Передача результатов исследования от медицинских приборов в базу данных

Министерство науки и высшего образования  

Российской Федерации 

Уральский федеральный университет 

имени первого Президента России Б. Н. Ельцина 

И. Н. Анцыгин

Передача результатов исследования  

от медицинских приборов в базу данных

Лабораторный практикум 

Рекомендовано методическим советом  
Уральского федерального университета  

для студентов вуза, обучающихся по направлению  

подготовки 12.04.04 — Биотехнические системы и технологии

Екатеринбург 

Издательство Уральского университета 

2020 

УДК 53:615.47(076.5)
ББК 22.3я73+5я73
         А74 

Рецензенты:
лаборатория математической физиологии Института иммунологии и физиологии Уральского отделения Российской академии наук  
(завлаб. математической физиологии, директор Института иммунологии и физиологии УрО РАН, проф., д‑р физ.‑мат. наук  
О. Э. Соловьева); 

С. В. Яковлева, д‑р физ.‑мат. наук, членкор РАЕН, заведующая научно‑образовательным отделом ГБУЗ СО «Уральский институт кардиологии» 

Научный редактор — проф., д‑р физ.‑мат. наук И. Н. Огородников

На обложке использовано изображение с сайта https://www.rbc.ru/

А74

Анцыгин, И. Н.
Передача результатов исследования от медицинских приборов в базу данных : лабораторный практикум / И. Н. Анцыгин ; 
Мин‑во науки и высш. обр. РФ. — Екатеринбург : Изд‑во Урал. 
ун‑та, 2020. — 112 с.

ISBN 978‑5‑7996‑2989‑2

Лабораторный практикум включает восемь лабораторных работ, цель которых — ознакомление студентов с основными интерфейсами передачи 
результатов медицинского исследования от диагностического оборудования в компьютерную базу данных для дальнейшего использования. Каждая лабораторная работа предваряется необходимыми сведениями теоретического характера.

Лабораторный практикум предназначен для студентов‑магистрантов,  

обучающихся по направлению 12.04.04 — Биотехнические системы и технологии.

УДК 53:615.47(076.5)
ББК 22.3я73+5я73

ISBN 978‑5‑7996‑2989‑2
© Уральский федеральный  
     университет, 2020

Введение

Введение

Р

азвитие современного общества в долгосрочной перспективе 
характеризуется рядом устойчивых глобальных тенденций, 
одна из которых — цифровизация всех аспектов деятельности человечества. Именно цифровизация характеризует сейчас все 
аспекты деятельности человечества, от уровня технического развития до межличностных коммуникаций. Невозможно представить себе 
техническое устройство, современное здание или, например, процесс 
проектирования, свободный от цифровых технологий.

Сфера здравоохранения не является исключением, цифровизация 

данной отрасли ведет к оптимизации оказания медицинских услуг, 
повышению контроля качества и снижению затрат.

В связи с этим представляется крайне важным рассмотреть один 

из аспектов цифровых технологий в медико‑биологической практике — передача данных от медицинских приборов в компьютерную 
систему. Эти компетенции позволят строить базы данных медицинских исследований, сводить воедино результаты различных исследований, проводимых разными специалистами, в разных учреждениях, в разное время.

Для формирования этих компетенций и предназначен настоящий 

лабораторный практикум. Практикум включает 8 лабораторных работ, цель которых — ознакомление студентов с основными интерфейсами передачи результатов медицинского исследования от диагностического оборудования в компьютерную базу данных для дальнейшего 
использования. В качестве оборудования используются приборы, 
в которых реализованы самые распространённые методы медицинской диагностики и контроля состояния человека: кардиограф, ап

ПЕРЕДАЧА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ОТ МЕДИЦИНСКИХ ПРИБОРОВ В БАЗУ ДАННЫХ

парат УЗИ, тонометр, монитор, миограф и другие. В существующем 
оборудовании реализованы различные интерфейсы передачи данных: COM‑порт, USB, Ethernet, Wi‑Fi, что позволяет студентам получить навыки интеграции приборов с компьютерной сетью в широком спектре аппаратурных реализаций. Все приборы и оборудование 
предоставляются студентам в рамках образовательной программы 
УрФУ в учебных аудиториях вуза.

