Способ и система помощи пользователю в самостоятельном проведении медицинских процедур, состоящих из нескольких действий - RU2244506C2

Чертежи

Показать все 8 чертежа(ей)

Описание

Данное изобретение относится к способу помощи пользователю в самостоятельном проведении медицинских процедур, причем указанные процедуры состоят из нескольких действий.

Изобретение также относится к системе/устройству для помощи пользователям в самостоятельном проведении медицинских процедур, причем указанные процедуры состоят из нескольких действий.

В данном случае считают, что пользователь или пациент являются пациентом, больным диабетом.

В течение ряда лет можно приобрести различные приборы для лечения диабета, например, для инъекции инсулина, измерения уровня сахара в крови (такие устройства называют глюкометрами), для взятия проб крови, а также другие приспособления, позволяющие пациенту самостоятельно обслуживать свои потребности, связанные с болезнью, при высоком уровне безопасности.

Многие больные диабетом - пожилые люди, которые легко могут почувствовать неуверенность при пользовании медицинским оборудованием. Очень обнадеживающим и, следовательно, важным является получение пользователем обратной связи от системы, подтверждающей, что все в норме от технического функционирования системы до физиологического состояния пациента. Это повышает уровень психологической защищенности пациента, что вносит свой вклад в улучшение качества жизни пациентов с такими заболеваниями, как диабет.

Традиционно люди, больные диабетом, живут со строгим набором правил типа “делай так” - “не делай так”. Это исторически сложившаяся потребность соответствия терапевтическому режиму. Целью этого было достижение хорошо управляемого уровня глюкозы в крови (УГК) и, за счет этого, значительное снижение риска осложнений. Такое положение является крайне нежелательным с точки зрения “качества жизни”. Оно часто приводит к плохому настроению, о котором известно, что оно приводит к плохой регуляции УГК. Так образовался замкнутый круг, который трудно разорвать больному диабетом.

Кроме того, в некоторых обществах и культурах существует сопротивление применению шприцев и игл для введения лекарств, и поэтому люди выбирают альтернативные пути для того, чтобы выдерживать предписанный режим. Однако это зачастую приводит к тому, что люди избирают альтернативный путь, не полностью соответствующий оптимальному режиму, и, тем самым, избирают неверную альтернативу с отрицательным эффектом.

Далее метаболизм является очень сложной и динамичной системой. Очень трудно получить и обновлять комплексные сведения о диабетике, так как играют роль многочисленные факторы. Весьма вероятно, что диабетик не получит комплексной оценки состояния или будет основываться на слишком упрощенных правилах поведения или периодически игнорировать плохое самочувствие.

В прошлые годы предложили разнообразные системы в попытке облегчить трудности, связанные с диабетом. Такие системы в основном выполняют функции учета и просто регистрируют любые входные данные, которые укажет пользователь. В таких системах данные о пище и физических нагрузках обычно вводят по инициативе пользователя. Системы, которые основываются на обязанности пользователя произвести ряд действий, трудно заставить хорошо работать, так как пользователь неохотно взаимодействует с ними.

Описание патента WO 95/32480 раскрывает медицинскую информационную систему для генерирования отчетов, в которой имеется прибор - датчик пациента, - управляемый через пользовательский интерфейс пациентом с помощью микроконтроллера, который записывает данные в устройство памяти и устройство для выработки отчетов. Здесь также описан алгоритм предупреждения с граничными значениями зоны, задаваемыми пользователем с согласия врача. Эта система просто регистрирует любые входные данные, вводимые пользователем.

Описание патента WO 94/24929 раскрывает систему поддержки и мониторинга пациента, в которой имеется база данных, расположенная в удаленном месте, предназначенная для сбора в удаленную базу данных информации от датчиков и систем ввода лекарств. Эта система также регистрирует информацию, вводимую пользователем, и может инициировать отклик медиков на основе полученных параметров.

Задачей данного изобретения является предложить способ, предоставляющий пациенту свободу действий по отношению к самостоятельному уходу за собой.

Этого достигают путем предоставления пользователю указаний в плане самостоятельного ухода за собой в виде представления вариантов или возможностей таким образом, чтобы соблюдения режима можно было достигнуть различными путями.

Подробнее изобретение относится к способу ассистирования пользователю в самостоятельном проведении медицинских процедур, причем указанные процедуры состоят из нескольких действий, причем способ включает операции сбора в одной или нескольких базах данных информации, представляющей собой величины параметров, значимых для указанного самостоятельного проведения медицинских процедур, и в одной или в нескольких базах данных информации, представляющей величины параметров, значимых для обработки одной или нескольких баз данных, чтобы предоставить альтернативные варианты выбора между двумя и более действиями и соответствующие величины для каждого из действий.

Таким образом, процесс самостоятельного ухода за собой пользователя изменяется от ограничений к возможностям, улучшая тем самым общее качество жизни пользователя и гарантируя, что самостоятельный уход за собой полнее соответствует предписанному режиму. Это исключает выбор пользователем тех действии и альтернатив, которые не полностью или совсем не соответствуют оптимальному режиму из-за отсутствия четкой комплексной оценки сложных факторов, связанных с уходом за самим собой.

Из-за того, что пользователю предлагают некоторое количество вариантов, он сможет выбрать те, которые ему больше нравятся, и получить правильное и полное лечение вместо того, чтобы своевольно выбрать самый легкий и наиболее приятный курс действий, который может быть неверным или недостаточным и привести к отрицательным последствиям.

Кроме того, возможность выбора вариантов, соответствующих предписанному режиму, дает пользователю возможность чувствовать контроль над процессом лечения и улучшает способность пациента адаптироваться к лечению в повседневной жизни.

Кроме того, пропадает чувство, что пациент тяжело болен, так как он получает набор вариантов для выбора вместо диктата процедур.

Еще одной задачей изобретения является оценка одного или нескольких будущих значений одного из указанных параметров для получения информации о состоянии пользователя в ближайшем будущем, тем самым улучшая возможности представления лучших, более подходящих вариантов выбора.

Одним способом оценки одного или нескольких будущих значений может быть оценка на основе динамической модели, представляющей метаболизм человека.

