Patienten-Vitalparameter-Monitor

Die technologischen Entwicklungen in der Medizin ermöglichen die Entwicklung immer neuerer Hard- und Software, die es beispielsweise ermöglichen, bisher unmögliche Verfahren durchzuführen. Darüber hinaus können wir im Zuge der technologischen Entwicklung Lösungen schaffen, die für den Benutzer sicherer und weniger invasiv sind. Wenn Sie daran interessiert sind, die Entwicklung dieser Art von Software oder Lösungen zu unterstützen, empfehle ich Ihnen, einen Blick auf unsere Unterseite über die Entwicklung von Software für medizinische Geräte zu werfen.

 

Der Bau medizinischer Geräte ist das Herzstück unserer Dienstleistungen und eine einzigartige Spezialität, so dass wir sehr oft die Gelegenheit hatten, an dieser Art von Projekten zu arbeiten. Da wir nach ISO 13485:2016 und ISO 9001:2015 zertifiziert sind, wenden sich unsere Kunden häufig an uns, wenn sie professionelle Unterstützung benötigen.

In dieser Fallstudie möchten wir eine von uns entwickelte Demo vorstellen, die von einem unserer früheren Projekte inspiriert wurde. Die Prämisse dieses Projekts war es, einen Monitor für die Vitalparameter des Patienten zu entwickeln, der einen externen Sensor zur Datenerfassung und eine Hardware mit Display zur Anzeige der Daten verwendet.

 

Projektidee 

Die Idee für diese Demo war die Popularität von Lösungen zur Überwachung der Vitalparameter von Patienten. Diese Art der Überwachung kann durch verschiedene Methoden erfolgen. Sie kann eher auf die diagnostische Seite ausgerichtet sein, z. B. durch Systeme, die das Blut des Patienten analysieren und dann die interessanten Werte auslesen. Häufiger jedoch verwenden solche Systeme Echtzeitdaten wie den Puls des Patienten oder die Sauerstoffsättigung des Blutes. Bei dieser Art von System ist es äußerst wichtig, Daten mit hoher Präzision und Häufigkeit zu erfassen. Damit wir sicher sein können, dass unser Produkt alle geforderten Standards erfüllt und für den Patienten sicher ist, haben wir beschlossen, eine Anwendung zu entwickeln, die dem echten Produkt am nächsten kommt.

 

Funktionalitäten 

For this demo we assumed a scenario in which a sick patient lying in a hospital bed has a sensor attached to his finger that continuously analyzes his vital signs.

 

Für diese Demo sind wir von einem Szenario ausgegangen, in dem ein kranker Patient in einem Krankenhausbett liegt und an seinem Finger ein Sensor angebracht ist, der kontinuierlich seine Vitaldaten analysiert. So kann der behandelnde Arzt beurteilen, ob die Therapie den Zustand des Patienten verbessert. Außerdem kann er die Daten zum Beispiel in eine Datenbank schreiben und sie dann unter einem breiteren Blickwinkel analysieren.

 

Diese Anwendung überwacht die über den Sensor empfangenen Daten. Die Messung erfolgt, indem der Finger des Patienten an einen nicht-invasiven Sensor angelegt wird, der dann den Puls und die Sauerstoffversorgung des Blutes misst. Diese Daten werden dann an die App übertragen, die die entsprechenden Werte in Echtzeit anzeigt und Diagramme erstellt.

Was die Kommunikation mit dem Gerät betrifft, so werden die Daten über die serielle Schnittstelle über USB (I²C serial communication bus) gelesen. Die Daten werden also in Echtzeit übertragen. Für das Zeichnen von Diagrammen haben wir unser eigenes benutzerdefiniertes Element in QML erstellt, so dass wir die Freiheit haben, das Aussehen des Diagramms zu ändern.

