Аппаратно компьютерные медицинские системы по назначению подразделяются

Обновлено: 15.01.2025

Медицинские приборно-компьютерные системы (МПКС) являются одним из распространенных видов медицинских информационных систем базового уровня. 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 или микроЭВМ, чаще всего переносные персональные компьютеры (ноутбуки). Применение цифровой техники позволило увеличить точность проводимых измерений, создавать электронные архивы результатов исследований, передавать информацию на расстояние, а также осуществлять обработку данных, используя специальные программы анализа медицинских исследований. Все это позволило поднять медицинскую аппаратуру на новый уровень, позволяющий повысить эффективность инструментальных методов диагностики, прогнозирования, лечения и контроля состояния тяжелых пациентов.

МПКС состоят из электронных медицинских устройств, микропроцессоров или персональных компьютеров (ПК) и программного обеспечения. Микропроцессоры обычно входят в состав мобильных приборов и выполняют обработку данных и управление прибором по определенной программе, зашитой в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Приборы на базе универсальных ПК обладают большими функциями и более гибким программным обеспечением, так как используют внешнюю память, позволяющую хранить большие объемы информации и легко менять программу обработки данных.

По назначению МПКС могут быть разделены на следующие группы:

системы функциональной диагностики;

системы оперативного слежения за состоянием пациента (мониторные системы);

системы обработки медицинских изображений;

системы лабораторной диагностики;

системы лечебных воздействий;

биотехнические системы замещения жизненно важных функций организма и протезирования.

Компьютерные системы функциональной диагностики (КСФД) позволяют значительно повышать точность и скорость обработки информации о состоянии пациента. Наиболее распространенными являются КСФД анализа электрокардиограмм (ЭКГ), электроэнцефалограмм (ЭЭГ), электромиограмм (ЭМГ), реограмм (РГ), вызванных потенциалов (ВП) мозга и др.

КСФД представляют наиболее вероятный вариант заключения, на который врач должен обратить внимание в первую очередь. Наряду с этим, исходя из собственного опыта, знаний и интуиции, он может сформулировать более правильное, на его взгляд, заключение.

Б азовые компоненты КСФД, которые являются основой технологических АРМ врача функциональной диагностики, в частности врача-кардиолога.

Аппаратное обеспечение компьютерной системы анализа электрокардиограмм включает в себя следующие основные устройства:

Устройства съема электрических сигналов - электроды, которые закрепляются непосредственно на теле пациента и представляют собой проводники специальной формы, покрытые сверху слоем хлористого серебра.

Биоусилитель предназначен для усиления сигналов до уровня порядка ±1 В, ±5 В, ±10 В, необходимого для работы аналого- цифрового преобразователя (АЦП).

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) преобразует входные аналоговые сигналы в цифровую форму для ввода и дальнейшей обработки в ПК.

Персональный компьютер с набором периферийных устройств и специальным программным обеспечением анализа ЭКГ.

Стимуляторы применяются для воздействия на пациента световыми, звуковыми, электрическими и другими сигналами для изучения ответных реакций организма на действующие раздражители.

Программное обеспечение КСФД предназначено для автоматизации следующих основных этапов проведения комплексного функционального исследования пациента.

Проведение исследования, запись ЭКГ.

Отбор и редактирование записей.

Выделение характерных графоэлементов и измерение параметров ЭКГ.

Интерпретация результатов анализа и оформление заключения.

Предварительная подготовка заключается в выборе методики и режимов исследования, нагрузок и функциональных проб, дополнительной аппаратуры (например, велоэргометра

Запись ЭКГ включает обычно 12 отведений: 3 стандартных ( I , II, III), 3 усиленных однополюсных отведения от конечностей ( avR , avL , avF ) и 6 грудных однополюсных отведений (У - V ₆ ). Регистрируемый сигнал отображается на мониторе, что позволяет визуально выделить и зарегистрировать записи, свободные от артефактов и наводок.

Отбор и редактирование данных производятся после записи ЭКГ в базу данных и предназначены для выделения участков сигналов с целью дальнейшего анализа.

При выделении характерных графоэлементов и измерении параметров ЭКГ наиболее важным этапом работы программы является распознавание зубцов Р , Q , R , S , Т. Задача распознавания состоит в определении точек начала и окончания каждого зубца, нахождений максимума высоты зубцов и их идентификации.

Интерпретация результатов анализа и оформление заключения основываются на данных выявления элементов ЭКГ и измерения их параметров.

Документирование исследования состоит в выдаче на печать числовых, графических результатов и компьютерного ЭКГ-заключения.

В настоящее время отечественными и зарубежными фирмами выпускается большое количество компьютерных электрокардиографов.

