INDIVIDUÁLIS GIS ADATBÁZIS AZ EGÉSZSÉG SZOLGÁLATÁBAN

INDIVIDUÁLIS GIS ADATBÁZIS AZ EGÉSZSÉG SZOLGÁLATÁBAN

DR JUHÁSZ ATTILA

 

1. Az adatbázis létrehozásának lehetősége, céljai

Az utóbbi évek mérnöki, illetve műszaki jellegű 3D adatgyűjtési eljárásai, valamint az orvostudomány korszerű képalkotó lehetőségei időszerűvé teszik a két szakterület korábbi termékeny együttműködéséhez hasonlóan, újabb közös fejlesztési irányok átgondolását és kijelölését. A rendelkezésre álló mérnöki és orvosi szenzorok adatainak integrálása egy egységes rendszerbe hatékonyabb és gazdaságosabb megoldásokkal kecsegtet az egyes személyek egészségügyi ellátásában, valamint az egyes betegek adatain keresztül regionális vagy országos szinteken is. Közvetlen előnyök az egyén szintjén a hatékonyabb diagnosztikában, míg magasabb szinten a társadalom egészségügyi állapota és a környezeti hatások összefüggéseinek vizsgálatában mutatkozhatnak meg.

Ennek megvalósításához a mérnöki, műszaki oldalról egyrészt a speciális távérzékelési eszközök térbeli adatai kerülnek felhasználásra, melyek biztosítják a megfelelő pontosságú 3 dimenziós embermodellt, amely az alapfelületet jelenti az orvosi képalkotó műszerek (pl. szomatoinfra technológia) információihoz és fontos antropológiai mérőszámok meghatározásának alapja. Másrészt a különböző szenzoradatok egységes rendszerben történő kezeléséhez, tárolásához, elemzéséhez és megjelenítéséhez tökéletesen felhasználhatók a térinformációs rendszerek (GIS) adottságai. A GIS térbeli koordinátákkal leírt objektumok, térbeli alakzatok és a hozzájuk kapcsolható szakadatok kezelésével foglalkozik. Ezen adatok forrásai lehetnek raszteres és vektoros állományok is mind az alapgeometria, mind a szakadatok tekintetében. Az eredendően a földfelszín objektumainak – jellemzően topográfiai és kataszteri méretarányokban történő – vizsgálatára szolgáló GIS funkciók alkalmazhatók az emberi test leírására használt nagyméretarányú, realisztikus adatrendszerek esetében is. Az alapfelületet jelentő geometriai adatok tekintetében potenciálisan felhasználhatók a közelfotogrammetria raszter képei vagy egy speciális eszköz, az Xbox játékkonzol Kinect távérzékelő perifériája, mely egyfajta mélységképet állít elő.

 

1. ábra: A Kinect mélységképe

Mindkét eljárás olyan minőségű alapfelület előállítását teszi lehetővé, amely egyértelműen alkalmas a fentiekben vázolt egyszemélyes GIS adatrendszerbeli felhasználásra. A szakadatok tekintetében az orvosi képalkotó eszközök raszter állományai a fő információhordozók, míg az egyéb orvosi szempontból fontos egyedi egészségügyi és személyes adatokat vektoros jellegű alapelemekhez (pont, felület) kapcsolva rendelhetjük az adatbázishoz. Az egyedi mikrotérből a társadalom regionális és országos szintjére lépve, szintén felhasználásra kerülnek a raszteres (térképi, távérzékelt) és vektoros (tér-idő utak) adatok is. Összességében látható, hogy a GIS keretein belüli megvalósítás realisztikus elképzelés.

