O slideshow foi denunciado.
Utilizamos seu perfil e dados de atividades no LinkedIn para personalizar e exibir anúncios mais relevantes. Altere suas preferências de anúncios quando desejar.
Internet of Medical Things – технологическая
среда персональной медицины
Александр Прозоров, #mHealthLab
Лаборатория спецм...
Что такое персональная медицина?
Первая эра - БОРЬБА С ИНФЕКЦИЯМИ, ТРАВМАМИ И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯМИ
Античная медицина - настоящ...
Internet of Medical Things (IoMT)
Что такое IoMT? Задачи,	
  логические	
  уровни,	
  протоколы	
  
и	
  архитектура	
  те...
Что такое IoMT?
#mHealthLab	
  
Internet	
  	
  
of	
  Things	
  
Medical	
  
Devices	
  IoMT	
  
4	
  
Задачи IoMT-системы
Каждый	
  фрагмент,	
  ориентированный	
  на	
  получение	
  и	
  
обработку	
  биометрических	
  данн...
Логические уровни IoMT-системы
1.  Биологическая	
  мишень	
  находится	
  в	
  непосредственном	
  контакте	
  с	
  
датч...
Потенциальные границы IoMT-экосистемы (схематично)
#mHealthLab	
  
Категории	
  телебиометрических	
  
приложений	
  
Потр...
mHealth и инфраструктура IoMT
Предпосылки, заинтересованные стороны, концепция
оказания медпомощи, архитектура, потоки дан...
Экономические предпосылки mHealth
#mHealthLab	
  
9	
  
Предотвратимые осложнения
Ненужные процедуры
Неэффективность
Ошибк...
Заинтересованные стороны mHealth
#mHealthLab	
  
10	
  
Пациент
Ученый,
страховщик, и
т.п.
Врач
?
?
?
Зачем?
Что это (лека...
Концепция оказания медпомощи в mHealth*
#mHealthLab	
   *	
  По	
  данным	
  публикации	
  «mHealth:	
  From	
  Smartphone...
Бизнес-модели оператора mHealth
12	
  
Бизнес-­‐модель	
  
предоставления	
  услуг	
  
mHealth	
  
Уровень	
  
услуги	
  
...
#mHealthLab	
  
13	
  
№ Приложения mHealth Вариант реализации Получаемые выгоды
1 Контроль над хроническими
заболеваниями...
Архитектура систем mHealth (схематично)
#mHealthLab	
  
100% мобильность
В клинике или дома
IoMT-frontend
IoMT-backend
IoM...
Потоки данных в системах mHealth
#mHealthLab	
   Медработник
Пациент
WBAN M2M-сеть
mHealth
Оператор
Клиника
Облачное
решен...
Технологический стек систем mHealth (задачи)
#mHealthLab	
  
16	
  
IoMT устройства
IoMT Device
Сенсор
Первичная
обработка...
Технологический стек систем mHealth (решения)
#mHealthLab	
  
Hadrware IoT Middleware IHE
Components
Modelling and
ML Tool...
Специфика IoMT-устройств
#mHealthLab	
  
Многие	
  IoT-­‐устройства	
  генерируют	
  данные,	
  охраняемые	
  152-­‐ФЗ.	
 ...
MedCore – медицинские устройства
мониторинга здоровья для mHealth
Решаемые задачи, номенклатура и варианты использования
I...
Решаемые задачи
#mHealthLab	
  
MedCore	
  –	
  интегрированный	
  набор	
  IoMT-­‐устройств	
  и	
  комплементарного	
  
...
#mHealthLab	
  
21	
  
№ Устройство / ПО Принцип действия
Логический
уровень
1 Бесконтактный сенсор
низкочастотной БКГ
Мех...
#mHealthLab	
  
22	
  
№ Устройство Вариант использования
1 Бесконтактный сенсор
низкочастотной БКГ
•  Хронометраж сна
•  ...
Построение mHealth-системы на базе Open mHealth (схематично)
#mHealthLab	
  
23	
  
ERP
ЛИС
ETL
EHR
REST
Mobile
HL7
GATE
W...
Построение IoTM-системы на базе OpenHAB (схематично)
#mHealthLab	
  