В качестве примера рассмотрим электрокардиоанализатор «Ан-кар-131». Кардиоанализатор «Анкар-131» может применяться в диагностических, реабилитационных и кардиологических центрах и санаториях, в отделениях и кабинетах функциональной диагностики, а также в палатах интенсивной терапии различных медицинских учреждений, в службах скорой помощи и МЧС, для научных исследований и в учебных целях.

Состав кардиоанализатора:

электронный блок пациента;

интерфейсный блок для связи с компьютером через порт USB ;

электроды, датчики, кабели и другие принадлежности;

компьютер (типа Pentium III , Athlon , Celeron ) или аналогичный ноутбук, принтер.

Основные возможности кардиоанализатора:

полный цикл обследования от ведения карточки до получения квалифицированного медицинского заключения;

покардиоцикловое мониторирование любых количественных параметров ЭКГ синхронно с нативной электрокардиограммой для анализа их динамики и взаимосвязи в процессе ЭКГ-исследования и при проведении различных функциональных проб;

анализ дисперсии интервала Q - Т для оценки риска внезапной сердечной смерти;

автоматическое формирование синдромального заключения;

автоматическая генерация протокола, характеризующего выбранные параметры ЭКГ в исходном состоянии и в привязке к функциональным пробам;

спектральный анализ (построение спектрограмм и таблиц спектральных характеристик) для выявление модулирующих влияний;

статистический анализ и построение гистограмм, скаттерграмм и таблиц статистических характеристик по любым амплитудно-временным параметрам ЭКГ;

создание и редактирование нормативных справочников по любым количественным параметрам ЭКГ для нескольких возрастных групп;

электронная картотека исследований обеспечивает сетевой многопользовательский режим с единой базой данных по пациентам, распечатку отчетов, возможность работы с распределенной системой хранения данных.

Компьютерный мониторинг больных предназначен для наблюдения за состоянием физиологических параметров больных, экспресс- анализа и оповещения врачебного персонала о критических и предкритических состояниях пациентов по значениям контролируемых параметров, накопления и хранения информации с целью выявления неблагополучной динамики жизненно важных показателей состояния больных.

Современные мониторные системы обладают следующими важными качествами:

возможность накапливать информацию о больном путем измерения и регистрации значений выбранных физиологических параметров, исключая субъективные ошибки обслуживающего персонала;

аналитическая обработка в компьютере измеряемых показателей позволяет объективно оценить состояние пациентов и дать рекомендации врачу по виду и объему необходимой коррекции отдельных параметров;

компьютерная оценка состояния больного в пространстве измеряемых физиологических параметров и анализ их динамики позволяют дать объективный прогноз в развитии состояния пациента;

возможность объединения компьютерных мониторов в единую локальную сеть для создания общей базы данных при компьютеризации медицинского учреждения.

В зависимости от вариантов использования выделяют перечисленные далее разновидности мониторирования:

Операционный мониторинг. Операционный компьютерный монитор предназначен для автоматического наблюдения за состоянием больного во время операции, ведения наркозной карты с автоматическим занесением в наркозную карту значений физиологических параметров при проведении операции, автоматического ведения протокола наркозной карты с привязкой ко времени, ведения протокола анестезии, автоматического формирования на дискете результатов для передачи в персональный компьютер заведующего отделением.

Кардиомониторирование в период оказания экстренной медицинской помощи. Кардиомонитор находится в оснащении бригад скорой медицинской помощи и служит для оптимизации ранней диагностики острых коронарных синдромов, нестабильной стенокардии, острой коронарной недостаточности, острого инфаркта миокарда и внезапной остановки кровообращения на догоспитальном этапе.

Мониторинг больных отделений интенсивной терапии необходим для одновременного наблюдения за состоянием тяжелобольных пациентов. В состав таких систем входят прикроватные мониторы для каждого пациента и центральная станция для сбора и представления информации о каждом пациенте.

Суточное мониторирование электрофизиологических показателей. Традиционное разовое измерение артериального давления, разовая регистрация ЭКГ не всегда отражают реальную картину заболевания пациента, оставляя открытым вопрос о корректности диагностики и лечения болезни.

Телеметрия электрофизиологических сигналов. Под этим термином понимают дискретный мониторинг электрофизиологических сигналов пациентов, удаленных территориально и находящихся на врачебном наблюдении, с использованием телекоммуникационных технологий связи.

Индивидуальный мониторинг жизненно важных параметров (аутотрансляция по телефону). Для эффективного предупреждения первичного и повторного инфарктов миокарда и внезапной коронарной смерти у больных группы риска возможно применение аутотрансляции ЭКГ.

