ERMHAN:上下文感知服务平台支持连续护理网络家庭援助

文摘

连续护理模式为慢性疾病给家庭带来一些技术性的挑战持续护理,协助服务依赖于不同利益相关者之间的密切合作,比如健康运营商,病人亲属,和社会社区成员。艾米利亚-罗马涅这里描述移动卫生援助网络(ERMHAN)多通道环境敏感服务平台旨在支持保健网络合作和共享信息的目的,提高病人的生活质量。为了满足可扩展性和灵活性的要求,这个平台开发了通过基于本体的上下文感知计算和面向服务的方法。我们还提供一些初步的性能分析和用户调查活动的结果。

1。介绍

人口老龄化的增长在大多数工业化国家和相关慢性疾病扩散的比例增加带来几个问题在不同层次的社会(政治、社会、和熟悉的/个人水平)。

统计数据提供一个清晰的图片问题的维度:根据最近的一项调查的结果由欧盟委员会(1),欧洲和日本将经历最明显的老龄化趋势2050。60岁以上组的比例将在37%左右,在欧洲甚至在日本,并在北美(27%)略低。欧盟人口的百分比在65岁有望达到28%以上,到2050年,据估计群8000万人需要关怀和帮助服务,特别是为慢性疾病(1]。

提出了新的护理模式对慢性病管理定义的指导方针政策规划,以及社会社区和卫生保健系统组织原则和工作协调。这些模型,通常叫持续护理模式,促进家庭连续照顾慢性病人。他们强调长期的有效性和效率条件保健强烈依赖于能力的病人和他们的亲戚来管理他们的情况下(自我管理)和协作的所有涉及保健提供者。患者、家庭成员医疗团队(例如,临床医生、全科医生、护士等),和社会社区成员(如社会工作者、志愿者)应适当通知,动力,和准备,以有效地合作。

的第一个例子是长期护理模式(CCM),这是一个概念,以证据为基础的框架开发(在美国2]。这个模型提出了创新的组织方面针对提高援助的有效性和效率影响慢性病的病人。世卫组织最近提出了创新照顾慢性病(ICCC)框架,它扩大了CCM为了满足国际社会的需要(3]。

因此,先进的信息和通讯技术(ict)和环境智能(AmI)上下文感知系统设计需要在这个框架为了解决两个主要的目标。最终的目标是提高生活质量的病人和他们的近亲。事实上,很明显,慢性疾病可能导致限制病人的日常活动,它不应该被忽视,他们可能会大大降低病人的家庭成员的生活质量以及[4]。为了照顾老人、亲戚可能会被要求做出重大生活变化,如放弃他们的工作,放弃了自己的社交生活。对于这样一个目的,一个不可告人的目的是实现信息通信技术平台能够支持长期护理服务条款而使成本节约和有效的异构资源管理(例如,专业人士,生物医学仪器,等等)。

从AmI的角度和上下文感知系统设计师,家庭护理模式带来一些技术性的挑战。AmI系统提供的服务应该被分为以下类别(5]:(a)急救应急检测和管理(服务);(b)自主性增强,用户辅助服务的主要需求和/或日常活动(营养,服药,监测生命体征,等等);舒适服务,服务使更好的生活质量(如教育、社会化等)。

这些服务应该是适应性,易于使用,并强烈个性化根据用户需求,需求,和残疾。在大多数现有的AmI上下文感知系统,重点是人需要援助的需求(“病人”),而需求来自异构社区的人,涉及到不同的区段在病人护理和帮助(“照顾者”),往往不考虑在设计系统。

在本文中,我们描述了一些结果通过我们当前研究的设计和开发面向服务的体系结构连续护理规定利用上下文感知和移动技术,艾米利亚-罗马涅称为移动卫生援助网络(ERMHAN)。其目的是使一个可扩展的开发和交付的护理服务允许协助病人在家里在熟悉的环境中,支持活动和相互协作的保健提供者在不同程度上参与病人护理和帮助。适当的行动和有效的信息共享和合作支持涉及保健提供者是有针对性的,由于他们的工作在流动的条件下,他们的协会不同组织域(例如,医院和直辖市),和他们的各种角色(如全科医生、专家、护士、家庭成员,等等)。

本文组织如下。节2,我们突出的贡献我们的工作并讨论现有的相关研究活动。部分3描述了我们工作的具体目标与特别注重上下文感知的方法和部分4我们描述了ERMHAN系统架构和一些关于两个主要组件的实现细节,多通道医疗服务经理和上下文管理系统。节5,我们将讨论一些初步的系统评价结果和用户测试活动。部分6总结了论文通过突出最相关的结果,我们的工作和未来的研究方向。

