INFOKOMMUNIKÁCIÓ
ÚJDONSÁGOK
Egy integrált telematikai rendszer a cukorbetegek gondozásában Deutsch Tibor, Gergely Tamás, Alkalmazott Logikai Laboratórium
A közleményben bemutatott integrált telematikai rendszer az EU 5. IST- Keretprogram M2DM projektjének végeredménye. Az elkészült rendszer célja, hogy a nap 24 órájában lehetôvé tegye inzulinnal kezelt cukorbetegek távmonitorozását és ellátását, továbbá elôsegítse, hogy a döntésekhez szükséges ismeretek, a kívánt formában és idôben eljussanak a betegekhez, orvosokhoz, ápolókhoz és az egészségügyi intézmények irányítóihoz. A rendszer számos kommunikációs és konzultációs szolgáltatást nyújt, melyek szervesen illeszkednek az ellátási munkafolyamatokba. Rutinszerû használata javítja az ellátás minôségét, fokozza a betegek együttmûködési készségét és csökkenti a gondozás költségeit.
BEVEZETÉS, CÉLKITÛZÉS A cukorbetegség az európai lakosság közel 6%-át érinti, és a betegek gondozásával kapcsolatos költségek az egészségügyi kiadások mintegy 5%-át teszik ki. Az erôforrások tetemes részét a rossz vércukor beállítás következményeként jelentkezô szövôdmények kezelése emészti fel [1]. A diéta, életmód és inzulin terápia összhangjának megteremtését azonban gyakran akadályozza, hogy a kellô szakértelem nem mindenhol áll rendelkezésre, és az orvosok nem mindig tudnak kellô idôt szentelni betegeiknek. Gyakran az okoz gondot, hogy a betegek nem követik kezelôorvosuk útmutatásait. A problémák nagy része tehát a gondozást kísérô információfeldolgozás korlátjaiból fakad. A korai 80-as évektôl kezdve számos próbálkozás történt arra, hogy információtechnológiai módszerekkel segítsük a gondozási folyamat egyes lépéseit [2,3]. A kifejlesztett rendszerek egyikét sem használják azonban rutinszerûen, aminek számos technológiai, szervezési és programtervezési oka van. A kínált szolgáltatások általában nem alkalmazkodnak a felhasználók igényeihez, nem illeszkednek szervesen az ellátás munkafolyamataiba, és a különbözô célra kifejlesztett programok egymással sem képesek együttmûködni. A korábbi rendszerek tapasztalataiból kiindulva az Európai Unió 5. Keretprogramjában egy olyan integrált telematikai rendszer kidolgozását tûztük ki célul, mely a nap 24 órájában segíti az inzulinnal kezelt cukorbetegek távmonitorozását és távellátását. A rendszer elôsegíti betegek és orvosok/ápolók kommunikációját, idôtôl valamint helytôl függetlenül elérhetôvé teszi a különbözô döntésekhez szükséges adatokat és ismereteket és számos aktív szolgáltatást is kí-
nál a különbözô felhasználóknak. A rendszer funkciói közé tartozik a riasztás (pl. a betegek/orvosok figyelmének felhívása, ha a várható vagy mért vércukor szintek veszélyesen eltávolodnak a kívánt tartománytól), továbbá az adatok intelligens feldolgozása és a terápia beállítása is [4].