 

Stellt die Anwendung einen von der Norm abweichenden Wert eines der Parameter fest (z. B. eine zu niedrige Blutsauerstoffversorgung oder eine zu hohe Herzfrequenz), zeigt sie eine entsprechende Meldung an. Wenn die Anwendung in einem realen Szenario eingesetzt wird, könnte diese Art der Benachrichtigung beispielsweise dazu dienen, automatisch eine Krankenschwester zu benachrichtigen.

Hardware 

Wir haben uns entschieden, unsere Anwendung auf einem maßgeschneiderten medizinischen Android-Tablet auszuführen. Die Anwendung könnte jedoch auch z. B. auf einem eingebetteten Linux-Gerät ausgeführt werden. Darüber hinaus könnte sie auch auf einer maßgeschneiderten Linux-Distribution auf Basis des Yocto-Projekts ausgeführt werden.

 

Den Sensor zum Auslesen der Daten haben wir selbst gebaut, und zwar mit Komponenten, die wir zufällig in unserem Büro vorrätig hatten. Wir versuchen, unsere F&E-Abteilung mit allen Arten von Elektronik auszustatten, damit wir bei Bedarf in unserem Büro an komplexer Hardware arbeiten können.

Die Sensoreinheit wurde aus zwei Komponenten aufgebaut: einem Mikrocontroller ESP32 (Wemos S2 Mini) zusammen mit SparkFun Pulsoximeter und Herzfrequenzsensor – MAX30101 & MAX32664.

 

Technologie-Stapel

Was die verwendeten Technologien angeht, so haben wir uns auf einen bekannten Technologie-Stack verlassen, der aus C++ und Qt für das Backend und QML für die Darstellung der visuellen Schicht besteht

 

Durch die Kombination von C++ und Qt für die Anwendungslogik können wir eine hohe Leistung erzielen und gleichzeitig die Konsistenz und Lesbarkeit des Codes erhalten. Darüber hinaus erleichtern gebrauchsfertige Qt-a-Module die Kommunikation mit dem Sensor und das Auslesen von Daten aus ihm erheblich.

 

Dank der in der Benutzeroberfläche verwendeten QML konnten wir ein modernes und auffälliges Design erstellen, wodurch sich diese Anwendung von anderen auf der Messe abhebt. Darüber hinaus ist die Kombination von in C++/Qt geschriebener Logik mit QML fabelhaft einfach und spart so Entwicklungszeit.

 

Eines der wichtigsten Qt-Module, das in diesem Projekt verwendet wird, ist Qt Safe Renderer. Es ist verantwortlich für die sichere und genaue Darstellung kritischer Gesundheitsdaten, einschließlich Herzfrequenz und Sauerstoffgehalt. Dieses Modul stellt sicher, dass die angezeigten Informationen zuverlässig und fehlerfrei sind, auch unter Fehlerbedingungen. In medizinischen Anwendungen ist eine solche Präzision für die Patientensicherheit und eine effektiv Entscheidungsfindung unerlässlich.

 

Darüber hinaus erfüllt Qt Safe Renderer die wichtigsten medizinischen Normen, darunter IEC 62304 für Software-Lebenszyklusprozesse, IEC 61508 für funktionale Sicherheit und ISO 9001 für Qualitätsmanagementsysteme. Dies gewährleistet die genaue und zuverlässige Anzeige der Vitaldaten von Patienten, wodurch sich das Modul für anspruchsvolle medizinische Anwendungen eignet und strenge gesetzliche Anforderungen erfüllt. 

Schlussfolgerung 

Wenn Sie an einer Zusammenarbeit mit uns in der Medizinbranche interessiert sind, besuchen Sie unsere Website zur Medizinbranche. Bei ScytheStudio arbeiten wir sehr häufig an Projekten, die den Einsatz von Software mit kundenspezifischer Hardware kombinieren. Befindet sich Ihr Projekt hingegen noch in einem frühen Entwicklungsstadium und Sie benötigen Unterstützung, z.B. bei der Entwicklung von Anforderungen oder der Erstellung geeigneter Diagramme, dann sollten Sie sich unser Angebot an Beratungen und Workshops ansehen.