Еще одной задачей изобретения является обеспечение эффективного мониторинга электронной информации, используемой пациентом для самостоятельного проведения медицинских процедур, чтобы достичь более высокого уровня безопасности как функциональной, так и эмоциональной, и эффективной обратной связи пациенту.

Изобретение также относится к вычислительным системам, имеющим средства для выполнения программ, в которых программа при исполнении обеспечивает реализацию компьютером способа в соответствии и пп.1-19 формулы изобретения.

Под вычислительной системой понимают систему, содержащую средства обработки и программируемую время от времени для выполнения набора инструкцию или команду, такую как система для самостоятельного проведения медицинских процедур, например, состоящая из одного или нескольких датчиков, устройств для введения лекарств, сбора данных и средств отображения, или обычная вычислительная система, такая как персональный компьютер, портативный компьютер, миниатюрный компьютер, или система, содержащая, по меньшей мере, одно устройство, содержащее микроконтроллер, предназначенный для исполнения программы (в постоянной или переменной форме), и так далее.

Изобретение также относится к машиночитаемым носителям, на которые записана программа, которая при ее исполнении реализует на компьютере способ, соответствующий пп.1-19 формулы изобретения.

Машиночитаемым носителем может быть, например, CD ROM, магнитный диск, схема ПЗУ, сетевое соединение или вообще любая среда, которая способна предоставить вычислительной системе информацию о том, как выполнить инструкции или команды.

Вышеуказанная система и способ нуждаются в наиболее качественной из возможных процедур сбора данных, чтобы представить релевантные и полезные предложения на выбор пользователю. В предпочтительном варианте реализации изобретения используют систему и способ, которые относятся к отдельным устройствам, оснащенным электронным оборудованием связи, так что устройства в состоянии двустороннего обмена данными часто обмениваются информацией между собой. Таким образом, возможно достичь улучшенной функциональной безопасности, увеличить суммарную информационную емкость системы, улучшить возможности для обратной связи, например, в форме проверки системой всех устройств и сообщения о том, что все устройства работают нормально и настроены правильно, а также в форме предоставления пациенту на выбор нескольких своевременных возможных вариантов для текущей ситуации.

Отдельные устройства могут конструировать для выполнения различных соответствующих функций, значимых для лечения, например, диабета, такие как: ланцетное устройство, анализатор жидкостей организма, одно или несколько устройств для введения заданной дозы лекарств пациенту. Кроме того, могут присутствовать несколько других вспомогательных средств, применяемых пациентами-диабетиками, например тестовые полоски для анализатора крови, иглы, салфетки для вытирания крови, запасной картридж инсулина, таблетки глюкозы, контейнеры для отходов и тому подобное.

Устройства в соответствии с примером могут передавать информацию, такую как: количество лекарства, тип лекарства, концентрация значимого вещества в организме, например, уровень/концентрация жидкости в организме, временная отметка, количество пищи (например, число единиц углеводов), мера физической активности, уведомления (например, тревожные сигналы и предупреждения) пациенту, характеристики организма (масса, кровяное давление и тому подобное) и сведения о движении материалов, внесенных в инвентарный список. Это гарантирует, что значимую информацию для, например, системы введения лекарства, такой как дозатор, т.е. число единиц инсулина, тип инсулина, дату и время введения смогут автоматически сохранить в памяти, отобразить, получить и передать другим релевантным устройствам и, конкретно говоря, в одну или несколько баз данных, к которым имеют доступ система/способ обработки для получения результатов, описанных выше и ниже. Дозатор может также получать информацию относительно заданного числа единиц инсулина, подлежащего введению, и автоматически устанавливать количество лекарства, подлежащего введению, электромеханическими средствами. Таким образом, пожилые люди и люди с ограниченными возможностями не должны будут устанавливать правильное количество лекарства самостоятельно, а только активизируют дозатор, и, возможно, подтверждение о действительно введенной дозе смогут использовать далее.

Вместо дозатора или совместно с ним могут включить в состав системы другие типы устройств для введения лекарств, такие как ингалятор, предназначенный для введения дозы лекарства в поток воздуха, или раздаточное устройство для таблеток. Ингалятор и/или раздаточное устройство для таблеток могут также устанавливать связь с другими блоками для обмена значимыми данными, как и дозатор, в соответствии с данным изобретением.

Особенно полезно передавать данные от всех устройств в функциональный ведущий модуль или устройство, содержащее программу с наивысшим приоритетом для обеспечения сохранности, калибровки и обновления данных, и возможной передачи, например, во внешний блок, такой как персональный компьютер или базу данных для последующей выборки данных, хранения и обработки. Таким образом, пациент, врач или лечащая бригада могут получить сведения о поведении пациента в динамике и проверить на соответствие предписанной врачом или лечащей бригадой диете или схеме лечения. Это улучшает возможности предоставления выбора в соответствии с изобретением.

Кроме того, имеется возможность для пациента вводить информацию о лечении вручную. Этой информацией могут быть данные анамнеза, а также данные о будущей схеме поведения, например, о планируемых физических упражнениях, введении инсулина, приеме пищи или других лекарств. Эти данные могут накапливать и, таким образом, предоставлять электронный ежедневник диабетика, а также могут использовать их для уведомления пациента с помощью средств приема о том, не опасны ли планируемые действия. Пациент может также получать рекомендованные количества лекарств, нагрузок, пищи и так далее от врача или лечащей бригады или автоматически. Всю эту информацию могут использовать для оценки одного или нескольких значений параметров в будущем, например, УГК.

Очевидно, что так как устройства переносит сам пациент, имеется потенциальный недостаток места для полноценных устройств ввода, например, клавиатуры. Следовательно, информацию, которую невозможно ввести в стандартизированной форме, например личные заметки по поводу лечения, пациент может ввести в устройство с помощью упрощенного устройства ввода однократно, а затем выбирать из списка, если это снова понадобится.

Предпочтительно, чтобы все устройства, входящие в систему, обменивались информацией так, что каждое устройство (или, по меньшей мере, каждое устройство в пределах радиуса действия) получало обновления всей информации, но канал связи с внешними системами имело лишь одно устройство, так чтобы каждый бит информации резервно копировали для лучшей безопасности и надежности. Это требует повышенного объема общей памяти системы.

