DIABÉTESZ ÖNELLENŐRZÉSHEZ HASZNÁLHATÓ FREE SOFTWARE FEJLESZTÉSE A DEBRECENI EGYETEMEN FREE SOFTWARE DEVELOPMENT FOR SUPPORTING SMBG IN DIABETES CONTROL Almási Béla, Márton Ágnes Debreceni Egyetem, Informatikai Kar, Informatikai Rendszerek és Hálózatok tanszék Összefoglaló A diabétesz ma a fejlett országok egyik népbetegsége: az európai és észak-amerikai országok esetében a lakosság mintegy 5-8 százaléka szenved a betegségben, s az előrejelzések az arány növekedését jósolják Magyarországon is. A diabétesz kezelés egyik legmodernebb, s széleskörűen használt módszere az ún. diabétesz önellenőrzés (Self Monitoring of Blood Glucose, SMBG). A módszer lényege, hogy a beteg naponta többször méri a vércukorszintjét, s a mért eredményeket naplózza egy ún. diabétesz kezelési naplóba. A napló segítségével az orvos nemcsak egy aktuális pillanatfelvételt lát a beteg állapotáról, hanem hosszabb távú összefüggéseket is megfigyelhet a naplóban szereplő eredményeket analizálva, melyek alapján dönthet a további kezelésről. A mai vércukormérő készülékek képesek memóriájukban tárolni több száz mérés eredményét és időpontját, ezáltal lehetőséget nyitva a napló automatikus elkészítésére. Az előadásban a Debreceni Egyetemen kifejlesztett ingyenesen hozzáférhető rendszert szeretnénk bemutatni, mely képes a leggyakrabban használt vércukormérők memóriájában tárolt adatokat kiolvasni, s a számítógépre átvinni. Ily módon a beteg számára egy (adatrögzítési hibáktól abszolút mentes) elektronikus kezelési naplót állítva elő. A néhány másodperc alatt könnyedén előállítható elektronikus napló amellett, hogy a hagyományos környezetben való alkalmazást is teljes mértékben támogatja, lehetőséget nyithat egy újfajta diabétesz távgondozás kialakításához is. Kulcsszavak Vércukor ellenőrzés, vércukormérő, diabétesz napló, infravörös adatátvitel, adatkezelés Abstract Diabetes is a very common disease in the European and North American countries. About 5-8 percent of the inhabitants do have diabetes in these countries, including Hungary too. The modern treatment methods of diabetes include the so called "Self Monitoring of Blood Glucose" (SMBG). SMBG means, that the patient measures his blood glucose value regularly (many times in a day), and logs the results into his diabetes diary. Then, the diabetes specialist doctor can analyze the diary and can make decisions for the further treatments. In this paper we would like to describe the RDCONT system, which can be used to produce diabetes diary automatically by reading the measured blood glucose data from the memory of the glucose meter and transferring it to an electronic diabetes diary. The hardware and software components of the RDCONT system was developed at the University of Debrecen in Hungary, and it can be used by everybody as a free software tool for SMBG. As a result of the RDCONT usage we got a completely errorfree electronic diary (as no human data typing is necessary), and it can be electronically transferred to the diabetes specialist doctor (e.g. by e-mail), so opening the possibility of the "Remote Diabetes Control". Keywords Blood glucose monitoring, Blood glucose meter, Diabetes diary, Infrared data transfer, Data management 1
1. Bevezetés A diabétesz népbetegség: Nyugat-Európában és Észak-Amerikában a lakosság 5-8 százaléka szenved a betegségben és az előrejelzések szerint ez az arány egyre inkább növekedni fog. A diabétesz alapproblémája, hogy a beteg szervezete nem termel elegendő inzulint ahhoz, hogy a vércukor értéket normál szinten tartsa (7 mmol/l alatt), emiatt a beteg vércukor értéke emelkedik, s a betegnek speciális kezelésre van szüksége. A modern, napjainkban alkalmazott diabétesz ellenőrzési módszerek egyike az ún. vércukorszint önellenőrzés ("Self Monitoring of Blood Glucose", SMBG) (Benjamin 2002, Graham 2005). Ez azt jelenti, hogy a beteg rendelkezik egy vércukormérővel, amivel naponta többször ellenőrzi a vércukor értékét és a mérések eredményét bejegyzi a vércukor naplójába. A szakorvos ellenőrzi a naplót (továbbá elvégzi a szükséges laboratóriumi vizsgálatokat) és ezek függvényében előírja a szükséges kezelést. A diabétesz napló egy egyszerű táblázat (lásd 1. táblázat), melynek minden sora egy napra vonatkozó méréseket tartalmaz. A betegnek a méréseket a főétkezések előtt és után célszerű elvégezni. A táblázat manuálisan készül, az üres cella azt jelenti, hogy abban az időpontban nem történt mérés. Dátum Reggeli előtt Reggeli után 1. táblázat (Diabétesz