2。相关工作

几个研究领域的兴趣可以考虑提供AmI和普及健康服务为慢性疾病,从智能家居,辅助技术和家庭健康监视上下文感知医院。

第一个相关的贡献提供了佐治亚理工学院的研究人员意识到家里,智能家居的原型,传感和感知技术被用于获得居民的意识活动和使服务维护独立和人口老龄化的生活质量(6]。INHOME项目(7)旨在提供对提高老年人的生活质量在国内,通过开发技术来管理他们的国内环境和增强他们的自主和安全在家里(如活动监控,简单的家庭环境管理、灵活的AV流处理,灵活的家用电器访问)。在最近的作品中,“无处不在的家”是一个现实生活中的家庭环境敏感服务试验台实验(8在日本]。一组实现上下文感知服务已被评估和老年人通过真实实验。

辅助技术领域和家庭健康监视系统,存在几个例子:Vivago警报系统提供长期用户活动监控和报警通知(9];CareMedia系统(10)使用多媒体信息来跟踪用户活动。

未来的“医院”的原型11)是一个上下文感知计算系统在医院的环境。它由一系列环境敏感的工具:一个电子病历(EPR),一颗药丸容器,和医院的病床上显示相关病历信息,如医学模式,根据上下文信息(例如,护士的位置,病人,医学托盘)。穆尼奥斯et al。12)最近提出了一个上下文感知的移动系统,移动设备能够识别医院的设置工人执行他们的任务,并让用户发送消息,根据这些上下文元素医院服务的访问。

尽管在上述研究领域众多相关贡献,最近才研究活动人口老龄化和慢性疾病管理普及服务已经开始解决这些需求通过一个全面的方法,考虑到系统的标准指南和参考模型连续护理。Consolvo et al。4)应用社会网络分析方法研究连续护理网络;他们进行了一系列的访谈,以探索照顾老年人的空间(即。,who was involved in the care, what types of care were needed, and what types of care were being provided); based on user study results they offer some design guidelines for the development of successful computer-supported coordinated care (CSCC) systems.

普遍的自我保健是一个概念性的框架的发展普遍自我保健服务(13]。本研究一直在提升自我保健的框架下,由卫生部在英国发起,旨在长期患者家里附近的条件。提出的参考模型,灵感来自于面向服务的体系结构(SOA)的原则,区分三个主要领域:身体球体(身体区域网络路由器支持的交互与身体传感器和主球);家庭领域(家庭服务器收集和预处理感觉到数据),和自我保健服务领域(数据处理和共享子系统)。

一些实验结果给出了(14),远程医疗系统是用于家庭护理的病人患有慢性突兀的肺疾病(慢性阻塞性肺病);集成远程医疗系统为专业人士提供共享和无处不在的访问病人健康记录和直接访问患者护士案例管理器中,远程控制,televisit服务。

2.1。贡献我们的工作

ICT慢性病管理工具的设计应该考虑灵活性和可扩展性的要求。这些需求是常见的各种分布式系统,特别是应用于这个应用领域,由于其固有的特点,如不同国家和地方的监管框架,健康中心的异质性和社区参与护理服务交付,随着时间的推移和病人的健康状态发展。在这样一个复杂和不断变化的环境中,具有成本效益的解决方案应该是可扩展和灵活的服务平台。出于这个原因,而上面的调查研究活动都集中在概念设计或实现目标的应用程序特定的慢性疾病,而不是一个特定的慢性疾病从一开始,我们的方法是设计和部署一个服务平台,提供通用服务,很容易扩展和专门为了匹配特定需求的实际情况。

我们的研究的目的是设计和实现ERMHAN,一个可扩展的服务平台支持护理团队提供长期援助服务。ERMHAN服务平台的可扩展性和灵活性主要是通过模块化和面向服务的设计和采用开放和标准化的数据格式和通信协议。

平台的设计是基于基本功能块的定义及其互连通过web服务标准。事实上,web服务被认为是一个开放的和标准化的方式不同软件之间实现互操作的应用程序,运行在异构平台和/或框架(15]。

语义web技术已被应用于数据表示和处理提供仪器的发展,缓解普遍的、个性化的护理服务。更具体地说,语义网的使用是为了(a)代表知识通过基于本体的形式;原因(b)使用基于规则的和基于本体的知识引擎;(c)应用推理技术为了实现个性化的医疗保健计划。