2. Adattartalom

2.1. A mérnöki adatok

Egy egyéni egészségügyi és személyes információkat feldolgozó térinformációs adatbázis előállításához a mérnöki és az orvosi szakma szoros együttműködésére van szükség. Előbbi feladata egy megfelelő pontosságú 3D-s burkolófelület előállítása, a fontosabb belső szerveket prezentáló térbeli idomok elhelyezése a testen belül, valamint a háttérben futó adatbázis struktúra meghatározása, kialakítása. A vizsgált páciens testmodelljének előállítása minimális idő alatt kell, hogy elkészüljön. Ez tartalmazza a szkennelés, a felület meghatározás és az azonnali képillesztést (pl. szomatoinfra kép készítése esetében) is. A modell alapvetően két célt szolgál:

• a páciens jellemző testméreteinek egzakt meghatározását, melyből közvetlen információk vezethetők le az általános állapotával kapcsolatosan (antropológiai és egészségügyi állapot adatok)

• a emberi test-szkenneléssel párhuzamosan készített felvételek megjelenítésének alapfelülete, mely realisztikusabb képet mutat mind az orvos, mind a beteg felé

Ez utóbbi feladat megvalósítása egy robosztus, ám precízen működő állványszerkezet tervezése és legyártása is szükséges az alábbi fő jellemzőkkel:

• biztosítsa a felvételezéshez szükséges testpozíció kényelmes felvételét a páciens számára

• a felvételezés ideje alatt a páciens kvázi mozdulatlanságának elősegítése

• a szkennelő eszköz hatékony mozgathatósága a 360 fokos felvételezéshez

• a párhuzamos orvosi jellegű felvételezés lehető legminimálisabb „zavarása”

A testfelület előállítása mellett a következő fontos mérnöki feladat a már említett belső szervek prezentációja. Ennek elsődleges célja, hogy megkönnyítse az adott szervre vonatkozó orvosi adatok lekérdezését az adatbázisban történő „navigálást”. Természetesen ennek inkább az utólagos vizsgálatok, visszatérő betegek vagy statisztikák készítésének esetében van jelentősége. E funkció használatából adódóan nem szükséges a minél realisztikusabb prezentáció előállítsa egy-egy szerv esetében. Inkább elemi térbeli idomok (kocka, henger, gömb, ellipszoid) használata lehet a célravezetőbb, már csak azért is, mert ezeket a testmodellben történő elhelyezésük után egyértelműen ki kell tudni választani 3D-s koordináták, kurzormozgatás segítségével. Ezen elemi testek matematikai leírása jóval egyszerűbb a valós szervek összetett felületeinél.

2.2. Orvosi adatok

E cikk keretei között nem lehet cél az összes felhasználható orvosi képalkotó eszköz felvételeinek, illetve az egyéb orvosi műszeres vizsgálatok eredményeinek valamint egy beteghez köthető személyes egészségügyi állapottal kapcsolatos dokumentációk teljes körű áttekintése. Azonban néhány jellemző példán keresztül be lehet mutatni egy-egy jellemző orvosi kép, dokumentáció személyes egészségügyi GIS rendszerbe történő integrációjának lehetőségeit. Az orvosi képalkotó eszközök igen változatos képet mutatnak geometriai és spektrális jellemzőikben. Alapvető cél lehet az, hogy a különböző orvosi képeket egyszerűen csak rendeljük hozzá az adott személyhez, illetve a megfelelő szervének prezentációjához. Egy komolyabb rendszerben azonban ez kevésnek tűnik. A diagnosztika és a gyógyítás szempontjából is célravezetőbb eljárás az, ha a képeket a vizsgált személy testéhez viszonyítva a valóságot legjobban közelítő módon jelenítjük meg. Ez esetben például egy szomatoinfra kép a testfelületre illesztve, egy CT felvétel az adott metszetben, térbeli pozícióban jelenik meg. Amennyiben rendelkezésre állnak 3D-s orvosi adatok is (3D csontváz modell vagy része) ezeket is integrálni szükséges. Talán a legkritikusabb feladat minden illesztés esetében a testmodell és az illeszteni kívánt adatok közötti kapcsolópontok definiálása. Ezt különösen megnehezíti az a tény, hogy az egyes felvételek nem ugyanabban a testpozícióban készülnek. Ez azt jelenti, hogy mind a csontozat, mind a szövetek relatíve más pozícióban vannak ugyanazon személy különböző felvételein. Az illesztés lehetőségének és pontosságának vizsgálata kiemelten fontos terület.

