Hadoop Hortonworks и R на страже здоровья реанимационных больных

Александр Прозоров, #mHealthLab Лаборатория спецмедтехники и технологий, МФТИ

Практическая конференция «Технологии больших данных»

1  

ЦЖС МФТИ ИМБП РАН

25.11.2015 г.

Современные ИТ – неотъемлемая часть технологического обеспечения реанимации Постановка и подходы к решению задач

2  

ЦЖС МФТИ ИМБП РАН

#mHealthLab  

Что такое реанимация?

3  #mHealthLab  

Реанимация  –  это  комплекс  мероприятий,  направленных  на  оживление  организма    

Задачей  реаниматолога  является  восстановление  и  поддержание  витальных  функций  организма  –  сердечной  деятельности,  дыхания  и  обмена  веществ  

Обеспечение  палат  реанимации  •  Мониторирование  витальных  функций  •  Оборудование  для  инфузионной  терапии,  

оксигенации  крови,  коррекции  работы  сердца  

•  Средства  для  обеспечения  питания  и  отвода  продуктов  жизнедеятельности  

Постановка задачи

#mHealthLab  

2.  На  основе  мат.  модели  разработать  алгоритмы  расчета  индикаторов  

•  «Количество  жизни»  –  качественно  отражающий  текущее  состояние  больного  

•  «Динамика  жизни»  –  качественно  отражающий  изменение  состояния  больного  

4  

3.  Разработать  программное  обеспечение  

•  Отображающее  значение  показателей  и  данных  монитора  жизненных  функций  больного  в  реальном  времени  

•  Позволяющее  регистрировать  манипуляции  с  больным  

1.  Разработать  математическую  модель,  позволяющую  на  основе  наблюдаемых  гемодинамических  показателей  больного  оценить  вероятность  наступление  летального  исхода  и  время  его  наступления  

Подход к решению задачи

#mHealthLab  

1.  Получить  первичные  статистические  данные,  позволяющие  сформулировать  начальные  гипотезы  реализации  мат.  модели  и  индикаторов  

2.  Построить  математическую  модель  на  основе  начальных  гипотез  

3.  Построить  систему  сбора  фактических  данных  пациентов  для  верификации  мат.  модели  

4.  Разработать  прикладное  программное  обеспечение  

5.  Провести  клинические  испытания,  внести  необходимые  уточнения  в  мат.  модель  и  программное  обеспечение  

5  

Требования к R&D среде Фотоотчет реализации среды разработки в условиях непрерывного лечебного процесса  

6  

ЦЖС МФТИ ИМБП РАН

#mHealthLab  

Требования к размещению R&D среды

#mHealthLab  

1.  Отсутствие  помех  (сложностей)  непрерывному  лечебному  процессу  

2.  Соответствие  требованиям  эпидемиологического  контроля  

3.  Подключение  к  существующей  системе  витальных  мониторов  

4.  Удаленный  доступ  ученых  к  R&D  среде  в  любое  время  

5.  Репликация  данных  на  сервера  лаборатории  

7  

Тестовое  подключение  PROXY  

Реализация основных узлов (1)

#mHealthLab   8  Нет  изменений  в  рабочем  процессе  

Центральная  станция  на  посту   Подключение  витальных  мониторов  

Реализация основных узлов (2)

#mHealthLab   9  

Узел  обработки  данных   LTE  роутер   Funless  server  

Proxy  -­‐  Raspberry  Pi  2  

Hadoop – «озеро данных» для R&D Архитектура среды разработки, подключение к мониторам витальных функций, репликация данных, организация доступа к данным из RStudio  

10  

ЦЖС МФТИ ИМБП РАН

#mHealthLab  

Архитектура среды разработки (схематично)

#mHealthLab   11  

PROXYЦентральная станция

мониторинга

Пациент

Монитор витальных функций

CACHEDB HADOOP

Медработник

В лабораторииЛокально в реанимации

UI-сервер

Медработник

Ученый

Подключение к сети мониторов витальных функций (было)

#mHealthLab   12  

12 port router

+ BOOTP

Монитор витальных функций

eth0

Центральная станция

мониторингаeth0

Монитор витальных функций

eth0

Монитор витальных функций

eth0

Монитор витальных функций

eth0

BED 1

...

MAC xx:xx:xx:xx:0A

MAC xx:xx:xx:xx:0B

MAC xx:xx:xx:xx:0C

MAC xx:xx:xx:xx:0F

BED 2

BED 1

BED 3

BED 6

Подключение к сети мониторов витальных функций (стало)

#mHealthLab   13  

PROXY

Центральная станция

мониторинга

Монитор витальных функций

CACHEDB

UI-сервер

eth0

eth1

12 port switcheth0 eth0

eth0

MAC xx:xx:xx:xx:0A

MAC xx:xx:xx:xx:0A

Philips Intellivue

MP70

Raspberry Pi 2

Intel i3, Core Duo, 4G RAM,

128G SSD(fanless!)

Postgres 7.4

bokeh + flask

Windows XP

BED 1

Наполнение «озера данных» в Hadoop

#mHealthLab   14  

CACHEDB(MASTER)

CACHEDB(SLAVE)

Export script AVRO

HDFS

HIVERHadooppackages SOLR

Исполнение R-скриптов ETL + правила Поиск данных

Линейно масштабируемое хранилище с параллельным доступом к данным

В лабораторииВ реанимации

Репликация данных

Python скрипт по выборке, конвертации и выгрузке данных

Сериализация данныхЭкспорт данных

Организация доступа к данным из RStudio

#mHealthLab   15  

HDFS

rhdfsBasic file access

rhbase + ravroHBase access

HBaseMR Job Tracker

RStudio

Ученый

Рабочая станция

Hadoop cluster

R

rmr2

rmr2Statistical analysis

plyrmr + rmr

plyrmr + rmrplyr + reshape2

Thrift

16  

Прозоров Александр Александрович

Научный сотрудник Лаборатории специальной медицинской техники и технологий МФТИ

Научный сотрудник Инновационного центра космической медицины ИМБП РАН

Генеральный директор ООО «Лаборатория информационных систем реального времени»

Email: ap@rtlab.ru

Mobi: +7 916 9989619

Есть вопросы? Задавайте!

#mHealthLab