Transfer of biological information via TV channels of communication from remote Arctic zone of Russian Federation

Full Text

Введение. Большая территория Российской Федерации, включающая Арктическую зону и другие отдаленные труднодоступные регионы и районы страны, несет в себе проблему сложной логистической транспортной составляющей в освоении, строительстве и эксплуатации промышленных объектов, поддержании инфраструктуры и жизнеобеспечения, а также возможности и доступности оказания плановой и экстренной медицинской помощи находящемуся на данных территориях контингенту [2]. Выезды бригад скорой медицинской помощи, вылеты вертолетов и самолетов санитарной авиации на значительные расстояния требуют существенных материальных затрат, связаны с большими рисками перелетов в экстремальных условиях Крайнего Севера [3]. В определенных ситуациях при плохих погодных условиях вылет (выезд) реанимационных бригад и бригад медицины катастроф может быть невозможен, что в ряде случаев лишает травмированных и заболевших медицинской помощи на сроки до нескольких суток, что может привести к летальному исходу у пациента или к развитию затяжного хронического течения заболевания [4]. Внедрение системы передачи биологической информации – данных лабораторных и аппаратных исследований значительно сокращает сроки оказания медицинской помощи [5].

Цель. Изучение технологии передачи биологической информации, включая электрокардиограмму (ЭКГ), ультразвуковое исследование (УЗИ), рентгенографию, данные лабораторных анализов по телеканалам связи.

Материалы и методы. Материалом исследования являются медицинские аппаратные исследования человека – структурно-функциональная схема разработанной системы, технологии снятия цифровизации и шифровки биологических данных человека (ЭКГ, УЗИ, цифровые рентгенограммы, клинические лабораторные данные) и используемые каналы телекоммуникационной связи.

Результаты. Изучены цифровые составляющие на различных носителях снятой биологической информации при аппаратных диагностических исследованиях больных. Проанализированы имеющиеся в эксплуатации каналы связи в Арктической зоне. Передача биологической информации по телеканалам связи из медицинских учреждений отдаленных арктических населенных пунктов в городские клинические центры позволит значительно повысить качество медицинских консультаций и оказание медицинской помощи размещенным контингентам. Для создания системы распознавания и передачи по телекоммуникационным системам биологической информации в виде аппаратных показателей исследования органов и систем организма ЭКГ, УЗИ внутренних органов, рентгенографии легких, костей скелета, черепа; гематологических и биохимических показателей крови, анализа мочи выполнено коммуникационное соединение [5, 6]:

1. Медицинской диагностической аппаратуры;
2. Системы видео-конференц-связи;
3. Создано специализированное программное обеспечение;
4. Разработано мобильное автоматизированное защищенное рабочее место врача для телемедицинской работы.

Состав медицинского оборудования: 1. Электрокардиограф цифровой; 2. УЗИ-аппарат; 3. Портативный рентгеновский аппарат; 4. Гематологический анализатор крови; 5. Биохимический анализатор крови; 6. Анализатор мочи клинический лабораторный; 7. Тонометр медицинский; 8. Спирометр; 9. Отоскоп.

Для создания телекоммуникационного канала передачи данных биологических обследований пациента использованы: 1. Вычислительный модуль – процессор (ОЗУ DDR4), накопители HDD, SSD; видеокарта; операционная система Windows 10/Linux; 2. Модуль средств защиты информации; 3. Коммутационный модуль; 4. Порты для подключения медицинского оборудования – сетевые интерфейсы. Устройство для подключения эндоскопов, УЗИ, отоскопов, флюорографов, портативных лабораторий, электрокардиографа и др.; 5. Модуль видео-конференц-связи: PTZ-камера, спикерфон, программное обеспечение видео-конференц-связи; 6. Специализированное программное обеспечение для работы с DICOM-изображениями [7–9] (рис. 1).

 

Рис. 1. Структурно-функциональная схема комплекса телемедицинской аппаратуры Казанского завода вычислительной техники и ООО «Ай Си Эл Техно», Казань

Fig. 1. Structural and functional diagram of the telemedicine equipment complex of the Kazan Computer Equipment Plant and ICL Techno LLC, Kazan

 

Современные телекоммуникационные каналы связи, используемые для передачи данных в Мурманской области и в других регионах Российской Федерации, включая приполярные и полярные регионы (республика Карелия, Ямало-Ненецкий автономный округ, Камчатский край), это кабельные каналы; оптоволоконные; каналы радиосвязи и сотовой связи; спутниковые каналы связи. Для передачи персональных биологических данных пациентов потребовалось использование оптоволоконных (10 Гб в мин) и современных кабельных каналов (1 Гб в мин). Для сохранения передаваемых результатов обследования пациентов и пострадавших необходимо применить конверторы (шифраторы) имеющейся сети Vitnet [10].