24	
  
xPL
KNX
Add-
ons
Core
REST
Mobile
Event
Bus
WE...
25	
  
Прозоров Александр Александрович
Научный сотрудник Лаборатории специальной
медицинской техники и технологий МФТИ
На...
Próximos SlideShares
Carregando em…5
×

IoMT - Technological Environment of Personalized Medicine and New Era of Healthcare

943 visualizações

Publicada em

Internet of Medical Things - технологическая среда персональной медицины и новой эры здравоохранения, основанной на принципах сохранения здоровья и предупреждения заболеваний. Доклад на Московском суперкомпьютерном форуме, 29 октября 2015 года, Москва.

Publicada em: Saúde

IoMT - Technological Environment of Personalized Medicine and New Era of Healthcare

  1. 1. Internet of Medical Things – технологическая среда персональной медицины Александр Прозоров, #mHealthLab Лаборатория спецмедтехники и технологий, МФТИ Высокопроизводительные комплексы для решения задач сохранения и поддержания здоровья в программах персональной медицины. МСКФ 2015, 29.10.2015 г. 1   ЦЖС МФТИ ИМБП РАН
  2. 2. Что такое персональная медицина? Первая эра - БОРЬБА С ИНФЕКЦИЯМИ, ТРАВМАМИ И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯМИ Античная медицина - настоящее время •  Развитие хирургии и терапии, контроль инфекционных заболеваний (вакцинация) Вторая эра - БОРЬБА С ХРОНИЧЕСКИМИ ЗАБОЛЕВАНИЯМИ 50 гг. ХХ века - настоящее время •  Успешное лечение сердечно-сосудистых, онкологических и социально-значимых заболеваний, расширение фокуса на лечение психосоциальных и психиатрических заболеваний (ожирение, алкоголизм, наркомания, курение и пр.) Третья эра - СОХРАНЕНИЕ И ПОДДЕРЖАНИЕ ЗДОРОВЬЯ Настоящее время •  Персональная (персонализированная) медицина (ПМ) – новая модель организации медпомощи, основанная на выборе диагностических, лечебных и профилактических средств, которые являются оптимальными для конкретного пациента, с учётом его генетических, физиологических, биохимических, поведенческих и других особенностей •  ПМ предполагает тесное объединение информационных технологий, науки и клинической терапии для достижения наилучших клинических или профилактических результатов •  По этому для организации ПМ необходимо тесное взаимодействие врача и пациента не только в клинике, но и в обычной жизни (по аналогии с тренером и спортсменом) 2   #mHealthLab  
  3. 3. Internet of Medical Things (IoMT) Что такое IoMT? Задачи,  логические  уровни,  протоколы   и  архитектура  телебиометрических  систем   3   ЦЖС МФТИ ИМБП РАН #mHealthLab  
  4. 4. Что такое IoMT? #mHealthLab   Internet     of  Things   Medical   Devices  IoMT   4  
  5. 5. Задачи IoMT-системы Каждый  фрагмент,  ориентированный  на  получение  и   обработку  биометрических  данных  –  локальная   телебиометрическая  система,  задачами  которой  являются:     •  Повысить  уровень,  разрешение  и  совместимость  био-­‐ квантификации     •  Применить  стандартизированные  международные   системы  измерения  биосигналов     •  Развернуть  стандартизованный  метод  шифрования  от   каждого  узла  сбора  биометрических  данных  до  облака   •  Обеспечить  конфиденциальность  и  доступность   биометрических  данных  по  требованию  из  любой  точки   #mHealthLab   На  основе  связной  технологической  инфраструктуры  операторов   беспроводной  и  проводной  связи  выстраиваются  фрагменты  глобального   Internet  of  Medical  Things  (IoMT)   5  
