Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια της ενασχόλησης με Έργο ανάπτυξης Δικτύου Τηλεϊατρικής. Το Δίκτυο Τηλεϊατρικής συνίσταται από φορητές μονάδες ικανές να λαμβάνουν και να μεταδίδουν τα ζωτικά σήματα των ασθενών σε κάποιο Κέντρο Συντονισμού. Το κέντρο αυτό, στελεχωμένο από κατάλληλο ιατρικό προσωπικό, έχει τη δυνατότητα αφού αξιολογήσει τα λαμβανόμενα δεδομένα, να δώσει χρήσιμες συμβουλές παροχής πρωτοβάθμιας βοήθειας στον ασθενή, έως ότου μεταφερθεί σε κάποιο νοσοκομείο. Η διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στο σχεδιασμό και στην ανάπτυξη της εφαρμογής Θέσεως Εργασίας, η οποία είναι βασικό τμήμα του Κέντρου Συντονισμού. Στελεχώνεται από εξειδικευμένους ιατρούς και έχει ως σκοπό, χρησιμοποιώντας όλα τα παρεχόμενα ιατρικά δεδομένα, να προσφέρει τη βέλτιστη προ-νοσοκομειακή φροντίδα στους ασθενείς, οι οποίοι βρίσκονται στον τόπο του φορητού τερματικού. Μέσω του ολοκληρωμένου Δικτύου Τηλεϊατρικής, η Θέση Εργασίας προσπελαύνει όλα τα στοιχεία ενός τρέχοντος περιστατικού τηλεϊατρικής, όπως ζωτικά σήματα, ιστορικό από το Ολοκληρωμένο Πληροφοριακό Σύστημα (Ο.Π.Σ.) των νοσοκομείων, φωτογραφίες καθώς και άλλα ιατρικά δεδομένα. Χρησιμοποιεί, επίσης, την υπηρεσία τηλεδιάσκεψης για να έχει οπτικοακουστική επαφή με το φορητό τερματικό και για να εκμεταλλευτεί το συμβουλευτικό ρόλο των Περιφερειακών Αιθουσών Τηλεδιάσκεψης. Η Θέση Εργασίας μετά το πέρας των περιστατικών ενημερώνει τους ιατρικούς φακέλους των ασθενών στο Ο.Π.Σ., ενώ έχει τη δυνατότητα να εκτελέσει σωρεία λειτουργιών εκτός σύνδεσης, ώστε να ανατρέξει σε χρήσιμα δεδομένα του Δικτύου, όπως παλιά περιστατικά, και να ολοκληρώσει την εξυπηρέτηση των περιστατικών. Η ανάπτυξη της εφαρμογής πραγματοποιήθηκε σε γλώσσα προγραμματισμού Visual Basic .NET με χρήση της πλατφόρμας Visual Studio 2005 Professional Edition. Η υλοποίηση περιλαμβάνει τη δημιουργία Κεντρικής Βάσης Δεδομένων Τηλεϊατρικής, για την οποία επιλέχθηκε η Oracle 10g, ενώ για τη διαχείριση κι εποπτεία της βάσης χρησιμοποιήθηκαν οι εφαρμογές Oracle Client 10g και Oracle JDeveloper 10g / The present thesis was carried out through participation in a project concerning the development of a Telemedicine Network. The Telemedicine Network consists of mobile units capable of obtaining and transmitting patients’ vital signs to a Coordination Center. This centre is occupied by specialized medical personnel and has the capacity, after evaluating the received data, to provide useful healthcare advice prior to the patients’ transfer to a hospital. This thesis focuses on the design and development of the Treatment Workstation application, which is a basic part of the Coordination Center. It is operated by doctors and aims to provide, through the use of all the available information, an optimum pre-hospital care to the patients placed near the mobile unit. Utilizing the resources provided by the Telemedicine Network, the Treatment Workstation accesses all the data of a current telemedicine incident, e.g. vital signs, medical history by the hospitals’ Integrated Information System (I.I.M.), photos and other medical information. It also uses the teleconference service to establish an audiovisual communication with the mobile unit and to take advantage of the advisory contribution of the Peripheral Teleconference Room. After the incidents’ termination, the Treatment Workstation updates the patients’ medical files at the I.I.M. and is also able to perform a series of offline actions, in order to access Network’s useful data (e.g. old incidents) and to complete pending incidents. The application was developed in Visual Basic .NET through the platform Visual Studio 2005 Professional Edition. The implementation includes the creation of a Central Telemedicine Database, using Oracle 10g, while the management and supervision of the database was performed with the use of Oracle Client 10g and Oracle JDeveloper 10g.