Достигнутые эффекты от передачи биомедицинских данных по каналам телекоммуникационных связей: подключение медицинских центров (также учреждений третьего уровня), расположенных в труднодоступных местах; качественно изменился подход к госпитализации пациентов при вызове санитарной авиации или для принятия решения об эвакуации и, как следствие, экономия средств от эксплуатации вертолетов и самолетов при отсутствии необходимости в эвакуации или госпитализации; возможность круглосуточного мониторирования медицинских показателей больного до прилета санитарной авиации (рис. 2).

 

Рис. 2. Административно-жилой комплекс и медицинский блок на о. Земля Александры архипелага Земля Франца-Иосифа

Fig. 2. Administrative residential complex and medical block on the Alexander Land island of the Franz Josef Land archipelago

 

Потребовалось обучение работе с медицинским комплексом как минимум двух представителей отдаленного лечебного учреждения или медицинского пункта для доведения работы с комплексом до автоматизма. На отдаленных арктических островах организовано включение в комплекс специализированного оборудования усиления связи (усилитель сигнала сотовой связи или специальное оборудование спутниковой связи). Для сравнения показателей обследования пациентов в динамике необходимо обеспечение доступа врачей к электронным медицинским картам пациентов из многопрофильных стационаров, к которым прикреплены пациенты в период пребывания на континентальной части.

Обсуждение. Количество военно-медицинских организаций в Вооруженных Силах Российской Федерации, обеспеченных телемедицинскими комплексами, с 2016 по 2021 г. увеличилось в 6,4 раза: с 8 до 51, и продолжало возрастать в 2022–2023 гг. за счет дополнительного оснащения в основном отдаленно дислоцированных филиалов военных госпиталей, медицинских рот и медицинских подразделений; число проводимых телемедицинских консультаций между ними и центральными военно-медицинскими учреждениями приблизилось к 2000 в год [2, 5]. Телемедицинская аппаратура успешно используется с 2017 г. в медицинских блоках развернутых подразделений на островах Арктической зоны: о. Котельный (архипелаг Новосибирские острова), о. Земля Александры (архипелаг Земля Франца-Иосифа), о. Средний (архипелага Северная Земля), в медицинской роте отдаленно расположенной отдельной мотострелковой бригады (Арктической) в п. Алакуртти Мурманской области. В настоящее время все более актуальна возможность использования телемедицинских комплексов для медицинского обеспечения гражданских судов и военных кораблей Российской Федерации в дальней морской и океанской зонах и на линейных атомных ледоколах Северного морского пути, оснащенных современными медицинскими амбулаториями с операционными, реанимационными, лазаретами и лабораторно-диагностической аппаратурой. В мае 2022 г. на судне «Тавр» Архангельского морского порта в рейсе выполнена апробация мобильного телемедицинского комплекса «Система удаленных телемедицинских консультаций» (СУТК). За две недели плавания в море после подключения комплекса был проведен скрининг состояния здоровья всех членов экипажа, при этом три работника судна по медицинским показаниям были взяты под динамический диспансерный контроль. Выполнялась апробация и реальное использование телемедицинской аппаратуры, при этом особенно востребованными у 36 членов экипажа были онлайн-консультации с врачами береговых многопрофильных лечебных учреждений (88,4 %), офлайн-ЭКГ с интерпретацией врачей-консультантов профильных лечебных отделений больниц (42,6 %); офлайн-лабораторные исследования общего анализа крови, мочи и биохимического анализа крови с использованием консультативной помощи врачей специализированных лечебных отделений больниц (33,5 %); онлайн-УЗИ исследований с сопровождением врачей УЗИ-диагностики на берегу (12,7 %); офлайн-рентгеновские исследования с описанием цифровых снимков врачей-рентгенологов больниц (11,4 %). Наиболее целесообразно использовать СУТК на крупных морских судах (линейных ледоколах, крупных спасательных судах и буксирах, пассажирских лайнерах, крупных плавающих базах рыболовецких судов) со штатным врачебным персоналом, и оборудованных большими медицинскими амбулаториями, операционными и лазаретами с наличием реанимационной, диагностической и рентгеновской аппаратуры (рис. 3).

 

Рис. 3. Мобильный телемедицинский комплекс Казанского завода вычислительной техники и ООО «Ай Си Эл Техно»

Fig. 3. Mobile telemedicine complex produced by the Kazan Computer Equipment Plant and LLC «ICL Techno»

 

Морской коллегией при Правительстве Российской Федерации на расширенном заседании 11.12.2022 г. вынесено предложение Министерству транспорта РФ и Министерству здравоохранения РФ укомплектовать один из линейных ледоколов, следующих по Северному морскому пути, бригадой специализированной медицинской помощи (хирург, терапевт, реаниматолог) и мобильным комплексом телемедицинской аппаратуры.