Мониторинг интегрального состояния жизненно важных физических систем стационарных больных . Компьютерные полианализаторы могут одномоментно мониторировать следующие физиологические показатели пациентов:

-риопневмосигнал импедансной пневмограммы – вид дыхания, глубина дыхания, частота дыхания, остановка дыхания;

-фотоплетизмограмма красная и инфракрасная сдатчика пульсоксиметра (вид красной периферического кровообращения, частота сердечных сокращений, процентные содержания кислорода в гемоглобине артериальной крови);

-реограмма (снимается тетрополярным методом, вычисляются частота сердечных сокращений, частота дыхания, гемодинамические показатели);

- поверхностная температура , ректальная температура;

- артериальное давление неинвазивное (график тонов Короткова в манжете);

Программное обеспечение врачебных компьютерных мониторов , несмотря на вариации, как правило, обеспечивает сбор информации, обработку, накопление трендов, создание дежурного экрана, таблицы тревожных сигнализации, меню конфигурации монитора, графические окна с изменением их размеров, регулировкой масштабов отображаемых сигналов. Наличие количественного программного обеспечения позволяет автоматически накапливать данные об измеряемых параметрах, проводить их аналитическую обработку, отслеживать изменение параметров, оценивать о прогнозировать состояние здоровья пациента в пространстве наблюдаемых параметров, давать врачу рекомендации о виде и объеме необходимой коррекции регистрируемых параметров. [335, 345 с.].

Системы обработки изображений предназначены для визуализации, анализа и архивирования результатов томографических исследований и облегчения работы врача, интерпретирующего полученное изображение.

Существует радиологическая информационная система (АРИС) на основе рабочих станций серии MultiVox , которая применяется для автоматизации работы медперсонала:

в рентгеновских, флюорографических, маммологических кабинетах;

в ангиографических диагностических кабинетах и операционных;

в компьютерной и магниторезонансной томографии;

в ультразвуковых и эндоскопических исследованиях;

в радиоизотопных, микроскопических исследованиях.

Рабочие станции MultiVox дают возможность производить обработку 2 D - и З D -медицинских изображений.

Все это позволяет объективизировать и ускорить процесс обработки изображения врачом, выявить и уточнить наличие патологических проявлений, а, следовательно, повысить точность диагностического процесса.

Учитывая большой объем информации, которую дают медицинские изображения пациента, в «Концепции создания единой государственной информационной системы в сфере здравоохранения» особое внимание уделяется работе с цифровыми медицинскими изображениями. В частности, говорится, что медицинские организации, имеющие в своем составе отделение компьютерной и магниторезонансной томографии, радиоизотопной, ультразвуковой и тепловизионной диагностики, а также проводящие иные исследования, результатом которых являются медицинские изображения, обеспечивают автоматизацию процессов получения, обработки, архивного хранения и представления доступа к таким изображениям. Для обеспечения долговременного хранения медицинских изображений могут создаваться централизованные цифровые архивы, обслуживающие несколько медицинских организаций. Создаваемые цифровые архивы и программное обеспечение, используемое в аппаратуре медицинской диагностики и лабораторных комплексах, должны интегрироваться с используемой данным учреждением здравоохранения медицинской информационной системой.

Системы управления лечебным процессом предназначены для дозированного воздействия на пациента различными факторами (лекарственными, физическими и др.), оценки его функционального состояния и подбора адекватных параметров воздействия для оптимизации лечебного воздействия.

источник воздействия - устройство, генерирующее различные физические факторы (электрические, магнитные, электромагнитные излучения, тепловые, ультразвуковые, ионизирующее излучения и др.);

у стройство воздействия – элементы прибора, передающие физические воздействия на пациента (электроды, датчики, индукторы, излучатели и др.);

блок управления - устройство для регулирования и выбора режима работы источника воздействия (регулировка амплитуды, частоты, мощности, выбор периода воздействия лечебного фактора и др.);

блок контроля необходим для сбора, усиления и ввода в ПК основных физиологических характеристик человека (ЭКГ, ЭЭГ, давление, температура, дыхание и др.);

ПК (персональный компьютер или микропроцессор) осуществляет обработку текущей информации о функциональном состоянии организма или отдельных органов и систем организма и сравнивает с параметрами, которые заданы лечащим врачом.

В качестве воздействующих факторов могут выступать и лекарственные средства, которые вводятся с помощью специальных дозаторов или добавляются к содержимому капельниц. Такие системы могут использоваться в анестезиологии, реаниматологии, а также для регулирования уровня сахара в крови.

В некоторых устройствах в качестве элемента обратной связи выступает сам пациент, которому предоставляется информация о состоянии его внутренних органов и систем, а пациент путем волевого усилия стремится достигнуть нормализации их функционирования. Такие устройства носят название биологической обратной связи (БОС). [348, 351 с.].

Клиническая лабораторная диагностика представляет собой диагностическую процедуру, состоящую из совокупности исследований in vitro биоматериала человеческого организма, основанных на использовании гематологических, общеклинических, паразитарных, биохимических, иммунологических, серологических, молекулярнобиологических, бактериологических, генетических, цитологических, токсикологических, вирусологических методов с клиническими данными и формулирования лабораторного заключения.