  6. 6. Логические уровни IoMT-системы 1.  Биологическая  мишень  находится  в  непосредственном  контакте  с   датчиком  и  подвергающаяся  измерению     2.  Датчик,  предназначен  для  получения  (съема)  биометрических  данных,   включая  поиск  и  определение  паттернов  в  снимаемых  аналоговых  и   цифровых  сигналах,  интегрированный  в  сетевую  инфраструктуру  облака   3.  Протокол  предназначен  для  предварительной  обработки  и  передачи   биометрических  данных  в  облачное  приложение.  Его  основной  задачей   является  интерпретация,  количественное  сравнение  и  анализ   биологической  и  измерительной  ценности  снимаемых  данных   4.  Облачное  приложение,  является  получателем  биометрических  данных   и  выполняет  основные  прикладные  задачи  по  их  распознаванию,   визуализации,  анализу,  сопоставлению,  выработке  рекомендаций  и  т.д.   5.  Облачное  хранилище  биометрических  данных,  предназначено  для   накопления  и  долгосрочного  хранения  данных,  обеспечивает  должный   уровень  безопасности,  доступности  и  поддержки  различных  протоколов   доступа     6   Data Hub PHR 3D БКГ ЭКГ Темп SpO2 MicПациент Мониторинг пациентов Врач Уровень 4 Уровень 1 Уровень 2 Уровень 3 Уровень 5
  7. 7. Потенциальные границы IoMT-экосистемы (схематично) #mHealthLab   Категории  телебиометрических   приложений   Потребительский  сегмент   Банкинг  +  Цифровая   подпись   СМИ  +  Соцсети   Носимые  устройства   Сохранение  энергии  +   Мониторинг   окружающей  среды   Физическая   безопасность   Гейминг  +  Камеры   (видео/фото)   Автомобили   Уклонение  от   столкновений   Распознавание   водителя   Распознавание  голоса   Медицина   (mHealth)   Мониторинг  пациентов   в  клинике       Мониторинг  пациентов   дома   Мобильный   мониторинг   показателей  здоровья   Анализы  в  домашних   или  лабораторных   условиях   Био-­‐банки   Сельское   хозяйство   Умные  фермы   Управление   животноводством   Точное  земледелие   Мониторинг   эпидемиологической   обстановки   Аэро   Дроны   Мониторинг   окружающего   пространства   Общение/развлечение   в  полете  (пилот/ пассажир)   Юридические  вопросы   Регистрация   пребывания   Регистрация   огнестрельного  оружия     Безопасность   Управление   идентификацией   Наружное  наблюдение   Контроль  физического   доступа   Мониторинг   осужденных   Мониторинг   социальных  сетей     7  
  8. 8. mHealth и инфраструктура IoMT Предпосылки, заинтересованные стороны, концепция оказания медпомощи, архитектура, потоки данных, технологический стек и особенности mHealth-систем 8   ЦЖС МФТИ ИМБП РАН #mHealthLab  
  9. 9. Экономические предпосылки mHealth #mHealthLab   9   Предотвратимые осложнения Ненужные процедуры Неэффективность Ошибки Положительный исход 30-40% потери 60-70% польза Положительный исход100% польза 2020 2015 *  По  данным  американской  компании  HealthCatalyst  на  основе  североамериканской  статистики   За  что  готов  платить  пациент*?  
  10. 10. Заинтересованные стороны mHealth #mHealthLab   10   Пациент Ученый, страховщик, и т.п. Врач ? ? ? Зачем? Что это (лекарство, манипуляция, курс лечения) дает мне? Что происходит? Как это (лекарство, манипуляция, процедура) отражается на лечении пациента? Как работает? Как это (лекарство, манипуляция, курс лечения) работает в разных условиях?
  11. 11. Концепция оказания медпомощи в mHealth* #mHealthLab   *  По  данным  публикации  «mHealth:  From  Smartphones  to  Smart  Systems»   Пациент Удобство и снижение издержек во время лечения (в клинике или дома) Поддержка решений врача Координация лечения или реабилитации Вовлечение пациентов в процесс лечения или реабилитации Управление курсом лечения (реабилитации) Управление мониторингом пациентов Профилактика и оздоровление Госпитализация, скорая или высокотехнологичная мед.помощь Персональные коммуникации Дистанционный мониторинг Диагностика Обучающие курсы и коучинг Представление интересов (перед страховыми, работодателями и т.д.) Фактическая информация о состоянии пациента Поток данных в систему PHR/EHR Устройства Инфраструктура 11  
