Andrzej Materka, Pawe Strumi o, Micha Strzelecki Systemy elektroniczne dla ochrony zdrowia i wspomagania osób o ograniczonej sprawności 90-924 ódź, ul. Wólczańska 211/215, bud. B9 tel. 042 636 0065 www.eletel.p.lodz.pl, ie@p.lodz.pl
Plan prezentacji Wprowadzenie Systemy elektroniczne dla wspomagania osób o ograniczonej sprawności prace prezentowane na KKE prace Instytutu Elektroniki Politechniki Łódzkiej Podsumowanie 2/33
Biologia i medycyna Badanie życia - organizmy (ustroje) żywe (wymiana materii i energii, replikacja), gatunki, oddziaływanie ze środowiskiem naturalnym. Sztuka lekarska, Zdrowie i choroby, zapobieganie chorobom i ich leczenie. Hipokrates, 460-370 pne, Paracelsus, 1453-1541, metody racjonalne, zasada doświadczenia, primum non nocere całościowe ujęcie spraw Współcześnie: Medycyna oparta na faktach (ang. evidence-based medicine) - postępowanie o dowiedzionej naukowo skuteczności, efektywności i bezpieczeństwie. 3/34
Trudności w opisie stanu organizmu http://www.sci.utah.edu/stories/2007/ Gerig_NeuroimageAnalysis.html niewidoczne narządy wewnętrzne niedostępne tkanki złożona struktura i skomplikowane wzajemne oddziaływania szybkie zmiany w czasie i przestrzeni tradycyjna metodyka (obserwacje wnikliwe i uważne, ale opisowe) http://www.censsis.neu.edu/public_docs/ 13c-02.pdf Postęp w dziedzinie medycyny jest w dużym stopniu zależny od rozwoju techniki. 4/33
Potrzeby biologii i medycyny Narzędzia do badań poznawczych Nieinwazyjne wspomaganie profilaktyki, diagnostyki, leczenia, protetyki oraz rehabilitacji Zbieranie danych (aparatura pomiarowa, czujniki, układy analogowe i cyfrowe) Przetwarzanie, przesyłanie, przechowywanie i wizualizacja danych (metody przetwarzania i analizy sygnałów oraz obrazów, szybkie procesory, pamięci, sieci komputerowe, rzeczywistość wirtualna ) Urządzenia wykonawcze i sterujące (układy dużej mocy, wysokiego napięcia, dużej częstotliwości) Ze współpracy z biomedycyną korzysta też technika. Źródłem jej rozwoju są np. próby konstruowania urządzeń naśladujących organizmy żywe. 5/33
Ochrona zdrowia Według http://tc-it-health.embs.org/ Pod opieką profesjonalistów Z pomocą otoczenia Opieka w domu, samodzielne mieszkanie Opieka ambulatoryjna Zwiększone ryzyko Choroby chroniczne Rehabilitacja Opieka intensywna Choroby ostre, wypadki Leczenie szpitalne Procedury planowane Samodzielna Aktywność zdrowotna Ćwiczenia fizyczne Ćwiczenia harmonii ciała i umysłu Czynne Podejście Bierne 6/33
Dane demograficzne W Polsce żyje ok. 5,5 miliona osób niepełnosprawnych wzrost o 50% w ostatnich 20 latach Źródło: Ministerstwo Pracy i Polityki Społecznej Siwiejące społeczeństwa: Za 15 lat co 4 Europejczyk będzie w wieku emerytalnym Źródło: WHO Potrzeba nowych rozwiązań organizacyjnych i technologicznych progamy e-zdrowia (e-health) 7/33
Świat się starzeje W roku 2050 liczba mieszkańców Globu w wieku ponad 60 lat przekroczy 2mld 8/33
Systemy e-zdrowia Human Technology Blog Systemy inteligentnego środowiska (telemedycyna) Berkeley Urządzenia osobiste, HCI Integracja systemów courses.interaction-ivrea.it www.interpuntonet.it Heart-online www.nextnature.net Mikrosystemy implantowane 9/33
Prace Krajowej Konferencji Elektroniki 2002-2010 http://maps.google.pl/ 10/33
Prace Krajowej Konferencji Elektroniki 2002-2010 Oddziaływanie urządzeń elektronicznych na pracę kardiostymulatora (Zielona Góra, Warszawa: [2]) Oddziaływanie pól małej częstotliwości na organizm człowieka (Warszawa, Gdańsk: [3]) Wielokanałowy układ monitorowania skórnej odpowiedzi galwanicznej (Poznań: [4]) Zastosowanie mikroprocesorów jednoukładowych do przetwarzania sygnałów biomedycznych (Gliwice: [5]) Imitator biegu i chodu do rehabilitacji (Koszalin: [6]) Elektroniczny stetoskop (Gliwice: [7]) Metody diagnostyki obrazowej w medycynie (Łódź: [8], [18]) Komunikacja z komputerem za pomocą sygnału EEG (Łódź: [9], [18]) KKE 2003 11/33