Для глюкометра в соответствии с вариантом реализации данного изобретения значимой информацией могут быть время и дата измерения, измеренный уровень/концентрация глюкозы в крови, которые могут сохранять или передавать в другое устройство.

Для дозатора в соответствии с вариантом реализации данного изобретения значимой информацией могут быть тип лекарства (например, инсулин продолжительного или краткосрочного действия), число единиц инсулина, подлежащего введению, и дата и время введения. Эту информацию могут либо устанавливать вручную усилиями пациента, либо удаленно врачом или лечащей бригадой или автоматически.

Для ингалятора в соответствии с вариантом реализации данного изобретения значимой информацией могут быть тип лекарства, число единиц лекарства, подлежащего введению и дата и время введения. Эту информацию могут либо устанавливать вручную усилиями пациента, либо удаленно врачом или лечащей бригадой или автоматически.

Для контейнера-укладки в соответствии с вариантом реализации изобретения могут использовать значимую информацию для регистрации содержимого контейнера, так что всякий раз, когда применяют предмет (например, картридж, иглу и т.д.), контейнер-укладка обновит инвентарный список. Этот список можно передавать блоку с наивысшим приоритетом немедленно или позднее, что, в свою очередь, обновит общий список принадлежащих пациенту предметов, так что система может уведомить пациента о необходимости приобрести новый запас предметов. Заказ также могут производить автоматически самой системой, если инвентарный список передают во внешнее устройство, что значительно увеличивает уверенность, комфорт и безопасность пациента.

Для раздаточного устройства для таблеток в соответствии с вариантом реализации данного изобретения значимой информацией могут быть количество выданных таблеток, количество оставшихся таблеток, время раздачи и тип выданных таблеток. Раздаточное устройство может сохранять и/или передавать эту информацию имеющемуся блоку с наивысшим приоритетом или другим блокам в пределах радиуса действия связи.

Ниже описан в подробностях предпочтительный вариант реализации данного изобретения. Этот частный вариант реализации предназначен лишь для примера и не должен трактоваться как ограничение области защиты, заявленной в приложенной формуле изобретения.

Термин “Генератор вариантов” используют в нижеследующем описании для обозначения способа и системы согласно данному изобретению.

Ниже следует подробное описание изобретения со ссылками на чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает схему алгоритма варианта реализации изобретения, иллюстрирующего пример реализации системы Генератора вариантов;

Фиг.2а, 2b и 2с изображают примеры пользовательских интерфейсов, представляющих варианты и получающих выбор пользователя;

Фиг.3 изображает блок-схему примерной экспертной системы на основе модели;

Фиг.4 изображает более подробное представление времязависимой динамической модели пациента, соответствующей изобретению;

Фиг.5 - пример предпочтительной системы, которая может включать реализацию данного изобретения;

Фиг.6 - другой вариант реализации изобретения;

Фиг.7 показывает общую концепцию в соответствии с вариантом реализации изобретения по отношению к обмену данными;

Фиг.8 показывает обмен данными между системой устройств и центральной системой.

Фиг.1 изображает схему алгоритма варианта реализации изобретения, иллюстрирующего пример реализации системы Генератора вариантов.

На шаге 101 предоставляют или обновляют входные данные. Различные типы входных данных обновляют, как представлено на шагах 102-105.

На шаге 102 предоставляют или обновляют данные от лечащей бригады. Это данные описывают индивидуальные характеристики пользователя (пациента), которые действительны в течение времени между консультациями у лечащей бригады. Данные обычно получают в результате тестов, производимых профессионалами здравоохранения (например, чувствительность к инсулину) и вводят в систему силами лечащей бригады, например беспроводным путем с помощью мобильной телефонной системы, как описано для Фиг.8.

На шаге 103 предоставляют данные о лечении, от различных приборов, например от системы портативных устройств, описанных выше в связи и ниже для Фиг.5-7

На шаге 103 могут также вводить данные вручную, пользователем. Данные, указываемые вручную, могут представлять собой, например, температуру тела пользователя, например, если его лихорадит. Предпочтительно, чтобы вводили вручную те данные, которые отличаются от нормальных значений.

Эти данные описывают действительно полученное пациентом лечение (например, прием инсулина в функции времени) и результирующий эффект (например, уровень глюкозы в крови в функции времени). Эти данные собирают различными устройствами, применяемыми пациентом в домашнем лечении и автоматически обменивающимися данными с Генератором вариантов.

На шаге 104 предоставляют или обновляют предыдущие варианты выбора, т.е. данные, полученные от пользователя.

Это запись предыдущих действий, которые пользователь решил предпринять, и которые либо еще не подтверждены другими средствами ввода (например, инъекция инсулина до момента синхронизации между дозатором инсулина и Генератором вариантов) или не могут быть подтверждены другими средствами ввода (например, физические упражнения или прием пищи).

На шаге 105 системный таймер предоставляет информацию о времени в форме временной отметки. Дополнительно могут указывать и дату.

Для данного способа важно учитывать время, так как альтернативные предложения для пользователя изменяются с течением времени.

Информацию, предоставленную или обновленную на шагах 102-105, собирают в базе данных в виде набора данных на шаге 106.

До обработки входных данных система производит тест на шаге 107 для определения, достаточны ли количество и/или качество входной информации для того, чтобы выработать правильные и релевантные предложения по поведению пользователя, чтобы представить их пользователю с помощью системы Генератора вариантов.

Если тест дает отрицательный результат, т.е. входные данные недостаточны для выработки релевантных выходных данных, пользователя ставят в известность о том факте, что Генератор вариантов в данный момент не способен предложить рекомендации из-за недостатка входных данных, и отображают запрос на ввод более подробных данных, и вырабатывают сигнал предупреждения на шаге 108.

Если тест дает положительный результат, способ продолжают применять на шаге 109, на котором введенные или предоставленные данные обрабатывают с помощью экспертной системы, например, с помощью модели.

Экспертная система - это в общем модель контура управления для уровня глюкозы в крови человека. На основе введенных данных и накопленного анамнеза в Генераторе вариантов, модель разработана таким образом, чтобы имитировать и предсказывать регулирование глюкозы в крови отдельного пользователя системы Генератора вариантов. См. фиг.3,4 для более подробного описания экспертной системы.

