4.1. Понятие о медицинских приборно- компьютерных системах

Лекция 14, 15 Тема 4.2. Медицинские приборно-компьютерные системы (МПКС)

4.1. Понятие о медицинских приборно- компьютерных системах

Лекция 14, 15

Тема 4.2. Медицинские приборно-компьютерные системы (МПКС)

Понятие о медицинских приборно-компьютерных системах

Медицинские приборы, оборудование, измерительная и управляющая техника плюс компьютеры со специальным программным обеспечением представляют собой медицинские приборно-компьютерные системы (МПКС).

Эти медицинские информационные системы базового уровня предназначены для визуальных методов обследования, проведения лабораторных анализов и исследований, контроля (мониторинга) за состоянием пациентов и решения других медицинских задач. Главное преимущество этих систем состоит в высокой информативности и валидности (комплксность) выходных данных.

Сбор информации о состоянии больного, ее обработка в реальном режиме времени и выдача на устройство вывода в нужном для врача виде в таких комплексах почти или полностью автоматизированы, благодаря огромным возможностям микропроцессорной техники.

Специальное программное обеспечение для каждого вида МПКС представляет совокупность различных программ с разнообразными функциями по управлению медицинским оборудованием и обработке информации и является «ноу-хау» фирм производителей этой продукции.

Направления использования МПКС:

1. МПКС для диагностических визуальных исследований (системы компьютерного анализа данных томографии, ультразвуковой диагностики, термографии, радиографии).

  1. МПКС для наблюдения за состоянием здоровья пациента (мониторинги).

  2. МПКС для проведения лабораторных анализов и исследований (анализа данных микробиологических и вирусологических исследований, анализа клеток и тканей человека).

  3. МПКС в лучевой терапии (системы дозиметрического планирования).

Среди МПКС особое место занимает компьютерный мониторинг – аппаратные комплексы, предназначенные для наблюдения за параметрами работы какого-нибудь одного органа или группы органов.

Классификация медицинских приборно-компьютерных систем

По функциональным возможностям МПКС подразделяются на: специализированные, многофункциональные и комплексные.

Специ­ализированные (однофункциональные) системы предназначены для проведения исследований одного вида (например, электрокардио­графических).

Многофункциональные системы позволяют проводить исследова­ния нескольких видов (например, электрокардиографические и электроэнцефалографические).

Комплексные системы обеспечивают комплексную автоматизацию важной медицинской задачи. Например, мониторная система для ав­томатизации палаты интенсивного наблюдения, позволяющая отсле­живать важнейшие физиологические параметры пациентов, а также контролировать функционирование аппаратов искусственной венти­ляции легких.

По назначению МПКС могут быть разделены на ряд классов. К ним относятся:

  1. системы для проведения функциональных и морфологи­ческих исследований;

  2. мониторные системы;

  3. системы управления лечебным процессом;

  4. системы лабораторной диагностики;

  5. системы для научных медико-биологических исследований.

Широкое распространение получают системы для проведения функциональных и морфологических исследований. С их помощью осуществляются:

— исследования системы кровообращения;

— исследования органов дыхания;

— исследования головного мозга и нервной системы;

— исследования органов чувств (зрение, слух и т. д.);

— рентгенологические исследования (в том числе компьютер­ная томография);

— магниторезонансная томография;

— ультразвуковая диагностика;

— радионуклидные исследования;

— тепловизионные исследования.

Мониторные системы предназначены для длительного непрерыв­ного наблюдения за состоянием пациента в первую очередь в пала­тах интенсивной терапии, операционных и послеоперационных отде­лениях.

К системам управления процессами лечения и реабилитации от­носятся автоматизированные системы интенсивной терапии, системы биологической обратной связи, а также протезы и искусственные органы, создаваемые на основе микропроцессорной технологии.

К системам для лабораторной диагностики относятся системы, предназначенные для автоматизированной обработки данных лабораторных исследований. В их число входят системы для анализа биосред и биожидкостей организма больного (крови, мочи, клеток, тканей человека и т. п.), данных микробиологических и вирусологических исследований, иммуноферментных исследований и другие.

Системы для научных медико-биологических исследований отли­чаются более широкими возможностями, позволяющими осуществ­лять более детальное и глубокое изучение состояния организма боль­ного. Кроме того, системы для научных исследований позволяют проводить исследования на животных.

Ведущие области их применения

В настоящее время МПКС используются в различных медицинских областях: кардиологии, хирургии, терапии, гастроэнтерологии, онкологии, педиатрии и других направлениях, т.е., там, где нужны современные методы диагностики и мониторинга.

Внедрение цифровых технологий совершенствует уже известные новые методики исследования. К последним достижениям совсем нового вида исследования и мониторинга принадлежит применение миниатюрных цветных видеокамер, помещенных в капсулу в виде пилюли размером с витаминное драже, которые заглатывают пациенты.

Этот инвазивный метод обследования пищевода применяется с целью диагностики и оценки степени тяжести заболевания, а также выявления признаков опухолевого поражения ЖКТ на ранних стадиях. Камера на базе микропроцессора скользит вниз по пищеводу, при этом делает 2600 снимков за 14 секунд (185 снимков в сек.

)

Передача видеоданных осуществляется на носитель информации ПК врача и завершается в количестве, достаточном для постановки диагноза. Аналогично проводится обследование других отделов желудочно-кишечного тракта, по которым движется видеокамера.

Рис.5.2

Таким образом, к началу ХХІ столетия медицина получила возможность исследовать все органы человека, причем большинство методов являются неинвазивными, т.е., исключающими введение в организм человека инструментов или контрастных веществ. Исследования становятся комфортными, необременительными для больного. Они не сопровождаются болевыми ощущениями и осложнениями при обследованиях.

