Muligheder og udfordringer ved brug af sensornetværk til medicinske formål.

Transkript

1 2 Muligheder og udfordringer ved brug af sensornetværk til medicinske formål. Jacob Andersen

2 3 Plan Medicinske sensorer Sensornetværk Muligheder & Problemer Forskningsprojekter

3 4 Plan Medicinske sensorer Sensornetværk Muligheder & Problemer Forskningsprojekter

4 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.

5 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

6 7 Trådløse medicinske sensorer Cable cutting: LifeSync (EKG over Bluetooth) Nonin (SpO 2 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).

7 8 Plan Medicinske sensorer Sensornetværk Muligheder & Problemer Forskningsprojekter

8 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 Medicinske Sensornet Sensordata aggregering Traditionelle sensornetværk

9 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.

10 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.

11 12 Plan Medicinske sensorer Sensornetværk Muligheder & Problemer Forskningsprojekter

12 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.

13 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?

14 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

15 16 Plan Medicinske sensorer Sensornetværk Muligheder & Problemer Forskningsprojekter

16 17 CodeBlue Ulykker Puls, EKG, SpO 2 Rehabilitering Bevægelse: Acceleration, EMG MoteTrack

17 18 CodeBlue

18 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.

19 20 Opsætning: Metode fra Philips H. Baldus, K. Klabunde and G. Münsch. Reliable Set-Up of Medical Body-Sensor Networks. In EWSN 2004, 1st. European Workshop on Wireless Sensor Networks, number 2920 in LNCS, pages , Berlin, Germany, Springer.

20 21 Alternative energikilder Bevægelsesenergi Termisk energi Kemisk / biologisk energi (implantater) Induktionsdreven gastro-endoskopi

21 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

22 23 Tak for nu! Spørgsmål?