Для каждого из n возможных действий пользователя, реализованных в системе Генератора вариантов, в модель вводят информацию о текущем уровне глюкозы в крови, желаемом уровне глюкозы в крови, текущем времени, n-1 действиях пользователя, установленных в текущее значение (прочие равные условия), и одно действие пользователя рассматривают как переменное значение. После выполнения n перерасчетов контура управления, по одному для каждого из n возможных действий пользователя, рассматриваемых как переменное значение, экспертная система вырабатывает n возможных путей приведения текущего уровня глюкозы в крови к желаемому значению. После этого требуется оценка n альтернативных предложений, чтобы исключить предложения, которые невозможно реализовать (например, невозможно съесть отрицательное количество пищи), так чтобы выработать “не менее n” правильных и реализуемых предложений возможных вариантов выбора 110.

В целом, чем раньше выбирают предложения, т.е. действуют по ситуации, тем больше возможных вариантов доступно пользователю. Иными словами, по мере истечения времени число предложений или вариантов все уменьшается, а также они становятся все более ограничительными, так как состояние пользователя становится все более серьезным, т.е. отклоняется от нормального УГК, если на него не обращают внимания или не реагируют.

Другим критерием для исключения отдельных предложений может быть, например, такой: в системе, описанной выше, содержащей различные портативные приборы, критерием может быть наличие у пользователя отдельного прибора, который реализует рассматриваемое предложение и его активированное состояние. Таким образом, пользователю предоставят только те предложения, которые он действительно сможет выполнить.

Наконец, время также рассматривают в качестве переменной в экспертной системе - при прочих равных условиях - для проверки, ожидается ли потенциально опасная ситуация в пределах заданного интервала времени. Если обнаружат такой случай, на шаге 111 устанавливают флаг предупреждения.

На шаге 112 производят проверку того, установлен ли флаг предупреждения. Если проверка показала, что флаг предупреждения установлен, пользователю посылают сигнал предупреждения на шаге 113, независимо от того, работает ли в данный момент пользователь с системой, например, это может быть звуковой сигнал для привлечения внимания пользователя и/или включение дисплея с подходящей информацией. После подачи сигнала реализацию описываемого способа продолжают на шаге 115, на котором представляют предупреждения и предложения, как будет описано ниже.

Если проверка на шаге 112 показывает ошибку или нет, то на шаге 114 производят еще одну проверку, имеет ли пользователь доступ к системе. Если это не так, реализацию описываемого способа продолжают на начальном шаге 101 и ожидают новых и/или обновленных входных данных, так как текущая ситуация не требует особого внимания пользователя (флаг предупреждения не установлен).

Если проверка на шаге 114 показала истинное значение, и пользователь имеет доступ или активизировал систему, выполняют шаг 115.

На шаге 115 пользователю представляют правильные и реализуемые предложения. Также отображают предупреждения пользователю, если предыдущим шагом был шаг 113, чтобы сигнализировать пользователю о необходимости немедленных действий. Предупреждения могут, например, включать информацию о том, что пользователь должен обратиться за медицинской помощью или ввести лекарство как можно скорее.

Предложения могут, например, представить в форме, изображенной на Фиг.2а, 2b и 2с, или любой другой подходящей форме.

На шаге 116 система ожидает выбора пользователем одного из предложенных действий или истечения таймаута системы.

Любое из предложений, представленных пользователю Генератора вариантов, приведет его/ее уровень глюкозы в крови в норму, но не исключена возможность того, что пользователь решит лишь частично соблюдать предложенный ему вариант поведения, например, введет половину дозы лекарства вместо той дозы, которую ему предложили, или совместит несколько предложений частично или полностью. Когда пользователь ввел свой выбор, Генератор вариантов производит перерасчет по алгоритму, чтобы обновить значимые предложения в условиях новой ситуации. Пример предложений и выбранных вариантов показан на Фиг.2а.

Если пользователь решит ничего не делать, система станет периодически назначать таймаут и производить перерасчет по алгоритму, чтобы обновить значимые предложения с учетом истекшего времени с момента последнего действия пользователя.

Таким образом, пользователю представляют несколько вариантов для выбора, каждый из которых соответствует режиму, причем пользователь может выбрать тот или те варианты, которые ему больше нравятся, и получить правильное и полноценное лечение вместо того, чтобы избрать самый легкий и привлекательный вариант поведения самостоятельно, который может оказаться неверным или недостаточно эффективным, и привести к нежелательным последствиям.

Кроме того, возможность выбора дает пациенту возможность чувствовать контроль над процессом лечения и увеличивает терапевтическую ценность процедур и улучшает возможности пациента по адаптации к процессу лечения в повседневной жизни.

На Фиг.2а, 2b и 2с показаны примеры интерфейса пользователя, представляющего варианты и воспринимающего выбор пользователя.

На Фиг.2а показан пример пользовательского интерфейса, в котором столбец 201 содержит разнообразные графические пиктограммы 205-210, каждая из которых представляет вариант действий в соответствии с предложением. В этом примере отобразили пиктограммы 205-210 для введения 205 быстродействующего инсулина, введения 206 инсулина продолжительного действия, введения 207 таблеток определенного типа, выполнения 208 упражнений, приема 209 пищи и приема 210 алкоголя. Кроме того, могут представить другие пиктограммы, например, введение таблеток другого вида, введение дозы лекарства с помощью ингалятора и тому подобное, если эти варианты доступны для пользователя.

В столбце 202 показывают n предложений, выработанных Генератором вариантов (соответствующих шагу 115 Фиг.1), причем каждое предложенное действие, если его выполнят, приведет текущий УТК к желаемому УГК. В данном примере Генератор вариантов предложил пользователю/пациенту либо ввести 10 единиц (IU) быстродействующего инсулина, либо ввести 0 IU инсулина продолжительного действия, либо принять две таблетки данного типа, либо заниматься физическими упражнениями 60 минут, либо принять 0 единиц пищи, либо выпить 0 единиц алкоголя.