Компьютерные мониторинговые системы

Компьютерный мониторинг – это продолжительное непрерывное наблюдение за медико-биологическими параметрами пациентов, их обработка в реальном режиме времени. В настоящее время выделились два направления мониторинговых систем:

  1. Системы критических состояний, применяемые к больным в реанимационных и операционных отделениях, палатах интенсивной терапии.

  2. Системы наблюдения за биологическими параметрами с целью контроля диспансерных пациентов, диагностики, скрининга определенных групп населения.

Первое направление содержит в себе системы для исследования функций кровообращения (электрокардиография, кардиоритмография, реография), органов дыхания (спирография), головного мозга (электроэнцефалография, реоэнцефалография) и др.

Медицинские приборы функциональной диагностики для обследования кровообращения, головного мозга, органов дыхания подключают к одному или нескольким пациентам, за которыми необходимо длительное наблюдение.

Сигналы от приборов поступают на АЦП, а дальше на вычислительный комплекс с программным обеспечением, который, в свою очередь, проводит их анализ (расшифровку) и при критических показателях, угрожающих жизни, обеспечивает звуковой или световой сигнал тревоги на посту медицинской сестры.

При этом на экране монитора указывается номер прикроватного комплекса и критические параметры, отмеченные приборами.

Программное обеспечение с высокой точностью обрабатывает основные параметры и специфические морфологические признаки, на основании которых может формироваться корректный автоматический вывод (общие сведения и характер зарегистрированных нарушений). Текстовый компьютерный вывод создается на базе элементарных формулировок. Программа управления комплексом и базой данных может обеспечивать хранение результатов исследований в виде электронных историй болезни каждого пациента. Мониторинг сигналов можно проводить неограниченно долго.

Следует отметить, что мониторинговые системы не заменяют работу врача по анализу данных, так как нет программ, которые могли бы заменить специалиста. При необходимости врач проводит дополнительный анализ кривых, записанных в памяти ПК, и может формировать собственный вывод.

В наше время такие системы одновременно могут проводить наблюдение сразу за 6-ю пациентами, причем у каждого изучается до 16 параметров.

Ко второму направлению мониторинговых систем относятся обследования пациентов в условиях обычного образа жизни (работы, прогулок) на протяжении 24 часов и больше (48, 72 часа).

Например, холтеровское мониторирование (суточное мониторирование ЭКГ по методу Холтера) — один из популярных методов диагностики ишемической болезни сердца (ИБС) и нарушений сердечного ритма. Исследование представляет собой непрерывную регистрацию электрокардиограммы.

Запись ЭКГ осуществляется с помощью специального портативного аппарата – рекордера, который пациент носит с собой (на ремне через плечо или на поясе), отмечая в специальном дневнике время и обстоятельства возникновения неприятных симптомов со стороны сердца.

Специфика мониторных систем

Мониторные МПКС предназначены для осуществления длительно­го непрерывного наблюдения за состоянием больных в палатах интенсивного наблюдения, интенсивной терапии, реанимационных и операционных.

В настоящее время разработаны и выпускаются де­сятки различных мониторных систем, однако множество физиоло­гических параметров, поддающихся длительному наблюдению, огра­ничено.

Это ограничение связано с трудностью непрерывного измерения физиологических параметров в течение длительного времени. К числу наиболее часто используемых при мониторинге параметров относятся:

1. Электрокардиограмма;

2. Давление крови в различных точках;

3. Частота дыхания (измеряется обычно либо по механичес­ким перемещениям грудной клетки, либо по кривой изменения температуры в носовой полости);

4. Температурная кривая;

5. газов крови;

6. Минутный объем кровообращения (измеряется обычно либо по кривым разведения индикатора, чаще по термодилюционной кривой, либо ПО реограмме);

7. газов в выдыхаемом воздухе;

8. Электроэнцефалограмма.

Аппаратное обеспечение мониторных систем и аналогичных сис­тем для функциональной диагностики принципиально практически не отличается. В то же время программное обеспечение имеет опре­деленные отличия, связанные с различным назначением систем.

Этапу подготовки обследования в мониторных системах соответ­ствует этап задания режима наблюдения. Обычно этот этан упрощен, многие установки здесь делаются «но умолчанию» и «фирменным» отличием мониторных систем являются установки граничных значений физиологических параметров, превышение которых приводит к появлению сигнала «тревога».

Этапу «проведение обследования» в мониторных системах соот­ветствует этап «проведение наблюдения». Этот этап является основ­ным, продолжается непрерывно до конца работы системы и при вы­полнении других этапов проходит в фоновом режиме. При этом происходит непрерывная запись регистрируемых показателей в па­мять компьютера с одновременным отображением их на экране мо­нитора.

Важной особенностью мониторных систем является наличие средств экспресс-анализа, и визуализации их результатов в режиме реального времени.

Это позволяет отображать на экране монитора также динамику различных производных от контролируемых вели­чин. Все это осуществляется в различных временных масштабах.

Причем чем выше качество системы, тем больше возможностей на­блюдения динамики контролируемых и связанных с ними показате­лей она предоставляет.

Этап просмотра и корректировки данных в мониторных систе­мах сводится только к просмотру. Причем здесь важно, чтобы про­граммное обеспечение обеспечивало удобство поиска требуемых участков на многочасовых записях показателей и позволяло бы уви­деть все производные показатели просматриваемого участка запи­си.

Этап «вычислительный анализ» в мониторных системах обычно беднее аналогичного этапа в системах функциональной диагностики и чаще ограничен теми методами анализа, которые могут быть прове­дены в режиме реального времени.

Этап «оформление заключения» здесь чаще всего выполняется в автоматическом режиме и сводится к регистрации выявленных от­клонений от нормы регистрируемых показателей.

