vmon-mobile: experiência na integração de monitores de sinais vitais ao PEP utilizando tecnologia de redes sem fio

Transcrição

1 vmon-mobile: experiência na integração de monitores de sinais vitais ao PEP utilizando tecnologia de redes sem fio Marina Rebelo 1, Pedro Paulo Oliveira 1, Marco Antonio Gutierrez 1, Paulo Pilon 1, Umberto Tachinardi 1 1 Serviço de Informática, Instituto do Coração (InCor) HCFMUSP, Brasil Resumo - Este artigo apresenta o desenvolvimento de um sistema para integração e visualização de sinais de monitores de beira de leito ao prontuário eletrônico do InCor. A rede de monitores se comunica à Intranet do InCor através de mensagens e, além disso, possui a capacidade de exportar formas de onda em tempo real. Foi implementado um componente activex para visualização desses sinais em qualquer computador da rede InCor. Recentemente, foi implementada uma versão sem fio do sistema que permite a visualização das formas de onda em um dispositivo sem fio. Palavras-chave: prontuário eletrônico, integração, monitorização, tecnologia de redes sem fio. Abstract - This work presents the development of a system for the integration and visualization of signals from bed side monitors to InCor s EPR. The monitoring network communicates with the hospital network through a gateway using messages and has the ability to export waveforms in real time. A dedicated ActiveX component was built that allows the visualization of these monitoring signals in any computer plugged to InCor s network. A wireless version of the system was implemented recently and it allows the presentation of the activex in wireless devices. Key-words: electronic patient record, integration, monitoring, wireless technology. Introdução O Instituto do Coração (InCor) HCFMUSP vem desenvolvendo esforços no sentido de construir o seu Prontuário Digital Web há diversos anos, com a inclusão progressiva de todos os tipos de dados que compõem a informação clínica do paciente [1,2]. Como parte desse esforço para a construção do Prontuário Eletrônico, foi desenvolvido um projeto cujos objetivos principais eram a integração dos sinais de monitorização de beira-de-leito às demais informações do paciente presentes no sistema de informações hospitalar e a construção de um conjunto de ferramentas para visualização e manipulação desses dados utilizando browser Web. O principal objetivo desse projeto era fornecer uma interface simples e funcional, na qual os médicos tivessem acesso às informações de seus pacientes a partir de qualquer ponto da Intranet. Desejava-se, ainda, que essa interface não fosse uma mera reprodução do monitor real, mas que fosse capaz de fornecer algumas funcionalidades adicionais, como gravação do conjunto de sinais, permitir o envio de mensagens do computador do clínico para o monitor, e que fosse integrada aos demais dados e informações do paciente presentes no seu prontuário eletrônico. Os objetivos do projeto inicial foram cumpridos com êxito e atualmente o sistema está instalado em regime de produção no InCor. O sistema desenvolvido foi chamado de vmon. Após a conclusão dessa primeira etapa foi colocado o desafio de estender a funcionalidade do vm on a dispositivos sem fio, com o objetivo de oferecer mobilidade total ao sistema, tanto na etapa de coleta de informações quanto na etapa de apresentação de resultados. Essa nova fase do projeto foi chamada de vmon-mobile. Neste trabalho serão apresentadas as fases de desenvolvimento do projeto, desde a etapa inicial de integração do projeto vmon até as soluções tecnológicas adotadas na versão móvel. Metodologia Desenvolvimento de uma interface entre a rede de monitores e a rede do Hospital A rede de monitores instalada no InCor é baseada em monitores Siemens que operam em uma sub-rede própria com capacidade de troca de mensagens utilizando o protocolo [3]. A comunicação entre a sub-rede de monitores e a rede do Hospital é feita através de um gateway utilizando mensagens. No computador que atua como