В столбце 203 показывают данные, вводимые пользователем. После того, как пользователь введет свой выбор и количество выбранного действия, Генератор вариантов отобразит и рассчитает обновленные предложения на основе изменившейся ситуации. Здесь пользователь решил ввести 5 IU быстродействующего инсулина, и теперь Генератор вариантов представляет обновленные предложения в столбце 202', с учетом новой ситуации и принимая во внимание выбор пользователя.

Обновленные предложения в столбце 202' теперь сводятся к тому, чтобы ввести дополнительно 5 IU быстродействующего инсулина, либо ввести 0 IU инсулина продолжительного действия, либо принять одну таблетку данного типа, либо заниматься физическими упражнениями 30 минут, либо принять 0 единиц пищи, либо выпить 0 единиц алкоголя.

Теперь пользователь решает позаниматься упражнениями 30 минут, что отображают в столбце 203', и модель обновляет предложения соответствующим образом. Предложения, показанные в столбце 202", отражают тот факт, что после того, как пользователь выполнил указанные действия, его УГК должен быть на желательном уровне.

Столбцы 204 представляют предыдущие и последующие предложения и введенные пользователем данные, так что можно перелистывать значения, соответствующие различным моментам времени.

Такая особая форма пользовательского интерфейса требует устройства отображения определенного уровня качества или разрешающей способности. Могут предоставить другие, более простые формы, например, как показано на Фиг.2с, либо вместо, либо вместе с приборами, обладающими дисплеями меньших размеров.

Альтернативно, дисплей будет отображать только один столбец пиктограмм 201, предложений 202 и входной информации от пользователя 203 в каждый данный момент времени, например, позволяя перелистывать предыдущие предложения и информацию от пользователя с помощью кнопок.

Пользователь может вводить информацию различными способами в соответствии с конкретными вариантами реализации изобретения, известными в технике, например, с помощью сенсорных экранов с пером, сенсорных панелей и курсора на дисплее или тому подобное.

Очевидно, что если устройства переносит сам пациент, имеется потенциальный недостаток места для совершенного устройства ввода, например клавиатуры. Следовательно, информацию, которую невозможно ввести в стандартизованной форме, например, персональные заметки по поводу лечения, однократно вводят в устройство сами пациенты с помощью упрощенного устройства ввода, а затем могут выбрать из списка имеющихся, когда опять понадобится.

Предпочтительно, чтобы в связи с Генератором вариантов использовали систему, включающую множество портативных приборов, оборудованных средствами взаимного обмена данными, как описано выше.

Тогда, например, дозатор сможет передать данные о введенной дозе устройству, включающему Генератор вариантов, автоматически или по запросу от пользователя, а другие устройства могут передавать измеренные значения, представляющие физиологические параметры, автоматически или по запросу пользователя, например, глюкометр может передать данные об измеренном УГК в качестве входного значения для Генератора вариантов.

Кроме того, информация о том, какие устройства имеются в наличии и активированы, могут передать в устройство, включающее Генератор вариантов, который сможет тогда представлять предложения только относящиеся к наличествующим и/или активизированным устройствам, так что, например, если дозатор, содержащий инсулин продолжительного действия, недоступен пользователю, то пиктограмму 206 и соответствующее предложение не станут отображать.

На Фиг.2b показан пример пользовательского интерфейса, в котором Генератору вариантов предоставили входные данные, необходимые для выработки предложений. Показаны столбец 220, содержащий пиктограммы 224, представляющую значения, полученные от глюкометра, и 225, представляющую значение температуры тела пользователя. Соответствующие значения, указанные в данный момент времени, перечислены в столбце 221, и в этом примере равны 10,5 ммоль/л и 37,5°С соответственно. Другие столбцы 222 представляют значения, указанные в другие моменты времени, но в данном примере эти значения не указали. Альтернативно, в пользовательском интерфейсе отображают столбцы, в которых указанное значение сопровождают отметкой времени.

Столбец 223 представляет предыдущие и последующие значения, введенные пользователем, так что можно перелистывать значения для различных моментов времени.

Эту информацию Генератор вариантов использует вместе с дополнительными данными, чтобы лучше оценить желаемый уровень глюкозы и получить меру текущего уровня глюкозы. Вводимую температуру используют в экспертной системе для того, чтобы определить, есть ли жар у пациента, так как это оказывает влияние на подбор дозы инсулина.

Эту информацию могут либо вводить вручную пользователем, либо автоматически, либо обоими путями, например глюкометром и/или датчиком температуры, оснащенными средствами связи, которые могут передавать данные в прибор Генератор вариантов (что соответствует шагу 103 на Фиг.1).

Фиг.2с изображает пример другого пользовательского интерфейса, который может быть лучше приспособлен для экранов меньшего размера. Показан пример графика 230, на котором имеется ось времени 231 и три столбика 232 и 232' УГК, полученные в три различные момента времени суток. Два ранее полученных УГК 232 и один 232’, полученный в настоящее время. УГК могут получать от глюкометра либо вручную, либо автоматическую, для использования Генератором вариантов в качестве входных данных для экспертной системы, как описано выше.

Также показаны два столбца 233, представляющие дозу инсулина, которую пользователь решил ввести ранее, после получения УГК 232 соответственно. Дозы 233 могли соответствовать или являться частью предложенных Генератором вариантов в соответствующий момент. Альтернативно, пользователь мог ввести дозы 233 полностью по своей воле, и лишь указать дозы и тип лекарства. Действительные значения введенных доз 233 могли указать (вместе с данными о времени и типе инсулина) путем ввода пользователем или передачей данных от дозатора, производившего введение лекарства, к прибору, включающему Генератор вариантов.

Ранее полученные УГК 232 и введенные дозы 233 вместе с УГК 232', полученным в настоящее время, и другие значимые входные данные, как описано для Фиг.1, используют для предсказания будущего изменения УГК, предназначенных для коррекции будущего изменения УГК.

В данном примере Генератор вариантов предложил, чтобы пользователь ввел дозу, обозначенную на мигающем столбике 233'. Дополнительно, в других могут передать автоматически в соответствующий дозатор, так что если пользователь захочет последовать предложению, ему потребуется только активировать кнопку дозатора, чтобы точно принять предложенную дозу. Альтернативно, пользователь может вручную указать предложенную дозу дозатору.