Модуль «работа с архивом» в программном обеспечении мони­торных систем обычно отсутствует ввиду большой длины записей наблюдений и практической невозможности создания архива запи­сей.

Источник: http://medcollege-torez.host12.ru/?p=661

Медицинские приборно-компьютерные системы: названия, необходимость использования и особенности применения

4.1. Понятие о медицинских приборно- компьютерных системах

Современное здравоохранение уже невозможно себе представить без использования медицинских приборно-компьютерных систем.

Тенденции к компьютеризации в последнее время проявляются все активнее, так как это позволяет обеспечивать оперативный сбор, обработку и хранение всей необходимой информации о пациенте.

Медицинские приборно-компьютерные системы как раз отвечают за это и управление его состоянием. В современных аппаратах фактически уже состоялся переход от регистрирующих аналоговых и измерительных устройств к цифровым аппаратам.

Классификация

В состав медицинских приборно-компьютерных систем сегодня включают микропроцессоры, переносные персональные компьютеры или микро-ЭВМ. Такие приборы обладают широким функционалом, а также гибким программным обеспечением.

Классификация медицинских приборно-компьютерных систем проводится по функциональным возможностям. В частности, выделяют исследовательские и клинические системы, а также многофункциональные, специализированные и комплексные. Расскажем о каждой из них более подробно.

К клиническим медицинским приборно-компьютерным системам относят те, которые призваны выполнять строго определенный круг соответствующих медицинских методик. Среди их достоинств нужно отметить ограниченность, так как они позволяют максимально упростить работу персоналу, доступность для средних медицинских работников.

Исследовательские медицинские приборно-компьютерные системы (МПКС) основаны на широком наборе аналитических, управляющих, конструкторских и изобразительных средств, которые позволяют реализовывать всевозможные методики, имеющие научно-исследовательское или клиническое назначение. Для работы с таким программным обеспечением медицинских приборно-компьютерных систем требуется творческое мышление и высокая профессиональная квалификация.

Специализированные или однофункциональные МПКС предназначены для осуществления одного конкретного вида исследования, например, электрокардиографии. Многофункциональные системы способны проводить одновременно несколько типов исследования, а комплексные обеспечивают автоматизацию конкретной медицинской задачи. Вот какие разновидности МПКС используются в медицинской практике.

Также системы подразделяют на несколько разновидностей по их назначению. Выделить можно следующие:

  • функциональной диагностики;
  • анализа медицинских данных и изображений;
  • наблюдения за состоянием больного (к ним относятся мониторные системы);
  • лабораторной диагностики;
  • биотехнические системы протезирования и замещения ключевых функций человеческого организма;
  • лечебных воздействий.

Функциональная диагностика

Приборно-компьютерные системы в медицине играют большую роль. Они оказывают существенную помощь в лечении пациентов. В частности, медицинские приборно-компьютерные системы функциональной диагностики помогают осуществлять исследования органов дыхания, системы кровообращения, нервной системы и головного мозга, органов чувств.

Сюда же относят всевозможные рентген-исследования, например, УЗИ, компьютерную томографию, тепловизионные и радионуклидные исследования.

С помощью медицинских приборно-компьютерных систем функциональной диагностики удается значительно повышать скорость и точность обработки информации, поступающей о состоянии больного. Имеющиеся показатели функциональной диагностики определяют в том числе и по способу измерения. Это биометрические показатели прямого измерения, показатели косвенного и преобразовательного измерения.

Аппаратное программное обеспечение медицинских приборно-компьютерных систем включает сбор систем анализа электрокардиограмм. Сюда относится устройство для съема электрических сигналов, биоусилитель. Они оказывают влияние на больного звуковыми, световыми и электрическими сигналами, которые позволяют изучать ответные реакции организма на внешние раздражители.

Мониторные системы

Задача медицинских приборно-компьютерных мониторных систем – максимально быстро определять состояние больного, постоянно наблюдать за ним в палатах интенсивной терапии, операционном и послеоперационном отделении.

В данной ситуации большое значение приобретает возможность оперативно диагностировать критические ситуации, определять и корректировать возникающие нарушения, прогнозировать развитие состояния пациента.

Приборно-компьютерные системы в медицине помогают выполнять все эти функции.

Как правило, при мониторинге используют аппараты для измерения давления крови температуры, частоты дыхания, минутного объема кровообращения, содержания в крови газа, не обойтись без электроэнцефалограммы, электрокардиограммы.

Одна из основных особенностей медицинских приборно-компьютерных систем является наличие средств визуализации результатов экспресс-анализа, которую можно получать в режиме реального времени.

Современные мониторные системы, которые в настоящее время используют в отечественных клиниках, обладают рядом важных качеств. Вот основные из них:

  1. Накопление информации о пациенте за счет регистрации измерений его физиологических параметров. При этом удается исключить субъективные ошибки, которые могут быть допущены персоналом.
  2. Аналитическая обработка компьютером данных, которые помогают дать объективную оценку состоянию пациента, помогают врачу соответствующими рекомендациями по способам и видам лечения.
  3. Компьютерная оценка состояния пациента по его физиологическим параметрам. Проводя анализ их динамики, удается предоставить объективный прогноз состояния больного.
  4. Объединение данных в единую сеть, чтобы создать общую базу для полноценной работы всей больницы.

Мониторирование

Медицинские приборно-компьютерные системы на примере мониторирования можно разобрать, проанализировав их разновидности.

Одной из основных является операционный мониторинг. Такой монитор непосредственно предназначен для наблюдения за состоянием больного в автоматическом режиме. Например, во время введения наркоза или операции.

При этом большое значение приобретает возможность контролировать его физиологические параметры – частота сердечных сокращений, диастолическое и систолическое давление, содержание кислорода в артериальной крови.