A RENDSZER MEGVALÓSÍTÁSA A telematikai rendszer architektúráját és mûködését úgy terveztük meg, hogy szervesen illeszkedjen a gondozási folyamatba és kielégítse valamennyi szereplô (betegek, háziorvosok, diabetológusok, adminisztrátorok) igényeit. A rendszer felépítése A telematikai rendszer egy speciális szerveren mûködik, melyhez különbözô terminálok kapcsolódhatnak. A rendszer felépítését és a kapcsolódó terminálokat az 1. ábra mutatja. A rendszer elemei a különbözô ágensek, a vezérlô modul, és a közös adatbázis. A felhasználói terminálokkal a kapcsolatot a különbözô kommunikációs ágensek teremtik meg. Az e-mail ágens például hagyományos elektronikus levelezést tesz lehetôvé függetlenül attól, hogy a felhasználó milyen levelezô programot használ. A Web-ágensek segítségével a felhasználók a különbözô szolgáltatásokat kereskedelmi böngészô programokkal érhetik el. Az ágensek másik csoportját az alkalmazási ágensek alkotják. Ezek végzik az adatok feldolgozását, a klinikai szituációk értelmezését és a riasztásokat is. A riasztó ágensek automatikusan feldolgozzák a beérkezett adatokat, képesek észlelni a veszélyes helyzeteket és ezekre egy sms üzenettel hívják fel a betegek figyelmét. A különbözô ágensek mûködését a vezérlô modul hangolja össze, mely automatikusan könyveli az egymást követô eseményeket, és utasítja a különbözô ágenseket a kijelölt feladatok megoldására. Az interoperabilitást a rendszer közös adatmodellje biztosítja. A telematikai rendszer fontos része a közös adatbázis. Ebben tároljuk azokat az adatokat, melyek az M2DM rendszer használata során keletkeznek. Ebbe a körbe tartoznak az önellenôrzési adatok, az azokból levont következtetések, továbbá a gondozott betegek kezelési adatai. Lényeges ugyanakkor, hogy ez az adatbázis nem tartalmazza a gondozott betegek teljes elektronikus kórlapját, de azt lehetôvé teszi, hogy a rendszer használata során felhasznált adatokat összekapcsoljuk azokkal a kórlapi bejegyzésekkel, melyek a gondozás komplex folyamatát rögzítik.
IME III. ÉVFOLYAM 9. SZÁM 2004. DECEMBER
49
INFOKOMMUNIKÁCIÓ
ÚJDONSÁGOK
1. ábra A telematikai rendszer felépítése DBMS: adatbázis kezelô rendszer, DB: adatbázis, Monitoring data: monitorozási adatok, EMR: elektronikus kórlap, Access Data: adat elérés, User Data: felhasználói adatok, KM: tudás-menedzsment, Voice Mail: hangposta, KM/AS: tudás menedzsment/alkalmazás szerver, M2DM Organizer: M2DM szervezô, Worskstation: munkaállomás, Security: biztonság, Web Browser: Web böngészô
Az adatbázisban kap helyet az ún. esettár, mely tömörített formában tárolja a gondozott betegek korábbi adatait. Ezeket az adatokat használja fel az eset alapú következtetô gép, mely a korábban sikeresnek bizonyult beavatkozásokat kínálja fel tanácsként. Az adatbázis kezelése szigorú adatvédelmi követelmények figyelembe vételével történik, melyek kiterjednek az adatok biztonságára, titkosításra, hozzáférési jogosultságokra, és a felhasználók egyértelmû azonosítására is. Az utóbbinál a digitális aláírásra vonatkozó európai szabályozások az útmutatók. A rendszer szolgáltatásai A rendszer szolgáltatásait a különbözô felhasználók sokféle módon érhetik el. Az orvosok különbözô távellátási, adatfeldolgozási, ismeretszolgáltató és döntés-támogató szolgáltatásokat vehetnek igénybe. A távellátás fontos eleme a beteggel folytatott kétirányú kommunikáció, melynek során szöveg, hang, vagy képi adatok áramlanak a résztvevôk között. A kommunikáció segítségével az orvosok hozzá tudnak férni a mért vércukor, életmód- és kezelési adatokhoz, tájékoztatni tudják a betegeket a szükséges tennivalókról és távkonzíliumot is tarthatnak. Az adatok feldolgozása magában foglalja azok lekérdezését, megjelenítését és elemzését. A cukorbetegek