Кроме того, пользователь может решить ввести лишь часть предложенной дозы (что также могут автоматически передать после указания пользователя) если, например, желает также выполнить физические упражнения. После того, как генератор вариантов зарегистрирует выбор пользователя ввести лишь часть предложенной дозы лекарства, экспертную систему соответственно обновляют и получают новые предложения на основе новой ситуации.

Интерфейсы пользователя, описанные для Фиг.2а, 2b и 2с, являются лишь примерами, и могут предложить другие подходящие виды интерфейса. Альтернативно, пользовательский интерфейс может быть текстовым и не использовать графику, что уменьшит сложность системы в отношении практической реализации.

На Фиг.3 показана блок-схема примера экспертной системы, использующей моделирование.

Предложили несколько моделей для описания метаболизма инсулинозависимых пациентов-диабетиков. Кроме того, прикладывали усилия к тому, чтобы сконструировать систему управления уровнем глюкозы в крови с помощью инсулина.

Ниже описана одна экспертная система в качестве примера, но с аналогичной результативностью могут применить и другие известные экспертные системы. Представленная экспертная система содержит входные переменные 301 и 302, физиологические параметры и входные данные 306 модели, генераторы 305 предложений, действия 304 пациента и модель 303 пациента, описанные ниже.

Входную переменную 301 “желаемый уровень глюкозы в крови” вводят в экспертную систему, и предпочтительно ее задает лечащая бригада или иные профессионалы. Значение переменной 301 может быть равно уровню глюкозы в крови здорового человека, но может и отличаться в соответствии с режимом, например, быть выше для предотвращения гипогликемии.

Второй входной переменной, используемой экспертной системой, является переменная 302 “измеренное значение глюкозы в крови”, представляющее УГК в данный момент времени.

Пациент может измерять УГК, задавая переменную 302 значения глюкозы в крови, с определенной частотой или использовать датчик глюкозы в крови непрерывного действия. С учетом динамики метаболизма человека есть определенный нижний порог частоты выборок, который позволить экспертной системе работать правильно.

Модель 303 пациента - это динамическая модель, описывающая метаболизм пациента-диабетика. Модель 303 включает параметры 306, такие например, как массу пациента и чувствительность к инсулину, которые являются переменными для различных пациентов, и могут считаться константами в промежутках между консультациями у специалистов лечащей бригады. Модель 303 может также включать входные данные модели, такие как инъекции инсулина продолжительного действия, быстродействующего инсулина, оральные диабетические агенты, упражнения, прием пищи, алкоголя, наличие жара. Обладая определенной комбинацией входных данных 306 модели, модель 303 описывает уровень глюкозы в крови с течением времени. Модель 303 описывает некоторые ключевые переменные состояния метаболизма человека.

Генераторы 305 предложений являются аналогами регуляторов в системах управления. Входным значением для генераторов 305 предложений является разность между желаемым уровнем 301 глюкозы в крови и действительным уровнем 302 глюкозы в крови, а также переменные состояния модели пациента. При данном входном значении каждый из генераторов 305 вырабатывает предложения по действиям пациента и соответствующим количествам или дозировке - съесть определенное количество пищи, заниматься упражнениями определенное время, произвести инъекцию определенной дозы быстродействующего инсулина и так далее, как обозначено в блоках 305 предложений. Предложения рассчитывают исходя из того, что только одно из предложений будет принято пользователем.

Пациент обладает окончательным решением, как обозначено действием 304 пациента, для каждого возможного действия в экспертной системе. Он может решить, выполнить или не выполнить одно из предложений полностью или частично, и его действие 304 вводят в модель пациента либо вручную, либо автоматически с помощью особых диабетических устройств - дозатора или глюкометра. Модель 303 пациента после этого генерирует новое входное значение для генераторов 305 предложений, соответствующее сложившейся ситуации.

На Фиг.4 показана подробнее времязависимая модель пациента в соответствии с изобретением. Эту модель используют в экспертной системе для получения предсказаний или оценок будущего УГК.

В литературе описано большое количество таких моделей. Здесь, для объяснения принципов, использовали очень простую модель, предложенную заявителем. Эту модель можно развить до достижения высокой степени детализации, если потребуется.

Модель 400 имитирует динамику углеводного метаболизма. На основе одного или нескольких из нижеследующих входных параметров:

- УГК,

- доза лекарства,

- тип лекарства,

- прием пищи,

- прием напитков,

- упражнения, - отметка времени,

- чувствительность к инсулину,

- масса тела пользователя,

- кровяное давление,

- температура,

- и прочее.

Модель настроена на точную имитацию углеводного метаболизма пользователя. Постоянной подстройкой входными обновленными данными от экспертной системы предотвращают отклонение от точного соответствия будущему состоянию. Структура модели 400 отвечает функциям метаболизма в достаточной степени. Благодаря этому соответствию, экспертная система/модель 400 способна предсказать тенденции или даже будущие значения УГК.

Экспертная система непрерывно выдает предложения, касающиеся свободы действий пользователя. На основе всех зарегистрированных событий, предлагают варианты, связанные с физическими упражнениями или приемом пищи.

Если предложения принимают (например, прикасаются к индикатору на сенсорном экране карманного компьютера), это считают входными данными для алгоритма, и используют в будущих предложениях.

Предпочтительно, чтобы диалог реализовали с помощью графического дисплея, отображающего предысторию, а ввод информации осуществляли либо с помощью сенсорного экрана, либо традиционными кнопками.

Для того, чтобы экспертная система вырабатывала рекомендации и варианты, как описано выше, необходимо предсказать, как будут развиваться события от ныне известного состояния.

Это могут сделать с помощью модели 400 углеводного метаболизма в качестве основы концепции Генератора вариантов.

На Фигуре показана модель 400 с двумя резервуарами: Глюкоза 402 в крови организма (ГКО) и инсулин 401 (И). У каждого имеется источник 403 и 403' и сток 404 и 404' (т.е. две скорости) соответственно. Глюкоза 402 в крови организма имеет источник 403 наполнения ПГ (производство глюкозы) и сток 404 ИГ (использование глюкозы), а инсулин 401 имеет источник 403' ПИ (производство инсулина) и сток ИИ (использование инсулина), причем все скорости 403, 403', 404, 404' могут изменяться во времени в зависимости от параметров, управляющих скоростями.

