2021ВКР750107ИСАКОВ

4 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

4.1 Общая характеристика условий применения веб-приложения

Разработанное в ходе работы веб-приложение предназначено для осуществления удаленного непрерывного мониторинга диеты пользователя,

физических нагрузок и сна в исследовательских медицинских центрах и поликлиниках. Использование системы подразумевает наличие компьютера/ноутбука или мобильного телефона/планшета с выходом в сеть Интернет. Принцип работы телемедицинских систем, к которым и относится наша разработка, заключается в удаленном консультировании на основе собранных устройством/приложением данных. В нашем случае пациент сам ежедневно ведет электронный дневник приемов пищи, физических нагрузок и сна. Надо отметить, что ведение всех трех разделов необязательно и, по требованию врача, пациент может сосредоточиться, например, только на приемах пищи. После окончания оговоренного врачом срока мониторинга,

пациент отправляет через встроенный в приложение почтовый клиент сформированный отчет. Такой подход избавляет участников лечебного процесса от необходимости использовать собственную почту и пароль. В

общий файл также включены следующие таблицы: список удаленных записей и список полностью заполненных пациентом дней. Предполагается, что врач проанализирует полученный в формате Excel таблицы отчет и выдаст рекомендации.

В приложение также встроена разработанная сотрудниками кафедры и Института Эндокринологии НМИЦ им. В.А. Алмазова модель предсказания уровня сахара в крови после приема пищи. Но несмотря на ее высокую точность, данные носят ознакомительный характер, все диетические решения необходимо принимать после интерпретации врачом электронного дневника пациента. Еще одной совместной разработкой стала база данных, включающая в себя перечень блюд, нутриентов. На ее основе в отчете формируются средние показатели полезных микроэлементов за каждый день.

71

4.2 Анализ вредных и опасных факторов, связанных с

использованием приложения

Каждой программной системе необходимо присвоить класс безопасности согласно правилам, установленным ГОСТ Р МЭК 62304-2013

«Изделия медицинские. Программное обеспечение. Процессы жизненного цикла». Классы безопасности программного обеспечения должны быть разделены по степени тяжести следующим образом:

•Класс «А» – невозможны никакие травмы или ущерб здоровью;

•Класс «Б» – возможны незначительные травмы;

•Класс «С» – возможны серьезные травмы или смерть [47].

Чтобы присвоить какой-либо из классов безопасности, обратимся сначала к нормативной базе, устанавливающей опасные или вредные факторы.

В этом нам поможет ГОСТ 12.0.003 – 2015 «Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Опасные и вредные производственные факторы.

Классификация». Вредные воздействия можно разделить по характеру их действия во времени:

•Постоянно действующие;

•Периодически действующие;

•Апериодически действующие [48].

Воздействия также характеризуются своей способностью накладываться друг на друга. По источнику своего происхождения обозначим их как физические. В нашем случае это факторы, связанные с качеством изображения на экране и световой средой: пониженная световая и цветовая контрастность,

мерцание, блескость, повышенная пульсация светового потока. Не забудем указать и факторы психофизиологического происхождения – нервно-

психологические перегрузки, связанные с напряженностью трудового процесса (информационная нагрузка). Косвенно, можно указать на воздействие электромагнитных полей, создаваемых персональной

72

электронно-вычислительной машиной (ПЭВМ). По результатам проведенного

анализа установим класс безопасности приложения – «А».

4.3 Основные подходы к обеспечению безопасности

Для обеспечения безопасности пользователя будем руководствоваться ГОСТ Р ИСО 9241-3-2003. Последняя редакция нормативного документа затрагивает эргономические требования при работе с дисплеями. Для нас важно предотвратить физические и психофизические вредные факторы. Для этого установим следующие правила:

•Яркость изображения не менее 35 кд/м2, но лучше выше – 100 кд/м2;

•Яркостной контраст – контрастное соотношение не менее 3:1,

контрастная модуляция 0,5;

•Однородность яркости – отношение яркости, усредненной по площади

вцентре экрана к усредненной по площади любого другого участка, не должно превышать 1,7:1;

•Неравномерность яркости не более 20% [49].