A képi adatok mellett minden egyéb orvosi dokumentáció tárolására és kezelésére is szükség van egy-egy beteg teljes kórtörténetének vizsgálatához. Ezeket a digitalizált dokumentációkat hozzá lehet rendelni magához a személyhez (személyes adatok, állandó gyógyszerek, allergia, stb.) vagy az érintett szerv prezentációjához (EKG, röntgen képek)

2.3. A vizsgált személy történeti adatai

A közvetlen testmodell geometriai információi és a kapcsolt orvosi adatok személyes jellegű kezelése mellett a térinformációs rendszerek lehetővé teszik az egyed élettörténeti tér-idő adatin keresztül közvetett (pl. környezeti) hatások vizsgálatát is. Egy személy életének tér-idő útját elemezve következtetések vonhatók le az egészségügyi állapotával kapcsolatosan abból, hogy például mikor és hol tartózkodott és mennyi ideig. Az adott helyeken őt körülvevő környezeti, társadalmi, szociális, stb. hatások, körülmények milyen befolyással vannak, vagy lehettek az állapotára.

3. Személyes történeti adatok elemzésének lehetőségei

A térinformációs rendszerek alkalmasak arra, hogy egy objektum (egyed) térbeli és időbeli (spatiotemporal data) jellemzőit elemezni lehessen. Manapság még nem ismert olyan komplexnek tekinthető rendszer, amely az idő adatok tekintetében is olyan funkcionalitással bír, mint a térbeli információk esetében, de több feladatspecifikus megoldás létezik. Ezek közül az egyik a tér-idő út (space-time path) elemzés.

2. ábra: Tér-idő út egy egyed esetén

A vizsgált tér-idő út vonatkozhat akár egy napra, hétre is, de a mi esetünkben érdemes akár a páciensek teljes életútjával foglalkozni. A tér-idő utak sokaságát tartalmazó térinformációs adatbázisba beintegrálva minél több területileg lehatárolható környezeti, társadalmi, stb. jelenséget, hatást fontos következtetéseket vonhatunk le a vizsgált személy egészségügyi állapotának változásával kapcsolatosan, de a vizsgálatokat kiterjesztve embercsoportokra, vagy akár az egész társadalomra vonatkozó információkhoz juthatunk. E mellett az ember-ember interakciós kapcsolatok is elemezhetők egy ilyen adatbázis segítségével (fertőző betegségek terjedése).

3. ábra: Két egyed lehetséges interakciói térben és időben

 

4.ábra: Tér-idő utak egyéb térbeli jelenséggel együtt vizsgálva

4. Kapcsolat a különböző szintű adatbázisok között

Érdemes megvizsgálni azt a kérdéskört is, hogy ha már tömegesen rendelkezésre állnak egyedi szintű GIS adatrendszerek, akkor ezek milyen formában kapcsolódjanak egy például országos szintű adatbázishoz, vizsgálatokhoz. Az alábbiakban néhány olyan szempont szerepel, melyeket érdemes figyelembe venni a kapcsolatok kialakításakor:

• országos, társadalmi szintű elemzésekhez csak néhány információ leválogatása szükséges egy-egy személyes adatbázisból, nem pedig a teljes adatállomány

• a minél szélesebb körű utólagos elemzési lehetőségek miatt, egy hatékony adatbeviteli felület kialakítása, amely segítségével minimális idő alatt a páciens lehető legtöbb egészségügyi és élettörténeti adata vihető be a rendszerbe

• az érintett adatok nagy része szenzitív, személyes adat így a hozzáférés, adatkezelés jogosultságok kérdése kiemelten fontos

• későbbi új adatforrásokból származó információk integrációjának lehetővé tétele