rendszerint a fôétkezéseket megelôzôen és lefekvés elôtt határozzák meg vércukor értéküket. Jóval ritkábbak az ún. postprandiális értékek, melyek az egyes étkezéseket követô vércukor emelkedést mutatják. A beállítás minôsége szempontjából természetesen nagyon lényeges, hogy a betegek minél gyakrabban és rendszeresen végezzenek önellenôrzést. A gyakorlatban azonban számos olyan beteg van, aki nem végzi el a javasolt méréseket és/vagy meghamisított adatokat közöl. A gondozó orvosnak azonban nem csupán ezek az adathiányos szituációk okoznak problémát, hiszen a jól
50
IME III. ÉVFOLYAM 9. SZÁM 2004. DECEMBER
kooperáló betegek által regisztrált nagyszámú adat áttekintése és értékelése is meglehetôsen nehéz feladat lehet. Az M2DM rendszerben az adatok megjelenítéséhez különbözô grafikus eszközöket használunk. A 2. ábrán a különbözô napszakokban mért vércukor értékeket és azok statisztikai eloszlását mutatjuk be. A klinikus számára azonban nem elég csupán megmutatni és összegezni a mért adatokat. Az adatfeldolgozás fontos része az adatok értelmezése, mely arra szolgál, hogy megértsük az adatokban rejlô klinikai információt [5]. A nehézségeket jól mutatja például a vércukor átlagok használata. Egy adott napszakban (pl. ebéd elôtt) mért vércukor szinteket rendszerint az átlag értékkel és szórással jellemezzük. Ez azonban csak abban az esetben jellemzi a vércukor szinteket, ha azok normális eloszlást követnek. Ettôl eltérô esetekben (pl. ha a mért vércukor értékek egyenletesen oszlanak el vagy az eloszlásnak két maximuma is van (bimodális eloszlás), az átlag nem mond semmit, sôt félrevezetô, hiszen egyáltalán nem tükrözi a tipikus értéket. Hasonló probléma van akkor is, ha két vizit közötti idôben a vércukor szintek folyamatosan változnak (pl. nônek), mert a teljes idôszakra (pl. 3 hónap) kiszámolt átlag itt sem mond sokat. A rendszerben komplex adatértelmezô modul mûködik, mely megpróbálja különválasztani az adatokban megfigyelhetô hosszútávú trendeket és különbözô hosszúságú (havi, heti, napi) ciklusokat és egyéb mintázatokat (pl. reggeli után rendszerint emelkedik a vércukor szint, majd vacsora elôtt túlságosan alacsony értékre csökken), mert csak ily módon lehet klinikailag igazán releváns módon összefoglalni hoszszabb idôszakok történéseit. Nem feledkezhetünk meg arról sem, hogy az adatok értelmezése nem kizárólag az önellenôrzési adatok „megértését” jelenti. Az egyes vizitek alkalmával történnek ugyanis olyan laboratóriumi mérések is, melyek szintén in-
INFOKOMMUNIKÁCIÓ
ÚJDONSÁGOK
2. ábra Vércukor adatok megjelenítése Filtering: szûrés, Difference Series: különbségsorozatok, Breakfast: reggeli, Midmorning: délelôtt, Lunch: ebéd, Afternoon: délután, Dinner: vacsora, Bedtime: lefekvés, Nighttime: éjszaka, All: öszszes, Very low: nagyon alacsony, Low: alacsony, High: magas, very high: nagyon magas, Absent: hiányzik, Other: egyéb, Daily data plot: napi adatok, Glycaemia: vércukor, Grid: hálózat, Average: átlag, Values: értékek
formációt szolgáltatnak a vércukor szintek alakulásáról. Ilyen például a HbA1c (glikolizált hemoglobin) érték is, mely az elmúlt 6-8 hét átlagos vércukor értékét tükrözi. Abból, hogy ez az érték magas (azaz magas volt az elmúlt idôszak vércukor átlaga), de a beteg által mért étkezés elôtti értékek többnyire a normál tartományban vannak, arra lehet következtetni, hogy a vércukor szintek feltehetôen az étkezéseket követôen emelkedtek jelentôsen. Az adatok komplex elemzésével tehát olyan idôpontokban (pl. étkezések után 2 órával) is mondhatunk valamit a vércukor szintekrôl, amikor a beteg egyáltalán nem végzett méréseket. Az adatokban feltárt egyes mintázatok beállítási problémákra utalnak. Amennyiben például a délelôtt folyamán a vércukor