В случае появления блескости – повысить контраст, в соответствии с требованиями выше. Добавим также требование к параметрам временной нестабильности (мельканию) изображения – подавляющее большинство пациентов замечать его не должно. В связи с возможным дрожанием монитора установим норму дрожания не более 0,0002 мм на один миллиметр проектного расстояния наблюдения. Коэффициент пульсации Кп освещенности рабочего места при работе с ПЭВМ по нормам СанПиН 1.2.3685-21 не должен превышать 5% [50]. При этом Кп современных мониторов на максимальной яркости обычно меньше 1%. Освещенность рабочей поверхности в пределах

300 – 500 лк, в противном случае наблюдется повышенная утомляемость.

Также СанПиН регламентирует предельно допустимые уровни напряженности электрического поля (не более 500 В/м) и магнитного потока

(менее 5кмТл) промышленной частоты 50 Гц.

73

С целью повышения доступности и уровня комфорта рассмотрим в том числе стандарт в области эргономики веб-приложений: ГОСТ Р ИСО 9241- 151-2014, а в качестве руководств по использованию цвета будем применять стандарты эргономики взаимодействия человек-система и эргономические требования при работе с видеодисплеями ГОСТ Р ИСО 9241-303-2012 и ГОСТ Р ИСО 9241-8-2007. Прежде всего необходимо ограничить количество используемых для кодирования цветов не более чем десятью, лучше пятью [51]. Цвета, используемые для кодирования, должны быть легко различимы. Каждый цвет должен отражать только один смысл информации,

например, желтый – предупреждение. Кроме этого, важно поддерживать достаточный контраст переднего и заднего плана, избегая таких цветовых комбинаций, при которых чтение текста будет затруднено (желтый на голубом фоне). Отметим, что вышеизложенные требования актуальны и для людей с нарушениями цветового зрения. В таком случае при разработке необходимо применить средства имитации нарушений способности к цветоразличению или использовать дополнительные средства кодирования информации [52].

Одной из возможных опасностей может стать зрительное перенапряжение. Во избежание повышенной усталости глаз пользователя будем придерживаться следующих правил:

•Ширина штриха в пределах от 10% до 70% высота символа (угловой размер символа не менее 16ˈ по высоте);

•Минимальная матрица символа 5 на 7 пикселей (ширина на высоту в отношении от 0,5:1 до 1:1);

•Интервал между знаками от 25% до 60% ширины символа, при этом интервал между словами должен быть не меньше прописной буквы «Н» [53].

4.4 Выводы

Подводя итоги главы, обобщим проделанную работу. Была рассмотрена общая характеристика условий применения разработанного веб-приложения,

а также выделен круг потенциально опасных для здоровья пациента факторов:

74

физических и психофизиологических. К первой категории опасных факторов отнесли вредные для зрительной системы человека: мерцание, блескость и пульсацию освещенности, а также порождаемые ПЭВМ электромагнитные поля. Большинство нормативных документов устанавливало ограничения на характеристики видеомонитора, но некоторые рассматривали и требования к рабочему месту пользователя. Психофизиологические факторы были связаны в первую очередь с информационной перегрузкой от интерфейса веб-

приложения, в связи с чем мы обозначили ряд стандартов в области эргономики веб-приложений. Программному устройству был присвоен класс безопасности «А».

75

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результатом выполнения выпускной квалификационной работы стало разработанное веб-приложение удаленного мониторинга диеты и физической активности с использованием современного языка программирования Python: https://diocompanion.de/.

На примере распространенности диабета и патогенных изменений индекса массы тела среди населения стран Евросоюза и России была обоснована актуальность разработки систем удаленного мониторинга,

приведены недостатки существующих аналогов, оценены потенциальные экономические преимущества, сопряженные со снижением нагрузки на систему здравоохранения. Ожидается рост уровня ухода за больными диабетом и снижение рисков проявления осложнений, путем повышения осведомленности, осознанности в принятии пациентом собственных диетических решений посредством интернет-консультаций с врачом.