Prace Krajowej Konferencji Elektroniki 2002-2010 Przesyłanie sygnału EKG za pomocą sieci Ethernet (Gliwice: [10]) Radiometr mikrofalowy do zastosowań medycznych (Warszawa: [11]) Mikromacierze DNA (Gliwice: [12]) Analiza sygnałów biomedycznych i radarowych (Warszawa: [13]) Elektronika we wspomaganiu osób starszych i niepełnosprawnych (Łódź: [14], [17], [20], [21], [22], [26], [27]) Analiza trajektorii stabilograficznych (Gliwice: [15], [16], [19], [28]) Systemy rozmyte sterowania wózkiem inwalidzkim (Gdańsk: [23], [24]) Ultrasonograficzna biała laska (Kraków: [25]) 12/33
Interfejsy człowiek-komputer (HCI) dla niepełnosprawnych Niepełnosprawni ruchowo Interfejs BCI Komputer sterowany mruganiem Interdyscyplinarność badań Głuchoniemi Rozpoznawanie języka migowego Czytanie z ust Niewidomi i słabowidzący Dźwiękowe i dotykowe obrazowanie otoczenia System zdalnego asystenta Telefon komórkowy z dźwiękowym menu 13/33
Komputer sterowany myślą FFT SSVEP f x www.neuroskills.com/index.shtml?main=/tbi/brain.html f x A. Materka, M.Byczuk, Alternate half-field stimulation technique for SSVEP-based brain-computer interfaces, Electronics Letters, 2006 14/33
Komputer sterowany myślą Detekcja: 3-5 s Tylko dwie elektrody 15/33
Interfejs człowiek-komputer sterowany mruganiem 16/33
Interfejs człowiek-komputer sterowany mruganiem wpisywanie/edytowanie tekstu obsługa przeglądarki internetowej obsługa aplikacji poczty elektronicznej korzystanie z komunikatorów (MSN, Gadu-Gadu) Open source: ~16 tys. pobrań ze strony SourceFroge.net 17/33
Dźwiękowe obrazowanie otoczenia Model sceny 3D 3D audio Obrazy stereo 18/33
Systemy elektroniczne dla ochrony zdrowia i wspomagania osób o ograniczonej sprawności Pomiary HRTF i wytwarzanie sceny dźwiękowej Pomiary dla 16 osób niewidomych Ruchome źródła Źródło rzeczywiste 3,1º Źródło wirtualne 8,1º X Krajowa Konferencja Elektroniki, Darłówko, 5-9 czerwca 2011 19/33
Dźwiękowe obrazowanie otoczenia 20/33
Systemy elektroniczne dla ochrony zdrowia i wspomagania osób o ograniczonej sprawności Dźwiękowe obrazowanie otoczenia 2007 2009 2010 20?? X Krajowa Konferencja Elektroniki, Darłówko, 5-9 czerwca 2011 21/33
22/33
23/33
Zdalny asystent osoby niewidomej 24/33
Urządzenia użytkownika Video module Mobile phone 25/33
Systemy elektroniczne dla ochrony zdrowia i wspomagania osób o ograniczonej sprawności Terminal zdalnego asystenta X Krajowa Konferencja Elektroniki, Darłówko, 5-9 czerwca 2011 26/33
Zdalny asystent osoby niewidomej 27/33
Integracja systemów wspomagania osoby niewidomej Stereowizja, wideo GIS Model 3D Interfejs dotykowy Mapa cyfrowa miasta, RFID MPK, ruch pojazdów, obiekty użyteczności publicznej GPS 28/33
Aplikacje na telefon komórkowy z dźwiękowym menu 29/33
Elektronika medyczna - trendy Układy scalone 3D, CMOS w skali nano Procesory wielordzeniowe, GPU, układy rekonfigurowalne, programowanie, Zaawansowane algorytmy przetwarzania sygnałów A. Maurelli, et al., SoC and SiP, the Yin and Yang of the Tao for the New Electronic Era, Proc. IEEE, Jan. 2009, 10-17 M. Lustig, et al., Compressed sensing MRI, IEEE SP Mag., Mar. 2008, 72-82 J-Q Lu, 3-D Hyperintegration and Packaging Technologies for Micro-Nano Systems, Proc. IEEE, Jan. 2009, 10-17 30/33
Prognoza http://www.eurotech.com/ www.devicelink.com/mddi/archive/97/07/010.htm Integracja systemów diagnostycznych (Lab on the chip), urządzenia przenośne i noszone (wearable). Większe znaczenie metod ilościowych (dokładność, powtarzalność, obiektywność). Zwiększona rozdzielczość, redukcja szumów, nowe techniki, (np. funkcjonalne badania RM). Podejście MMM - Multivariate Multiorgan Multiscale. Szybsza i trafniejsza diagnoza (wyrafinowane algorytmy, wydajniejsze komputery, programowanie obiektowe, inteligencja obliczeniowa). Szerokie wykorzystanie sieci komputerowych w telemedycynie (Internet przewodowy i radiowy, kompresja obrazów) Wykorzystanie technik rzeczywistości wirtualnych (np. w chirurgii, szkolnictwie). http://news.bbc.co.uk/ 2/hi/science/nature/ 8366405.stm Niewyczerpane źródło problemów naukowych oraz wdrożeniowych w dziedzinie sygnałów, układów i systemów elektronicznych. 31/33
Podziękowania Projekty badawcze Instytutu Elektroniki PŁ COST B11 (1998-2002) COST B21 (2003-2007) 3 T11B 046 29 (2005-2007) 3T11B 03827 (2004-2007) DFG (2007-2010) R02 01303 (2007-2010) N 515 520 838 (2010-2013) 32/33
Podziękowania dla KKE 33/33