我们已经开发出的原型为信息共享提供基础和通用服务,分布式和多通道的个性化访问病人的记录和个性化的实时监控和报警管理每个病人的基础上。实现服务包括访问完成和更新病人的记录(包括病人的健康状况,描述的保健提供者干预),即使在流动条件(在医院或病人的家里),通过不同的设备(至少个人数字助理和台式电脑);通知病人健康状况的条件和警报,但没有压倒性的保健操作员提供太多的信息(这可能会令人不安的缺点用户和为他们提供“信息”)。干预更有效的信息传递可以通过路由请求根据病人健康状况重力和干预所需要的专业知识。

基于它的灵活性,ERMHAN服务平台可以专门满足特定病人的需求情况。为了实现这一目标,所提供的基本服务ERMHAN平台可以集成其他系统提供的,如辅助技术、家庭自动化系统,具体的慢性疾病的预后和诊断系统(16]。在下面几节中,我们提供进一步的详细信息的建模方法和系统架构ERMHAN平台。

3所示。家庭护理的上下文感知建模和推理

本研究的目的是设计和原型的开发环境敏感的移动服务平台(ERMHAN)长期慢性病人家庭护理服务交付。

ERMHAN旨在支持新兴长期护理模式的主要特征:(a)以家庭为中心的长期病人跟踪;(b)共享保健提供了一个异构网络保健提供者(名为“连续护理网络”);(c)适应根据每个病人的护理计划。

术语“连续护理网络”我们指的是广泛的人不同程度地参与照顾长者,如病人的亲戚,多学科团队在不同的医疗水平(例如,全科医生、专家),社会运营商,志愿者等等。他们属于不同的组织(如医院、自治区、私人机构),可能超过一个位置工作,通常不与其他网络成员定期面对面的接触。

由于保健网络的复杂性,其特别的性质,和松散耦合的结构,我们已经确定了一组基本服务提供保健提供者:无处不在的访问病人健康记录(通过移动设备或桌面PC);基于角色的不同的网络成员属于不同的组织之间的信息共享;在平均的基础上适应健康计划的能力。更具体地说,健康计划中实现个性化是ERMHAN个性化环境敏感的报警检测和管理规则,描述在接下来的段落。

即使我们工作的目的是提供服务,保健提供者,因此开发辅助技术不是这个工作的主要目标,ERMHAN为病人提供一些基本的服务帮助,例如,药物提醒,手动报警激活和通信请求服务。这项工作的重点是在服务集成和交付架构,人机交互(HCI)问题,比如可用性和可访问性,没有考虑到在这个阶段的学习。

ERMHAN参考应用程序场景由两个主要的领域(见图1):

(一)病人家里,也就是说,病人的环境生活,经常与一些亲戚,和病人监控和辅助技术将部署;(b)保健中心,组织的领域负责保健服务集成和交付(如医院、疗养院或市)。为了简单起见,在我们的场景中,这是作为一个逻辑的护理,护理提供ICT服务运营商可以属于不同的组织。演员被认为是在我们的场景中是医生和护士(全科医生和专家)。更复杂的场景涉及其他组织域(例如,志愿者协会、药房、等等)将在未来的研究分析活动。

3.1。上下文感知

这段描述我们所做的意愿为“环境意识”在以家庭为基础的框架连续护理和ERMHAN所采用的环境模型。

环境意识是一个一般的概念,指的是系统的功能需要注意它的物理和逻辑环境和智能反应根据这个意识。上下文的定义可能会改变根据应用领域和相关的目的(17]。

在我们的应用程序场景中,上下文感知系统获取的能力和解释相关信息的主要目标(病人的生活质量)和执行行动旨在实现这一目标。因此,上下文可能包括有关病人健康状况的信息,推断,感觉到生物参数(例如,生命体征)和家庭环境(如温度和相对湿度)。甚至社会环境(即。,information regarding people populating the patient care network) may be considered as relevant information to be exploited for context-aware assistance service delivery. The acquisition of these context data can be profitably exploited by the system in order to infer relevant situations related to patient status, (such as critical condition and alarm detection) and trigger proper actions in order to facilitate the care providers’ operations (i.e., alerting care providers for intervention).