Компьютеризация клинической лабораторной диагностики идет в двух направлениях:

замена трудоемких ручных методов на автоматизированные анализаторы;

внедрение лабораторных информационных систем (ЛИС), предназначенных для повышения эффективности организации работы лаборатории, сокращение числа ошибок и ручных операций. [353 с.].

Биотехнические системы замещения жизненно важных функций организма и протезирования предназначены для поддержания или восстановления естественных функций органов и физиологических систем больного человека в пределах нормы, а также для замены утраченных конечностей и неудовлетворительно функционирующих органов и систем организма.

В операционных и реанимационных отделениях и палатах интенсивной терапии используют системы замещения жизненно важных функций организма, к которым относятся искусственное сердце, искусственные легкие, искусственная почка и др. Эти приборы замещают органы и системы организма больного на время проведения операции, в послеоперационный период и до подбора подходящего донорского органа.

Искусственное легкое представляет собой пульсирующий насос, который подает воздух порциями с частотой 40 - 50 раз в минуту. В подобных устройствах используют меха из гофрированного металла или пластика - сильфоны. Очищенный и доведенный до определенной температуры воздух подается непосредственно в бронхи.

Искусственное сердце - имплантируемое механическое устройство, позволяющее временно заменить насосную функцию собственного сердца больного, когда оно становится не способным выполнять работу по обеспечению организма достаточным количеством крови.

Биоуправляемые протезы используются в тех случаях, когда сохраняются нервные окончания, посылавшие и принимавшие нервные импульсы от несуществующих конечностей. Тогда имеется возможность использовать эти нервные импульсы для управления механизмами протезов и приема информации от различных датчиков, расположенных на протезе. [354, 357 с.].

Аннотация научной статьи по наукам о здоровье, автор научной работы — Горбачев Д. В., Трофимова О. В.

MEDICAL AND PREVENTIVE HEALTHCARE INSTITUTIONS TO EXCHANGE INFORMATION WITH HARDWARE AND COMPUTER SYSTEMS

Development of information technologies , implementation of computerized medical devices, tracking systems and computers excite interest and lead to growth of medical information systems at medium- sized, large-sized hospital clinics and clinic departments. The article inquestion considers the information technologies applied in modern medical equipment.

Текст научной работы на тему «Информационный обмен в ЛПУ с участием медицинских аппаратно-компьютерных комплексов»

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБМЕН В ЛПУ С УЧАСТИЕМ МЕДИЦИНСКИХ АППАРАТНО-КОМПЬЮТЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ

Предлагаемая статья посвящена вопросам информационных технологий, применяемых в современном медицинском оборудовании.

Ключевые слова: информационные технологии, медицинские информационные системы, информационные потоки.

Современные медицинские организации производят и накапливают огромные объемы данных. От того, насколько эффективно эта информация используется врачами, руководителями, управляющими органами, зависит качество медицинской помощи, общий уровень жизни населения, уровень развития страны в целом и каждого ее территориального субъекта в частности. Поэтому необходимость использования больших, и при этом еще постоянно растущих, объемов информации при решении диагностических, терапевтических, статистических, управленческих и других задач, обуславливает сегодня создание информационных систем в медицинских учреждениях [1].

Развитие информационных технологий и современных коммуникаций, появление в клиниках большого количества автоматизированных медицинских приборов, следящих систем и отдельных компьютеров привели к новому витку интереса и к значительному росту числа медицинских информационных систем (МИС) клиник как в крупных медицинских центрах с большими потоками информации, так и в медицинских центрах средних размеров и даже в небольших клиниках или клинических отделениях. Современная концепция информационных систем предполагает объединение электронных записей о больных (electronic patient records) с архивами медицинских изображений и финансовой информацией, данными мониторинга с медицинских приборов, результатами работы автоматизированных лабораторий и следящих систем, наличие современных средств обмена информацией (электронной внутрибольничной почты, Internet, видеоконференций и т.д.).

Таким образом, медицинская информационная система (МИС) - это совокупность программнотехнических средств, баз данных и знаний, предназначенных для автоматизации различных процессов, протекающих в ЛПУ и системе здравоохранения [1]. Наиболее значимая задача для России - информатизация лечебных учреждений, лабораторной деятельности, радиологии с формированием полноценной электронной медкарты. Медицинская информационная система предназначена в первую очередь для автоматизации обследования и лечения пациентов и позволяет вести электронную медкарту

Целями создания МИС являются:

1. Создание единого информационного пространства;

2. Мониторинг и управление качеством медицинской помощи;

3. Повышения прозрачности деятельности медицинских учреждений и эффективности принимаемых управленческих решений;

4. Анализ экономических аспектов оказания медицинской помощи;

5. Сокращение сроков обследования и лечения пациентов.