  12. 12. Бизнес-модели оператора mHealth 12   Бизнес-­‐модель   предоставления  услуг   mHealth   Уровень   услуги   Варианты   бизнес-­‐ модели   Функциональное  описание      BRANDED      SERVICE   L7   В2С   Прямые  инфо-­‐медицинские  услуги  клиентам   L6   В2С2B   Прямые  инфо-­‐коммуникационные   услуги  мониторинга,  экспертиза  через  партнеров        BRANDED      PLATFORM   L5   В2В2С   PHR  платформа  +  свои  IoMT-­‐устройства  и  приложения.  Все   услуги  через  партнеров   L4   В2В   PHR  платформа  ("движок")  для  провайдеров  услуг      CONNECTIVITY   L3   В2В2С   "Агрегация"  услуг  различных  поставщиков  услуг  IoMT  -­‐  маркет   плейс  +  тарифы  +  биллинг   L2   В2С   Предоставление  базовых  услуг  связи  для  сервисов  мониторинга   состояния   L1   В2В   Предоставление  базовых  услуг  связи  для  медицинских   учреждений  
  13. 13. #mHealthLab   13   № Приложения mHealth Вариант реализации Получаемые выгоды 1 Контроль над хроническими заболеваниями Носимые мониторы Упреждающие манипуляции 2 Соблюдение курса лечения Напоминания и алармы посредством сообщений, email, мобильных приложений Увеличение удовлетворенности пациентов 3 Удаленный мониторинг пациента Система отслеживания (трекинга) местоположения и безопасности пациента Снижение стоимости лечения 4 Доступ к медицинской информации Электронная медицинская карта (PHR/EHR) Перемещение в дом престарелых без потерь медицинской информации 5 Взаимодействие между врачами и другим медицинским персоналом Соцсети, основанные на Web- технологиях Возросшая доля самоуправления 6 Индивидуальные программы по реабилитации и фитнесу Системы мониторинга питания, физической активности, качества жизни, основанные на Web-технологиях •  Улучшенное здоровья и процесс реабилитации •  Возросшее качество жизни •  Снижение нагрузки на родственников и медперсонал по уходу •  Улучшенное взаимодействие между врачом, пациентом, родственниками и медперсоналом по уходу Примеры приложений mHealth и их результаты
  14. 14. Архитектура систем mHealth (схематично) #mHealthLab   100% мобильность В клинике или дома IoMT-frontend IoMT-backend IoMT приложения M2M-сеть IoMT устройства App Backend BioData Storage HL7 Gateway Мониторинг пациентов Курсы лечения Управление хронич. заб. Врач Ученый Реабилита- ция и фитнес Корпорат. соцсети PHR/EHR Концентратор данных Смартфон Пациент Пациент Спутниковая сеть Сотовая сеть Проводная и беспровод- ная сеть WBAN - IEEE 802.15.6 - ZigBee / IEEE 802.15.4 - Bluetooth, Bluetooth LE - Wireless USB - Proprietary solutions (ANT, Sensium, Zarlink, Z-Wave) Access network - GSM, UMTS - LTE, LTE-A - WiMAX - WLAN - Satellite 14  
  15. 15. Потоки данных в системах mHealth #mHealthLab   Медработник Пациент WBAN M2M-сеть mHealth Оператор Клиника Облачное решение Диета и образ жизни Фитнес PHR Врач МИС / ЕГИС Мониторинг пациентов Курсы лечения Управл. хроническими заболев. Реабилитация EHR Имплантируемые мед. устройства Нательные мед. устройства Носимые мед. устройства Стационарные мед. устройства Кон- цент- ратор дан- ных 15  