szintek rendszeresen jelentôsen emelkednek, feltehetôen elégtelen a reggel adott inzulin hatása és ezért változtatni kell a beteg kezelésén. A beállítás folyamatát az ún. szakmai irányelvek vezérlik [6]. A rendszer ismeretbázisa elektronikus formában tartalmazza az IDF (International Diabetes Federation) által kiadott irányelveket, melyek az 1es és 2-es típusú cukorbetegek gondozásának ajánlott menetét fogalmazzák meg. Az irányelvek azonban csupán általános ajánlások, melyeket mindig egy adott beteggel kapcsolatban kell alkalmazni. Az M2DM rendszer egy komplex következtetô gépet is tartalmaz, mely segít kiválasztani a legmegfelelôbb kezelést a beteg számára (döntéstámogatási szolgáltatás). Ez a program többféle módon is képes mûködni. Képes megkeresni, hogy az adott szituációban a szakmai irányelvek milyen beavatkozásokat javasolnak (protokoll-alapú következtetés), de meg tudja találni azokat a bevált megoldásokat
is, melyek a jelenlegihez hasonló esetekben korábban alkalmaztak [7]. Végül a következtetô gép arra is képes, hogy egy szénhidrát anyagcsere szimulátorral elôre megjósolja a napi vércukor szintek alakulását, és az orvos ennek ismeretében választhatja ki a várhatóan legjobb terápiát [8]. A szimulátor egy komplex szénhidrát anyagcsere modell alapján mûködik. A modellben megfogalmaztuk az étkezéseket követô glukóz felszívódás dinamikáját, a glükóz eloszlását, a máj glükóz termelését és felvételét, az izomszövetek és agyi szövetek glükóz felvételét, a glükóz kiválasztását a vesén keresztül, különbözô készítményekbôl az inzulin felszívódását, az inzulin eloszlását és kiválasztását, továbbá azt, hogy a plazma glükóz szint miként befolyásolja a hasnyálmirigy inzulin elválasztását és a plazma inzulin koncentrációja milyen hatást gyakorol a glükóz anyagcsere folyamataira. Természetesen a betegek is változatos szolgáltatásokat vehetnek igénybe. A távmonitorozás része az automatikus adatgyûjtés, az adatok vizualizációja, továbbá a mért adatok továbbítása az ellátó szervezet felé. A betegek e-mail segítségével vagy telefonon is kapcsolatba kerülhetnek a kezelô orvosukkal, beszámolhatnak állapotukról, kezelésükrôl és életvitelükrôl. Mindezek a kiegészítô információk természetesen befolyásolják az átküldött adatok értékelését. A gondozott betegek különbözô ismerettárakhoz is hozzáférhetnek, melyek együttesen egy komplex oktató rendszert alkotnak. A telematikai rendszer szolgáltatásai közül nagyon lényegesek a riasztások, melyek az elküldött adatok alapján a veszélyes helyzetekre és a szükséges tennivalókra hívják fel a betegek figyelmét.
IME III. ÉVFOLYAM 9. SZÁM 2004. DECEMBER
51
INFOKOMMUNIKÁCIÓ
ÚJDONSÁGOK
EREDMÉNYEK A telematikai rendszer mûködését egy multicentrikus randomizált klinikai vizsgálatban értékeltük. A vizsgálati (72) illetve kontroll csoportban szereplô 62 beteg adatait többféle szempont (klinikai javulás, életminôség, felhasználó barátság, elfogadottság, költségek stb.) szerint hasonlítottuk össze egymással. A vizsgálati csoportban 50%-al csökkent a hipoglikémiás epizódok száma, míg a kontroll csoportban csupán 6%-os csökkenést figyeltünk meg (p < 0,01). 1 év elteltével a vizsgálati csoportban mért HbA1c érték szignifikánsan alacsonyabb volt a kontroll csoportban mért értékhez viszonyítva (7,4 +/- 1,3 vs. 8,2 +/- 2,1, p<0,05). A rövid vizsgálati idôszakban ugyanakkor nem találtunk szignifikáns különbséget a különbözô szövôdmények megfigyelt gyakoriságában. A vizsgálati eredmények azt mutatták, hogy a rendszer használata fokozatosan a napi ellátási rutin részévé vált. A betegek napi rendszerességgel átküldték a mért vércukor értékeket, és a kezelô orvosok szintén rendszeresen értékelték ezek idôbeli alakulását. Speciális kérdôíveket használtunk