3.1.1。ERMHAN上下文模型

一个基于本体的上下文模型,编写的Web本体语言(OWL (18]),采用传感的整个过程,解释,管理和交换上下文信息。我们已经延长一个通用的基于本体的上下文模型(19)概念和关系描述家庭护理设置。

基于owl上下文模型的使用是为了表示系统了解病人健康状况通过基于本体的形式。上下文模型提供了一个统一的代表来自异构数据源的数据,如生物医学传感器、家庭监控系统和用户手动输入。本体和基于规则的推理应用上下文模型为了检查上下文信息的一致性,进一步推断知识。ERMHAN系统应用基于规则的推理来推断病人健康状况、检测报警条件来自病人健康状况或其他事件(例如,病人不吃药),并选择最合适的报警策略根据报警水平和其他上下文信息(例如,保健提供者的可用性干预)。

这种方法的主要优势在于代表系统的业务逻辑的一个显式的声明方式。因此,适应的健康计划在每个病人的基础上可以实现通过允许保健提供者指定规则根据病人情况。

以后我们描述上下文建模和推理能力的主要特征ERMHAN系统中的实现。我们的基于本体的上下文模型的完整描述家庭健康监视和警报在病人护理网络超出了本文的范围和描述的完全20.]。

上下文模型由以下部分组成。

(1)的patient-domain本体生物医学参数,包括上下文项关于病人位置和活动。这些信息被系统自动推断病人健康状况和检测报警的情况下通过基于规则的推理。生物医学参数实例代表一起一些相关的属性,如测量值和参数范围。每个指定范围的上、下阈值及相关报警水平;当测量值的阈值,检测到相应的警报级别。病人健康状况因此决定通过比较生物参数的测量值的参数范围。我们有指定的四个基本警报水平(非常低,低、中、高),但是这个模式可以很容易地扩展到包括进一步的水平。(2)的家庭环境本体包括上下文数据,描述了病人的家庭环境。例如,监测环境参数(温度、相对湿度等)需要为了保持一个健康的环境和检测报警情况。根据环境参数报警触发类似于一个基于生物医学参数,上面所描述的。(3)的社会环境本体代表保健网络资源(医疗团队、社会社区成员等)和他们的关系。保健网络成员,表示为概念在这个本体包括病人、病人家属,他们积极参与实施援助计划,健康运营商(医疗和辅助医疗人员)负责病人护理;社会社区组织提供援助服务(如交通和配套服务)。社会环境本体也用来表示其他的信息被认为是ERMHAN相关应用程序的目的,如可用性的健康操作员的干预和相对的距离从病人位置(旅行时间)。目前,用户可以提供这些信息通过一个web表单提供的管理服务,通过选择在预定义的值(例如,“可用”,“忙”,“不可用”)。作为未来的工作的一部分,我们将调查上下文感知系统的使用,可以帮助在半自动生成更新和管理这些信息(例如,GPS定位和推理机制)。(4)的报警管理本体代表了政策应该实例化管理警报。这样的政策描述的步骤应该执行传入事件的警报。基于规则的推理在这个本体模型用于选择合适的报警处理策略根据不同上下文项,如传入的报警级别,病人标识符,和护理团队成员(即的可用性。,信息所代表的社会环境本体)。

3.1.2。基于规则推理的例子

如前所述,ERMHAN系统采用基于规则的推理在上下文本体实例为处理警报触发警报和定义策略。

报警触发是基于上下文的分析数据代表在病人和home-domain本体。我们定义了一组一阶规则,以确定如果警报被触发,水平应该根据上下文数据测量和激活相应的阈值。例如,下面的规则触发警报分类为“高”当心跳频率小于40击败/分钟和收缩压高于160毫米/ Hg:

如果(HeartRateFrequency < 40和SystolicBloodPressure > 160), HealthStatus AlarmLevel“高”。

同样地,当警报被触发,基于规则的推理是用来确定哪些预警政策应该驱动处理报警情况。在ERMHAN,警报政策表示为一组指令指定谁应该提醒和(通过短信、邮件、电话),如果确认是必需的。在表1为每个报警,我们定义了一个基本示例策略水平。

例如,我们假设当检测到“中”级报警,系统应该执行以下行动(见表1)。

(一)通过短信或电子邮件通知操作员。首先,全科医生提醒。如果他/她不发送确认与固定时间间隔内,其他操作符(例如,护士)提醒,直到其中一个发送一个应答。最后,如果没有收到,确认系统警报紧急操作符,可用的24/24和7/7。运营商联系是动态创建的列表由系统通过选择分配给病人的护理人员对干预“可用”。(b)同时至少有一个的家庭成员应该提醒,但承认不是必需的。

平均基础上改编的系统行为可以通过保健提供者通过指定个性化报警级别,参数阈值和预警政策调整个人的条件。

4所示。ERMHAN系统架构

ERMHAN系统架构,如图2,是由以下主要组件。

多通道医疗服务经理》(MHSM)。此组件提供移动卫生保健环境敏感服务病人,亲戚,和保健提供者,针对不同的用户设备。它是部署在护理中心领域,包括前端组件部署在患者域。

上下文管理系统。该组件处理收购上下文来自异构数据源的数据,管理,和存储基于本体的上下文实例,在上下文知识推理,交付相关的上下文感知应用程序上下文知识》(例如,MHSM)。