Значительную часть каждой работы составляет формирование 

навыков работы с базой данных реляционного типа, реализованной 
в программной среде Access.

Каждая лабораторная работа также предваряется необходимыми 

сведениями теоретического характера.

Инструментально-программно-методический комплекс «Биомедицинская инженерия»

Инструментально-программно-методический 
комплекс «Биомедицинская инженерия»

И

нструментально‑программно‑методический комплекс 
(ИПМК) представляет собой компьютерную систему сбора 
и управления данными, которые получены с приборов медико‑биологического назначения. Комплекс предназначен для проведения лабораторных и практических занятий в рамках дисциплин 
профессионального цикла направления подготовки «Биотехнические 
системы и технологии».

Инструментально‑программный комплекс представляет собой линейку медицинских приборов, компьютерную сеть и централизованную информационную систему, осуществляющую единую связь 
между приборами и управление данными (сбор, хранение, передача и защита медико‑биологических данных), рис. 1.

Рабочая станция представляет собой рабочее место пользователя с медицинским прибором и включает в себя персональный компьютер (ПК), установленное программное обеспечение для работы 
с конкретным медицинским аппаратом, а также вспомогательное 
оборудование.

Полученные данные с приборов поступают на рабочую станцию 

и затем по сети отправляются пользователем на центральный узел — 
сервер. Он служит для выполнения определенных сервисных задач. 
Главной задачей сервера является хранение информации, полученной 
из разных источников, что позволяет просматривать результаты измерений с разных медицинских приборов непосредственно на своем 
рабочем месте, даже если оно физически находится в другом месте.

ПЕРЕДАЧА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ОТ МЕДИЦИНСКИХ ПРИБОРОВ В БАЗУ ДАННЫХ

Для управления, обработки, графического представления и хранения данных, полученных с приборов, разработана база данных в программной среде Microsoft Offi ce Access 2016.

Тонометр

Кардиограф Schiller

Монитор

Биопак

Кардиограф Альтон

ИНТЕРНЕТ

РОУТЕР

СЕРВЕР
База данных ИМПК

УЗИ

Кардиограф
Cardiomaq PC V

Смартфон
(шагомер)

ПК1

ПК2

ПК3

ПК4

ПК5

ПК6

ПК7

 
Рис. 1. Инструментально‑программно‑методический комплекс 
«Биомедицинская инженерия» 

В состав комплекса входит следующее лабораторное оборудование: тонометр для мониторинга артериального давления UA‑767PC, 
электрокардиограф SCHILLER AT‑101, монитор прикроватный реаниматолога МПР3–06 «Тритон», аппарат УЗИ Mindray DP‑50, электрокардиограф ЭК3Т‑12–03 «Альтон», многофункциональный монитор 
МПР6–03 «Тритон», система Biopac Student Lab, ветеринарный электрокардиограф Cardiomaq PC V и др. Данные медицинские приборы 
имеют специальные интерфейсные выходы для связи с компьютером, 
а также специализированное программное обеспечение, что позволяет расширить возможности последующего хранения и обработки 
медицинской информации.

Инструментально-программно-методический комплекс «Биомедицинская инженерия»

База данных инструментально-программно-методического комплекса  
«Биомедицинская инженерия»

На кафедре экспериментальной физики была разработана база 

данных ИПМК «Биомедицинская инженерия» в программной среде 
Microsoft Office Access. Данное исполнение позволяет управлять, обрабатывать, графически представлять и хранить данные, полученные 
с приборов. Использование баз данных позволяет легко организовывать поиск записей, проводить сортировку по нужным параметрам, 
производить нужный отбор записей, минимизировать время доступа и поиска результатов.

База данных структурно разделена на две части: серверную базу 

данных, которая содержит таблицы данных, и клиентскую базу данных, в которой содержатся все остальные объекты базы данных (Формы, Запросы, Отчеты, Макросы). Каждый пользователь взаимодействует с данными с помощью локальной копии и клиентской части 
базы данных. Такой подход имеет следующие преимущества над 
неразделенной базой данных:

• Производительность базы данных значительно повышается, 

так как по сети передаются только данные (объекты: таблицы, формы, запросы, макросы, модули — не перемещаются).