a felhasználók szubjektív benyomásainak értékelésére. A hasznosságra és megelégedettségre vonatkozó mutatók 60-80% között mozogtak, ami igen magas, különösen, ha figyelembe vesszük, hogy a vizsgálatban nagyon eltérô korú és képzettségû betegek vettek részt. A betegek életminôségének változásait a WHOQOL-BREF standard kérdôív segítségével értékeltük [9]. Itt a leglényegesebb eredmény a betegek biztonságérzetének növekedése volt. A kiesô munkanapok száma a vizsgálati csoportban 49%-al csökkent szemben a kontroll csoportban kapott 10%-os csökkenéssel. A viszonylag rövid vizsgálati idôszakban kapott adatokból csak hozzávetôlegesen tudtuk megítélni a telematikai rendszer költséghatékonyságát. A költségcsökkenés elsôsorban a HbA1c szintek, hipoglikémiás események és a kiesô munkanapok számának csökkenésébôl származik. A számítás alapja az a megállapítás, hogy a HbA1c érték 1%os növekedése közel 10%-al emeli az ellátás költségeit. A vizsgálatainkban mért csökkenéssel tehát a kezdetben roszszul beállított betegeknél a költségek közel 15%-át takaríthatjuk meg. Ha feltételezzük, hogy a cukorbetegek harmada rosszul van beállítva, hozzávetôlegesen 5%-os költség megtakarítást érhetünk el akkor, ha a rendszert egy átlagos betegpopulációban alkalmazzuk. Ez egy betegre és évre lebontva 158 euro közvetlen költség csökkenést jelent. Más szavakkal: a telematikai rendszer üzemeltetése akkor ígér nettó megtakarítást, ha az üzemeltetés fajlagos (egy betegre vetített) költségei nem haladják meg a 150 euro küszöbértéket.
KÖVETKEZTETÉSEK ÉS A TOVÁBBLÉPÉS LEHETÔSÉGEI A tesztelést követôen az M2DM rendszert páviai, madri-
52
IME III. ÉVFOLYAM 9. SZÁM 2004. DECEMBER
di, barcelonai és müncheni egészségügyi intézményekben alkalmazták. Ezek az intézmények távkonzultációs szolgáltatásokat is kívánnak nyújtani betegeiknek. A rendszer magyar nyelvû változata ezidáig még nem készült el, és a számos gátló tényezô miatt a szerzôk nem is igen törekedtek a komplex rendszer hazai bevezetésére. Ugyanakkor a magyar közremûködéssel készült rendszer egyes elemeit (fôként az intelligens adatelemzô és terápiás tanácsadó módszereket) adaptálni akarjuk egy intelligens partner rendszerben, melyet cukorbetegek mobil telefonján akarunk telepíteni. A tervezett hazai rendszer fontos jellemzôje, hogy a vércukor szintek beállítását össze akarjuk kapcsolni a metabolikus szindróma gondozásával, hiszen a magas vércukor szintek a kóros lipid szintekkel és vérnyomás értékekkel együtt jelentenek fenyegetô kockázatot. Ennek a telematikai rendszernek a kifejlesztésére az is inspirál bennünket, hogy a korlátozott gyakorlati tapasztalatok alapján már nyilvánvalóak a telematikai rendszer elônyei. Használatuk eredményeképpen javul az ellátás minôsége és a betegek együttmûködési készsége, miközben a jobb beállítás következtében hosszútávon csökkennek a szövôdmények kezelésére fordított költségek. Ennek ellenére számos tényezô nehezíti a hasonló rendszerek széleskörû gyakorlati felhasználását. Korábban az információtechnológiai megoldások elégtelensége, költsége és az érintettek idegenkedése jelentette a legnagyobb akadályt. Ez napjainkban eltûnôben van, hiszen rohamosan csökken az informatikai és telekommunikációs technológiák ára, és egyre több otthonban és egészségügyi ellátó helyen áll rendelkezésre az infrastruktúra, mely a bemutatott telematikai rendszer mûködéséhez szükséges. Ezzel párhuzamosan a cukorbetegek már hozzászoktak ahhoz, hogy a vércukor szintjüket önmaguk ellenôrizzék, és önállóan oldják meg a legtöbb felmerülô problémát. Ezért örömmel fogadnak minden olyan szolgáltatást, mely segíti a mért adataik feldolgozását, tájékoztatja ôket a szükséges tennivalókról, de azt is lehetôvé teszi, hogy a kezelôorvosukhoz