  16. 16. Технологический стек систем mHealth (задачи) #mHealthLab   16   IoMT устройства IoMT Device Сенсор Первичная обработка сигнала WBAN передатчик IoMT Data Hub WBAN приемник Вторичная обработка сигнала M2M передатчик M2M-сеть WLAN/ Ethernet/ PSTN/ etc Core Networks mHealth- Оператор IoT Middleware M2M приемник Декодирование и агрегация данных Сохранение данных IoMT Platform Долгосрочное хранение данных Поиск паттернов и генерация событий Предоставление данных по запросам Клиника IHE Components Интеграция с облаком mHealth- оператора EHR Modellind and Machine Learning Modelling Platform Machine Learning Tools Analitycs Analitycs Platform Visualization Tools
  17. 17. Технологический стек систем mHealth (решения) #mHealthLab   Hadrware IoT Middleware IHE Components Modelling and ML Tools Analitycs and Visualuzation HW (inc. WBAN) Hardware platform: - Renesas - Texas Instrumets - Microchip - STM - Arduino (Amtel) - Raspberry, etc Transport wireless protocols: - IEEE 802.15.6 - ZigBee / IEEE 802.15.4 - Bluetooth, Bluetooth LE - etc Middleware and Platforms IoT Middleware: - OpenRemote - OpenHAB - iotsys, etc IoMT Platforms: - MS HealthVault - Google Health - Qualcomm Life 2net, etc M2M Protocols App. Level Protocols Encoding: - CSV, JSON, XML - BSON, Message Pack - Protocols Buffers M2M communications: - MQTT - MQTT-SN - AMQP - CoAP - HTTP Platforms Interoperability: - Mirth Connect - eTransX - HL7 Interface Engine, etc EHR: - OpenEMR - FreeMED - OpenMRS, etc Frameworks and Platforms ML Frameworks: - scikit-learn - shogun - MLlib, etc Platforms: - R + RStudio - Matlab - Spark, etc Libraries and Platforms Charting libraries: - D3.js - Chart.js - Highchart.js, etc Analitycs Platforms: - Tableau - QlikView - Omniscope, etc 17  
  18. 18. Специфика IoMT-устройств #mHealthLab   Многие  IoT-­‐устройства  генерируют  данные,  охраняемые  152-­‐ФЗ.   Однако  с  IoMT-­‐устройствами  все  обстоит  значительно  сложнее:   •  IoMT-­‐устройства  генерируют  медицинские  данные,  наиболее   чувствительные  к  компрометации   •  Взлом  и  несанкционированное  использование  IoT-­‐устройств   может  привести  к  смерти  или  проблемам  со  здоровьем  владельца     •  Интерес  злоумышленников  к  шантажу  и  вымогательству   посредством  компрометации  IoT-­‐устройств  с  большой  долей   вероятности  в  перспективе  3-­‐5  лет  приведет  к  развитому   «черному»  рынку  соответствующих  преступных  услуг  (по  аналогии   с  рынком  botnets)   •  ФСБ  необходимо  скоординировано  с  международными   институтами  стандартизации  как  можно  скорее  начать  работу  по   стандартизации  и  сертификации  надежных  механизмов  защиты   IoMT-­‐устройств,  применимых  на  территории  РФ   Nanoribbon  Heart  Implant   18  
  19. 19. MedCore – медицинские устройства мониторинга здоровья для mHealth Решаемые задачи, номенклатура и варианты использования IoMT-устройств, варианты архитектуры mHealth-систем 19   ЦЖС МФТИ ИМБП РАН #mHealthLab  
  20. 20. Решаемые задачи #mHealthLab   MedCore  –  интегрированный  набор  IoMT-­‐устройств  и  комплементарного   ПО  для  построения  комплексных  медицинских  или  телебиометрических   решений  в  следующих  областях:   •  Медицина  (лечение  хронических  больных,  мониторинг  пациентов…)   •  Реабилитация  (уход  за  новорожденными,  лежачими  больными…)   •  Спорт  и  фитнес  (треккинг  показателей,  хронометраж  тренировок…)   •  Здоровый  образ  жизни  (хронометраж  сна,  контроль  храпа…)   •  Интенсивные  производственные  процессы  (мониторинг   работоспособности  операторов,  диспетчеров,  бойцов…)   MedCore  направлен  на  комплексное  решение  задач   мониторинга  биометрических  показателей  здоровья  в   реальном  масштабе  времени  и  хронометража  состояния   человека  с  медицинской  точностью     20  
