МДП (Садыкова ФИБС БТС 11 семестр) / 7503_ИсаковАО_МДП

МИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра БТС

МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ ПРОЕКТ

ТЕМА: СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ ДИЕТИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В

ПРИЛОЖЕНИИ УДАЛЕННОГО МОНИТОРИНГА ПАЦИЕНТОВ С САХАРНЫМ

ДИАБЕТОМ

Санкт-Петербург

2022

ЗАДАНИЕ

НА МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ ПРОЕКТ

Студент Исаков А.О.

Группа 7503

Тема проекта: система поддержки принятия диетических решений в приложении удаленного мониторинга пациентов с сахарным диабетом Исходные данные (технические требования):

Разработка уровней обеспечения (информационного, методического,

программно-алгоритмического, метрологического, и аппаратного)

биотехнической системы, направленной на поддержку принятия врачебных решений в рамках проведения непрерывного мониторирования пациентов с сахарным диабетом

Содержание пояснительной записки:

Включает разделы «Содержание», «Введение», «Синтез БТС», «Информационное обеспечение», «Методическое обеспечение», «Метрологическое обеспечение», «Программно-алгоритмическое обеспечение», «Заключение», «Список использованных источников».

Предполагаемый объем пояснительной записки: не менее 25 страниц.

2

АННОТАЦИЯ

Цель работы – разработка модуля поддержки принятия диетических решений в приложении удаленного мониторинга пациентов с сахарным диабетом, являющегося также объектом исследования. Предмет исследования

– разработка компонентов информационного, методического, программно-

алгоритмического и метрологического обеспечения системы поддержки принятия диетических решений мобильного приложения персонализированного мониторинга «ДиаКомпаньон».

Планируется достичь модернизации процесса мониторинга пациентов с применением мобильных технологий цифровой медицины. Разработанный элемент программного комплекса должен снижать нагрузку на врача,

формируя отчет по каждому приему пищи с выделенными маркерами опасного повышения уровня сахара в крови и набором стандартизированных инструкций, придерживаясь которых можно улучшить контроль над самочувствием пациента.

SUMMARY

The aim of the work is to develop a module to support dietary decision-making in a remote monitoring application for patients with diabetes mellitus, which is also the object of the study. The subject of the study is the development of components of information, methodological, software and algorithmic and metrological support of the dietary decision support system of the mobile application for personalized monitoring "DiaCompanion".

It is planned to achieve modernization of the patient monitoring process using mobile digital medicine technologies. The developed element of the software complex should reduce the workload on the doctor by generating a report for each meal with highlighted markers of dangerous increase in blood sugar levels and a set of standardized instructions, adhering to which can improve control over the wellbeing of the patient.

3

2.1Состав информационного и методического обеспечения

2.2Разработка базы данных

2.3Модель прогнозирования гликемического ответа

2.4Разработка решающих правил

3Программно-алгоритмическое обеспечение системы

4Метрологическое обеспечение системы Заключение Список использованных источников Приложение А

4

ВВЕДЕНИЕ

В ходе проведенного нами предварительного исследования было выявлено что стремительное распространение сахарного диабета неоднородно и затрагивает разные группы людей в зависимости от их возраста, половой принадлежности, физической активности, наличия или отсутствия сопутствующих недугов, таких как избыточный вес. Гестационный сахарный диабет (ГСД) – одна из форм заболевания, проявляющаяся во время вынашивания ребенка и, как следствие, ограниченная по времени [1]. Во время беременности резко увеличивается выработка эстрогенов, прогестерона и кортизола, подавляющих действие инсулина. В результате уровень глюкозы в крови увеличивается. Высокий уровень сахара в крови негативно сказывается как на здоровье самой женщины, так и на здоровье плода. Появляется все больше доказательств того, что ГСД значительно увеличивает риск ряда долгосрочных последствий для плода, в частности предрасположенность к развитию метаболического синдрома и диабета второго типа [2]. Кроме того,

гестационнный и прегестационный сахарный диабет также были связаны со значительно более высоким риском младенческой смертности [3, 4]. Таким образом современная диагностика и коррекция пути протекания заболеваний у беременных охватывает сразу две целевых группы, сдерживая область распространения диабета в целом [5].

Для достижения поставленных глобальных задач необходимо разработать автоматизированную систему мониторинга физического состояния беременной женщины. Интеллектуальная система диетических рекомендаций поможет сформировать правильные привычки у пациентки,

снизив риски непредвиденного ухудшения самочувствия. Кроме очевидных выгод, предупредительный подход также снизит нагрузку на врача и систему здравоохранения в целом. Важной частью мониторинга являются и персональные лечебно-диагностические консультации на основе собранных приложением данных и объективных медико-биологических параметров,

5

полученных в ходе скрининговых исследований биохимического состава крови. Сочетание телемедицинских систем и традиционного подхода к лечению – относительно современный тренд в доказательной медицине,

сулящий, однако, значительные экономические выгоды на ровне с повышением общего уровня ухода за пациентом [6].

Целью данной работы ставится разработка единственного модуля поддержки принятия диетических решений в приложении удаленного мониторинга пациентов с сахарным диабетом. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

–разработать структуру БТС;

–описать информационное и методическое обеспечение системы,

раскрыть используемые расчетные формулы и структуру базы знаний;

–разработать программно-алгоритмическое обеспечение системы;

–отразить метрологическое обеспечение;

–сделать выводы о проделанной работе.

6

1 СИНТЕЗ БИОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

1.1 Формулировка требований к разрабатываемой системе

Программный модуль помощи поддержки принятия диетических решений должен предоставлять врачу минимально необходимую информацию по приему пищи, такую как: общая масса приема пищи и удельный вес каждого элемента, суммарный показатель белков, жиров,

углеводов, килокалорий, гликемических индексов, а также расчетные значения гликемической нагрузки и прогнозируемого повышения уровня сахара в крови на основе текущего значения. Система должна сохранять приемы пищи, предоставляя врачу доступ к просмотру, редактированию,

удалению и комментированию записей.

1.2 Структура БТС

Сопоставим принцип работы разрабатываемого приложения со стандартизированной структурой БТС медицинского назначения [7],

представленной на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структура разрабатываемой БТС-М

7

индекс нескольких блюд в приеме пищи, ГН – гликемическая нагрузка приема пищи, P6 – протеины за 6 часов до приема пищи, C – углеводы и УСК0 –

текущий уровень сахара в крови) подаются на вход модели машинного обучения и результат (УСК1 – величина повышения уровня сахара)

сохраняется, чтобы впоследствии быть интерпретированным на основе правил хранящихся в базе знаний. Пациент не видит числовых значений, только интерпретацию полученного результата в качестве рекомендаций во всплывающих уведомлениях. Файлы конфигурации (см. контур управления на рис. 3) содержат программное описание структур данных, маркеры решающих правил, а также коэффициенты модели. Настраивая эти параметры, мы влияем на точность прогнозирования.

Рисунок 3 – Контур управления и основные компоненты системы Мониторинг проходит строго в соответствии с обозначенной терапевтом

периодичностью. Собранная за отчетный период информация приводится к виду Excel таблицы и отправляется по почте в двух экземплярах:

курирующему специалисту и на резервный ящик (см. рисунок 4).

9