forduljanak, ha nem kaptak megfelelô választ a számítógépes rendszertôl. Az orvosok idegenkedése a különbözô számítógépes rendszerektôl szintén eltûnôben van, hiszen egyre nyilvánvalóbb, hogy az elektronikus asszisztensek nem a helyettesítésükre törekszenek, hanem segíteni akarják a nagyszámú adat áttekintését, értelmezését és a beteg számára legmegfelelôbb terápia kiválasztását. Sajnos az egészségpolitika sem támogatta kellôképpen a telematikai módszerek elterjedését, mert ezek rövidtávon tovább növelik a költségeket, miközben az elônyök rendszerint csak hosszabb távon jelentkeznek. Ugyanakkor különösen Norvégia és Finnország példája jól mutatja, hogy jelentôs kormányzati támogatással viszonylag rövid idô alatt létre lehet hozni a szükséges telematikai infrastruktúrát, melynek segítségével magas színvonalú és hatékony egészségügyi szolgáltatások sokaságát kínálhatjuk a betegek számára [10,11]. Az említett országokban a központi támogatást elsôsor-
INFOKOMMUNIKÁCIÓ
ÚJDONSÁGOK
ban a földrajzi adottságok indokolták, de a költségrobbanás mindenhol arra készteti a döntéshozókat, hogy újszerû és költséghatékony ellátási módszereket (pl. managed care, irányított betegellátás) vezessenek be. Ehhez azonban az szükséges, hogy egységes informatikai rendszerben integ-
ráljuk az elektronikus kórlapokat és a különbözô szakmai protokollokat, továbbá megteremtsük azt a kommunikációs környezetet, melyben a gyógyítás szereplôi közösen oldhatják meg a jelentkezô problémákat. A közleményünkben bemutatott telematikai rendszer kifejlesztésével ebben az
IRODALOMJEGYZÉK [1] Gilmer TP, O’Connor, et al.: The cost to health plans of poor glycemic control. Diabetes Care. 1997, 20, 184753. [2] Lehmann ED, Deutsch T.: Application of computers in diabetes care: A review I and II, Medical Informatics, 1995,20,303-329 [3] Bellazzi R, Larizza C, et al.: Telemedicine support for diabetes management: The T-IDDM project. Computer Methods and Programs in Biomedicine. 2002, 69,:14761. [4] http://scorpion.unipv.it/~M≤DM . [5] Deutsch T, Gergely: Kibermedicina, 2003, Medicina Kiadó, Budapest
[6] Montani S., Bellazzi, R et al.: Protocol-based reasoning in diabetic patient management, International Journal of Medical Informatics, 2002, 53,61-77. [7] Kolodner JL: Case-Based Reasoning, 1993, Morgan Kaufmann. [8] Deutsch T, Gergely T.: An intelligent partner system for improving chronic illness care Informatics in Primary Care, 2003,32, 23-31 [9] http://www.who.int/evidence/assessmentinstruments/qol/ql6.htm [10] The Finnish Society of Telemedicine: http://www.finnet.fi/telemedicine/engindex.htm. [11] Presentation of all Norwegian Projects: http://www.telemed.rito.no/start.htm.
A SZERZÔK BEMUTATÁSA Deutsch Tibor a kémiai tudomány kandidátusa, a Semmelweis Egyetem és Alkalmazott Logikai Laboratórium tudományos fômunkatársa. Kutatási területei: orvosi informatika, biomatemati-
ka, klinikai döntéstámogató rendszerek, rendszer modellezés, intelligens adatértelmezés. Alkalmazási területek: orvosbiológia, gyógyszeres terápia tervezés, egészségügy, oktatás. Több mint 70 közleménye/könyvfejezete és 4 könyve jelent meg.
Gergely Tamás a mûszaki tudomány kandidátusa, a matematikai tudomány doktora, címzetes egyetemi tanár, az Orosz Természettudományi Akadémia tagja, az Alkalmazott Logikai Laboratórium ügyvezetô elnöke, az Informatikai és
Hírközlési Minisztérium stratégiai tanácsadója. Kutatási területei: matematikai logika, számítástudomány, mesterséges intelligencia, nagy komplexitású rendszerek modellezése, intelligens adat-vizsgálati módszerek. Alkalmazási területek: orvosbiológia, egészségügy, oktatás, gazdaság. Több mint 160 közleménye és 8 könyve jelent meg.
IME III. ÉVFOLYAM 9. SZÁM 2004. DECEMBER
53