MHSM和上下文管理系统被设计为完全独立和独立的模块。这已经完成为了强烈分离上下文数据采集、管理和环境敏感服务交付。这些组件间的通信是基于web服务接口。

4.1。多通道医疗服务经理

多通道医疗服务经理》(MHSM)是ERMHAN组件,为终端用户提供移动环境敏感的医疗服务(21]。MHSM为终端用户提供适当的服务根据他们的角色和相关要求。ERMHAN服务是专门针对保健提供者的要求。因此,终端用户角色已考虑到医疗、辅助医疗和急救中心工作人员的电话。尽管如此,我们也考虑了一些基本要求病人和病人家属。

医务人员
医务人员必须不断地了解病人的情况。每个成员都可以远程访问ERMHAN服务,通过一个台式电脑或掌上电脑。可用的服务包括以下。
•病人记录管理。医务人员可以访问和更新病人记录使用个人数字助理(PDA)或桌面电脑。保健专业人员之间的信息共享是通过向他们提供的能力访问患者信息的统一视图。允许读和修改病历字段根据用户量身定做的角色(例如,全科医生、专家等)。•警报管理服务。当警报被触发(手动自动由病人或上下文管理系统),警报管理服务接触员工通过适当的渠道(例如,邮件和/或短信)。警报所指定的政策,警报可以作为干预作为信息发送消息或请求,根据报警重力水平。在后一种情况下,照顾者被要求承认干预提醒接收和确认请求。更详细的警报在下一小节中提供了政策。•概要文件管理服务。医务人员可以指定自己的可用性的干预(如可用、不可用,忙)。这个信息是由基于规则的推理过程考虑用于选择运营商警告应该联系的政策。

辅助医疗人员
辅助医疗人员(例如,帮助运营商,护士,等等)可以远程访问系统,通过电脑或掌上电脑。类似于医务人员,但不同的基于角色的访问权限,他们可以访问以下服务:病历管理、警报管理服务和管理服务。

应急人员
应急人员由运营商总是可用的。他们通知警报管理服务,以应对紧急情况(最高临界警报级别)或其他健康运营商没有回应低警报(如医务人员)。

病人
我们认为以下病人要求引出一组基本的服务:容易沟通的能力与亲戚或健康运营商,手动激活警报,实现医疗援助计划的支持。要求根据具体病人条件(例如,物理障碍、认知障碍等)并没有被认为是在这项研究中。病人在家里装备一个平板电脑,并使用服务通过前端平板电脑触摸屏上可用。更具体地说,服务可以包括以下病人在家里。
•提醒服务:系统提示药物的病人。警报信号是音频和视频报警远程触发前端部署在病人家里。•帮助请求:病人可以手动生成警报,为了请求紧急应急人员的干预。•通信请求:病人可以请求被一些亲戚联系。

病人的亲属
病人的家庭成员提供一般援助病人在日常生活活动中,应该保持了解病人情况在外时(通过警报管理服务和档案管理服务)。
服务目标可以通过移动设备访问亲戚用最小的技术要求(即。与一个XHTML,手机浏览器)。

多通道医疗服务管理器实现
》的MHSM已经设计和开发web应用程序作为一个多通道用Java语言编写的,利用JSP / Servlet的J2EE技术框架。》的MHSM已经开发成一个三层体系结构包括以下。
》(1)后端层,名为MHSM信息管理和存储,处理和存储以下信息资源:病人记录,包含患者个人资料,个人援助计划,生命体征阈值,医疗、卫生和帮助日记、和处方(例如,服药,生命体征测量调度);用户配置文件,包含最终用户个人数据、组织角色、照顾者可用性状态(医疗和辅助医疗人员和病人家属);组织模型、代表保健网络结构(即。护理网络成员和病人护理)。
(2)一个中间宿主的业务逻辑层ERMHAN服务(病历管理、报警管理、档案管理、提醒管理、耐心的帮助,和通信请求管理)。
(3)一个上层,组成多通道前端一代服务,生成用户界面根据不同的终端用户的移动设备的功能(例如,显示尺寸,分辨率,内存和处理能力,等等)。这个场景的目标设备pda,平板电脑,手机,笔记本电脑。模型-视图-控制器设计模式(22)采用为了正确地生成用户界面管理,业务和导航逻辑,内容生成。
平台使用web服务技术标准(SOAP、WSDL)与外部组件交互,如环境管理系统。底层DBMS是MySQL。通信管理服务实现SMS网关和SMTP协议提供短信和电子邮件提醒,保健网络成员(采用进一步的沟通渠道和协议将在未来评估)。这个组件设计和开发的工业合作伙伴的金项目(惠普意大利)。