Параметры, управляющие скоростями, например, пища, дозы, упражнения и тому подобное, даны в таблице ниже.

Модель 400 могут также выразить набором дифференциальных уравнений для состояний 402 и 401, причем каждое управляется своими соответственными скоростями 403, 404 для состояния Глюкоза 402 в крови организма и 403' и 404' для состояния Инсулин 401. В такой форме можно реализовать с помощью микропроцессора относительно легко, и отображать результаты последующих входных данных для любого заданного момента времени.

Дифференциальные уравнения для модели 400 могут выразить как:

BBG(t)=BBG(t-dt)+(POG-UOG)*dt

ВТЕКАЕТ: РОС=f(F, t)

ВЫТЕКАЕТ: UOG=g(BM+KD+IIUOG+E, t)

I(t)=I(t-dt)+(POI-UOI)*dt

ВТЕКАЕТ: POI==h(MPI, t)

ВЫТЕКАЕТ UOI=j(HL,t)

Данная модель 400 является только одним относительно простым примером модели, которую могут использовать для прогнозирования УГК в будущем.

Альтернативно, модель и экспертная система или их части могут находиться в стационарном блоке с высокой вычислительной мощностью, и получать входные данные и передавать информацию относительно предлагаемых вариантов выбора.

Фиг.5 - пример системы, которая может включать реализацию данного изобретения.

Показан дозатор 20 с колпачком 10, где колпачок 10 в данном варианте реализации выполняет функции функционального ведущего модуля. В предпочтительном варианте реализации Генератор вариантов расположен в функциональном ведущем модуле. Функциональный ведущий модуль 10 имеет средства отображения 11 и кнопки 36 для управления и выбора из предложенных вариантов.

Дозатор 20 - обычный дозатор, снабженный средствами 12 передачи и приема. Это позволяет дозатору 20 передавать данные из блока памяти, т.е. дату, время, количество и тип лекарства, в функциональный ведущий модуль 10 для запоминания и представления через средства 12 приема функционального ведущего модуля. Кроме того, переданные данные могут вводить в Генератор вариантов автоматически, что приводит к обновлению модули и получению и представлению пользователю на дисплее 11 новых предложений или вариантов, отражающих обновленную ситуацию.

Дозатор 20 может также получать информацию через средства 12 приема от ведущего модуля 10. Этой информацией, например, может быть заданное количество лекарства, предложенное Генератором вариантов на случай, если пользователь решит ввести полный объем лекарства, заданный Генератором вариантов. Полученную информацию затем используют для автоматической установки правильной дозы лекарства для введения, так что пациенту не потребуется беспокоиться об этом. Альтернативно, если пользователь захочет лишь ввести часть предложенной дозы, он сможет указать это кнопками 36 или непосредственно на дозаторе 20, после чего информацию о введенной дозе передадут в Генератор вариантов в качестве входных данных для обновления модели.

Кроме того, изобразили глюкометр 30, обладающий средствами 34 для введения тестовых полосок 52, содержащих пробу крови для анализа глюкометром 30 под управление кнопок 36. Результат анализа сохраняют и либо отображают на дисплее 32, либо передают в ведущий модуль 10 через средства 12 передачи для хранения и ввода в Генератор вариантов и представления на большем дисплее 11 или для того и другого. Пациент может в то же время получить последние несколько результатов за некоторый период времени.

Контейнер 50 для тестовых полосок предназначен для хранения тестовых полосок 52 в объеме 55 и его могут присоединить средствами защелки 31. С этим дополнением тестовые полоски 52 всегда будут под рукой.

Показано еще ланцетное устройство 40 разъемно прикрепленное к глюкометру 30 или контейнеру 50 тестовых полосок с помощью запорных средств 31. Это ланцетное устройство 40 применяют следующим образом: сначала устанавливают ланцетное устройство в рукоятку 44, затем нажимают кнопку 42, высвобождающую ланцет, который протыкает кожу, так чтобы получить пробу крови. При такой комплектации ланцетное устройство всегда под рукой. Преимущество состоит в том, что ланцетное устройство 40 всегда доступно для взятия пробы крови и прикладывания ее к тестовой полоске 52. Тестовую полоску 52 могут затем вставить через средства 34 в глюкометр 30, который начнет анализировать пробу крови, и по завершении анализа отобразит результат на дисплее 32. Очень полезно иметь глюкометр 30 и ланцетное устройство 40 соединенными вместе в один компактный блок, так как глюкометр 30 обычно не используют без ланцетного устройства 40.

Таким образом, информацию, значимую для Генератора вариантов и отдельных устройств 20, 30, могут автоматически принимать и передавать между функциональным ведущим модулем 10 и различными устройствами 20, 30, что гарантирует автоматическое обновление информации в системе.

Альтернативно, Генератор вариантов может только представлять варианты выбора пользователю, когда имеется активизированное устройство для выполнения тех или иных вариантов выбора, например, предложение ввести определенное количество инсулина продолжительного действия представляют только, если имеется дозатор, в котором есть инсулин продолжительного действия, или имеются дозатор и отдельный картридж инсулина продолжительного действия. Функциональный ведущий модуль отвечает за регистрацию отдельных устройств, какие из них присутствуют и активизированы.

Если устройство, включающее ведущий модуль и/или Генератор вариантов, недоступно, система может назначить новый ведущий модуль и новый генератор вариантов либо путем передачи, и/либо активации релевантной информации в назначенное устройство (ва).

На Фиг.6 показан другой вариант реализации изобретения. Показаны два дозатора 610. Дозаторы 610 могут содержать различные типы инсулина (быстро- и медленнодействующий). Также изобразили прибор 600 с дисплеем 602 и кнопками управления 601. В данном конкретном варианте реализации прибор 600 является одновременно функциональным ведущим модулем и Генератором вариантов. Устройство 600 также обеспечили функциями глюкометра и гнездом 603 для введения тестовых полосок с пробами крови.

Дозаторы 610 и функции глюкометра могут, совместно с данными, вводимыми пользователем, например в устройство 600, предоставить Генератору вариантов релевантные входные данные для модели и/или экспертной системы, так что Генератор вариантов может представить полученные варианты на выбор на дисплей 602.