2 gateway está instalado um servidor, desenvolvido durante o projeto, que recebe e envia mensagens de e para o sistema de monitorização. Quando recebe uma mensagem cuja resposta necessita de informações do Sistema de Informações, o servidor realiza uma consulta no Banco de dados Institucional, e os resultados são transmitidos aos monitores em outra mensagem. Na figura 1 são apresentados os principais elementos envolvidos no processo de integração: monitores central de monitorização mensagens mensagens Sub-rede de monitores gateway Rede InCor consulta SQL TCP/IP BD Institucional InCor Figura 1. Esquema de integração das redes Siemens e InCor, realizada utilizando troca de mensagens. Desenvolvimento do monitor virtual - vmon Para o desenvolvimento do monitor virtual foram colocados os seguintes requisitos: apresentação em interface web; emulação do monitor real, permitindo que a equipe clínica pudesse acessar os dados do paciente sob monitorização a partir de qualquer ponto da Intranet em uma interface com características já conhecidas; este requisito inclui a apresentação de todos os parâmetros e também das formas de onda; adição de novas funcionalidades como o envio de informações via , celular ou pager; ferramentas básicas de processamento para as formas de onda: medidas de tempo e amplitude dos sinais; capacidade de armazenar as formas de onda; integração com o prontuário eletrônico do paciente. Desenvolvimento do monitor virtual sem fio vmon-mobile O sistema v-mon Mobile faz uso de dispositivos tipo Pocket PC ou HandHeld PC para prover aos médicos do InCor a capacidade de checar os sinais vitais de seus pacientes com grande mobilidade. O sistema opera sob Windows CE tanto na plataforma Pocket PC como na plataforma Handheld PC e utiliza os componentes do vmon descritos anteriormente. O maior desafio para criar uma versão móvel do vmon foi executá-lo em um novo sistema operacional. O software responsável pela conexão entre os monitores e a rede do hospital provê interfaceamento somente para sistemas Windows 2000 e NT, mas não para Windows CE. Existe um SDK para desenvolvimento para Windows CE capaz de criar aplicações tanto para Pocket PC como para Handheld PC. No entanto a biblioteca fornecida pela Siemens não tem uma versão para Windows CE. Resultados Servidor O servidor, escrito em C++, implementa as mensagens ADT e ORU. Para a construção e decodificação das mensagens foi utilizado o software Symphonia3. Os servidor possibilita os seguintes serviços: admissão de paciente: o usuário fornece o número de identificação do paciente (no caso do InCor, o número de registro no Hospital das Clínicas RGHC) na central de monitorização, que gera um evento ADR. O servidor recebe o evento e a partir de uma busca no Sistema de Informações Hospitalares identifica o paciente e retorna as informações necessárias ao sistema de monitores. Coleta de sinais vitais: o monitor envia, com uma freqüência pré-definida, mensagens ORU que contêm toda a informação sobre os sinais vitais do paciente. Esses dados são gravados em uma base de dados. Disponibilização de dados laboratoriais: os dados disponíveis no Sistema de Informações Hospitalares são enviados para os monitores através de mensagens ORU. A descrição detalhada do desenvolvimento e características do servidor encontra-se em [4]. Monitor virtual - vmon Foi desenvolvida uma aplicação Web que atende a todos os requisitos colocados. Na figura 2,

3 apresenta-se o fluxo de dados, desde a aquisição até a apresentação no browser. monitor gateway construtor de aplicações Web Tamanho do arquivo (KB) Tempo (h) monitores virtuais Web Figura 2. Fluxo de dados: da aquisição até a visualização em browser web. Utilizou-se o CGI Lua[5] para construção das aplicações web. O monitor permite a visualização de todos os parâmetros calculados pelo monitor. O conjunto de dados ao longo do tempo podem ser visualizados como gráficos de tendência, utilizando um applet Java [6]. O sistema permite, ainda, a programação do envio de dados para o , pager ou telefone celular de um usuário com essa permissão. É possível enviar mensagens, a partir do monitor virtual, para o monitor real. Todos