napló) Ebéd előtt Ebéd után Vacsora előtt Vacsora után 05/11 6.3 7.0 4.5 6 6.1 9.1 05/12 6.1 5.2 8.1 5.9 9.2 05/13 5.9 6.2 7.1 A betegek többsége nem jegyzi be a mérési eredményeket közvetlenül a mérés után a diabétesz naplóba: a ma használatos vércukormérő készülékek memóriával rendelkeznek, amelyben 100-1000 mérési adat tárolható (a készülék típusától függően). A memóriában tárolásra kerül a pontos dátum, idő, valamint a mért vércukor érték, így a betegnek megvan a lehetősége, hogy a vércukor naplóba később jegyezze be az adatokat. Ebben az előadásban az RDCONT rendszert szeretnénk bemutatni, amely képes az adatokat a vércukormérő készülék memóriájából kiolvasni és azokat automatikusan a diabétesz naplónak megfelelő formátumba konvertálni. Az adatok kiolvasása a vércukormérő készülék memóriájából mérő-specifikus, speciális hardvert és szoftvert igényel. Az RDCONT rendszer a Dcont Personal típusú vércukormérőhöz lett kifejlesztve (lásd 1. ábra), amely nagyon elterjedt a kelet-európai országokban. A készülék 2001-ben jelent meg a piacon, s pontos mérési eredményeket szolgáltat a legolcsóbb áron (az ár -ban figyelembe véve a működtetéshez szükséges tesztcsíkok árát is). A mérő 150 mérési eredményt képes tárolni a memóriájában, és lehetőséget biztosít arra, hogy az adatokat a számítógépre vigyük egy speciális infravörös csatlakozón keresztül. 2
1. ábra Dcont Personal vércukormérő készülék 2. Az RDCONT rendszer A Dcont Personal vércukormérő Felhasználói kézikönyve (77 Elektronika 2001) ezt írja: "A D CONT PERSONAL és a számítógép közötti összeköttetés megvalósításához optikai illesztőre van szükség. Az optikai illesztő jelen pillanatba még fejlesztés alatt áll." Az RDCONT rendszer célja a speciális infravörös vevő elkészítése, majd ennek segítségével a diabétesz napló automatikus előállítása a beteg számára. Az RDCONT rendszer kialakítása három különböző részből áll: 1) Infravörös vevő áramkörének kifejlesztése. Sajnos a számítógép-piacon kapható standard infravörös vevők (számítógépbe beépítettek vagy külső eszközként elérhetők) nem tudnak kommunikálni a Dcont Personal készülékkel. Emiatt egy speciális infravörös vevő szükséges. A legfontosabb irányelvek az infravörös vevő kifejlesztésével kapcsolatban: legyen pontos (biztosítson hibamentes vagy majdnem hibamentés kommunikációt a mérő felé), továbbá legyen egyszerű, a beteg által akár otthon is elkészíthető. 2) Kommunikációs protokoll felderítése. A Dcont Personal infravörös kommunikációja nem publikált, nem elérhető. Speciális hardver és szoftver elemek kifejlesztésére volt szükség a kommunikációs protokoll felderítéséhez. A protokoll felderítés magába foglalja az infravörös jelek érzékelését, a kommunikációs keretformátum meghatározását és nem utolsó sorban a magas szintű adat-rekordformátum felderítését. 3) Szoftver tervezése. Az RDCONT rendszer előállításának utolsó lépése a kommunikációs program tervezése és elkészítése. Az RDCONT rendszer a feltárt kommunikációs protokollt implementálja és a fent említett infravörös vevőt használja az adatok vércukormérőből történő kiolvasására, amiből már egyszerű adatfeldolgozással automatikusan diabétesz napló készíthető. 3
2.1. Az infravörös vevő A Dcont Personal egy 3mm-es infra LED-et tartalmaz a készülék tetején, amivel a memóriában tárolt információk számítógépre vihetők. Sajnos a vércukormérő készülék nem a standard Irda kommunikációs protokollt használja, így a számítógépeken hozzáférhető infravörös portok (beleértve mind a beépített, mind a külső IR portokat) nem használhatók. Három (elvi működésében is különböző) infravörös vevő-áramkört fejlesztettünk ki: az első kettő viszonylag sok (5-10 százalék) hibával dolgozott, s igen bonyolult elektronikával működött, külső energiaellátást igénylő elemekből építkezett. A harmadik áramkör (ld. 2. ábra) igen egyszerű (mindösszesen egy fototranzisztort, egy diódát és 3 db ellenállást tartalmaz), így igen olcsón elkészíthető (a teljes alkatrészköltsége pár-száz Ft), s az olcsósága mellett az átviteli hibák aránya 1 százalék alatt van! 2. ábra RDCONT infravörös vevő kapcsolási rajza Az áramkör legfontosabb alkatrésze a Kingbright L-53P3C fototranzisztor (vagy ennek újabb verziója a WP7113PC), ami pontosan a Dcont Personal által kibocsátott infravörös fény hullámhosszára hangolt. Az áramkör igen egyszerűen működik: a fototranzisztort a vércukormérő LED-je elé tesszük, s az áramkör kimenetén megjelenő elektromos impulzusokat egy soros (COM) portra vezetjük. Az áramkört több száz PC-n és nagyon sok vércukormérő készülékkel teszteltük, s stabil, megbízható átviteli eredményeket kaptunk. 4