Оформление соответствующего протокола анестезии позволяет автоматически формировать все результаты исследований, которые отправляются заведующему отделением для контроля состояния всех пациентов.

Возможно автоматическое управление аппаратом искусственного дыхания, капельницей, контрпульсатором и кардиостимулятором. При этом система включает устройство, которое преобразует код в управляющий сигнал.

Когда вас просят, выберите основные составляющие медицинской приборно-компьютерной системы, стоит обязательно упомянуть кардиомониторирование. Оно применяется во время оказания экстренной помощи. Такой кардиомонитор есть у бригад скорой помощи для ранней диагностики стенокардии, коронарного синдрома, внезапной остановки кровообращения, инфаркта.

В отделении интенсивной терапии мониторинг пациентов помогает наблюдать за их самочувствием, когда они находятся в тяжелом состоянии. Место каждого пациента оборудовано прикроватным монитором, который подключен к центральной станции сбора информации.

Контроль электрофизиологических показателей проводится в суточном режиме. Это регистрация ЭКГ, измерение артериального давления, которые позволяют отразить реальную картину заболевания.

Для этого и необходимо постоянно мониторить жизненно важные показатели.

В последнее время появились специальные записывающие устройства, которые анализируют и регистрируют ЭКГ за счет вмонтированного микрокомпьютера.

Телеметрия электрофизиологических данных – это оценка электрофизиологических сигналов, поступающих от пациента, даже если он находится территориально удаленно.

Индивидуальный мониторинг ключевых для функционирования организма человека параметров заключается в том, чтобы проводить регистрацию ЭКГ с помощью прибора, который пациент носит самостоятельно в соответствии с инструкциями, полученными от своего лечащего врача. Это позволяет постоянно контролировать состояние больного, оперативно корректировать терапию, адаптировать человека к производственным и бытовым нагрузкам.

С помощью мониторинга интегрального состояния физических систем стационарных больных можно одномоментно отслеживать такие физиологические показатели как электрокардиосигналы, фотоплетизмограмму, реограмму, поверхностную температуру, артериальное давление.

Программное обеспечение приборно-компьютерных системы в меде позволяет обеспечивать не только обработку и сбор информации, но и создавать дежурные экраны, накапливать бренды, регулировать масштабы отображаемых сигналов. За счет качественного программного обеспечения можно в автоматическом режиме собирать данные об изменениях любых параметров, анализировать их, прогнозировать возможное развитие заболевания.

Характеристики

Медицинское обеспечение (МПКС) – это возможность проводить автоматическую диагностику в процессе оказания помощи. Она осуществляется при непосредственном контакте с пациентом.

К основным характеристикам медицинских приборно-компьютерных систем относят сенсорные цветные экраны, способные отображать до 12 кривых. Измеряя параметры ЧСС, они способны также отслеживать частоту пульса, пневмограмму, артериальное давление, частоту дыхания, температуру, сердечный выброс.

Все это позволяет работать с принципиально разными группами пациентов. При этом применяются калькуляторы, которые позволяют рассчитывать дозы лекарственных препаратов, возможности перемещения данных больного.

К медицинским приборно-компьютерным системам относится оборудование, оснащенное звуковыми и визуальными сигналами тревоги трех уровней.

В сочетании с возможностью использовать до десяти профилей и индивидуальными настройками все это значительно повышает качество оказания профессиональной помощи пациенту.

Большое значение имеет наличие возможности публикации данных на единую станцию для проведения консилиумов и врачебных совещаний в особенно сложных и нестандартных ситуациях. Так называемая центральная станция позволяет наблюдать за состоянием основных параметров жизнедеятельности с помощью сведений, оперативно полученных с медицинских мониторов.

Способы обработки данных и изображений

Если на зачете или экзамене по повышению квалификации вас просят, выберите основные составляющие медицинской приборно-компьютерной системы, необходимо также рассказать о системе обработки данных и изображений. Они необходимы для тщательного анализа, визуализации, долгосрочного хранения результатов анализов и томографических исследований. Все это существенно упрощает работу врачей и медсестер.

Рабочие станции, как правило, оснащены возможностями воспроизводить медицинские изображения в формате 2D и 3D.

В режиме 2D у специалиста есть возможность повышать качество визуализации, непосредственно управляя шкалой интенсивности. Например, когда требуется получить более контрастное изображение тех или иных деталей.

Также можно подавлять шумы с помощью фильтрации изображений, выполнять вычитание и сложение одного или нескольких снимков, организовывать режим субтракции, работая с контрастами, когда необходимо выделять кровеносные сосуды на фоне остальных тканей.

Наконец, важно проводить статистические измерения, в том числе, составляя графики гистограммы интенсивности и профиля.

При работе с 3D изображениями перечень возможностей значительно расширяется.

В этом случае оказывается, что медицинские приборно-компьютерные системы предназначены для одновременной работы сразу с несколькими изображениями даже при их разной модальности, выделения объектов в серошкальном массиве данных, реконструкции произвольных сечений, осуществлении вырезов, поворотов массива и сегментирования объекта, скрупулезное измерение объемов мельчайших объектов, представляющих большое значение.

Автоматизацию процессов обработки, получения, архивного хранения и предоставления доступа к такой информации должны осуществлять больницы, которые оснащены отделением магнитно-резонансной и компьютерной томографии, тепловизионной, ультразвуковой, радиоизотопной диагностики, а также осуществляют другие значимые исследования.

Чтобы обеспечить долговременное хранение изображений, представляющих медицинскую ценность, рекомендуется создавать централизованные цифровые архивы, которые обслуживают сразу несколько медицинских организаций.

Данные цифровые архивы интегрируются в единой системе учреждений здравоохранения. При этом должны использоваться системы управления процессами реабилитации и лечения пациентов.

