BMS (Body Monitoring System)
Systém na monitorovanie telesných funkcií človeka

V rámci súťaže CSIDC 2002 sme vyvinuli inteligentný systém na monitorovanie telesných funkcií človeka. Ide o systém, ktorý umožňuje monitorovať zdravotný stav človeka kedykoľvek a prakticky kdekoľvek bez toho, aby bol človek nútený zostať v nemocnici pripútaný k prístrojom.

Dôvod na vyvinutie takéhoto systému bolo hlavne to, že v posledných desaťročiach rapídne stúpa počet pacientov, ktorí vyžadujú neustále sledovanie. Dlhodobé sledovanie je často potrebné aj pri diagnostike chorôb. Jedinou možnosťou pacienta doteraz bol iba dlhodobý pobyt v nemocnici, počas ktorého bol pripútaný k prístrojom. Náš systém umožňuje sledovanie pacienta v jeho domácom prostredí, čím sa výrazne zlepší kvalita jeho života, tým že nemusí tráviť dlhé dni alebo dokonca týždne v nemocnici. Nemocnici sa tak zároveň uvoľní lôžko, ktoré môže byť použité iným spôsobom a zároveň sa ušetria peniaze potrebné na hospitalizáciu pacienta. V niektorých prípadoch sa získajú objektívnejšie výsledky testov, pretože pacient nie je vystavený rušivým vplyvom nemocničného prostredia.

Základom nášho systému je sieť malých senzorov umiestnených na pacientovom tele alebo v jeho tele (implantované chemické, tepelné, napäťové a iné senzory už dávno nepatria len do literatúry žánru science-fiction). Tieto senzory posielajú údaje do centrálnej jednotky, ktorú sme nazvali monitor. Monitor je malé prenosné zariadenie (napr. PDA), ktoré má pacient pri sebe (pripevnené na opasku, vo vrecku, v batohu, v náramkových hodinkách,...).

Do monitora sa prenášajú údaje zo senzorov bezdrôtovo (ale možné sú aj iné typy pripojení ako napr. použitie sériového rozhrania RS232). Monitor údaje uloží, spracuje a analyzuje. Na základe údajov sa potom môže rozhodnúť vykonať nejakú akciu, napríklad začať častejšie monitorovať niektorú telesnú funkciu, upozorniť pacienta na potrebu vziať liek alebo zavolať lekársku pomoc pomocou mobilného telefónu.

Údaje z monitora je možné prenášať k lekárovi v reálnom čase napríklad cez mobilný telefón alebo Internet. V takomto prípade môže lekár ihneď reagovať na namerané údaje, nastavovať monitorovanie a poradiť pacientovi, čo má robiť. Inou možnosťou je údaje zaznamenať a preniesť k lekárovi pri najbližšej lekárskej prehliadke.

Jednou z najdôležitejších vlastností systému je možnosť konfigurovať jeho správanie. Tým sa systém stáva inteligentným monitorovacím systémom schopným reagovať na rôzne situácie, ktoré môžu nastať (napríklad automaticky privolať pomoc v prípade ohrozenia života pacienta). Toto inteligentné správanie systému umožňuje interpretácia pravidiel správania sa systému nazývané politiky. Politiky umožňujú zapísať aj veľmi komplexné monitorovacie a liečebné postupy.

Aj keď sme náš systém navrhovali hlavne pre zdravotníctvo, je možné ho použiť na veľa iných vecí, napríklad na sledovanie výkonu a stavu športovcov počas tréningu a závodov, sledovanie stavu ľudí pracujúcich v nebezpečnom prostredí ako sú napríklad požiarnici, baníci, pyrotechnici alebo aj vojaci. Systém je použiteľný aj na monitorovanie detí, starších alebo postihnutých ľudí a v prípade potreby môže privolať pomoc.

Ako to prebiehalo

Začínalo leto roku 2001 a my sme si nič netušiac vyberali záverečné projekty. Niekoľko odvážlivcov si vybralo projekt so záhadným názvom „CSIDC 2002“. Vraj nejaká medzinárodná súťaž v navrhovaní.

Tento projekt nás lákal hlavne preto, že bol iný ako „normálne“ projekty. Tým, že sme si zvolili tento projekt sme prijali výzvu najlepších svetových univerzít, výzvu pomerať svoje sily a schopnosti s ich študentmi. Zároveň sme mohli riešiť zaujímavú úlohu a neodradili nás ani skúsenosti tímov, ktoré sa súťaže zúčastnili pred rokom a dvomi rokmi, ktorých členovia si ku koncu súťaže užili iba veľmi málo spánku. Motiváciou pre nás bolo aj to, že sa tímy z našej školy posledné dva roky (a zároveň prvé dva ročníky súťaže) dostali do finále, ktoré sa koná vo Washingtone D.C. Vo finále sa potom umiestnili na štvrtom mieste. No a čo sme my horší ako oni?