На Фиг.7 изображена общая концепция в соответствии с вариантом реализации изобретения по отношению к связи и обмену данными. Здесь система состоит из портативных блоков: функционального ведущего модуля, дозатора, глюкометра, ингалятора и удаленных блоков: Удаленного приемника, Врача или лечащей бригады и Стационарного блока и Интерфейса связи между ними.

Функциональный ведущий модуль управляет информацией и обменом данными между самим собой и другими устройствами, и собирает значимые данные от всех других портативных блоков, и использует эти данные для обновления модели. Этими данными могут быть, например, количество лекарства, тип лекарства, концентрация в жидкостях организма, отметка времени (дата и время) и сведения о перемещениях материалов, внесенных в инвентарный список. Кроме того, пациент может самостоятельно вводить информацию относительно количества пищи, мере физической активности способом, описанным выше.

Эти данные могут затем передать с помощью интерфейса связи (который могут встроить в ведущий модуль) во внешние блоки, такие как база данных для сбора данных пациента за период времени или компьютер, используемый пациентом для регистрации информации о лечении. Альтернативно, все устройства могут обмениваться данными друг с другом.

Доступ к информации в базе данных могут иметь врач или лечащая бригада, которые могут легко и быстро проверить на соответствие, например, диету или ход лечения. Врач или лечащая бригада могут посылать уведомления (например, тревожный сигнал, предупреждение или изменение режима) пациенту, если данные демонстрируют неприемлемый прогноз лечения. Пациента могут также уведомлять о будущих посещениях или руководить им по-иному.

Система дает пациенту некоторое количество вариантов выбора для данной ситуации на основе модели, описанной выше. Пациента могут, например, информировать о том, что уровень или концентрация глюкозы в крови весьма высока, и пациенту могут предоставить на выбор либо позаниматься упражнениями определенное время, либо ввести определенное количество лекарства. Возможность выбора позволяет пациенту чувствовать, что лечение находится под его контролем, и повысить терапевтическую ценность процедур.

На Фиг.8 показаны два дозатора и каналы связи между ними. Дозаторы идентичны для типичного пациента, один дозатор содержит быстродействующий инсулин, а второй - инсулин продолжительного действия. Дозаторы включают микроконтроллер и устройство памяти, как показано на Фиг.8. Дозаторы способны удерживать информацию о типе инсулина, который в них содержат. Эту информацию могут получить либо путем чтения дозатором штрих-кода на картридже, или информацию может ввести пациент. Таким образом, свойства дозатора позволяют ему регистрировать информацию об инсулиновой терапии (тип, величину дозы и временную отметку).

Один дозатор снабжают блоком 73 крышки, который выступает как контейнер для хранения запасных инсулиновых картриджей, игл и тому подобное. Контейнер для хранения способен регистрировать содержимое контейнера, что позволяет вести учет обновлений инвентарного списка, как описано выше.

Второй дозатор снабжают блоком 74 крышки, содержащим глюкометр, микроконтроллер и устройство памяти. Это позволяет блоку 74 крышки регистрировать информацию о концентрации глюкозы в крови (с отметкой времени).

Все дозаторы 71, 72 и блоки 73, 74 крышки включают интерфейс, который позволяет им обмениваться данными. В настоящем примере функциональным ведущим модулем является блок 74 крышки с глюкометром, и он включает Генератор вариантов, а также он в дополнение к локальному интерфейсу включает интерфейс, позволяющий взаимодействовать с внешними блоками по стандартным каналам связи (RS-232, беспроводная локальная сеть, телефон, сотовый телефон, пейджер, спутниковая связь и т.д.). Посредством этих каналов связи данные о лечении пациента могут передать на собственный компьютер 80 пациента или, например, через телефонную сеть 75 в электронную историю болезни пациента на центральном сервере 76. Отсюда к данным о лечении могут иметь доступ пациент, например, через веб-страницу с помощью стационарного компьютера 77, переносного компьютера 78, миниатюрного компьютера 79 и тому подобное. Кроме пациента к данным о лечении пациента могут иметь доступ специалисты из лечащей бригады. Ведущий блок 74 пациента может получать данные от центрального сервера 76, в дополнение к передаче данных.

Данная система имеет преимущество за счет трехуровневого функционирования.

Если одно из устройств 11, 12, 13, 74 пациента изолировано средствами связи, оно будет регистрировать данные.

Когда устройства 11, 12, 13, 74 пациента находятся в пределах дальности действия связи, данные о лечении передают в ведущее устройство 74, позволяя ему предоставить пациенту обзор его лечения, а также предупреждения и тревожные сигналы, если данные показывают, что может случиться потенциально опасная ситуация.

Когда ведущее устройство 74 подключают к центральному серверу 76 по стандартному каналу связи, данные о лечении передают в электронную историю болезни пациента. Это позволяет экспертной системе на центральном сервере уведомлять лечебную бригаду при необходимости. Лечебная бригада может отправлять информацию пользователю или выслать помощь, если потребуется.

Кроме того, известно, что из-за требований безопасности пациента, разработка медицинских приборов требует значительных временных затрат. Использование формы локальной связи между устройствами 71, 72, 73, 74 пациента дает преимущество в том, что только ведущее устройство 74 необходимо будет перепроектировать в связи с непрерывными изменениями стандартных каналов связи.

Реферат

Изобретение относится к медицине, в частности к помощи пользователю в самостоятельном проведении медицинских процедур, которые включают в себя множество действий. Способ содержит операции сбора в одну или несколько баз данных информации, представляющей величины параметров, значимых для указанного самостоятельного проведения процедур, и операции обработки указанных одной или нескольких баз данных, чтобы предоставить альтернативные варианты выбора между двумя и более действиями, и соответствующие значения для каждого из двух и более действий. Приведено устройство, содержащее вычислительную систему, средства для реализации данного способа, а также компьютерную систему и машиночитаемый носитель, на который записана программа, способная реализовать на компьютере способ, соответствующий изобретению. Указанные средства и способ позволяют расширить возможность пользователя в самостоятельном уходе за собой и соблюдении режима. 4 н. и 65 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

Формула