К ним относятся системы интенсивной терапии, искусственные органы и протезы, которые создаются на основе технологии микропроцессоров.

Задачи системы управления

При управлении лечебным процессом одной из основных задач становится максимально точное определение количественных параметров деятельности, стабилизация изначально сформулированных параметров при постоянно изменчивом состоянии организма пациента.

При этом автоматизированные системы предназначены для управления состояниями организма исключительно в лечебных целях. Они помогают при восстановлении физиологических систем, в естественном функционировании различных органов. На этом этапе важно поддерживать их в состоянии нормы.

Используемые системы подобного интенсивного лечения делятся на два класса. К первому относятся программируемые системы, а ко второму – замкнутые управляющие.

Системы программного управления нужны для осуществления различных лечебных воздействий. Например, оснащения средствами вычислительной техники, физиотерапевтической температуры, устройствами для вливания лекарственных препаратов, аппаратами искусственного кровообращения.

В замкнутых системах применяются более сложные медицинские приборно-компьютерные системы. Они выполняют задачи по мониторингу состояния больного, выработке технологий для лечебного воздействия.

При этом пациент имеет реальную возможность получать текущую информацию о функционировании своих внутренних органов.

Это позволяет ему с помощью определенного волевого воздействия добиваться определенного терапевтического эффекта в случае с теми или иными патологиями.

При применении общей схемы системы лечебных воздействий используются следующие составляющие:

  • источник – аппарат воздействия, который непосредственно генерирует всевозможные физические факторы;
  • основное устройство – к нему относятся элементы прибора, которые отвечают за передачу физических воздействий на пациенты. Это датчики, электроды, излучатели, индукторы;
  • блок управления выбирает режим работы источника воздействия и регулирует все происходящее;
  • блок контроля нужен для сбора важной информации об основных физиологических характеристиках пациента – давлении, дыхании, температуре, ЭЭГ, ЭКГ;
  • наконец, микропроцессор или персональный компьютер обрабатывает всю эту информацию, выдавая оценку состоянию организма в целом или отдельных его систем и органов.

Ключевыми факторами, оказывающими влияние на пациента, могут становиться конкретные препараты, которые пациент получает через особые дозаторы. Их можно добавлять даже в капельницы.

В части аппаратов элементом обратной связи является сам пациент, который получает информацию о состоянии своих внутренних органов, а затем с помощью волевого усилия пытается добиться их нормального и стабильного функционирования.

В качестве таких сигналов могут использоваться тактильные, слуховые сообщения или зрительные образы.

Клиническая диагностика

Медицинские приборно-компьютерные системы лабораторной диагностики позволяют проводить сложные диагностические процедуры, основанные на исследовании биоматериала человеческого организма.

В частности, используются общеклинические, гематологические, паразитарные, иммунологические, биохимические, молекулярно-биологические, серологические, генетические, бактериологические, токсикологические, цитологические и вирусологические методы.

Компьютеризация клинических лабораторных методов позволяет двигаться параллельно в двух направления. Во-первых, менять трудоемкие ручные способы на автоматизированные анализаторы. Во-вторых, внедрять в практику информационные лабораторные системы, чтобы повышать эффективность организации работы лаборатории, сокращать число ручных операций и ошибок.

Функции таких лабораторных информационных систем связаны с сопряжением полученных сведений с автоматическими анализаторами. Это позволяет практически полностью исключить вероятность ручного управления материалами.

Системы протезирования

Протезы и необходимые человеку искусственные органы призваны фактически заместить или скорректировать отсутствующие системы организма или целые органы.

Например, к ним относятся имплантируемые протезы интенсивной терапии. В реанимационных и операционных отделениях используются системы замещения ключевых функций человеческого организма.

Среди них стоит выделить искусственные сердце, почки или легкие.

Эти приборы способны замещать органы и системы на период оперативного хирургического вмешательства, а также до момента подбора соответствующего всем параметрам донорского органа.

Например, в качестве искусственного легкого используется специальный насос, который пульсирует и подает воздух небольшими порциями 40-50 раз в минуту. В таких устройствах используются меха из пластика или гофрированного металла. Предварительно очищенный, а затем подогретый до нужной температуры, он направляется непосредственно в бронхи человека.

Искусственное сердце представляет собой механическое устройство (имплантат), которое на время заменяет насосную функцию сердца самого пациента, обеспечивая организм достаточным количеством крови. В настоящее время уже разработаны и проходят испытания электрогидравлические и электромеханические сердца.

Полностью имплантируемыми являются электронный блок управления, их механическая часть и источник питания.

Данные устройства могут быть рассчитаны на достаточно длительный период использования теми пациентами, которым требуется пересадка сердца, но в данный период они имеют противопоказания к проведению операции.

Биоуправляемые протезы

Принципиально новые технологии – биоуправляемые протезы. Они используются, если сохранены нервные окончания, принимавшие и посылавшие нервные импульсы от отсутствующих рук или ног.

В этом случае данные нервные импульсы могут быть использованы для управления механизмами этих протезов, а также при приеме информации от всевозможных датчиков, которые на нем расположены.

Главное, преобразовать для этого биоэлектрические сигналы, проходящие по волокнам в управляющие, чтобы они указывали протезу, как себя вести. При этом обратно следует направить сигналы с датчиков в афферентный поток.

В заданной программе именно микропроцессор будет выполнять эту роль. Всего существует два варианта управления протезом – с обратной связью и без нее.

Подводя итоги, можно сказать, что медицинские приборно-компьютерные системы в настоящее время служат неотъемлемой и чрезвычайно важной составляющей частью всех приборов и аппаратов, помогающих не только в процессе лечения или даже выявления заболевания, но даже заменяющие недостающие органы. С их помощью люди могут вести полноценную жизнь.