Tak vznikol náš tím zložený zo štyroch študentov, menovite Peter Blšták, Matúš Horváth, Peter Lacko a Marián Lekavý pod vedením doc. Ing. Márie Bielikovej, PhD a doc. Ing Tibora Krajčoviča, PhD.

Spočiatku bolo pracovné tempo voľnejšie. Špecifikom súťaže CSIDC je, že presné zadanie je známe až v decembri, dovtedy je známa iba približná téma. Skoro celý zimný semester sme sa preto venovali trom veciam. Jednak sme analyzovali správy tímov, ktoré boli vo finále rok pred nami. Keďže podmienkou súťaže je odovzdať 30 stranovú správu o navrhnutom systéme, čakalo aj nás jej napísanie a preštudovanie správ z predchádzajúceho roka nám mohlo iba pomôcť.

Druhou činnosťou zimného semestra bola analýza existujúcich technológií umožňujúcich bezdrôtový prenos údajov. Od začiatku bolo známe, že pôjde o použitie nejakej bezdrôtovej komunikačnej technológie a my sme podľa hesla „spoznaj svojho nepriateľa“ zisťovali akéže to vlastne existujú technológie a na čo je ktorá dobrá.

Treťou a najdôležitejšou činnosťou bolo hľadanie a rozvíjanie nápadov, čo by sme vlastne mohli robiť. Jedným z mnohých špecifík súťaže CSIDC je totiž aj to, že zadanie je veľmi široké a je iba na tíme vymyslieť vhodnú oblasť, na ktorú sa zameria. A tak sme hľadali, vymýšľali, porovnávali, zamietali až kým sme sa nerozhodli, že máme ten pravý nápad.

Potom prišiel koniec semestra a skúškové. Prišiel čas, kedy sme sa konečne dozvedeli, čo presne máme robiť. Aj keď slovo „presne“ v tomto prípade nie je veľmi presné. Zadanie znelo nejako takto: „Vytvorte systém prospešný pre spoločnosť s využitím toho, čo vám pošleme a čohokoľvek iného v cene do 300 dolárov“. Organizátori súťaže nám poslali tri moduly Bluetooth (Bluetooth je technológia umožňujúca bezdrôtovú komunikáciu asi do 10 metrov rýchlosťou do 721kbit/s), Microsoft Visual Studio.net Beta 2 a Microsoft Windows XP Professional.

A tak nám neostávalo nič iné, ako vybrať (alebo vymyslieť) čo presne budeme robiť a priviesť to do absolútnej dokonalosti (tedá... nó... hmm... skoro absolútnej... alebo tak nejako...). Nápadov sme mali vcelku dosť. Od automatického vyberania parkovného a diaľničných poplatkov cez turistického sprievodcu až po rôzne zdravotnícke zariadenia. Nakoniec sme si vybrali bezdrôtovú peňaženku. Veď kto by nechcel platiť absolútne bezpečne a jednoducho bez toho, aby musel z vrecka vyťahovať peňaženku alebo nebodaj peniaze riskujúc tak ich stratu alebo odcudzenie. No a hneď potom čo sme zistili, že sa to niektorým iným ľuďom páči ešte menej ako nám sme sa rozhodli (a tento krát definitívne), že spravíme systém na monitorovanie telesných funkcií človeka.

A tak sme sa pustili do navrhovania systému a jeho podrobností a implementovania toho celého.

Navrhli sme krásny modulárny systém schopný sledovať a vyhodnocovať prakticky akékoľvek telesné funkcie človeka. A to všetko bez toho, aby musel človek stráviť čo i len jeden deň v nemocnici. Systém je zároveň inteligentný a na základe pravidiel, ktoré zadá lekár, dokáže reagovať na stav človeka a meniť na základe neho svoje správanie, teda napríklad interaktívne upravovať postup liečby, meniť frekvenciu merania niektorých údajov, naplánovať návštevu u lekára alebo privolať pomoc k pacientovi, ktorý dostal infarkt (resp. ho pravdepodobne môže čochvíľa dostať). Namerané údaje sa môžu okamžite prenášať k lekárovi, ktorý na základe nich môže stanoviť diagnózu a odporučiť ďalšiu liečbu.

Bolo tiež potrebné vytvoriť prototyp systému. Pretože veľa ľudí trpí poruchami spánku sme sa rozhodli vytvoriť mobilné spánkové laboratórium, ktoré umožňuje diagnostikovať poruchy spánku v domácom prostredí (v existujúcich spánkových laboratóriách položia pacienta v nemocnici na posteľ, nalepia na neho asi 30 káblov a povedia mu „spi“).