2.2. A kommunikációs protokoll A kommunikációs protokoll felderítése (ami párhuzamosan zajlott az infra vevő áramkörének fejlesztésével), talán az egyik legnehezebb feladat volt a munka során. Speciális infra érzékelő áramkört építettünk, mely lemérte, hogy mikor és mennyi ideig világított illetve nem világított a vércukormérő infra LED-je. Az érzékelő pontossága kb. 50 mikroszekundum. Sajnos a legnagyobb problémát az érzékelési folyamatban előforduló hibák jelentették (azaz, az érzékelő világítást jelzett, miközben valójában nem világított a LED, vagy fordítva): Kétszer elvégezve ugyanazt a mérést (érzékelést) különböző eredményt kaptunk. A protokoll felderítéséhez igen sokszor (több százszor) megismételtük a mérést (az érzékelési folyamatot), s egyszerű relatív gyakoriság számítással nyilvánvalóvá vált, hogy a vércukormérő RS-232 protokollal kommunikál (ld. pl. Seyer 1988). 2.3. Az RDCONT rendszer Az RDCONT rendszer két különböző funkcionalitással rendelkezik: Az első lépés az adatok átvitele a vércukormérő készülék memóriájából a számítógépre, a második lépés az elektronikus diabétesz napló automatikus létrehozása: ez egy egyszerű adatfeldolgozás, ami az áttöltött adatokat diabétesz napló formátumra transzformálja. Ezen funkcionalitásoknak megfelelően az RDCONT két végrehajtható programot tartalmaz: az rdcont.exe használatával elvégezhető az adatátvitel, az rday.exe segítségével pedig előállítható az elektronikus diabétesz napló. Az RDCONT rendszer részletes leírása megtalálható az alábbi címen:http://irh.inf.unideb.hu/rdcont. 3. ábra Az rdcont.exe program képernyője 2.3.1.Az rdcont.exe program Az rdcont.exe programot parancssoros ablakból indíthatjuk az rdcont.exe parancs kiadásával (lásd 3. ábra). Az rdcont.exe program az infravörös vevő segítségével kiolvassa az adatokat a vércukormérő készülék memóriájából, ellenőrzi az adatátvitel során fellépő hibákat és az eredményt az rdcont.csv nevű CSV (Comma Separated Values, vesszővel elválasztott értékek) fájlba teszi. Az eredményfájl egy táblázat, amely Microsoft Excel vagy egyéb táblázatkezelő program segítségével olvasható. Az rdcont.csv fájl egy sora egy mérési eredményt tartalmaz: dátum, idő, valamint a mért vércukor érték (lásd 4. ábra). Az utolsó oszlop jelzi, hogy az adatátvitel során történt-e hiba (0 jelzi, ha nem volt hiba). 5
4. ábra Az rdcont.csv output fájl 2.3.2. Az rday.exe program Az rday.exe programot parancssoros ablakból indíthatjuk az rday.exe parancs kiadásával. A program az rdcont.csv állományt olvassa (melyet az rdcont.exe program állít elő) és az adatokat diabétesz napló formátumúra konvertálja. Az rday.exe program egyénre szabható, ehhez a napi vércukormérési időpontokat egy egyszerű ASCII szövegfájlban kell megadni. Az rday.exe program kimenete a diabétesz naplót tartalmazó táblázat (lásd 5. ábra). Az rday.exe program adatállományokkal dolgozik, használatához felhasználói beavatkozás nem szükséges. 5. ábra Az RDCONT rendszer által készített diabétesz napló 6
Az adatátviteli és transzformációs funkciókat azért választottuk ketté, mert csak az adatátviteli fázis vércukormérő specifikus, a transzformáció már nem, így más típusú vércukormérő illesztésekor csak az adatátviteli részt kell módosítani. (Másrészt a transzformációt már bárki el tudja végezni különböző módszerekkel és eszközökkel, ha az adatok már számítógépen vannak.) 3. Összegzés Az előadásban az RDCONT rendszert mutattuk be, amely lehetővé teszi a beteg számára, hogy automatikusan állítsa elő diabétesz naplóját. Ennek lényege, hogy a Dcont Personal vércukormérő készülék memóriájából kiolvassuk az adatokat és azokat a diabétesz napló formátumának megfelelővé konvertáljuk. Az RDCONT rendszer egy speciális infravörös vevőből, valamint egy programból áll. A program ingyenesen elérhető (beleértve az infravörös vevő kapcsolási rajzát is) és letölthető az alábbi címről: http://irh.inf.unideb.hu/rdcont Irodalomjegyzék [1] Martin D. Seyer (1988) Complete Guide to RS232 and Parallel Connections. Prentice Hall Ptr. [2] 77 Elektronika Kft (2001) Dcont personal egyéni vércukormérő Használati utasítás, Budapest [3] Evan M. Benjamin (2002) Self-Monitoring of Blood Glucose: The Basics, Clinical Diabetes, 20, 45-47. [4] Robyn Graham (2005), Self-Monitoring of Blood Glucose (SMBG): Considerations for Intensive Diabetes Management, Pharmacy and Therapics, 20, kiegészítés 7