Computer Utilization of Time-Line Medical Data from Man in Space Flight

Abstract

Computer Utilization of Time-Line Medical Data from Man in Space Flight. The NASA medical data program is designed to contribute towards (1) the safety of the astronauts while in flight, (2) the development of scientific products, and (3) the standardization of in-flight and ground-based medical data so that they are in a standard and mutually interchangeable form for computer inputs.

The time-line approach was developed for accomplishing these purposes, and it involved preparing medical data both on magnetic tape and on consecutive data sheets for appropriate portions of all NASA manned space flights. Each data sheet showed all relevant information of interest to the physician for a specified time interval — a 10-second interval during stressful periods such as exit and reentry and a one-minute interval during weightlessness. Data on each successive data sheet included analog and digital indicators of astronaut beat-to-beat heart rate, respiratory ventilation, and various spacecraft environmental and astronaut performance measures. Identical types of data pertaining to each astronaut were recorded for comparable time periods for each of the six manned Mercury space flights, e.g., the periods of exit and reentry, and periods when identical functions were being performed. Selected ground-based medical data were also prepared in this manner.

Examples of types of analyses that have been performed together with limitations were discussed. These included graphical analyses, rate-of-change and rate-of rate- of-change analyses, some computer programs for statistical analyses, and statistical model limitations.

These data are retrievable and “on-call” for computer inputs, lending themselves to many applications: They can be brought quickly to bear on relevant past or future problems; the particular method of analysis can be decided by the investigator since raw data in both analog and digital form are available; as improved methods of analysis are developed these newer methods can be applied using the available basic data, and finally, since standard scores are incorporated in the time-line data, scientists in other disciplines can, under certain circumstances, convert their data to other scores and conduct analyses to determine relationships that may exist.

The ultimate goal is to develop a standardized method to record and electronically store all useful medical data on a world-wide basit for immediate retrieval in connection with the solution of medical problems to benefit mankind. NASA has already taken a first step in this direction. The NASA approach for space medicine data has been presented in this paper. It can serve as a building block and is open for review, criticism, revision, combination with other approaches, or rejection. These are some of the steps by which progress can be made toward the ultimate goal.

Résumé

Utilisation par un ordinateur des données médicales obtenues en fonction du temps sur un homme au cours d’un vol spatial. Le programme d’informations médicales de la NASA est conçu pour contribuer (1) à la sécurité des astronautes pendant le vol, (2) au développement de la science, (3) à la standardisation des données médicales obtenues en vol ou au sol afin qu’elles soient sous forme standard et mutuellement interchangeables pour l’entrée dans un ordinateur.

Le programme «temps réel» a été mis au point pour atteindre ces buts et il comportait la préparation des données médicales à la fois sur ruban magnétique et sur une suite de feuilles de données pour des portions choisies de tous les vols spaciaux humains de la NASA. Chaque feuille de données contenait tous les renseignements présentant de l’intérêt pour le médecin, pour un intervalle de temps déterminé — une période de 10 secondes pour les périodes de plain stresse, telles que la sortie et la rentrée et un intervalle d’une minute pendant l’absence de pesanteur. Les informations sur chacune des feuilles successives de données, comprenaient les indieateurs analogiques et numériques du rythme cardiaque, du volume respiratoire et différentes mesures sur le milieu environnant le vaisseau spatial et l’activité de l’astronaute. Des données de types identiques concernant chacun des astronautes ont été enregistrées, sur des intervalles de temps comparables, pour chacun des six vols spatiaux Mercury comportant des hommes, c’est-à-dire les périodes de sortie et de rentrée et des périodes où les activités étaient identiques. On a préparé aussi de cette manière un choix de données médicales provenant d’observations au sol.

On présente des exemples types d’analyse qui ont été faites, de même que leurs limites de v alidité. Ces analyses comprennent des études graphiques, des etudes de la vitesse de changements d’un phénomène et de la variation dans le temps de cette vitesse, certains programmes pour une analyse statistique et la limite de validité des modèles statistiques.