Najdôležitejším termínom letného semestra bol 4. máj. Toto bol deň, kedy sme museli odovzdať správu o navrhnutom a implementovanom systéme. Správa mala mať najviac 30 strán, mala byť napísaná v anglickom jazyku a mala obsahovať všetko dôležité o projekte. Toto bol vlastne najdôležitejší výsledok našej práce v rámci súťaže, pretože na základe týchto správ sa vyberalo 10 najlepších tímov, ktoré sa mali zúčastniť vo finále. Preto sme tejto správe venovali náležitú pozornosť. Potom ako sme ju napísali sme ju znova prepísali, niekoľko sto krát upravili, dali prečítať asi 20 ľuďom, niektorým aj viackrát, znovu sme ju celú prerobili a potom ešte raz. No a keď sme nakoniec spravili ešte niekoľko kozmetických úprav, poslali sme ju s hrdosťou, aby za nás zviedla krutý súboj so správami ostatných tímov a dostala nás do finále. Tým bol náš osud spečatený. Viac sme už pre našu účasť vo finále spraviť nemohli.

Konečne sme si mohli od písania správy odpočinúť. Po neprespaných nociach nasledoval zaslúžený odpočinok. Teda nasledoval by, keby ďalší týždeň nebol zápočtový a keby sme nemuseli dorábať zadania, ktoré sme vďaka CSIDC zameškali. Potom prišlo odovzdanie dokumentácie k záverečnému projektu, teda vlastne ďalšia správa, len tento krát trochu obšírnejšia a po slovensky. Medzi tým ešte zopár skúšok a ani sme sa nenazdali a už tu bolo vyhlásenie finálových tímov.

25. mája sme sa dozvedeli tú radostnú novinu. Podľa trojročnej tradície na našej škole sme sa aj my dostali do finále súťaže CSIDC. Najlepšie to asi vystihuje jeden výrok, ktorý sme pri tejto príležitosti počuli: „Už zase?“ A tak sme sa potešili, že sa prázdniny odkladajú o 5 týždňov a my môžeme pripravovať prezentáciu, ktorú predvedieme vo finále a tiež že budeme musieť ten systém asi vážne dokončiť. No a tiež že pôjdeme do Washingtonu.

Možno to vyzerá tak, že sme sa ani veľmi netešili, ale to je ďaleko od pravdy. Tešili sme sa veľmi. Iba sme pri všetkej tej práci mali dosť málo času toto prejaviť. Príprava prezentácie prebiehala podobne ako príprava správy. Len prebiehala o trochu rýchlejšie. Popri tom „finiši“ sme si ani veľmi nevšimli ako sme obhájili záverečný projekt a splnili tým všetky predpoklady na získanie titulu „bakalár“.

Víza pre vstup do USA sme dostali necelé 2 dni pred odletom, takže už nič nebránilo tomu, aby sme išli do finále hájiť farby Slovenska. Prileteli sme štvrtok večer. Trochu sme sa zoznámili s prostredím, zohnali nejaké jedlo (mongolský švédsky stôl) a venovali sme sa príprave prezentácií. Piatok sme z hotela nevystrčili päty. Konali sa nejaké uvítacie formality a zopár spoločných jedál. Okrem toho sme dolaďovali prezentáciu a predvádzanie systému. V sobotu a nedeľu sa konala súťaž.

Sobota bola určená na neformálne prezentácie. Každý tím mal pridelený stôl, na ktorom si rozložil ten svoj „vynález“. K týmto stolom potom chodili porotcovia, ktorým súťažiaci všetko predvádzali, ukazovali a vysvetľovali. Toto bol čas, kedy sme mohli porotcom všetko vysvetliť a zabrániť nedorozumeniam, ktoré mohli vzniknúť.

Všetko fungovalo tak ako malo, zdalo sa, že náš systém všetci pochopili. Boli sme na seba hrdí. To bolo doobeda. Poobede sme dokončili prípravu a nácvik formálnej prezentácie, ktorá bola v nedeľu.

Keďže sme v nedeľu prezentovali ako prví, ušetrili sme si trochu stresu a mohli sme si v kľude pozrieť prezentácie ďalších tímov. Po prezentácii už sme boli úplne v kľude, nemohli sme už výsledok nijako ovplyvniť, a tak sme sa pozerali na ostatné prezentácie a na chvíľu sme sa išli pozrieť aj do mesta. Večer bolo vyhlásenie výsledkov. Neviem ako ostatní, ale ja som skoro zaspával a bolo mi to skoro až jedno.

Výsledky vyhlasovali od konca a s každým vyhláseným tímom stúpala priečka, na ktorej môžeme v najhoršom prípade byť. Takto ich vyhlásili sedem. Ôsmym vyhláseným tímom sme boli my, čo znamenalo, že sme sa umiestnili na treťom mieste. Pred nami boli Poliaci so systémom na vyberanie parkovného na druhom mieste a víťazi: Rumuni a ich bezpečnostný systém pre budovy. Nenaplnili sa proroctvá o tom, že budeme znova štvrtí ako Slováci dva roky pred nami a my sme sa mohli kľudne vrátiť domov. (Ktosi nám totiž ešte pred odletom povedal, že keď budeme štvrtí, nemáme sa ani domov vracať).

Ďalšie dva dni sme sa ešte túlali po Washingtone, navštívili niektoré múzeá, fotili pamätihodnosti a kupovali suveníry aby nám všetci verili, že sme tu naozaj boli.