В ходе выполнения работы было проанализировано современное состояние вопроса разработки веб-приложения для удаленного мониторинга хронических заболеваний и сформированы задачи, решение которых нивелирует проблемы, препятствующие достижению поставленной цели.

Данный анализ был выполнен путем литературного обзора существующих современных подходов к решению частных проблем и обоснования необходимости их применения. Разработали теоретические основы реализации составных частей веб-приложения, его алгоритма работы и структуры. Выбрали оптимальный тарифный план для развертывания на виртуальном выделенном сервере, с учетом возможного расширения приложения с ростом числа пользователей и, как следствие, перехода от использования встроенных SQLite БД к клиент-серверным. Представили разработанный пользовательский интерфейс, описали особенности работы серверной части приложения. Привели результаты слаженной работы всех составных частей приложения для предоставления качественных услуг

76

удаленного мониторинга. Описали технические и эргономические требования,

предъявляемые к обеспечению безопасности жизнедеятельности программного продукта.

По итогу проведения первичной апробации врачами Института Эндокринологии НМИЦ им В.А. Алмазова были выделены сильные стороны веб-приложения – удобство и простота использования, при этом были поставлены задачи для дальнейшего совершенствования системы в области навигации между логически дополняющими друг друга компонентами.

Применение системы удаленного мониторинга диеты и физической активности возможно в рамках медицинских исследовательских центров, в

частности, НМИЦ им. В.А. Алмазова, поликлиник и других лечебных учреждений.

77

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Chau P.Y.K., Hu P.J.H. Investigating healthcare professionals’ decisions to accept telemedicine technology: An empirical test of competing theories//Information and Management, 2002, Vol. 39, No. 4, P. 297-311.

2.Payton F.C. Lessons learned from three interorganizational health care information systems//Information and Management, 2000, Vol. 37, No. 6, P. 311321.

3.Richards H. Remote working: survey of attitudes to eHealth of doctors and nurses in rural general practices in the United Kingdom//Family Practice, 2004, Vol. 22, No. 1, P. 2-7.

4.Wootton R., Youngberry K., Swinfen P., Swinfen R. Prospective case review of a global e-health system for doctors in developing countries//Journal of

Telemedicine and Telecare, 2004, Vol. 10, No. SUPPL. 1, P. 94-96.

Journal of Medical Informatics, 2007, Vol. 76, No. 5-6, P. 480-483.

7. Andreassen H.K., Bujnowska-Fedak M.M., Chronaki C.E., Dumitru R.C.,

Pudule I., Santana S., Voss H., Wynn R. European citizens’ use of E-health services: A study of seven countries//BMC Public Health, 2007, Vol. 7, No. 1, P. 53.

8. Zachrison K.S., Boggs K.M., Hayden E.M., Espinola J.A., Camargo C.A. Understanding Barriers to Telemedicine Implementation in Rural Emergency Departments//Annals of Emergency Medicine, 2020, Vol. 75, No. 3, P. 392-399.

9.Whitacre B.E. Estimating the economic impact of telemedicine in a rural community//Agricultural and Resource Economics Review, 2011, Vol. 40, No. 2, P. 172-183.

10.Stroetmann K.A., Jones T., Dobrev A., Stroetmann V.N. An evaluation of the economic impact of ten European e-health applications//Journal of Telemedicine and Telecare, 2007, Vol. 13, No. 1_suppl, P. 62-64.

78

11.Jones B.A., Madden G.J., Wengreen H.J., Aguilar S.S., Desjardins E.A. Gamification of dietary decision-making in an elementary-school cafeteria//PLoS ONE, 2014, Vol. 9, No. 4.

12.Salthouse T.A. Trajectories of normal cognitive aging//Psychology and Aging, 2019, Vol. 34, No. 1, P. 17-24.

13.Caspersen C.J., Thomas G.D., Boseman L.A., Beckles G.L.A., Albright A.L. Aging, diabetes, and the public health system in the United States//American Journal of Public Health, 2012, Vol. 102, No. 8, P. 1482-1497.

