinske formål.Jacob [email protected]

3


Plan

• Medicinske sensorer

• Sensornetværk

• Muligheder & Problemer

• Forskningsprojekter

4


Plan


• Sensornetværk



5


Medicinske sensorer I• Sensorer:

– Termometer, blodtryksmåler, vægt, pulsmåler, EKG, pulsoximeter, EEG, EMG, …

• Medicinsk praksis:– Hospital (sengeliggende/oppegående, OP, intensiv overvågning)– Præ-hospital (store & små ulykker, lægehold, ambulancer)– Hjem (genoptræning, kroniske tilstande, ”well-being”)– Andre (fx sport, overvågning af brandfolk i arbejde)

• Nuværende brug af sensorer:– Meget tid går med at foretage og nedskrive observationer.

6


Medicinske sensorer II• Eksempel: EKG

– Undersøgelse: 40 minutter pr. patient pr. dag på EKG ledninger !

– AMI patientforløb

• Generelt 1:1 sensor-display forhold.– Også trådløst– Udbredt strategi: ”Cut the

cable” med fx. Bluetooth

• Størrelse og brug af kabler dikteres normalt ikke af sensoren selv, men i stedet af display og/eller batteri !

Øverst højre: LifePak 12 fra Medtronic ERS

På diagonalen ses billeder af WelchAllyn EKG udstyr

7


Trådløse medicinske sensorer• Cable cutting:

– LifeSync (EKG over Bluetooth)– Nonin (SpO2 over Bluetooth)

• Åbenlyse problemer:– Afstand mellem sender og modtager

max 10 meter.– I et lokale med flere ens par af sendere

og modtagere, hvordan holder man da styr på, hvilke, der hører sammen?

• Infrastruktur:– En række accesspoints tillader, at

patienten kan bevæge sig rundt i et større område.

– I princippet ikke meget anderledes end ”cable cutting”. Blot er 10m grænsen udvidet.

– Ex. WelchAllyn Micropaq (WiFi) eller GE Healthcare ApexPro (proprietær infrastruktur).

8


Plan


• Sensornetværk



9


Sensornetværk ?

“En mængde små autonome enheder, som I fællesskab samarbejder om at måle et fysisk fænomen”

Energi-rig Energi-fattig

Punkt-punkt

kommunikation“Traditionelle”

MANETs

Sensordata aggregering

“Traditionelle” sensornetværk

MedicinskeSensornet

10


Sensornetværk !• Det handler om strømforbrug:

– Størstedelen af forskningen inden for sensornetværk handler om at løse problemer, der kan være svære at løse med rigelig strøm til rådighed, i systemer, hvor meget mindre strøm er til rådighed.

• Hvorfor?– Udviklingen af batterier har, siden Alessandro Volta

opfandt dem for over 200 år siden, været langsom.– Vi kan ikke vente på at fysikere og kemikere opfinder nye måder

at oplagre energi på. Derfor må vi groft sagt regne mængden af energi, der kan oplagres pr. rumfang- eller masseenhed for konstant.

– IT er generelt ikke bygget til at være strømbesparende – med mobiltelefoner som en af de få undtagelser.

11


Properties of WSN• Main concerns:

Many of those (not necessarily all) will be important in any given situation

– Energy consumption!!!– Latency– Accuracy– Fault tolerance– Scalability– Security (authenticity, confidentiality)– Stability (e.g. deployed on inaccessible sites)– Mobility (of phenomenon, sensor, observer)

• Configuring each individual node not feasible.

12


Plan


• Sensornetværk



13


Muligheder

• Generelle displays overalt + sensorer uden eget display.

• Data finder selv vej til journal (EPJ / sygeplejekardex) – lettere for sygeplejersken og mindre risiko for fejl.

• Små engangssensorer og implantater, fx EKG sensor i et plaster.

• ”Plug’n’play”: Sæt sensoren på patienten direkte fra sterilpakningen og alt virker.

14


Problemer I• Energiforbrug vs. kommunikation

– Diverse trådløse teknologier (GPRS, WiFi, Bluetooth, ZigBee).

• Brugbarhed– Hvordan laver man brugergrænseflader?

• Kabler har gode egenskaber (!):– Håndgribelighed: Såvel i opsætning som i fejlfinding.– Sikkerhed: Adgang til data kræver fysisk adgang til

kablet og forsøg på at skaffe sig uretmæssig adgang kan let afsløres.

• Sikkerhed: Stærk kryptering for små enheder ?

15


Problemer II• Energiforbrug vs. Sikkerhed

– Regnekraft og hukommelse koster energi.

• Brugbarhed vs. Sikkerhed– Login, logout, brugernavn +

adgangskoder?– Krypteringsnøgler?– Krav i loven og IT sikkerheds

vejledningen

• Energiforbrug vs. Brugbarhed– Displays– Brugsmønstre skal spille

sammen med enhedens behov for at være i dybest mulig dvale det meste af tiden.

Sikkerhed

Energiforbrug

Brugbarhed

16


Plan


• Sensornetværk



17


CodeBlue

• Ulykker– Puls, EKG, SpO2

• Rehabilitering– Bevægelse:

Acceleration, EMG

• MoteTrack

18


CodeBlue

19


PalCom

• EU projektet “Palpable Computing” (forståelig IT) arbejder også med ulykker:– Biosensor “BlueBio” måler ABC– Oversigt over skadessted, herunder oversigt

over de tilskadekomne; deres placering og tilstand.

20


H. Baldus, K. Klabunde and G. Münsch. Reliable Set-Up ofMedical Body-Sensor Networks. In EWSN 2004,1st. European Workshop on Wireless Sensor Networks,number 2920 in LNCS, pages 353–363, Berlin, Germany,2004. Springer.

Opsætning: Metode fra Philips

21


Alternative energikilder

• Bevægelsesenergi

• Termisk energi

• Kemisk / biologisk energi (implantater)

• Induktionsdreven gastro-endoskopi

22


Mit projekt• Brugergrænseflade

– Hensyn til sikkerhed (persondataloven, Sundhedsstyrelsens sikkerhedsvejledning)

– Hensyn til energiforbrug• Bevaring af de gode

egenskaber fra kablet– Håndgribelighed

• En sensorinfrastruktur, der kan bruges både i hospitaler, på ulykkessteder og i hjemmene.

Sikkerhed

Energiforbrug

Brugbarhed

23


Tak for nu!

Spørgsmål?

24


muligheder og udfordringer ved brug af sensornetværk til medicinske formål

Documents