МИНОБРНАУКИ РОССИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)
Кафедра БТС
ОТЧЕТ
по индивидуальному домашнему заданию
по дисциплине «Системный анализ медико-биологических исследований»
Студенты гр. 3502 |
Волчков Д. Мухина А. А. Свириденко А. |
Преподаватель |
Даминова Э.А. |
Санкт-Петербург
2025
Практическое занятие №1
Формулировка проблемы, цели и задач исследования
Таблица 1 – Формулировка проблемы, цели и задач исследования
|
Краткое описание |
Объяснение |
1. Проблематика, проблема |
Проблематика: Низкий уровень диагностики синдрома обструктивного апноэ сна (СОАС) в общей популяции, ведущий к серьезным последствиям для здоровья и снижению качества жизни. Проблема: Отсутствие доступного, комфортного (в первую очередь, для пациента) и точного средства для скрининга апноэ сна в домашних условиях, что препятствует его раннему выявлению. |
Низкая выявляемость синдрома апноэ сна из-за дороговизны, неудобства и малой доступности стандартной диагностики (полисомнографии). Это приводит к тяжелым последствиям для здоровья пациентов и росту экономической нагрузки на систему здравоохранения.
Нежелательным явлением в системе диагностики является трудность в выявлении Апноэ на ранних стадиях. Основной вопрос: "Как сделать первичную диагностику апноэ сна массовой, удобной и точной?". Проблема разрешима путем разработки специализированного носимого медицинского устройства, ориентированного на скрининг в привычных для пациента условиях |
2.Цель исследования Задачи исследования |
Цель: разработать прототип носимого датчика для комфортного и точного скрининга синдрома обструктивного апноэ сна в домашних условиях.
Задачи:
|
Цель сформулирована как инверсия выявленной проблемы. Если проблема – "отсутствие доступного и комфортного средства", то цель – "разработать доступное и комфортное средство". Точка зрения – инженерно-медицинская, ориентированная на создание конкретного технологического решения, удовлетворяющего клиническим потребностям.
Задачи представляют собой последовательные шаги, ведущие к достижению цели. Решение этих задач позволит создать рабочий прототип, готовый к дальнейшим клиническим испытаниям. |
3.Предварительное название объекта исследования |
Носимый датчик для скрининга апноэ сна «АпноСкан». |
Название отражает суть объекта – это датчик (сенсорное устройство), который носится на теле. «АпноСкан» является названием, указывающим на связь с апноэ (Апно-) и функцией сканирования/мониторинга (-Скан). Объектом исследования является именно устройство, его технические и функциональные характеристики. |
4. Предварительное описание границ системы |
Включается в систему: БО — биологический объект, БР ФПГ — блок регистрации фотоплетизмографии, БР ДП — блок регистрации дыхательного потока, МК — микроконтроллер, БД — облачная база данных, ПК врача — персональный компьютер врача. Не включается в систему на данном этапе: Мобильное приложение для конечного пользователя (B2C). Комплексная система безопасности и сквозного шифрования (Data Security Suite). Интеграционные API и личные кабинеты для B2B-клиник. Масштабируемая облачная инфраструктура (Cloud Backend). Серийный промышленный дизайн и упаковка. Полный цикл телемедицинского сервиса. |
Границы системы очерчены для конкретного этапа – создания прототипа. Мы фокусируемся на аппаратной части и базовом сборе данных, чтобы проверить работоспособность концепции. Более сложные программные компоненты (мобильное приложение, облачная аналитика, AI-диагностика) выводятся за границы текущего исследования, так как их разработка представляет собой отдельные крупные проекты. Это позволяет сконцентрировать ресурсы на основной технической задаче. |
Рисунок 1 – Структурная схема устройства: БО — биологический объект, БР ФПГ — блок регистрации фотоплетизмографии, БР ДП — блок регистрации дыхательного потока, МК — микроконтроллер, БД — облачная база данных, ПК врача — персональный компьютер врача.
Практическое занятие №2
2.1. Цель, задачи системы
Глобальная цель системы: съем и регистрация показателей для обеспечения раннего выявления синдрома обструктивного апноэ сна (СОАС) путем предоставления пользователю доступного, комфортного и точного средства для скрининга в домашних условиях.
Цели-требования надсистемы (системы здравоохранения и общества):
Снижение частоты тяжелых осложнений, связанных с недиагностированным апноэ (сердечно-сосудистые заболевания, инсульты).
Сокращение времени постановки диагноза для пациентов с высоким риском СОАС за счет предоставления врачу структурированных данных для первичной оценки.
Снижение экономических потерь, связанных с последствиями СОАС (потеря производительности, лечение осложнений).
Формулирование задач системы и декомпозиция целей:
Дерево целей для системы «АпноСкан» представлено ниже. Оно состоит из трех уровней: глобальная цель (уровень 0) декомпозируется на стратегические подцели (уровень 1), которые, в свою очередь, детализируются на конкретные задачи (уровень 2).
Обеспечить раннее выявление
апноэ с помощью домашнего скринингового
устройства
Обеспечить интеграцию в
медицинский процесс
Обеспечить комфорт и
удобство использования
Обеспечить высокую точность
регистрации данных
Обеспечить надежность и
безопасность работы
1.
Регистрировать ключевые физиологические
параметры (сатурация, поток воздуха,
храп) 2.
Обеспечить минимальный уровень помех
и артефактов 3.
Обеспечить корректную синхронизацию
данных с разных сенсоров
1.
Обеспечить эргономичное и незаметное
крепление на теле
2.
Обеспечить простоту применения без
помощи специалиста 3.
Обеспечить автономную работу в течение
всей ночи
1.
Обеспечить стабильную работу
аппаратно-программного комплекса 2.
Обеспечить защиту персональных данных
пользователя 3.
Обеспечить биосовместимость и
гипоаллергенность материалов
1.
Обеспечить передачу данных врачу для
анализа 2.
Обеспечить формирование предварительного
отчета для пациента и врача 3.
Обеспечить совместимость с существующими
медицинскими стандартами
Рисунок 2 – Дерево целей для системы «АпноСкан».
Свойство интегративности (эмерджентности) системы: Главным эмерджентным свойством системы «АпноСкан» является способность проводить предварительную диагностику СОАС, которой не обладает ни один из ее отдельно взятых элементов (сенсор, микроконтроллер, корпус, прошивка). Это свойство возникает только в результате их интеграции и слаженного взаимодействия, направленного на единую цель.
Доказательство сложности системы: Система «АноСкан» является сложной, что подтверждается следующими признаками:
Целостность и эмерджентность: Система обладает новым качеством (функцией скрининга), не присущим ее компонентам по отдельности.
Наличие подсистем: Четко выделяются аппаратная подсистема (датчики, плата), программная подсистема (прошивка) и конструкторская подсистема (корпус, крепление).
Структурированность: Связи между элементами жестко определены (физические и информационные).
Взаимодействие с внешней средой: Система активно взаимодействует с пользователем, внешними помехами, медицинскими учреждениями.
Иерархичность: Система сама является частью надсистемы (медицинская диагностика) и включает в себя подсистемы.
Множественность описания: Систему можно описать с разных точек зрения: технической, медицинской, пользовательской.