14.Jongh T. de, Gurol-Urganci I., Vodopivec-Jamsek V., Car J., Atun R. Mobile phone messaging for facilitating self-management of long-term illnesses//Cochrane Database of Systematic Reviews, 2012, Vol. 2017, No. 12.

15.Harris L.T., Tufano J., Le T., Rees C., Lewis G.A., Evert A.B., Flowers J., Collins C., Hoath J., Hirsch I.B., Goldberg H.I., Ralston J.D. Designing mobile support for glycemic control in patients with diabetes//Journal of Biomedical Informatics, 2010, Vol. 43, No. 5, P. S37-S40.

16.MacHado G.M., Oliveira M.M., Fernandes L.A.F. A physiologicallybased model for simulation of color vision deficiency//IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 2009, Vol. 15, No. 6, P. 1291-1298.

17.Ohkubo T., Kobayashi K. A color compensation vision system for colorblind people//Proceedings of the SICE Annual Conference, 2008, P. 1286-1289.

18.Озвучивание объектов на экране iPhone. - URL: https://support.apple.com/ru-ru/guide/iphone/iph96b214f0/ios (дата обращения:

28.04.2021).

19.Institutions that support health records on iPhone and iPod touch. - URL: https://support.apple.com/ru-ru/HT208647 (дата обращения: 21.02.2021).

20.Nutrition Type Identifiers Apple Developer Documentation. - URL: https://developer.apple.com/documentation/healthkit/data_types/nutrition_type_ide ntifiers (дата обращения: 21.02.2021).

21.Pustozerov E., Popova P., Tkachuk A., Bolotko Y., Yuldashev Z., Grineva E. Development and evaluation of a mobile personalized blood glucose prediction

79

system for patients with gestational diabetes mellitus//JMIR mHealth and uHealth,

2018, Vol. 6, No. 1.

22.Vegesna A., Tran M., Angelaccio M., Arcona S. Remote Patient Monitoring via Non-Invasive Digital Technologies: A Systematic Review//Telemedicine and e-Health, 2017, Vol. 23, No. 1, P. 3-17.

23.Block V.A.J., Pitsch E., Tahir P., Cree B.A.C., Allen D.D., Gelfand J.M. Remote physical activity monitoring in neurological disease: A systematic review//PLoS ONE, 2016, Vol. 11, No. 4.

24.Pustozerov E.A., Tkachuk A.S., Vasukova E.A., Anopova A.D., Kokina M.A., Gorelova I. V, Pervunina T.M., Grineva E.N., Popova P. V Machine Learning Approach for Postprandial Blood Glucose Prediction in Gestational Diabetes Mellitus//IEEE, 2020, Vol. 8, P. 219308-219321.

25.Crandall J.P., Knowler W.C., Kahn S.E., Marrero D., Florez J.C., Bray G.A., Haffner S.M., Hoskin M., Nathan D.M. The prevention of type 2 diabetes//Nature Clinical Practice Endocrinology and Metabolism, 2008, Vol. 4, No. 7, P. 382-393.

26.ФЗ о персональных данных. - URL: https://legalacts.ru/doc/152_FZ-o- personalnyh-dannyh/ (дата обращения: 15.05.2021).

27.Let’s Encrypt. - URL: https://letsencrypt.org/ru/ (дата обращения:

01.05.2021).

28.Abd El-Latif A.A., Abd-El-Atty B., Talha M. Robust Encryption of Quantum Medical Images//IEEE Access, 2017, Vol. 6, P. 1073-1081.

29.Laiphrakpam D.S., Khumanthem M.S. Medical image encryption based on improved ElGamal encryption technique//Optik, 2017, Vol. 147, P. 88-102.

30.General Data Protection Regulation. - URL: https://gdpr-info.eu/ (дата обращения: 01.05.2021).

31.HIPAA. - URL: https://www.hhs.gov/hipaa/for-

professionals/privacy/index.html (дата обращения: 01.05.2021).

32. Документация Python. - URL: https://docs.python.org/3/tutorial/appetite.html (дата обращения: 15.05.2021).

80