os parâmetros calculados pelo monitor são salvos em um banco-de-dados dedicado. O volume ocupado pelos dados de um monitor diariamente é 19,44 MB. O conjunto de todos os monitores do Hospital gera um volume total de 1,1 GB por dia. Para a apresentação das curvas com os sinais vitais foi desenvolvido um controle activex. Esse componente foi desenvolvido utilizando uma biblioteca de funções da Siemens, que recupera informações dos monitores. A animação é feita de forma a mimetizar a apresentação dos sinais na tela do monitor real. O componente permite o arquivamento dos sinais em dois formatos de arquivo: arquivo DICOM [7] e arquivo texto compatível com MSExcel. Os dados salvos em formato DICOM podem ser lidos e apresentados na interface vmon. Neste caso, existe a possibilidade de realizar medidas no sinal: medidas de tempo e amplitude de todas as ondas visualizadas. A figura 3 apresenta o volume necessário para arquivamento dos arquivos de sinais DICOM. O arquivo vai necessitar de 1,4 MB/canal/hora, a uma taxa de amostragem de 200Hz. Figura 3: tamanho do arquivo DICOM (em KB) necessário para arquivar os sinais vitais (1 canal, taxa de aquisição = 200HZ) e, função do tempo O acesso ao monitor virtual é feito através do prontuário eletrônico, cujo acesso é controlado por um servidor de controle de acesso e autenticação, implementado em Java e baseado no protocolo LDAP (Lightweight Directory Access Protocol) [8]. Uma vez acessados os dados de monitorização de um determinado paciente, todos os outros dados disponíveis no Prontuário Eletrônico Incor podem ser acessados facilmente. A figura 4 apresenta uma seqüência de telas, ilustrando a navegabilidade do sistema. Na figura 4a é mostrada a tela de visualização das formas de onda. Com um clique sobre o link Tabela de Dados, o browser apresenta a tela (4b) de visualização dos parâmetros calculados do monitor. Com um clique sobre o nome do paciente (intencionalmente oculto nesta figura), apresenta-se a interface do prontuário eletrônico de pesquisa do paciente (4c), a partir da qual qualquer informação sobre o paciente presente no prontuário eletrônico pode ser visualizada. (a)

4 solução provou ser uma alternativa interessante para o médico checar os sinais vitais de seu paciente enquanto ele está fora do hospital. A figura 5 apresenta o esquema de funcionamento do vmon-mobile. InCor vmon-client MS-IE 5.x ActiveX InCor vmon-server Windows 2000 Server SQL Server 2000 IIS Siemens Rede Infinity Gateway Siemens Windows 2000 Server Intranet Hospitalar (b) Compaq ipaq Windows CE InCor vmon-mobile 3Com AirConnect Figura 5: Esquema de funcionamento do vmonmobile. Figura 4: Telas do v-mon (a e b) e do prontuário eletrônico (c). Monitor virtual sem fio vmon-mobile A solução implementada utiliza um Windows Terminal Server cliente operando em dispositivo Pocket PC ou Handheld PC e utiliza o vmon, executado em uma máquina com Windows 2000 Terminal Services. O dispositivo que atua como terminal mostrou-se uma boa solução para a rápida disponibilização do vmon em dispositivos móveis. O acesso destes dispositivos móveis ao servidor é feito por uma interface de rede sem fio (3Com AirConnect) baseada no protocolo IEEE b. Comparando os dois tipos de dispositivos móveis observa-se que enquanto o Pocket PC provê mais mobilidade devido ao seu peso e tamanho, o Handheld PC facilita a análise dos dados devido a sua tela de maior resolução. O projeto foi expandido para o uso de dispositivos capazes de conectar-se à Internet utilizando sistemas celulares 2,5G CDMA. Esta (c) O desempenho do componente activex para a visualização de formas de onda executado em um ipaq com processador StrongArm de 206MZ é bastante satisfatório. A largura de banda da conexão sem fio se mostrou suficientemente estável para os propósitos de monitorização. O consumo de banda para transmitir sinais pode ser calculado pelo pior caso, que é a banda requerida para transmitir um sinal de ECG. Neste caso, tem-se o seguinte valor 200hz*4bytes=800bytes/seg, o que totaliza uma taxa de 6,4kbps / canal de ECG. A partir deste valor, pode-se estimar que numa conexão de 56kbps é possível transmitir aproximadamente 9 canais de ECG. Unidade Móvel UTI sob-demanda Vídeo InCor vmon-client MS-IE 5.x ActiveX Compaq ipaq Windows CE Citrix Metaframe Server InCor vmon-mobile InCor vmon-server Windows 2000 Server SQL Server 2000 Intranet Hospitalar IIS 3Com AirConnect Figura 6: Esquema de funcionamento do vmonchart. O próprio monitor pode ganhar mobilidade, utilizando a tecnologia de rede sem fio para envio