Все это позволяет ускорить и объективизировать процесс обработки данных врачом, уточнить и выявить наличие патологий, максимально повысить точность диагностических процессов.

В частности, применение цифровой техники помогает сделать проводимые измерения максимально точными, создавать и на протяжении длительного времени хранить результаты исследований, передавать информацию на расстояние при необходимости проведения консультаций.

Особые программы анализа исследований позволяют обрабатывать поступающие данные.

Все это вывело медицинскую аппаратуру на принципиально новый уровень, позволило повысить эффективность методов диагностики, лечения, контроля и прогнозирования тяжелых пациентов.

Источник: https://FB.ru/article/453727/meditsinskie-priborno-kompyuternyie-sistemyi-nazvaniya-neobhodimost-ispolzovaniya-i-osobennosti-primeneniya

Медицинские приборно-компьютерные системы (мпкс) Понятие о медицинских приборно-компьютерных системах

4.1. Понятие о медицинских приборно- компьютерных системах

Одним изнаправлений информатизации здравоохраненияявляется компьютеризация медицинскойаппаратуры. Медицинские приборы,оборудование, измерительная и управляющаятехника плюс компьютеры со специальнымпрограммным обеспечением представляютсобой медицинские приборно-компьютерныесистемы (МПКС) (Схема. 5.1).

Схема.5.1

Эти медицинскиеинформационные системы базового уровняпредназначены для визуальных методовобследования, проведения лабораторныханализов и исследований, контроля(мониторинга) за состоянием пациентови решения других медицинских задач.Перечисленные технологии выдают надежнуюи своевременную информацию медперсоналу.

Они в большей мере безопасны и надежны,чем «докомпьютерные» методы. Главноеже преимущество этих систем состоит ввысокой информативности и валидностивыходных данных.

Сбор информации осостоянии больного, ее обработка вреальном режиме времени и выдача наустройство вывода в нужном для врачавиде в таких комплексах почти илиполностью автоматизированы благодаряогромным возможностям микропроцессорнойтехники.

СовременныеМПКС подняли на новый качественныйуровень инструментальные методыисследования и интенсивную терапию.

Специальное программное обеспечениедля каждого вида МПКС представляетсовокупность различных программ сразнообразными функциями по управлениюмедицинским оборудованием и обработкеинформации и является «ноу-хау» фирмпроизводителей этой продукции. Средиего многообразия можно выделить такиевостребованные направления:

1. Медицинскиеприборно-компьютерные системы длядиагностических визуальных исследований(системы компьютерного анализа данныхтомографии, ультразвуковой диагностики,термографии, радиографии).

  1. Медицинские приборно-компьютерные системы для наблюдения за состоянием здоровья пациента (мониторинги).

  2. Медицинские приборно-компьютерные системы для проведения лабораторных анализов и исследований (анализа данных микробиологических и вирусологических исследований, анализа клеток и тканей человека).

  3. Медицинские приборно-компьютерные системы в лучевой терапии (системы дозиметрического планирования).

Историческая справка

Историямедицины не имела такого насыщенногопериода появления новых методовобследования, лечения и прогнозирования,каким было ХХ столетие, особенно еговторая половина.

В сравнительно короткоевремя прогресс обогатил практическуюмедицину визуальными и лабораторнымиметодами диагностики, системами лечения,моделирования лечебных процессов,прогнозирования и многим другим.

Каждоеновейшее открытие в физике или техникенеизбежно находило воплощение в медицине.Ярким примером тому может служитьоткрытие Рентгена и его блестящеевнедрение во врачебную практику. Смомента открытия рентгеновских лучей(1895 год) медицина вошла в новую эру.

Рентгеновские аппараты стали большимподспорьем в распознавании многихзаболеваний и были почти единственнымипредставителями визуальных методовобследования почти всю первую половинуХХ столетия.

Открытиеоптоволокна в 50-е годы привело к появлениюэндоскопов – инвазивных визуальныхметодов исследования внутренних полыхорганов, а соединение эндоскопов смикропроцессорами в начале 80-х годовсоздало видеоинформационные системы− видеоэндоскопы с высокой разрешающейспособностью и хранением информациина внешних носителях. Такие системыдали возможность выводить на большойэкран данные об очаге заболевания иэтапах проведения операций (лапароскопия).

Именнокомпьютерная техника, интегрированнаяв медицину, подводила каждый разчеловечество к самым необыкновеннымрешениям проблем. Начиная с 70-х годов,мировая медицина получила такиедолгожданные, а временами – фантастическиесредства исследования, о которых труднобыло представить еще в начале прошлогостолетия.

Так, создание компьютернойтомографии (КТ) и ультразвуковых методовисследования (УЗИ) открыли новую эру вдиагностике, признав КТ и УЗД – золотымстандартом в диагностике большогоколичества различных болезней. В 1972году английский инженер Годфри Хаунсфилдизобрел компьютерный томограф.

АмериканскийфизикАллан Кормак независимо от Хоунсфилдаизобрел аналогичный процесс, и в1979году «за разработку компьютернойтомографии» оба были удостоеныНобелевскойпремии пофизиологииимедицине.Уже в 1978 году первый компьютерныйтомограф был установлен в СоветскомСоюзе, а в начале 80- х гг.

Киевский завод«Реле и автоматика» начал производствосканирующих рентгеновских томографов(СРТ) для обследования головного мозга.В2003году заизобретение метода магнитно-резонанснойтомографииНобелевскуюпремиюпо физиологии и медицинеполучили британец сэрПитерМенсфилди американецПолЛотербур.

Сейчас в клиниках иисследовательских центрах мира стоитоколо 23 тысяч магнитно-резонансныхтомографов, на которых проводится до60 миллионов исследований в год.