Медицинские информационные системы предназначены для поддержки технологических процессов, в основном лечебных учреждений различного профиля и организационной структуры. В МИС уровня выделяют информационно-справочные и консультативно-диагностические направления. В особую группу МИС входят приборно-ориентированные компьютерные системы. Они являются составной частью медицинских аппаратно-компьютерных приборов. Их программные средства обычно жестко ориентированы на выполнение узкого круга задач, для которого они предназначены.

Аппаратно-компьютерные медицинские системы представляют собой комплекс, состоящий из двух частей - медицинского аппарата и специализированного компьютера. В качестве медицинских аппаратов могут быть представлены диагностические, лечебные или контролирующие (мониторинговые) устройства. Компьютерная часть системы может базироваться на любой аппаратной платформе, находящейся под управлением специализированных медицинских программ.

Аппаратно-компьютерные медицинские системы по своему назначению подразделяются на 5 основных групп:

• для получения медицинских изображений органов человека.

• для получения параметрических данных.

• для получения функциональных данных.

• для выполнения мониторинга.

Системы для получения медицинских диагностических изображений представляют собой сложные технические устройства, в которых установлены мощные компьютеры [1, 3]. Они работают, как правило, под управлением сложных операционных систем, таких, например, как Unix, Linux, и имеют развитое прикладное программное обеспечение. Для получения медицинских диагностических изображений используются аппаратно-компьютерные комплексы двух типов. В первом из них первоначальное изображение получается в аналоговом виде, затем оно оцифровывается в АЦП и далее существует в матричном виде (рис. 1).

В них аналоговое изображение оцифровывается ПЗС-матрицей и затем передается в процессор для дальнейшей обработки и анализа. Итоговое изображение представляет собою рентгенограмму с высокой четкостью и большой фотографической широтой. Отметим, что в настоящее время, помимо рентгеновских аппаратов вышеуказанного типа, существуют рентгенографические системы, работающие без аналогового этапа. В таких системах цифровое рентгеновское изображение формируется сразу же на цифровом плоском детекторе. Подобная технология носит название прямой цифровой рентгенографии (ddR - direct digital Radiography). В настоящее время рентгенография - один из наиболее распространенных методов рентгенологического исследования. Нередко она применяется в комбинации с искусственным контрастированием органов.

Ультразвуковые аппаратно-компьютерные комплексы (рис. 2) содержат датчик ультразвуковых излучений, формирующий первоначально аналоговый образ органа. Затем в модуле оцифровки аналоговые изображения преобразовываются в цифровые. Итоговые образы (они носят названия

Рис. 1. Схема построения рентгеновского комплекса с цифровым терминалом

сонограмм) отображают структуру исследуемого органа. Этот ультразвуковой комплекс при необходимости путем встраиваемой компьютерной программы позволяет визуализировать кровоток, причем раздельно - артериальный и венозный, что имеет большое значение в диагностике облите-рирующих поражений сосудов. Ультразвуковые исследования вследствие дешевизны, отсутствия противопоказаний получили широчайшее распространение во всех областях медицины.

По аналогичному аналого-цифровому принципу устроен аппаратно-компьютерный комплекс, предназначенный для радионуклидной визуализации органов человека - гамма-квантами.

Другой тип аппаратно-компьютерных комплексов основан на компьютерной реконструкции первично цифровых изображений.

К таким устройствам относится компьютерный томограф (КТ) и магнитно-резонансный томограф (МРТ). Первый (рис. 3) позволяет получать послойные снимки внутренних органов человека (компьютерные томограммы) при движении рентгеновской трубки вокруг тела пациента.

Толщина среза, видимого как отдельное изображение, составляет доли миллиметра, расстояние между срезами - 1-5 мм. Компьютерные томографы способны получать изображение за

Рис. 2. Аппаратно-компьютерный комплекс для ультразвуковой диагностики

Рис. 3. Компьютерный томограф

очень короткое время, измеряемое долями секунды. Современные томографы являются спиральными и многосрезовыми (одномоментно до 320 срезов).

Помимо визуализации тонких срезов, такая технология позволяет реконструировать трехмерное изображение органов. Кроме того, с помощью спиральной КТ можно получить изображение полых органов - трахеи, бронхов, толстой кишки. Значительным шагом вперед, продвинувшим изобразительные методы аппаратно-компьютерных систем, стала методика так называемых мультимодальных, или «спаянных изображений»(^юп imaging). При этом на одном снимке или на экране монитора получается изображение внутренних органов, полученных разными методами исследования - МРТ, КТ и с помощью радионуклидов. Такой метод позволяет выявить мелкие очаги повышенного накопления радиоактивного вещества и привязать их к анатомическим ориентирам тела пациента.

Медицинские аппаратно-компьютерные системы для получения параметрических данных позволяют с помощью компьютерных программ прижизненно определять минеральный, химический или биохимический состав органов человека. Одним из таких методов стала двухфотонная компьютерная рентгеновская остеоденситометрия.