4.2。环境管理系统

本节描述上下文管理(CM)系统架构,我们开发了以减轻对慢性病人环境敏感援助服务的实现。

CM系统是基于一个通用的框架为上下文数据采集,提供基本特征推理,和交付(19]。它由两个不同的节点类型。

(一)病人上下文管理器(PatientCM)。这个节点被部署在病人的网站。它获得生物医学和环境传感器网络检索的数据。这些数据预处理的PatientCM为了检测异常条件》,并传播给MHSM为了更新病人记录和新的测量值。感知数据注入病人和home-domain本体实例和基于规则的推理过程执行在这个上下文基地为了检测输入的紧急情况并触发相应的警报。中央上下文管理器然后通知警报的发生。(b)中央上下文管理器(CentralCM)。该组件是部署在护理中心的领域。当警报情况已经检测到PatientCM, CentralCM流程上下文信息对病人健康状况和护理团队成员可用性,为了定义警报政策通知护理团队成员和请求他们干预在紧急情况下。它处理的报警管理和社会环境本体创建相关的实例与上下文有关病人健康状况的信息,更新触发警报水平和护理团队成员信息的可用性。基于这个上下文信息,推理规则是为了定义适当的警报政策申请报警处理。由此产生的警报政策实施》然后送到MHSM。

病人和中央上下文管理包括以下主要街区。

上下文数据采集:这个组件接收上下文数据上下文提供者通过SOAP消息(例如,web服务传感器网络),或通过传感器适配器。

上下文知识库:这是一个知识库组成的基于本体的上下文模型和实例存储在数据库中,一个基于规则的推理程序和规则文件。该组件是基于耶拿,一个开源的语义Web框架(23]。

上下文代理:这个组件分发上下文数据时通知感兴趣的应用程序外部组件的上下文已经改变或通过提供更新的信息在请求/响应链中。通知和请求/响应模式都是通过一个SOAP消息交换实现(24]。

在每个上下文管理器,内部组件之间的通信实现根据观察者设计模式,也就是说,通过合适的eventlistener侦听事件和封装信息要处理25]。因此,这种分解允许每个内部组件独立处理自己的特定信息。

CentralCM和PatientCM实现为J2EE web应用程序及其外部接口是作为web服务公开。

4.2.1。准备报警检测和管理场景

这段提供了进一步了解上下文管理系统架构(见图3)通过描述系统行为的报警检测和管理场景。图4这个场景提供了一个简化的图形表示的序列编号的步骤。

全科医生和护士可以访问和修改病人健康信息》通过MHSM接口(步骤1)。特别是,全科医生可以更新远程监控参数,如调度感觉到数据采集及相关报警阈值。例如,一个医生可以指定应该测量体温每天早上7点到下午5点,测量值高于38^°C应该引发中级报警,如果到7点钟,如果到了下午5点和一个高级报警。》的MHSM发送这些信息到CentralCM将消息路由到适当的PatientCM(步骤2)。

的CentralCM.PatientServiceManager组件提供了一个web服务接口可以调用》由MHSM为了交流信息更新等病人诊断测试调度和生命体征报警阈值。为每个PatientCM CentralCM管理消息队列和消息》,来自MHSM然后路由到适当的消息队列。的PatientCM.CentralCMClient组件定期调查CentralCM.PatientServiceManager请求新消息。

这种定期轮询也用于监视的状态PatientCM操作和PatientCM和CentralCM之间的联系。当CentralCM没有收到预期的定期调查由PatientCM(这种情况可能是由于连接失败或PatientCM故障),它触发相应的报警和紧急工作人员提醒,处理技术问题通过激活所需的程序。

的PatientCM.CentralCMClient解析消息有效负载和产生合适的事件,比如TimingEvents调度生物医学数据采集。

新时间事件的处理PatientCM。DataAcquisitionScheduler。根据处方中包含TimingEvents对象调度器分配相应的定时器触发病人的生物医学数据采集(如体温、心跳频率)从web服务的身体传感器网络(步骤3)。

的PatientCM.DataCollector公开web服务接口调用的传感器网络通信新获得的重要标志值。这些数据然后传递给DataDispatcher》通知MHSM这些病人病历数据更新(步骤4)和OntoManager模块更新病人和家庭环境本体实例。基于规则的推理应用于知识库为了检测可能的警报和生产AlarmEvents。例如,如果感觉到体温高于38^°C中级触发报警。的PatientCM.AlarmNotifier通知一个新的AlarmEvent CentralCM,通过调用CentralCM.AlarmManager组件(步骤5)。