Параллельнос изобретением и усовершенствованиемтомографов, начиная с 60-х годов, отмечалсяпрогресс в ультразвуковых визуальныхметодах исследования.

Цифровые аппаратыУЗИ с применением технологии MSV™(мультислайсинг) сегодня позволяютпросматривать одновременно несколькодвухмерных срезов, полученных притрехмерном сканировании (аналогтехнологий КТ, МРТ), что соответствуетназванию – ультразвуковая томография.

В лабораторныеметоды исследования информационныетехнологии начали внедряться в автоматахдля биохимических, гематологических,иммунохимических, молекулярно-биологическихисследований начиная с 70 годов ХХстолетия в США, Японии, странах Европы.

На Украине такие технологии появилисьв конце 90-х годов.

Анализы данныхмикробиологических и вирусологическихисследований, анализы клеток и тканейчеловека стали проводить автоматы иприборы на базе процессорной техникии специального программного обеспечения,описывая и расширяя диапазонэкспресс-анализов.

Медицинскиеприборно-компьютерные системы дляпроведения лабораторных анализов иисследований стали качественно изменятьуровень результатов анализов любойклинической лаборатории. На мировомрынке продуктов для лабораторноймедицины наиболее представительнымиявляются США, Япония, Германия.

Среди МПКСособое место занимает компьютерныймониторинг – аппаратные комплексы,предназначенные для наблюдения запараметрами работы какого-нибудь одногооргана или группы органов. Такиетехнологии начали развиваться еще вначале 60-х годов.

Большой вклад вразработку мониторинговых системсделали отечественные ученые Н.Н. Амосов,М.Л. Быховский, Е.В.Гублер с коллективамиврачей и специалистами по вычислительнойтехнике.

Наблюдение за состояниембольных во время хирургических операцийи послеоперационных больных в палатахинтенсивной терапии вели автоматы,программное обеспечение которых четкоконтролировало все отклонения от нормынаблюдаемых биологических параметров.

Из зарубежных приоритетов можно выделитьработы американских и японских ученых.КМС стали неотъемлемой частью медициныкритических состояний и телемедицинскихнаблюдений.

Источник: https://studfile.net/preview/5922561/

Тема № 4 Медицинские приборно-компьютерные системы (стр. 1 )

4.1. Понятие о медицинских приборно- компьютерных системах

ТЕМА № 4

Медицинские приборно-компьютерные системы.

Необходимо знать: понятие автоматизированного рабочего места врача, медицинской приборно-компьютерной системы; классификацию медицинских приборно-компьютерных систем по функциональным возможностям, по назначению; назначение медицинских приборно-компьютерных систем для функциональной диагностики, лучевой диагностики, мониторных систем, систем для управления лечебным процессом; этапы компьютеризированного функционального исследования.

Необходимо уметь: определять на практике тип медицинской приборно-компьютерной системы, ее назначение и основные принципы работы.

Автоматизированное рабочее место врача

Структурной единицей  автоматизированной системы управления является автоматизированное рабочее место (АРМ).        

Автоматизированное рабочее место  – комплекс средств вычислительной техники и программного обеспечения, располагающийся непосредственно на рабочем месте сотрудника и предназначенный для автоматизации его работы в рамках специальности.

АРМ  врача, как и любая компьютерная система, состоит из аппаратных средств и программного обеспечения. В большинстве случаев к аппаратным средствам особых требований не предъявляется.

Однако врачи некоторых специальностей нуждаются в специальных устройствах ввода информации, нередко в их роли выступают медицинские приборы.

Например, автоматизированное рабочее место врача функциональной диагностики должно содержать в качестве устройств ввода информации электрокардиограф, спирограф и т. д.

Медицинские приборно-компьютерные системы

Современная медицина немыслима без широкого применения приборов и устройств. В последнее время наметилась тенденция компьютеризации медицинской аппаратуры.

Использование компьютеров в сочетании с измерительной и управляющей техникой позволило создать новые эффективные средства для обеспечения автоматизированного сбора, обработки и хранения информации о больном и управлении его состоянием – медицинские приборно-компьютерные системы (МПКС).

В современных медицинских приборах осуществлен переход от аналоговых измерительных и регистрирующих устройств к цифровым приборам и аппаратам на основе применения вычислительной техники.

В состав медицинских приборов и систем входят микропроцессоры (входят в состав мобильных устройств и выполняют обработку данных и управление прибором с помощью определенной  программы) или микро ЭВМ, переносные ПК (ноутбуки).

Приборы на базе универсальных ПК обладают большими функциями и более гибким программным обеспечением

В МПКС можно выделить три основные составляющие: медицинское, аппаратное и программное обеспечение.

Медицинское обеспечение любой медицинской системы — это комплекс медицинских предписаний, нормативов, методик и правил, обеспечивающих оказание медицинской помощи посредством этой системы.

Применительно к МПКС медицинское обеспечение включает в себя способы реализации выбранного круга медицинских задач, решаемых в соответствии с возможностями аппаратной и программной частей системы.

К медицинскому обеспечению относятся наборы используемых методик, характеристики измеряемых физиологических параметров и методов их измерения (точность, пределы и т. д.), определение способов и допустимых границ воздействия системы на пациента.

Другими словами, медицинское обеспечение включает в себя методические и метрологические вопросы.

Под аппаратным обеспечением понимают способы реализации технической части системы, включающей средства получения медико-биологической информации, средства осуществления лечебных воздействий и средства вычислительной техники. В самом общем виде блок-схема аппаратной части такой системы представлена на схеме

В качестве вычислительного средства в МПКС используют как специализированные микропроцессорные устройства, так и универсальные ЭВМ. В обоих случаях принципы построения аппаратного обеспечения аналогичны.