Системы получения функциональных данных. Имеют в своем составе датчики функции органов. Сигналы с этих датчиков оцифровываются в АЦП и затем передаются в компьютер. Задача компьютера - отсечь в автоматическом режиме шумы и сигналы, выходящие за рамки довери-

Датчик артериального давления

Рис. 4. Функциональная схема медицинского аппаратно-компьютерного комплекса для регистрации

Рис. 5. Магнитно-резонансная томография артерий нижних конечностей и кривая,

тельного интервала, выделить репрезентативную (достоверную) группу полезных данных и затем провести их анализ. Итогом анализа может служить распечатка в виде цифр или заключения, которые могут быть переданы по каналам связи для консультации или дальнейшего изучения. Функциональная схема медицинского аппаратно-компьютерного комплекса для регистрации нескольких параметров приведена на рисунке 4 [2].

Существует еще один вид медицинских аппаратно-компьютерных систем, определяющих функциональное состояние изучаемых органов. В этих системах компьютер выполняет задачу анализатора серии изображений, каждое из которых показывает функциональную активность органа. В итоге получаются результирующие кривые, отражающие характер функции этого органа. Подобным образом определяют, например, функциональную активность почек при радионуклидной визуализации (рис. 5) или состояние кровотока в сосудах при магнитно-резонансной томографии.

Таким образом, в настоящее время аппаратно-компьютерное оборудование больниц и поликлиник занимает все более значимое место в лечебно-диагностическом процессе медицинского учреждения. В связи с этим особое значение приобретает включение этого оборудования в информационный обмен в структуре МИС. Решение этой задачи может и должно осуществляться на этапе проектирования компьютерной сети ЛПУ, а одним из способов включения трафика медицинского оборудования в сеть является применение технологий конвергенции.

1. Чернов, В. И. Основы медицинской информатики / В. И. Чернов, И. Э. Есауленко, М. В. Фролов. М. : Дрофа, 2009.

3. Куракова, Н. А. Информатизации здравоохранения как инструмент создания «саморегули-руемой системы организации медицинской помощи» / Н. А. Куракова // Врач и информационные технологии. - № 2. - 2009.

4. Вялков, А. И. Управление и экономика здравоохранения / А. И. Вялков. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2009. - 257 с.

Аппаратно-компьютерные медицинские системы по своему назначению подразделяются на 5 основных групп:

· для получения медицинских изображений органов человека,

· для получения параметрических данных,

· получения функциональных данных,

· для выполнения мониторинга,

· терапевтического направления.

Системы для получения медицинских диагностических изображений представляют собой сложные технические устройства, в которых установлены мощные компьютеры. Они работают, как правило, под управлением сложных операционных систем, таких, например, как Unix, Windows NT, Linux, и имеют развитое прикладное программное обеспечение. Для получения медицинских диагностических изображений используются аппаратно-компьютерные комплексы двух типов. В первом из них первоначальное изображение получается в аналоговом виде, затем оно оцифровывается в АЦП и далее существует в матричном виде.

Так устроены рентгенодиагностические аппараты с цифровым терминалом, ультразвуковые аппаратно-компьютерные комплексы

(рис. 4.15). На рис. 4.16. определяется ультразвуковое доплеровское изображение сосудистой системы почки.

Рис.4.15. Ультразвуковой сканер Рис.4. 16. Визуализация сосудов почки

оперативной системе создается

цифровое изображение органа, которое передается на экран монитора ( рис.4.18).

Рис.4.17. Радионуклидное изображение скелета,

полученное на гамма- камере – сцинтиграфия области коленных суставов

Важным средством современной компьютерной медицинской диагностики стал компьютерный томограф - КТ (рис.4.18.). Он позволяет получать послойные снимки внутренних органов человека (компьютерные томограммы) (рис.4.19). Толщина среза, видимого как отдельное изображение, составляет всего 2–3 мм, расстояние между срезами – 4-5 мм. Современные томографы способны выполнить за 2 с до 64 срезов одновременно. Значительным достижением последних лет явилась возможность получать на КТ объемные изображения (3D-графика) (рис.4.20), а также

Рис.4.18. Компьютерный томограф на основе трехмерной графики

Рис.4.19. Компьютерная Рис. 4 .20. Серия объемных

томограмма головного мозга. изображений внутренних

Определяется опухоль мозга органов человека

получать виртуальную эндоскопию (рис.4.21)– изображение внутреннего органа. Виртуальная эндоскопия, выполненная на компьютерном томографе

последних поколений, позволила у многих больных заменить классическую эндоскопию и тем самым избавить их от неприятных инвазивных вмешательств.

Большой прогресс в развитии аппаратно-компьютерных систем произошел с открытием магнитно-резонансной томографии – МРТ.