• При хранении серверной базы данных на независимом компьютере есть возможность задействовать дополнительные функции безопасности для защиты данных.

• Обеспечивается повышенная надежность базы данных, так как 

при сбое работы компьютера пользователя любое повреждение 
файла базы данных обычно ограничивается копией клиентской 
базы данных, с которой работал пользователь. Сам файл серверной базы данных, скорее всего, не повреждается.

• Поскольку каждый пользователь работает с локальной копией клиентской базы данных, можно разрабатывать и распространять различные по функционалу версии клиентской базы 
данных, не нарушая доступ к данным, хранящимся в серверной базе данных.

Серверная часть базы данных состоит из 11 таблиц:
• «Student» — в таблице хранятся следующие данные: ID студента, фамилия, имя, отчество, фото, дата рождения, пол, рост, вес. 

ПЕРЕДАЧА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ОТ МЕДИЦИНСКИХ ПРИБОРОВ В БАЗУ ДАННЫХ

Поле «ID_student» является ключевым и содержит уникальный 
код студента.
• «PET» — таблица содержит информацию о домашних животных в привязке к их собственникам, которые зарегистрированы в БД. Поле «ID_PET» является ключевым и содержит уникальный код студента.
• «User» — таблица хранит логины и пароли от учетных записей. «Accupedo», «AD», «Altonika», «Biopac», «EKG», «Monitor», 
«PET_ECG», «USI» — таблицы содержат информацию о дате, 
времени, результате исследования для конкретного прибора.
Для удобного просмотра данных, а также для осуществления 
с ними различного рода действий в БД созданы формы, запросы 
и макросы, которые реализованы в клиентской части базы данных. 
Также в клиентской части реализована таблица «Import», в которую 
временно заносятся данные для дальнейшего размещения в серверной части БД.
Графический интерфейс, выполненный с помощью оконных форм, 
представляет собой несколько связанных окон и является очень удобным для просмотра. Структура клиентской части базы данных изображена на рис. 2. На формах представлены вкладки, управляющие 
кнопки, поля для ввода информации с клавиатуры.

 

Форма «Поиск студента»

Форма «Карта 
студента»

Анкета студента

Измерение АД

ЭКГ Schiller

Монитор

Биопак

Вкладки

УЗИ

ЭКГ ветеринар

ЭКГ Альтоника

Форма «Новый 
студент»

Рис. 2. Структура клиентской части базы данных 

Инструментально-программно-методический комплекс «Биомедицинская инженерия»

Форма «Поиск студента» позволяет найти информацию о конкретном студенте из таблицы «Student». При загрузке формы в списке студентов отображаются все фамилии студентов, которые ранее были добавлены в базу данных (рис. 3). Также можно сортировать студентов 
по полу и осуществлять быстрый поиск по начальной букве фамилии 
или имени. После выбора нужной фамилии студента автоматически 
происходит переход на форму «Карта студента». Если необходимой 
фамилии не оказалось в данном списке, то следует добавить фамилию нового студента, нажав на соответствующую кнопку.

 

Рис. 3. Форма «Поиск студента» 

Форма «Новый студент» является анкетой. Здесь необходимо заполнить все поля: «Фамилия», «Имя», «Отчество», «Пол», «Дата рождения», «Рост» и «Вес» для того, чтобы добавить студента в список 
(см. рис. 4). Ввод информации осуществляется с помощью клавиатуры. Также можно добавить изображение студента. Это возможно 
сделать с помощью кнопки «Добавить фото». Кнопкой «Сохранить» 
вводится информация с формы в БД о пациенте в виде новой записи 
в таблице «Student».

Форма «Карта студента» содержит вкладки: «Анкета студента», «Измерение АД», «ЭКГ Schiller», «Монитор», «Биопак», «Шагомер», «УЗИ», 
«ЭКГ ветеринарный», «ЭКГ Альтоника» (см. рис. 5). На каждой вкладке можно работать с информацией, полученной от конкретного при