Заключение. Внедрение системы передачи данных лабораторных и аппаратных исследований с использованием современных телекоммуникационных систем с визуализацией по видеосвязи объективного статуса и общего состояния больного или пострадавшего значительно сокращает сроки оказания помощи после снятия основного комплекса лабораторно-диагностических показателей и установки окончательного диагноза. Состав телемедицинского мобильного комплекса включает в себя современные медицинские диагностические аппараты: цифровые электрокардиографы, УЗИ-аппараты, портативные цифровые рентгеновские аппараты, портативные гематологические анализаторы крови, цифровые биохимические анализаторы крови и мочи, медицинские цифровые спирометры, отоскопы. Коммуникационный канал передачи биологических данных состоит из вычислительного модуля – процессора (ОЗУ); накопителя HDD, SSD; видеокарты; операционной системы Windows (предпочтительно10/Linux); модуля средств защиты информации; коммутационного модуля; портов для подключения медицинского оборудования.

Для онлайн-консультирования и прямой связи между врачом отдаленного медпункта, пациентами и специалистами центрального лечебного учреждения используется модуль видео-конференц-связи: PTZ-камера, спикерфон, программное обеспечение видео-конференц-связи и специализированное программное обеспечение для работы с DICOM-изображениями.

Применение системы отдаленного регистрирования и передачи биологических данных имеет большой экономический эффект и значительно повышает клинические возможности диагностики, консультирования и лечения пациентов, размещенных на отдаленных объектах Арктической зоны Российской Федерации и других труднодоступных территорий. В случае задержки вылета (выезда) реанимационно-хирургической бригады будет иметься возможность круглосуточного мониторирования медицинских показателей больного до прилета санитарной авиации.

Целесообразно использовать СУТК на крупных морских судах (линейных ледоколах, крупных спасательных судах и буксирах), со штатным врачебным персоналом и оборудованных большими медицинскими амбулаториями, операционными и лазаретами с наличием реанимационной, диагностической и рентгеновской аппаратуры.

Использование системы телемедицинских консультаций с удаленным обследованием больного или пострадавшего с помощью современной диагностической аппаратуры, шифровки и передачи данных (рентгенографии, УЗИ, ЭКГ, лабораторных анализов) из Арктической островной зоны и других отдаленных территорий в центры медицинских консультаций Мурманска, Архангельска, Москвы, Санкт-Петербурга значительно снизит расходы при постановке диагноза и затраты при выездах бригад скорой медицинской помощи и привлечении вертолетов и самолетов санитарной авиации.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства, согласно международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).

Наибольший вклад распределен следующим образом. Вклад в концепцию и план исследования – Вклад в концепцию и план исследования – Ю. Н. Закревский, Д. А.Архангельский. Вклад в сбор данных – А. А. Шавгалиев, Ю. Н. Закревский. Вклад в анализ данных и выводы – А. А. Шавгалиев, Ю. Н. Закревский, Н. Ф. Гезей. Вклад в подготовку рукописи – Ю. Н. Закревский, Н. Ф. Гезей

Author сontributions. All authors according to the ICMJE criteria participated in the development of the concept of the article, obtaining and analyzing factual data, writing and editing the text of the article, checking and approving the text of the article.

Special contribution. IMU, VVR contribution to the concept and plan of the study. IMU, VVR, ESO, AAS contribution to data collection, contribution to data analysis and conclusions. IMU, VVR contribution to the preparation of the manuscript.

Потенциальный конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Disclosure. The authors declare that they have no competing interests.

About the authors

Yuri N. Zakrevsky

Murmansk Arctic University

Author for correspondence.
Email: zakrev.sever@bk.ru

Dr. of Sci. (Med.), Dean of the Faculty of Medicine of the Murmansk Arctic State University (MAU), Professor of the Department of Clinical Medicine, full member of the Academy of Military Sciences

Russian Federation, Murmansk

Albert A. Shagivaleev

Kazan Computer Equipment Plant, LLC “ICL Techno”

Email: a.shagivaleev@icl.kazan.ru

Cand. of Sci. (Technic.), Deputy Head of LLC “ICL Techno”, Kazan Computer Equipment Plant

Russian Federation, Kazan

Dmitry A. Arkhangelsky

1469 Naval Clinical Hospital of the Russian Ministry of Defense

Email: zakrev.sever@bk.ru

Cand. of Sci. (Med.), Head of the Federal State Institution “1469 Naval Clinical Hospital” of the Russian Ministry of Defense

Russian Federation, Severomorsk

Natalya F. Gesey

Murmansk city clinic No. 1

Email: zakrev.sever@bk.ru

deputy chief physician for methodological work of the state budgetary healthcare institution “Murmansk city clinic No. 1”

Russian Federation, Murmansk

References

Supplementary files