Multimodal monitoring setup for stroke patient measurements and development of an easy-to-use user interface for the data collection

Abstract

Stroke is a leading cause of disability in a world, and it causes huge costs to healthcare systems. Diagnosing stroke early as possible is important, because in a brief time window, treatment should have been started to lower the chances of brain damage and improve rehabilitation. Early diagnostic methods that are quick and easy to use and also help recognize stroke mimics can reduce healthcare system costs and improve recovery for individuals who have had a cerebrovascular accident. Software integrated into these methods, such as user-friendly graphical user interfaces (GUIs) designed for medical devices, plays a critical role. For individuals with limited tech familiarity, GUIs should feature large, high-contrast text, intuitive navigation, and clear visual cues to accommodate potential visual or cognitive impairments. Voice-guided instructions and touch-based inputs can enhance accessibility, ensuring rapid and accurate use in high-pressure clinical settings. From a medical device regulation perspective, such software must comply with standards like IEC 62304, ensuring traceability, usability validation through human factors testing, and robust data security to protect patient information.

Stroke project was multidisciplinary project, with several collaborators from private companies to universities. Data collection was done by recording data from several different modalities in Kuopio and Oulu. My goal was to realise the multimodal measurement setup and conduct data recordings from stroke patients for the stroke studies. Furthermore thesis will cover the theory of designing and developing Graphical User Interface (GUI) for a wearable medical device prototype, focusing on designing GUI for elderly adults or nurses with a medical device regulation point of view considered also.

Aivohalvaus on johtava vammojen aiheuttaja maailmassa ja se aiheuttaa valtavia kustannuksia terveydenhuoltojärjestelmille. Aivohalvauksen diagnosointi mahdollisimman varhaisessa vaiheessa on tärkeää, koska aivohalvauksen diagnosoinnissa tunnistaminen mahdollisimman aikaisessa vaiheessa on hyväksi aivovaurion mahdollisuuksien pienentämiseksi ja kuntoutuksen parantamiseksi. Varhaiset diagnostiset menetelmät, jotka ovat nopeita ja helppokäyttöisiä ja auttavat myös tunnistamaan aivohalvauksen oireiden jäljittelijöitä, voivat vähentää terveydenhuoltojärjestelmän kustannuksia ja parantaa toipumista henkilöillä, jotka ovat kokeneet aivoverenkiertohäiriön. Näihin menetelmiin integroitu ohjelmisto, kuten lääkinnällisiin laitteisiin suunnitellut käyttäjäystävälliset graafiset käyttöliittymät (GUI:t), on keskeisessä roolissa. Henkilöille, joilla on rajallista teknologiaosaamista, käyttöliittymien tulisi sisältää suurikokoinen, korkean kontrastin teksti, intuitiivinen navigointi ja selkeät visuaaliset vihjeet, jotta ne huomioivat mahdolliset näkö- tai kognitiiviset rajoitteet. Ääniopastetut ohjeet ja kosketuspohjaiset syötteet voivat parantaa saavutettavuutta, varmistaen nopean ja tarkan käytön korkean paineen kliinisissä ympäristöissä. Lääkinnällisten laitteiden sääntelyn näkökulmasta tällaisen ohjelmiston on noudatettava standardeja, kuten IEC 62304, varmistaen jäljitettävyyden, käytettävyyden validoinnin ihmistekijätestauksella sekä vahvan tietoturvan potilastietojen suojelemiseksi.

Stroke projekti oli monitieteellinen tutkimusprojekti, jossa osallisia oli yksityisistä yrityksistä eri yliopistoihin. Tutkimusdataa kerättiin usealla eri modaliteetilla kahdessa eri kaupungissa, Kuopiossa ja Oulussa. Minun tavoitteeni oli toteuttaa usean modaliteetin mittausjärjestelmä ja kerätä dataa aivohalvauspotilailta, aivoverenkiertohäiriöiden tutkimukseen.Lisäksi opinnäytetyöni kattaa teorian graafisen käyttöliittymän (GUI) suunnittelusta ja kehittämisestä puettavan lääkinnällisen laitteen prototyypille, keskittyen GUI:n suunnitteluun iäkkäille ihmisille ja hoitajille, ottaen huomioon myös lääkinnällisen laitteen säätelyn näkökulman.