  21. 21. #mHealthLab   21   № Устройство / ПО Принцип действия Логический уровень 1 Бесконтактный сенсор низкочастотной БКГ Механические колебания фрагмента тела, находящегося над сенсором Датчик 2 Сенсор-наклейка одноканальной ЭКГ Колебания электрического потенциала, снятые с кожи в области груди и рук Датчик 3 Сенсор-наклейка широкополосный микрофон Звуковые колебания, снятые с кожи в области груди или живота Датчик 4 Сенсор-клипса SpO2 Колебания светопроницаемой способности кожи, снятые в области кистей, ступней, уха Датчик 5 Сенсор-наклейка температуры тела Температура кожи в области груди, живота Датчик 6 Сенсор-наклейка гироскоп и 3D- акселерометр   Механические колебания и положение груди, живота, спины, рук и ног   Датчик 7 Концентратор  данных Агрегация данных с датчиков и их передача в облако Протокол 8 API для смартфона (Android, IOS) Передача данных для мобильных приложений Протокол 9 API для ингеграции с облачными приложениями Передача данных для облачных приложений и хранилищ биометрических данных Протокол Линейка устройств и ПО MedCore
  22. 22. #mHealthLab   22   № Устройство Вариант использования 1 Бесконтактный сенсор низкочастотной БКГ •  Хронометраж сна •  Хронометраж постельного режима •  Регистрация апноэ •  Регистрация судорог, конвульсий •  Измерение основных биометрических показателей человека в состоянии лежа •  Измерение уровня стресса и усталости у оператора (водителя, летчика и т.п.) в состоянии сидя 2 Сенсор-наклейка одноканальной ЭКГ •  Кардиомониторинг в течение дня •  Каскадирование устройств для многоканального снятия ЭКГ, включая холтеровское мониторирование •  Измерение уровня стресса и усталости у оператора (водителя, летчика и т.п.) в подвижном состоянии 3 Сенсор-наклейка широкополосный микрофон •  Прослушивание сердцебиения плода (для беременных) •  Определение посторонних шумов во время дыхания •  Определение частоты дыхания в течение дня •  Определение силы окружающего шума 4 Сенсор-наклейка SpO2 •  Определение сатурации гемоглобина артериальной крови 5 Сенсор-наклейка температуры тела •  Определение температуры тела 6 Сенсор-наклейка гироскоп и 3D-акселерометр   •  Определение положения тела •  Определение движения тела •  Каскадирование устройств для снятия 3D БКГ 7-9 Концентратор  данных, API •  Сбор биоданных с сенсоров, передача данных в IoT-Middleware или mHealth-облако •  Вычисления, связанные с предварительной обработкой «сырых» биоданных Варианты использования устройств и ПО MedCore
  23. 23. Построение mHealth-системы на базе Open mHealth (схематично) #mHealthLab   23   ERP ЛИС ETL EHR REST Mobile HL7 GATE WEB МИС 3D Data Hub БКГ ЭКГ Темп IoMT устройства M2M-сеть Клиника SpO2 ИТ-системы Клиники Компоненты Open mHealth Компоненты MedCore Устройства используются в больничной палате или домашних условиях
  24. 24. Построение IoTM-системы на базе OpenHAB (схематично) #mHealthLab   24   xPL KNX Add- ons Core REST Mobile Event Bus WEB VSCP 3D Data Hub БКГ ЭКГ Темп IoMT устройства M2M-сеть Облако OpenHAB SpO2 Компоненты OpenHAB для интеграции со Smart- устройствами (локально в доме)Компоненты MedCore Микро фон Смарт фон Persis tence Event Bus Интерфейсы OpenHAB RS- 232 Компоненты OpenHAB в публичном облаке Устройства используются в спальной комнате Устройства используются во время занятий спортом
  25. 25. 25   Прозоров Александр Александрович Научный сотрудник Лаборатории специальной медицинской техники и технологий МФТИ Научный сотрудник Инновационного центра космической медицины ИМБП РАН Генеральный директор МИП «Мобайл Хелс Лаб» Email: ap@mhealthlab.ru Mobi: +7 916 9989619 Есть вопросы? Задавайте! #mHealthLab  

×