Рис.4.21. ВиртуальнаяЕе принцип основан на исследовании

бронхоскопия. магнитного резонанса ядер протонов человека,

Видны увеличенные помещенного в сильное магнитное поле

лимфатические узлы – до 1,5 Тл.

(метастазы) Получаемое при МРТ изображение

(рис.4. 22) имеет вид тонкого (2–5 мм) слоя, на котором хорошо видны мягкие ткани.

Рис. 4.22. Магнитно-резонансные томограммы головного мозга:

а – боковая проекция, б – аксиальная

Значительным шагом вперед, продвинувшим изобразительные методы аппаратно-компьютерных систем, стала методика так называемых «спаянных изображений» (fusion imaging). При этом на одном снимке или на экране монитора получается изображение внутренних органов, полученных разными методами исследования – МРТ, КТ и контрастным исследованием сосудов. В дальнейшем, используя специальные алгоритмы прикладных программ, на рабочей станции удается слить все полученные изображения воедино и получить интегральный образ органа (рис.4.23).

Рис.4.23.«Спаянное изображение», полученное в результате слияния КТ, МРТ и ангиографии. Хорошо видна аневризма сосудов головного мозга и ее соотношение с другими мозговыми структурами

Существует метод альтернативного подхода к манипуляциям с медицинскими изображениями – их вычитание (субтракция). При этом одну и ту же область исследуют различными методами, а затем из одного изображения вычитают другое – производят вычитание. В качестве примера можно привести дигитальную субтракционную ангиографию (ДСА): вначале выполняют обзорный рентгеновский снимок исследуемой области, а затем сразу же проводят рентгеноконтрастное исследование сосудов – ангиографию. Затем из второго снимка вычитают первый (рис.4.24).

Рис.4.24. Дигитальная субтракционная ангиография

Медицинские аппаратно-компьютерные системы для получения параметрических данных позволяют с помощью компьютерных программ прижизненно определять минеральный, химический или биохимический состав органов человека. Одним из таких методов стала двухфотонная компьютерная рентгеновская остеоденситометрия.

Суть метода сводится к следующему. Больному выполняют рентгенографию скелета, например, позвоночника или шейки бедренной кости, поскольку именно в этих местах наиболее часто развивается довольно опасное заболевание – деминерализация костной ткани, или остеопороз, весьма чреватый возникновением переломома. При этом выполняется две серии рентгеновских снимков при различной жесткости рентгеновских лучей. Далее компьютер по специальному алгоритму вычисляет минерализацию скелета (рис.4.25), определяет и сигнализирует врачу о том, в какой зоне риска перелома находится пациент – низкой, средней или высокой.

Рис.4.25. Рентгеновские остеоденситограммы позвоночника (а)

и шейки бедра (б) (пояснения в тексте).

В правой верхней зоне каждого рисунка имеется прямоугольник, состоящий из трех цветных полос: нижней (низкая степень риска перелома), средней (средняя степень риска перелома) и верхней (высокая степень риска перелома). Эти прямоугольники представляют собой референтную базу, полученную при исследовании большого числа людей. На обоих рисунках видна мелкая точка, находящаяся в красной зоне, что указывает на высокую степень риска перелома. В нижней части рисунка имеется цифровое выражение содержания солей кальция в скелете.

Системы получения функциональных данных. Имеют в своем составе датчики функции органов. Сигналы с этих датчиков оцифровываются в АЦП и затем передаются в компьютер. Задача компьютера – отсечь в автоматическом режиме шумы и сигналы, выходящие за рамки доверительного интервала, выделить репрезентативную (достоверную) группу полезных данных и затем провести их анализ. Итогом анализа может служить распечатка в виде цифр или заключения, которые быть переданы по каналам связи для консультации или дальнейшего изучения (рис.4.26).

Рис.4.26. ЭКГ, обработанная на компьютере. Зафиксированные нарушения с ердечного ритма отражены в таблице, находящейся в верхней части рисунка

Рис.4.27. Функциональная схема медицинского аппаратно-компьютерного

комплекса для получения функциональных данных

Функциональная схема медицинского аппаратно-компьютерного комплекса для регистрации нескольких параметров приведена на рис. 4.27

Рис.4.28.Радионуклидное исследование почек. Изображены две почки различных размеров в результате поражения одной из них. Кривая меньшей почки более пологая, так как функция ее нарушена

Рис. 4. 29. Суточные колебания артериального давления, выявленные

в процесс холтеровского суточного мониторинга

Получаемые ЭКГ-данные первично фильтруются компьютером, который отделяет и выбраковывает помехи и шумовые сигналы, выделяет репрезентативные (достоверные) группы сигналов (рис.30) и затем формирует заключительные данные в виде таблиц (рис.4.31).