的CentralCM.AlarmManager接收新传入的警报通知他们PatientCM和路线CentralCM.OntoManager已创建警报政策报警处理。首先,它提要知识库(由报警管理和社会环境本体)与实例数据,如AlarmEvent的属性(病人标识符和报警级别)和更新有关病人的信息社会环境(卫生操作可用性)》由MHSM可用。然后,它适用于基于规则推理产生警报的政策。

的CentralCM.PolicyNotifier是组件发送》提醒政策MHSM,通过调用一个特定的web服务》(步骤6)。MHSM然后实现政策适当的警报发送到联系人列表(步骤7)。

过滤技术实现的CentralCM。AlarmManager处理相关警报序列相同的紧急情况。事实上,虽然处理警报,通知相关可以生成同样的情况再次PatientCM(例如,因为新生命体征测量)。因此过滤技术应用于避免冗余困扰健康运营商警报。

5。系统评价和测试活动

本节讨论ERMHAN系统结果的绩效评估和用户测试活动。

5.1。上下文管理系统性能评估

以下注意事项涉及的性能估算ERMHAN上下文管理系统通过收集平均报警发电和输电次基本配置。这个配置是由一个PatientCM和一个CentralCM组成的。PatientCM是地理上位于40公里远离CentralCM。服务器托管CentralCM外部IP和访问互联网通过大学广域网。PatientCM可以访问互联网与DSL连接通过一个标准的低波段(640 Kbps)。更准确地说,电脑主机PatientCM无线连接到一个802.11 g DSL网关。特别是,我们已经考虑下列硬件配置。

(1)PatientCM: AMD Athlon64 3200 + 1024 Mb的RAM。(2)CentralCM:英特尔奔腾4 2.0 GHz, 768 Mb的RAM。

性能度量是基于以下参数:报警检测时间收购之间的时间间隔的一个生物医学参数值超出范围和相应的报警触发获得通过基于规则的推理(部分3.1。2);传输延迟这是所需的时间发送一条消息通过PatientCM和CentralCM之间的联系;警报政策时间这是时间在流逝在CentralCM端之间的接收传入的警报来自PatientCM并生成相应的预警政策。这些时间间隔的总和决定所需的总时间提醒政策生成时间生物医学参数超出范围了:

的价值没有发生显著的变化对报警的水平。尽管如此,报警水平产生的影响的预警政策CentralCM》和实施MHSM。评估还包括政策执行和通知至少一个保健提供者还应该考虑以下时间间隔(见图5):所需的时间发送警报》从CentralCM MHSM政策;所需的时间》的MHSM实例化警戒政策;短信延迟这是延迟发送短信健康运营商;传输的延迟警惕护理中心为了通知紧急操作符。

全球时间间隔计算的公式从报警检测警报通知保健提供者根据不同报警级别和相应的预警政策。

为极低和低级警报,应用下面的公式:

中级警报,计算必须考虑这样一个事实:健康运营商(全科医生和护士)通知顺序:第一个操作符通过短信提醒,如果他/她不回应在一个指定的时间间隔,另一个操作符是通知。后N失败(N在警报中指定政策),报警紧急运营商沟通吗。

如果一个保健提供者证实了SMS招待会n尝试, 否则

高级警报应用下面的公式:

正如上面提到的,这一段集中在环境管理系统的性能估算提供最重要的服务(报警探测和处理)。因此,我们的评估是基于测量的值,,。进一步的参数值(和)不用于传播他们已经收集的工业合作伙伴(惠普意大利)。此外,的值 和 依赖于网络基础设施的特点。在真正的实现的情况下,这些参数可能会根据适当的优化技术的选择,比如使用公共网络或专业radio-mobile SMS(即交付。、GSM和利乐resp。)和一个专用的固定线与应急通信运营商,以及与网络运营商建立适当的服务水平协议。

估计的性能检测和管理的实现系统警报,我们模拟了60个样本的生成警报的四个报警水平(“很低”,“低”,“媒体”和“高”)。这样的样本已被监控环境管理系统的活动在5个工作日的时间间隔,在工作时间,为了在最糟糕的交通状况(即压力系统。交通的高峰时间)。详细,实验在两个时段:上午10:00下午2点(时间槽1),下午2点下午6点(时间槽2)。

表2报道的平均值和标准偏差值以毫秒为单位的报警检测时间时间,提醒政策和整体报警管理时间,这是计算的总和 , 和传输延迟。

测量的值 以及 在报警级别不发生显著的变化。 测量值高于 的处理负载的主要部分是PatientCM一侧倾斜,根据上下文管理的架构。

测量值的整体 根据网络流量条件发生显著的变化直接影响 值。在这个实验中,我们可以估计整个报警时间8 - 10秒之间摇摆,传输延迟,可以评估在大约5秒。高值的标准偏差报警时间可以在干扰PatientCM无线连接和网络条件限制观察窗(5个工作日)考虑这个评价。

我们希望更多的高性能连接将大大提高报警管理时间,和更广泛的观测时间间隔(即。,一个月)会产生更多统一的统计指标。

为了减少推理任务执行时间(在本体实例推理),我们执行推理小本体由少量的实例,从本体推理执行时间线性增长至少对本体的大小(26]。这个时间可以进一步优化通过执行服务请求前的推理任务的一部分。未来研究活动将重点分析推理任务可以执行服务请求之前,因此PatientCM和CentralCM再造工程。

5.2。用户试验

ERMHAN服务旨在支持保健网络,从而解决保健提供者的要求,测试主要集中在评估健康运营商的接受功能实现。

试验已经完成在养老院由专业护理人员在皮亚琴察系统评价。进一步的试验计划在养老院在佛罗伦萨在不久的将来,为更广泛的评估慢性病患者。为这些未来的测试,生命体征的传感系统,环境监测也将部署。测试活动将因此也关注评估病人接受关于部署的服务(即。、监控、医学提醒,帮助,和通信请求服务)。

在测试阶段已经在皮亚琴察,生物医学和环境遥感模拟了一个web应用程序。生物医学参数表示的模型包括心跳频率、脉冲oxymetry,收缩压和舒张压,体温、血糖。手动输入或预定义的web应用程序提供了服务场景模拟上下文数据采集。

每一次会议期间,从业者都配备了移动设备和电脑。项目工作人员照顾模拟收购生物医学和环境参数值和报警的发生通过专用网络接口;健康经营者被要求使用ERMHAN系统应对此类事件时的“真实世界”,如忽视警报或干预确认请求接收和负责的情况。从业人员也要求通过系统执行每天的操作,如访问和更新病人的记录,修改调度相关的生物医学参数采集和报警阈值。这些试验结束时,测试人员的意见收集通过访谈和问卷调查系统特性。

第一个试验与11个测试用户会话进行(包括全科医生和护士)。因此,我们远离有统计上显著的数据可用,但是我们能够说明一些初步结果,可以从问卷的反应。大多数用户很满意的系统的总体功能(超过60%)。访问病人健康记录的能力被认为有用的和易于使用的(但有些用户已经在其他类似的特性测试实验系统)。指定的报警管理服务和功能可用性干预被认为特别有用(42%的用户)和有用的(50%的用户)。大多数用户欣赏能力的远程修改报警阈值和数据采集调度基于平均(18%表示高度赞赏,好升值73%,9%是中性的)。的用户组(30%)抱怨》之间的一些偏差MHSM病历报告和纸质记录在使用在养老院(特别是在使用条款,信息组织和分类)。这方面将在未来进一步研究测试活动,妥善分析时定义一个方法自定义部署如果ERMHAN工业应用。

6。结论

在本文中,我们提出了ERMHAN,上下文感知移动服务平台支持移动护理人员在日常活动。ERMHAN已经证明其能力提供一组可扩展的服务旨在支持保健网络合作和共享信息的目标改善慢性病人的生活质量。

ERMHAN被设计作为一个模块化的系统,实现了其组件采用标准技术(例如,互联网协议、XML Web服务)。这种方法使系统容易扩展来匹配特定的病人需求在一个环境智能环境。

未来的工作将集中在安全性和可靠性问题以及扩展功能提供的服务平台。在家庭领域,这将主要在于身体和家庭传感器网络部署和集成输入/输出设备对病人(例如,报警按钮和电视显示器)。至于护理中心领域,主要将包括发展为系统配置和定制设计图形用户界面(例如,定制预定义的报警管理政策和健康中心提供专业服务病人情况下表);采用现有标准(例如,HL7)保证互操作性与医院的后端系统。

利用ERMHAN模块化设计,未来的工作一定会在分析处理和整合现有的用户界面和应用程序根据人机交互设计(人机交互)原则,特别是接口设计为人们认知(27)和物理障碍(28]。

这样的进步,与更广泛的测试活动,包括病人的评估系统特性,最后一个需要评估建议的平台。

确认

艾米利亚-罗马涅金项目是由Regione,意大利。意大利伙伴惠普Cattolica皮亚琴察大学和意大利国家电信(CNIT)校际联盟的。从卢卡Capannesi技术援助,电子系和电信佛罗伦萨大学的。

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