5 dos sinais gerados pelo monitor (Fig. 6). O sistema, chamado vmon-chart implementa um gateway capaz de conectar um monitor a rede do hospital sem fios. A utilização dessa tecnologia torna possível a um quarto comum, não conectado à rede tornar-se um leito de UTI. Essa solução foi chamada de vmonchart. Discussão e Conclusões Este trabalho apresentou o desenvolvimento e implantação de um sistema para integração de sinais vitais de pacientes ao seu prontuário eletrônico. A primeira etapa do trabalho está implantada em regime de produção no InCor com sucesso e permite a visualização de dados de beirade-leito em qualquer ponto da rede InCor. A possibilidade de armazenamento das curvas, em arquivo DICOM ou arquivo compatível com MSExcel tem possibilitado o desenvolvimento de diversos protocolos clínicos, nos quais a análise off line desses dados é fundamental. A versão sem fio do monitor virtual também tem funcionado com sucesso em todos os testes realizados. O projeto cumpriu amplamente os seus objetivos. O desenvolvimento do vmon permitiu aos médicos uma forma fácil e rápida de acessar os dados de seus pacientes críticos. Usando uma única aplicação web é possível acessar todos os dados de seus pacientes. A mobilidade propiciada ao clínico pela solução sem fio vmon-mobile permitirá agilizar ainda mais o processo de tomada de decisões. Uma questão importante, que está sendo tratada no momento, é a inclusão de um mecanismo de segurança em todas as componentes do sistema. O acesso aos dados via Prontuário Eletrônico já é controlado através de um mecanismo de segurança e autenticação implementado no InCor. A próxima etapa do trabalho consiste em implantar esse controle no monitor real e centrais, de forma a garantir também a int egridade da entrada de dados no sistema. Referências [1] Tachinardi U, Furuie SS, Bertozzo N, Moura L, Gutierrez MA, Melo CP. Hypermedia patient data retrieval and presentation through www. Proc. of 19th Symposium on Computer Applications in Medical Care, 1995, [2] Furuie, S., Rebelo, M., Gutierrez, M., Moreno, R., Nardon, F., Motta, G. Figueiredo, J. Bertozzo, N., Fiales, V. Prontuário Eletrônico em Ambiente Distribuído e Heterogêneo: a Experiência do InCor. Anais do CBIS 2002, VIII Congresso Brasileiro de Informática em Saúde, [3] Health Level Seven. (1996) Version 2.3 Specification [4] Oliveira P.P.M., Rebelo M.S.; Pilon P.E.; Tachinardi U. Integrando Monitores à rede do hospital e disponibilizando os dados de monitoração em tempo real na Web. Anais do VII Congresso Brasileiro de Informática em Saúde, [5] A. Hester, R. Borges, R. Ierusalimschy, Building flexible and extensible Web applications with Lua, Journal of Universal Computer Science 4(9),pp , , [6] C.C.F. Ferreira, Um Estudo sobre Meta- Arquivos para Visualização de Mapas na Web. M.Sc. Thesis PUC-Rio, [7] National Electrical Manufacturers' Association. (1996). Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM). Rosslyn, Va: NEMA, 1996; pp [7] Motta G.H.M.B., Furuie S.S., Um Modelo de Autorização e Controle de Acesso para o Prontuário Eletrônico de Pacientes em Ambientes Abertos e Distribuídos, Rev. Bras. De Engenharia Biomédica, v.17,p , Agradecimentos Os autores agradecem à Siemens pelo suporte financeiro e técnico. A toda a equipe do Serviço de Informática pelas valiosas sugestões. O servidor WAP, as aplicações gráficas Java e as aplicações CGI utilizam ferramentas desenvolvidas pelo Laboratório TecGraf da Universidade Federal do Rio de Janeiro. A Telesp Celular (CDMA 2,5 G), 3Com Corp CA (IEEE b), a Compaq e a Microsoft contribuíram com equipamentos.