Рис. 4.30 Распечатка данных ЭКГ суточного холтеровского мониторинга

Рис. 4.31. Заключительная таблица ЭКГ холетровского суточного мониторинга. Выявлены одиночные экстрасистолы

Медицинские аппаратно-компьютерные комплексы интенсивной терапии. Предназначены для компьютерного контроля и управления физиотерапевтическими процедурами, для программного вливания лекарственных препаратов и для управления перфузионными насосами, а также для оптимизации функционирования аппаратуры в процессе проведения ингаляционного наркоза и искусственной вентиляции легких. Большое значение в этом отношении имеют аппараты искусственного гемодиализа. Общий принцип работы комплексов указанного направления состоит в реализации обратной связи с регистрирующих датчиков, компьютерной обработке полученных результатов и последующим компьютерным управлением механизмом терапевтического вмешательства.

Контрольные термины и понятия для

самостоятельной проверки знаний

· Понятия о вычислительной системе.

· Вычислительные системы общего назначения.

· Медицинские аппаратно-компьютерные комплексы.

Аппаратные средства вычислительной системы:

· Аппаратная конфигурация компьютера.

· Процессор и его характеристика.

· Оперативная и кэш-память.

· Долговременная внутренняя память.

· Устройства ввода информации.

· «Медицинские мониторы».

· Устройства вывода.

· Введение и распознавание документов.

Классификация компьютеров:

· Суперкомпьютер.

· Персональный компьютер.

· Структура ПК.

· Настольные, портативные и карманные ПК.

· Классификация ПК.

· Рабочие станции.

· Развлекательный компьютер.

Программное обеспечение компьютера:

· Уровни программного обеспечения.

· Базовый уровень.

· Системный уровень.

· Служебный уровень.

· Прикладной уровень.

· Виды пользовательских интерфейсов.

· Общие и специальные программы.

· Текстовый редактор (процессор).

· Табличный редактор.

· Графический редактор.

· Редактор презентаций.

· Редактор HTML.

Аппаратно-компьютерные медицинские системы:

· Основные группы аппаратно-компьютерных систем.

· Ультразвуковые аппаратные комплексы.

· Гамма-камера.

· Компьютерный томограф.

· Виртуальная эндоскопия.

· «Спаянные изображения».

· Магнитно-резонансная томография.

· Аппаратно-компьютерные комплексы для получения параметрических изображений.

· Рентгеновская остеоденситометря.

· Системы получения функциональных данных.

· Медицинские аппаратно-компьютерные схемы мониторинга.

· Холтеровский суточный мониторинг.

· Медицинские аппаратно-компьютерные комплексы интенсивной терапии.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое «вычислительная система»?

2. Что такое «аппаратно-вычислительный комплекс»?

3. Каково назначение компьютера в аппаратно-компьютерном комплексе?

4. Каково назначение сканера в работе врача?

5. Какие требования к мониторам применимы в медицинской практике ?

6. Как осуществляются введение и распознавание медицинских документов?

7. Какие виды магнитной памяти имеет компьютер, их назначение?

8. Какова структура персонального компьютера?

9. Какие задачи решает персональный компьютер в работе врача?

10. Что такое «сервер», каково его назначение?

11. Какие виды персональных компьютеров используются в медицинской практике?

12. Что такое «рабочая станция», каково ее назначение?

13. Уровни программного обеспечения компьютера?

14. Какие пользовательские интерфейсы используются в медицинской практике?

15. Какие аппаратно-компьютерные комплексы применяяются в медицине?

16. Что такое «холтеровский мониторинг»?

Тестовые задания

Первый уровень

1. Оперативная память предназначена для хранения информации:

2. Персональный компьютер предназначен для:

а – подготовки документов;

б – для работы у постели больного;

в – для рисования изображений;

г – для выполнения глобальных вычислений.

3. Пользовательский интерфейс – это связь между:

б – аппаратными частями компьютера;

в – пользователем и компьютером;

4. Компьютерная томография – это метод для исследования:

5. Компьютерные программы базового уровня предназначены для:

а – управления компьютером;

б – установления контактов с пользователями;

в – установления контактов между компьютерами;

г – обнаружения ошибок в работе компьютера;

Второй уровень

1. Пользовательские программы – это …

2. Операционные системы – это …

3. Интерфейсы – это …

4. Суперкомпьютер – это …

5. Персональный компьютер – это …

6. Аппаратно-компьютерный комплекс – это …

7. Устройства ввода информации – это …

8. Устройства вывода информации …

9. Принтеры – это …

10. Сканеры – это …

11. «Спаянные изображения» - это…

Третий уровень

1. Опишите устройство персонального компьютера.

2. Охарактеризуйте программное обеспечение компьютера.

3. Какие функции выполняет персональный компьютер в работе врача?

4. Какие пользовательские программы наиболее часто применяются в медицине?

5. Что такое «виртуальная эндоскопия» и где ее использование имеет значение?

6. Какие магнитные носители информации предпочтительно применять в медицине?

Читайте также: