EN
PL
„System wspomagania decyzji ewakuacji medycznej oparty na monitorowaniu parametrów życiowych żołnierza i rozszerzonej świadomości sytuacyjnej” (SWD-EwMED) to jeden z 10 projektów „SZAFIR” realizowanych przez Wojskową Akademię Techniczną w konsorcjum naukowo-przemysłowym. Liderem projektu SWD-EwMED jest Wojskowa Akademia Techniczna, a sam projekt realizowany jest przez Wydział Elektroniki (WEL). Partnerami i współwykonawcami są firma TELDAT oraz Wojskowy Instytut Medyczny (WIM).
Teleinformatyczny system wspomagania decyzji ewakuacji medycznej połączy biosensory z systemem zabezpieczenia medycznego oraz z systemem zarządzania walką szczebla taktycznego HMS C3IS JAŚMIN. Dodatkowym produktem opracowywanego rozwiązania będzie, tak pożądana przez medyków, elektroniczna karta medyczna TC3 (Tactical Combat Casualty Care Card). Na podstawie pomiaru parametrów życiowych żołnierzy (jak i innych funkcjonariuszy służb mundurowych – policji, straży granicznej, a także straży pożarnej) będzie można ich zakwalifikować do grupy określonej kolorem zielonym, żółtym bądź czerwonym. Każdemu monitorowanemu żołnierzowi, który w postaci ikony zostanie zobrazowany na mapie, przyporządkowana zostanie jego indywidualna elektroniczna karta medyczna. Po jej wywołaniu dyżurny medyk odczyta bieżące parametry życiowe, na przykład częstość oddechu czy ciśnienie krwi. W systemie będzie można przekazać również informację o EKG wybranej osoby. Ułatwi to uprawnionemu lekarzowi podjęcie decyzji o wysłaniu do poszkodowanego medycznej grupy ewakuacyjnej, której zadaniem jest pomoc poszkodowanym na polu walki.
Jak wyjaśnił kierownik projektu dr inż. Piotr Łubkowski z Wydziału Elektroniki WAT, nasobne (czyli ubieralne) elementy systemu – w przyszłości będą to sensory montowane w koszulce, kominiarce czy wbudowane w opaskę na rękę – zmierzą temperaturę ciała, częstość oddechu, rytm serca, ciśnienie krwi, saturację, czyli nasycenie krwi tlenem. Są to typowe parametry, które informują o tym, jak w danym momencie funkcjonuje nasz organizm.
W warunkach bojowych nie wystarczy smartwatch
Pomiar parametrów życiowych w ruchu w czasie aktywności wymaga specyficznych sensorów, nad którymi aktualnie pracują naukowcy z WAT. Takie wyposażenie pozwala informować o krytycznych problemach ze zdrowiem, wynikających z urazu, występowania otwartych ran czy innych uszkodzeń ciała doznanych podczas działania na polu walki i nie tylko. Dodatkowo system SWD-EwMED zidentyfikuje pozycję żołnierza, zatem znana będzie informacja o tym, czy monitorowany obiekt się przemieszcza, zatrzymał się czy może upadł.
Dr inż. Piotr Łubkowski podkreśla, że warunków bojowych nie da się w pełni przewidzieć i kontrolować. Dlatego niewystarczające jest monitorowanie żołnierzy poprzez popularne smartwatche połączone z aplikacją, używane m.in. przez biegaczy. Na polu walki występuje znacznie większa dynamika. Dowództwo i służby medyczne muszą posiadać jak najwięcej informacji o żołnierzu, aby, gdy zajdzie taka potrzeba, podjąć decyzję o jego ewakuacji, a następnie w prosty sposób przekazać zebrane dane medyczne w formie karty pacjenta do szpitala.
Gra w zielone
System ukierunkowany jest na działania militarne i w przypadku gwałtownych zmian parametrów życiowych żołnierza informuje o nich lekarza. Elektronicy z WAT we współpracy z medykami z WIM wypracowali miarodajny zbiór parametrów niezbędnych do tego, aby podjąć decyzję o ewakuacji żołnierza lub wysłaniu pomocy medycznej.
W systemie każdy żołnierz, którego parametry nie odbiegają od normy, będzie oznaczony kolorem zielonym. W przypadku problemów użyty zostanie kolor żółty, natomiast kolor czerwony będzie oznaczał pilną potrzebę pomocy.
System analizy i wnioskowania, będący elementem SWD-EwMED, będzie przekazywał kompleksową informację w postaci graficznej i tekstowej do dyżurnego medyka wraz z pełnym wykazem danych w postaci parametrów życiowych. Informacja o stanie zdrowia żołnierza prezentowana będzie w formie graficznej na mapie. Z graficzną reprezentacją informacji o stanie zdrowia żołnierza skojarzona jest „karta pacjenta”, która zostaje wyświetlona po wybraniu ikony reprezentującej monitorowanego żołnierza. System wspiera lekarza, jednak nie podejmuje za niego decyzji. Do uruchomienia procesu ewakuacji medycznej niezbędna będzie decyzja doświadczonego medyka.
Dane o stanie zdrowia żołnierza zostaną – za pomocą opracowanego integratora z systemem HMS C3IS JAŚMIN – zobrazowane na mapie przeznaczonej dla wojskowych służb medycznych. Zespół ewakuacji medycznej, który będzie przemieszczał się do żołnierza, w czasie rzeczywistym będzie informowany o jego lokalizacji i aktualnym stanie zdrowia. Lekarz będzie miał dostęp do elektronicznej karty pacjenta, podobnie jak obecnie ratownicy medyczni w karetkach.
Wygodne, bezpieczne i niezawodne
Urządzenia monitorujące żołnierza pobierają niewiele energii. Sensory, które będą monitorowały i wyznaczały parametry życiowe, zostaną połączone z modułem komunikacyjnym. Pozostające na wyposażeniu żołnierza radiostacja osobista i terminal danych zapewnią możliwość przesyłania zebranych danych oraz zasilanie sensorów na czas pracy w terenie.
Prototyp przeszedł testy. Obecnie testowane są opaski sensorów – na klatce piersiowej, na czole i na nadgarstku. Docelowo żołnierze będą wyposażeni w bieliznę osobistą z wbudowanymi miniaturowymi sensorami. Dla człowieka – czy to w siłach zbrojnych, w straży granicznej, policji czy też straży pożarnej, odzież taka nie będzie stanowiła żadnego obciążenia. Koszulka biomedyczna powinna być skalibrowana pod konkretnego żołnierza, system będzie posiadał indywidualnie zmierzone parametry wejściowe – dla zdrowej osoby. Po założeniu miniaturowego oprzyrządowania żołnierz stanie się widoczny w systemie – od tej pory można go monitorować.
Testy dotyczyły wszystkich modułów: pomiarowego, komunikacyjnego, analizy i wnioskowania, zobrazowania oraz samej jednostki obliczeniowej. Obecnie są to jeszcze indywidualne zbiory elementów, traktowane jako moduły, które zostaną ze sobą zintegrowane.
Testy laboratoryjne opracowanych sensorów wykonano w WIM. Medycy, mając wiedzę na temat poprawnych parametrów życiowych, porównali parametry zmierzone przez profesjonalne urządzenia medyczne z tymi, które zostały zarejestrowane przez sensory systemu na podstawie tych samych sygnałów. Okazało się, że zebrane dane pokrywają się z odczytami zebranymi z urządzeń powszechnie wykorzystywanych w medycynie. Kolejne testy przeprowadzono na fantomach służących do kształcenia przyszłych lekarzy.
Potwierdzono, że moduł analizy i wnioskowania na podstawie przekazanych parametrów życiowych prawidłowo oznacza żołnierzy kolorami zielonym, żółtym lub czerwonym. Zebrane dane będą przesyłane drogą radiową – poprzez system zarządzania pola walki JAŚMIN – do stanowiska dyżurnego medyka. Zostaną przeanalizowane przez zaproponowany przez naukowców moduł analizy i wnioskowania. Pozwoli to pozyskać informację, czy żołnierz potrzebuje pomocy, czy też jego kondycja jest dobra. Dyżurny medyk, na stanowisku grupy zabezpieczenia medycznego, uzyska wszechstronną informację na temat liczby żołnierzy potrzebujących natychmiastowej ewakuacji z pola działań.
Medyk może wywołać kartę medyczną TC3 żołnierza. Parametry i oznaczenia kolorami widzą żołnierze wchodzący w skład zespołu ewakuacji medycznej. Wszystko dzieje się w czasie rzeczywistym, bez opóźnień. Zebrane dane mogą być równocześnie przesłane do szpitala polowego, który będzie czekał na rannych. Istnieje zatem ciągłość monitorowania żołnierza – od pola walki aż do ewentualnego przekazania go profesjonalistom na bloku szpitalnym.
System może monitorować wielu żołnierzy jednocześnie. Ograniczeniem może być dokładność prezentacji danych (wiele punktów naraz może zaciemniać sytuację). Jak twierdzi kierownik projektu, prace nad rozwiązaniem tego problemu już trwają.
Wyzwania naukowe
Specjaliści z WAT pod kierunkiem prof. Andrzeja Dobrowolskiego pracowali nad tzw. „funkcją przeżycia”, czyli nieliniową kombinacją podstawowych parametrów życiowych, wyrażającą procentowo oszacowanie szans przeżycia rannego żołnierza na polu walki. Funkcja przeżycia pozwoli ustalić, czy żołnierz może dalej funkcjonować, czy też jego zdrowiu zagraża już jakieś niebezpieczeństwo. Jej opracowanie wymagało przeprowadzenia wielowariantowej analizy zakresów zmienności parametrów życiowych.
Inne wyzwania naukowe to przede wszystkim komunikacja sensorów z systemem decyzyjnym oraz z systemem zarządzania polem walki HMS C3IS JAŚMIN. W dziedzinie biomedycznej ważne jest opracowanie takiego zbioru parametrów, które dadzą jak najlepszy obraz stanu żołnierza. Ważne są pomiary w sytuacji, gdy człowiek się porusza – komercyjne urządzenia nie pozwalają na uzyskanie takiego stopnia dokładności, która umożliwiałby podjęcie słusznej decyzji adekwatnej do stanu zdrowia żołnierza w trakcie akcji.
Kolejny wymagający obszar wiąże się z komunikacją, czyli opracowaniem protokołu wymiany danych w oparciu o dostępne w wojsku kanały komunikacji. „Wolne zasoby przepustowości musimy wykorzystać do transportu danych medycznych w taki sposób, aby były one wiarygodne. Dotąd celem komunikacji były działania wojskowe, dlatego jest to novum w realiach pola walki” – wyjaśnia kierownik projektu.
W przyszłości system może być zastosowany zarówno w ramach ćwiczeń, jak i realnych operacji wojskowych. Może też służyć policji podczas działań operacyjnych na imprezach i wydarzeniach o charakterze masowym. Monitorowanie czynności życiowych byłoby ułatwieniem dla organizacji działań straży pożarnej przy ewakuacji ludności na obszarach dotkniętych klęskami żywiołowymi. Zdaniem kierownika projektu słuszne wydaje się również wykorzystanie systemu przez straż graniczną podczas działań w terenie przygranicznym. System pomoże ewakuować z pola działań wszystkich ludzi, którzy są w potrzebie, tak aby jak najszybciej udzielono im świadczeń medycznych.
Demonstrator systemu powstanie w ciągu trzech lat. Naukowcy planują jednak doprowadzenie go do poziomu IX, czyli wdrożenia. Wydział Elektroniki WAT jest odpowiedzialny za sensory, moduł analizy parametrów życiowych i komunikację, czyli przesyłanie danych pomiędzy żołnierzem a centrum monitorowania medycznego pola walki. W tym ostatnim obszarze istotny udział mają także inżynierowie z firmy TELDAT. Wojskowy Instytut Medyczny określi zbiór parametrów medycznych, jakie trzeba wziąć pod uwagę przy monitoringu, dokona analizy tych parametrów i wyznaczy takie wartości krytyczne, które pozwolą ocenić stan zdrowia żołnierza i zakwalifikować go do grupy określonej kolorami zielonym, żółtym i czerwonym. Firma TELDAT wykona ponadto integrator, który posłuży do zobrazowania informacji na mapie w systemie zarządzania polem walki oraz opracuje elektroniczną wersję karty medycznej TC3.
System ma służyć wszystkim żołnierzom. „Zakładamy, że system będzie udostępniony jak największej liczbie żołnierzy” – zapewnia kierownik projektu.
tekst: Karolina Duszczyk
na podstawie: WAT Nauka i Technologia