В то же время, включение в состав аппаратной части компьютеров позволяет использовать стандартные программные продукты и стандартные средства хранения информации, такие как лазерные диски, накопители на жестких магнитных дисках, гибкие диски и прочее.

В простейшем типовом случае аппаратная часть системы включает медицинский диагностический прибор, устройство сопряжения и компьютер.

К программному обеспечению относят математические методы обработки медико-биологической информации, алгоритмы и собственно программы, реализующие функционирование всей системы.

Медицинское обеспечение разрабатывается постановщиками задач — врачами соответствующих специальностей, аппаратное — инженерами, специалистами по медицинской и вычислительной технике. Разработка специализированных микропроцессорных устройств ложится на специалистов по микроэлектронике. Программное обеспечение создается программистами или специалистами по компьютерным технологиям.

В аппаратуре съема медико-биологической информации осуществляется преобразование физических характеристик состояния пациента в форму аналоговых электрических сигналов. Под аналоговым сигналом понимают непрерывный электрический сигнал, один из параметров которого (например, напряжение) соответствует интенсивности биофизической характеристики (например, температуре тела, органа, ткани).

В то же время, компьютер может обрабатывать информацию, представленную только в цифровой форме. Вся другая информация (например, биосигналы) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Поэтому аналоговые сигналы, получаемые аппаратурой съема медико-биологической информации, для ввода в компьютер должны быть преобразованы в цифровую форму.

       Рассмотрим классификацию современных МПКС.

По функциональным возможностям выделяют клинические и исследовательские системы. Первые ориентированы на выполнение строго очерченного круга типовых медицинских методик.

Ограниченность таких систем является их бесспорным достоинством, так как позволяет максимально упростить работу с ними, сделав ее доступной для среднего медперсонала.

Исследовательские системы содержат широкий набор управляющих, аналитических, изобразительных и конструкторских средств, позволяющих реализовывать разнообразные методики, как клинического, так и научно-исследовательского назначения.

Поэтому работа с такими системами с полнотой использования предоставляемых возможностей требует повышенной профессиональной квалификации и творческого мышления. В тоже время после реализации конкретной методики, она может быть зафиксирована, и последующее ее исполнение по своей трудоемкости и требованию квалификации персонала не будет существенно отличаться от работы с клинической системой.

Существует и другая классификация по функциональным возможностям. Согласно ей выделяют специализированные, многофункциональные и комплексные системы. Первые предназначены для проведения исследований одного типа, например, электрокардиографических.

       Многофункциональные системы позволяют проводить исследования нескольких типов, основанных на схожих принципах, например, электрокардиографические и электроэнцефалографические.

  Комплексные системы обеспечивают комплексную автоматизацию многогранной медицинской задачи.

По назначению МПКС можно разделить на несколько классов: системы для проведения функциональных исследований, системы лучевой диагностики, мониторные системы, системы управления лечебным процессом, системы лабораторной диагностики, системы для научных медико-биологических исследований.

С помощью систем функциональной диагностики осуществляются: исследования системы кровообращения; органов дыхания; головного мозга и нервной системы; органов чувств; рентгенологические исследования (компьютерная томография); магнито-резонансная томография; ультразвуковая диагностика; радионуклидные исследования; тепловизионные исследования.

Компьютерные системы функциональной диагностики (КСФД) позволяют повышать точность и скорость обработки информации о состоянии пациента в наибольшей степени – это КСФД анализа ЭКГ, ЭЭГ, ЭМГ, РГ.

Показатели, изучаемые в рамках функциональной диагностики, по способу измерения могут быть разделены на три группы.

Биоэлектрические показатели прямого измерения – это электрические потенциалы, генерируемы организмом человека:

    электроэнцефалограмма (ЭЭГ), отражающая изменение биопотенциалов головного мозга; вызванные потенциалы (ВП) – фоновые изменения среднего уровня ЭЭГ в ответ на внешние раздражители; электрокардиограмма (ЭКГ) – электрическая активность сердца, вызывающая сокращения сердечных мышц; электромиограмма (ЭМГ) представляет электрическую активность, связанную с сокращением скелетных мышц; электрокулограмма (ЭОГ) является электромиограммой мышц, управляющих движениями глазного яблока.

Показатели косвенного электроизмерения  выражаются в изменении электрического сопротивления участков кожи и тела человека, для измерения которого необходимо дополнительное пропускание тока через исследуемый орган:

    реограмма (РГ) характеризует изменение объемного сопротивления участков тела и органов, вызванное движением крови по сосудам, то есть изменением кровенаполнения;
    кожно-гальваническая реакция (КРГ) – изменение сопротивления кожи как реакция на раздражения эмоционального и болевого характера, отражающиеся на деятельности потовых желез.

Показатели преобразовательного измерения отражают различные процессы биохимического или биофизического происхождения, требующие предварительного преобразования в изменение электрического тока и напряжения посредством специализированных датчиков:

    фонокардиограмма (ФКГ), характеризующая акустические явления, возникающие при работе сердца; спирограмма (СГ), отражающая динамику изменения скорости воздушного потока в дыхательных путях при вдохе и выдохе; динамика дыхательного ритма  – обычно измеряется при помощи пьезодатчиков по изменению длины нагрудных эластичных ремней; пульсоксиметрия (ПО) фиксирует изменения насыщения крови кислородом по отраженному свету с использованием светочувствительных датчиков; плетизмограмма – описывает изменение кровотока, регистрируемое фотодатчиками по отраженному от мелких сосудов свету. 

КСФД представляют наиболее вероятный вариант заключения, на который врач должен обратить внимание в первую очередь. Исходя из этого, врач может сформулировать более правильное заключение.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6

Источник: https://pandia.ru/text/81/498/65500.php

Medic-studio
Добавить комментарий