Στην παρούσα εργασία θα αξιολογηθούν κάποιες αυτόματες μέθοδοι διαχωρισμού ακουστικών βιοσημάτων τα οποία λαμβάνονται από συστοιχία πιεζοηλεκτρικών αισθητήρων σε χαμηλές συχνότητες. Πιο συγκεκριμένα αρχικά θα οριστεί το πρόβλημα το οποίο μας ζητείται να επιλύσουμε και θα γίνουν αναφορές στη διαδρομή των δύο σημαντικότερων μεθόδων διαχωρισμού , της PCA και της ICA. Εν συνεχεία θα γίνει αναφορά στα βιοσήματα τόσο ως προς την προέλευση όσο και ως προς τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά τους , η γνώση των οποίων διευκολύνει κατά πολύ τόσο τη διαδικασία του διαχωρισμού όσο και την αξιολόγηση της τελευταίας. Σε επόμενο κεφάλαιο θα γίνει εκτενής αναφορά στους πιεζοηλεκτρικούς αισθητήρες και τον τρόπο με τον οποίο κωδικοποιούν τα βιοσήματα με στόχο την περαιτέρω επεξεργασία τους. Στο μεγαλύτερο τμήμα της εργασίας αυτής ωστόσο θα αναλυθούν οι δύο τεχνικές διαχωρισμού , PCA και ICA και θα γίνει νύξη στους σημαντικότερους αλγορίθμους των παραπάνω (FastICA). Τέλος, θα γίνει εφαρμογή των μεθόδων αυτών τόσο σε τεχνητά όσο και σε πραγματικά σήματα και ανάλυση των αποτελεσμάτων που θα εξαχθούν. / In this diploma thesis some automatic acoustic bio-signal separation techniques are going to be evaluated. The signals used are taken from an array of piezoelectric sensors at low frequencies. To be more specific we are going to set the problem and make a brief report of the main historical facts about PCA and ICA. Furthermore, we are going to analyze both the origin and the most significant characteristics of bio-signals. This knowledge is going to provide us with a much easier separation procedure and a robust evaluation. Additionally not only piezoelectric sensors are going to be analyzed but also PCA and ICA will be resolved too. Main algorithms of both techniques will be mentioned. In conclusion those methods will be applied both on artificial and real data in order to draw some useful conclusions.

Το αντικείμενο της διατριβής αυτής είναι η εισαγωγή ενός νέου πρωτοκόλλου (e-SCP-ECG+) με στόχο την μεταφορά και διαχείριση πολλαπλών τύπων πληροφορίας που προέρχονται από ιατρικές συσκευές συλλογής ζωτικών σημάτων, δεδομένα που αφορούν τις αλλεργίες από τις οποίες υποφέρει ο ασθενής, στοιχεία γεωτοποθεσίας, καθώς επίσης και δημογραφικών στοιχείων, από τους ασθενείς σε υπολογιστικούς σταθμούς επεξεργασίας, διαχείρισης και αποθήκευσής της. Ορίζεται επίσης η αρχιτεκτονική ενός Συστήματος Τηλεπαρακολούθησης Υγείας Ασθενούς (ΣΤΥΑ), το οποίο χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο e-SCP-ECG+ για τη μεταφορά, τη διαχείριση και την αρχειοθέτηση της συλλεγόμενης πληροφορίας. Η αρχιτεκτονική περιλαμβάνει, επίσης, τη δημιουργία ενός Δικτύου από ΣΤΥΑ, με στόχο την δικτυακή αναζήτηση πληροφορίας σχετικής με τον ασθενή, εξασφαλίζοντας έτσι τη δυνατότητα του ελέγχου της πορείας της υγείας ενός ασθενούς. Το ΣΤΥΑ πέρα από την λειτουργία του σε εργαστηριακό επίπεδο, δοκιμάστηκε πιλοτικά σε πραγματικές συνθήκες. / This dissertation introduces a new protocol named e-SCP-ECG+, which permits the transport and management of multiple information types collected from patients (vital signs, citizen demographic data, other information relative with the treated incident, allergy data, geolocation data, etc.), through a communication network to a Health Reception Center. The dissertation also defines the architecture of a Health Tele-monitoring System (HTS) aiming to protocol’s application and evaluation. The pilot HTS, uses the protocol e-SCP-ECG+, in order to transmit, manage and archive the collected information. The creation of an HTS’s Network is also included in this architecture. This network supports health continuity and gives doctor the ability to search information relative to the patient between different networked HTSs. The pilot HTS, has been tested both on laboratory conditions and in real-world operation.

Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η εξαγωγή γνώσης και χρήσιμων συμπερασμάτων για το σχετικά αδιερεύνητο θέμα της διάγνωσης των μαθησιακών δυσκολιών. Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα καταγραφής ηλεκτροεγκεφαλογραφημάτων ηρεμίας και εγκεφαλικών προκλητών δυναμικών υγιών και ατόμων με μαθησιακές δυσκολίες, τα οποία συλλέχθηκαν στο εργαστήριο Ψυχοφυσιολογίας του Αιγινητείου Νοσοκομείου. Από την ανάλυση αυτών των σημάτων προσδιορίστηκαν παράμετροι (π.χ συγκεκριμένες κορυφώσεις) που διαφοροποιούν στατιστικά τα άτομα με μαθησιακές δυσκολίες σε σχέση με τους υγιείς. Παράλληλα, εξετάστηκαν παράμετροι από την κλασική θεωρία βιοσημάτων όπως η ενέργεια και οι χαρακτηριστικοί ρυθμοί. Τέλος, επιλύθηκε το αντίστροφο πρόβλημα της ηλεκτροεγκεφαλογραφίας ώστε να βρεθούν οι ρευματικές πηγές που προκαλούν τα αντίστοιχα σήματα στην επιφάνεια του κεφαλιού. Από τις πηγές αυτές επιδιώχθηκε ο προσδιορισμός περιοχών του εγκεφάλου που πιθανώς να είναι υπεύθυνες για την εμφάνιση μαθησιακών δυσκολιών. / The present thesis aims at the extraction of knowledge and useful conclusions for the relatively uninvestigated phenomenon of learning difficulties. Patients and healthy controls were evaluated by a computerized version of the digit span Wechsler test and EEG/ERP signals were recorded from 15 scalp electrodes based on the international 10-20 system of electroencephalography. The phenomenon was investigated via processing and analysis of EEG/ERP signals of healthy and persons with learning difficulties. Some features were extracted from these signals that statistically differentiate these two groups. Furthermore, features from classical theory of biosignals such as energy and characteristic rhythms were investigated. Finally, the so-called electroencephalography inverse problem was solved in order to define the internal current sources. The localization of such sources in the brain aimed at defining brain regions that are potentially responsible for learning difficulties.

Σκοπός της εργασίας είναι να μελετηθεί ο τρόπος, οι τεχνολογίες, οι υπηρεσίες και οι περιορισμοί οι οποίοι εμφανίζονται στην παροχή υπηρεσιών υγείας σε έκτακτα περιστατικά με τη χρήση τηλεματικής. Για την επικοινωνία των φορητών συσκευών παρακολούθησης των ασθενών με τους σταθμούς βάσης επιλέχθηκε το ασύρματο δίκτυο Wi-Fi για το οποιο μελετήθηκαν μια σειρά από παραμέτρους οι οποίες συμβάλουν είτε θετικά είτε αρνητικά κατά περίπτωση. Η παρακολούθηση και η αποστολή των κρίσιμων διοδυναμικών παραμέτρων ενός ασθενούς επιτεύχθηκε με τη χρήση φορητής/φορετής Βιοιατρικής ζώνης η οποία παρέχει τον εξοπλισμό ανίχνευσης και επεξεργασίας των σημάτων καθώς επίσης και τον εξοπλισμό ασύρματης δικτύωσης με το κέντρο παρακολούθησης. Σημαντικός τομέας της μελέτης αποτελεί η πρόταση για μεταφορά δεδομένων μέσα από ασύρματα δικτύα διανομής επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης και των γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας μέσης τάσης. Το δεύτερο κομμάτι της εργασίας επικεντρώνεται στην παροχή υπηρεσιών βίντεο για ιατρικούς σκοπούς για την αντιμετώπιση προγραμματισμένων και έκτακτων περιστατικών. Εκεί αναλύονται οι τεχνικές συμπίεσης και επεξεργασίας της εικόνας και προτείνεται η χρήση του πρωτοκόλλου MPEG-4 για την αποδοτικότητα και την πιστότητα στην αναπαραγόμενη εικόνα. Η εργασία κλείνει με τη διεξαγωγή μιας πειραματικής διαδικασίας αναλύοντας τα χαρακτηριστικά της ποιότητας της εικόνας βίντεο από μια λαπαροσκοπική επέμβαση. Ο συνδυασμός όλων των παραπάνω οδηγεί στην κατασκευή ενός υβριδικού συστήματος τηλειατρικης το οποιο έχει τη δυνατότητα να αντιμετωπίσει έκτακτα ιατρικά περιστατικά σε αντίξοες συνθήκες. / The present thesis is a full analytical study for the implementation of technologies, the services and constrains that appears in the provision of medical emergency services with the use of a telematics network. The communication of the portable monitoring equipment with a medical station is accomplished through the wireless WiFi infrastructure. Critical biosignals wireless transmission is accomplished through a wearable biomedical belt that contains the sensory as well as the processing devices. One section of in this study proposes alternative network infrastructures to be used, in particular the Digital terrestrial TV network and the transmission of IP data over the power lines. The last section deals with the provisioning of a MPEG-4 medical video service. Critical parameters are the image and compression techniques that degrade the video picture quality. A video sample from a laparoscope’s surgery is analyzed that shows how various quality parameters affect the perceived picture quality in the decomposition section.