Ces données peuvent être recherchées et appelées pour l’entrée dans l’ordinateur, se prétant ainsi à de nombreuses applications: on peut les extraire rapidement et les introduire dans un problème choisi, ancien ou nouveau; le chercheur peut choisir une méthode particulière d’analyse puisque les données enregistrées sont disponibles à la fois sous forme analogique et numérique; si de nouvelles méthodes d’analyse sont mises au point, on peut les appliquer en utilisant les données fondamentales disponibles, et, enfin, puisque les données enregistrées en fonction du temps sont stockées sous forme standard, les savants d’autres disciplines peuvent, dans certaines circonstances, transformer leurs propres données en stock standard et faire des études sur l’ensemble pour déterminer des relations si elles existent.

Le but final est de mettre au point une méthode standardisée pour enregistrer et emmagasiner électroniquement toutes informations médicales utiles sur une base mondiale, en vue d’une sélection rapide pour la résolution de problèmes médicaux utiles à l’humanité. La NASA a déjà fait un premier pas dans cette direction. On présente dans cette communication les essais de la NASA relatifs aux données médicales spatiales. lis peuvent servir de base et sont offerts à toute critique, révision, combinaison avec d’autres essais et même au rejet. C’est par de telles étapes que 1’on progresse vers un but final.

Аннотации

Обработка вычислительными машинами периодических и непрерывных медицинских данных о человеке, находящемся в космическом полете. Программа NASA по сбору медицинских данных направлена на: 1. обеспечение безопасности космонавтов в полете, 2. улучшение научных результатов и 3. стандартизацию медицинских данных, полученных в полете и на земле, с тем, чтобы они были стандартными и взаимозаменяемыми при использовании в качестве вводных данных вычислительных машин. Метод сочетания периодических и непрерывных данных был разработан для достижения этих целей и предусматривает регистрацию медицинских данных как на магнитной ленте, так и на последовательных листах данных для соответствующих отрезков всех производимых NASA пилотируемых космических полетов. Каждый лист содержит всю информацию, представляющую интерес для врача,

полученную через отдельные промежутки времени — 10 секунд в периоды нагрузки, такие как взлет и возвращение в плотные слои атмосферы, и одна минута в период невесомости. Данные на каждом последовательном листе содержат аналоговые и цифровые показатели ритма работы сердца космонавта, глубины дыхания, а также различные измерения среды космического корабля и состояния космонавта. Аналогичные типы данных о каждом космонавте были зарегистрированы за сравнимые периоды при каждом из шести пилотируемых космических полетов на корабле,,Меркурий’’. Имеются в виду периоды взлета и возвращения в плотные слои атмосферы и периоды выполнения космонавтами аналогичных функций. Подобным же образом были подготовлены некоторые данные, полученные на земле.

Рассматриваются примерные типы проведенных анализов вместе с их недостатками. Сюда входят графические анализы, анализы скорости изменений и изменения скорости изменений, некоторые программы статистических анализов для вычислительных машин и недостатки статистического моделирования.

Эти данные восстановимы и всегда могут быть использованы в качестве вводных данных для вычислительных машин, в связи с чем они применимы для многих целей. Их можно быстро привлечь для решения задач, относящихся к прошлому или будущему. Поскольку в распоряжении исследователя имеются первичные данные как в аналоговой, так и в цифровой форме, он может применять по своему усмотрению тот или иной метод анализа. По мере развития методов анализа, эти методы могут применяться с использованием имеющихся базисных данных, и наконец, поскольку периодические и непрерывные данные включают стандартные величины, ученые, работающие в других дисциплинах, смогут в определенных случаях приводить свои данные к этим стандартным величинам и проводить анализы для выявления возможных взаимосвязей.

Конечной целью является развитие стандартизированного метода регистрации и электронного запоминания всех полезных медицинских данных во всемирном масштабе, готовых к немедленному использованию для решения медицинских проблем на благо человечества. NASA уже предприняло первый шаг в этом направлении. В настоящем докладе изложен подход NASA к проблеме космических медицинских данных. Он может быть использован как фундамент и открыт для обсуждения, критики, пересмотра, сочетания с другими подходами или может быть отклонен. Таковы некоторые шаги, ведущие вперед к достижению конечной цели.