Подготовить опорный конспект занятия.

Подготовить опорный конспект занятия.

Подготовка реферативного сообщения по теме: “Использование компьютерных технологий в медицинских приборах”

Фото-отчет выполненного опорного конспекта и материал реферативного сообщения, отправить в личку преподавателя, в соцсети ВК.

Тема 4.2.

Цифровые устройства ввода и вывода информации, применяемые в здравоохранении

Лекция № 7. Цифровые устройства ввода и вывода информации, применяемые в здравоохранении.

План

Устройства ввода графической информации, звука, текстовой информации.

2. Сканеры: назначение, виды и их использование в лечебных учреждениях.

Устройства вывода цифровой информации.

4. 3 D-принтеры, их применение в лечебных учреждениях.

Принцип действия

Сканируемый объект кладется на стекло планшета сканируемой поверхностью вниз. Под стеклом располагается подвижная лампа, движение которой регулируется шаговым двигателем. Свет, отраженный от объекта, через систему зеркал попадает на чувствительную матрицу, далее на АЦП и передается в компьютер. За каждый шаг двигателя сканируется полоска объекта, которые потом объединяются программным обеспечением в общее изображение. Изображение всегда сканируется в формат RAW — а затем конвертируется в обычный графический формат с применением текущих настроек яркости, контрастности, и т. д. Эта конвертация осуществляется либо в самом сканере, либо в компьютере — в зависимости от модели конкретного сканера. На параметры и качество RAW-данных влияют такие аппаратные настройки сканера, как время экспозиции матрицы, уровни калибровки белого и чёрного, и т. п.

 

 

 

Сканеры в медицине.

 

В настоящее время проблемой чрезвычайной важности в области здравоохранения является обеспечение безопасности пациентов на самом высоком уровне, первоклассного ухода за ними, а также наиболее эффективного информационного взаимодействия между медицинскими работниками для защиты пациентов. К счастью, это стало возможным благодаря использованию доступных и безопасных информационных технологий для здравоохранения. Движение в сторону информационных технологий для здравоохранения очевидно. Какая же из медицинских информационных технологий является наиболее многообещающей для инвестирования?

В настоящее время сканирование штрих-кода является ведущей технологией в области здравоохранения для диагностики на месте, управления, лабораторных работ и фармацевтики. Благодаря возможности считывать данные, исключая ошибки, связанные с «человеческим фактором», сканеры штрих-кодов в настоящее время оказались наиболее экономически эффективной технологией идентификации. Сканирование штрих-кодов произвело настоящую революцию в области сбора информации в больницах от поступления пациента в клинику до послеоперационного ухода. Автоматизация ручных процессов с помощью этой технологии обеспечивает пациентам наилучший уход и повышает производительность персонала любого медицинского учреждения.

Медицинская помощь.
Назначение лекарственных средств: Большинство больниц обязано соблюдать соответствующий «стандарт медицинской помощи» с целью предотвращения ошибок при назначении лекарственных средств. Например, «Пять правил по оказанию медицинской помощи» были приняты в США, чтобы гарантировать получение пациентом «правильного лекарственного средства в нужное время в правильной дозе при соблюдении способа применения». Системы, предполагающие использование штрих-кодов для проверки того, чтобы пациент получал правильное лекарство, являются важной составной частью этих стандартов. Цель, обеспечить защиту пациентов от возможных предупреждаемых ошибок. Эта система работает следующим образом: сначала сканируется браслет пациента, а затем его медицинская карточка. Если штрих-коды совпадают, сканер подает звуковой сигнал и высвечивает зеленый сигнал прямо на штрих-коде. После этого производится сканирование штрих-кодов лекарственного средства, указанного в медицинской карточке, и этикетки лекарства. Если медицинская сестра убеждается в том, что штрих-коды совпадают, значит, пациент (или пациентка) получает назначенное ему лекарство. Эта процедура чрезвычайно проста. Система работает благодаря программному обеспечению в главном компьютере, которое подтверждает совпадение штрих-кодов и обеспечивает обратную связь с оператором через сканер штрих-кода. Это осуществляется с помощью беспроводной системы с двусторонней связью, которая позволяет передавать данные от сканера на главный компьютер и наоборот.

  Внесение новых данных в электронные медицинские карты: Без системы считывания данных c использованием штрих-кодов медицинским работникам часто приходится вносить новые данные в карты пациентов порционно, когда появляется время. Однако без своевременного внесения информации в медицинскую карту возникает опасность того, что решение в отношении лечения пациента будет принято на основании устаревших записей, не говоря уже о вероятности ошибки при заполнении карты вручную. К счастью, сканеры штрих-кодов дают медицинским сестрам возможность вносить новые важные данные в электронные медицинские карты и в то же время осуществлять свои обязанности по уходу за пациентом. С помощью автоматизации этого ручного процесса устраняется возможность совершения ошибки, связанной с «человеческим фактором» и значительно повышается производительность медицинского персонала при оказании медицинской помощи пациентам. Более того, представление в реальном времени информации о состоянии пациента снижает вероятность ошибок из-за решений, принятых на основе устаревшей информации.

Лаборатория.
Сканеры штрих-кодов могут использоваться для отслеживания образцов во время лабораторных исследований для обеспечения правильного сбора образцов для анализа, проведения правильных лабораторных исследований и скорейшего направления их результатов соответствующим пациентам. Процесс отслеживания лабораторных проб схож с системой контроля производственных процессов на предприятиях, так как происходит постоянное сканирование образцов с помощью сканеров штрихкодов на каждой стадии процесса проведения анализов - от сбора проб до получения результатов.

Ускорение диагностики: Без сканеров штрихкодов на процедуру проведения анализов – от получения проб до регистрации результатов - может уйти 24 часа с участием в среднем трех сотрудников лаборатории. В то же время, технология с использованием штрихкодов может значительно повысить производительность и точность лабораторных исследований. Действительно, благодаря сканерам штрихкодов время, затрачиваемое на лабораторные исследования, может быть сокращено на 50%, а качество собранных данных повышено. В результате сотрудники лабораторий могут быстрее предоставлять результаты анализов, что позволяет врачу ставить диагноз своевременно.

Точность анализов: Сотрудникам лабораторий как правило приходится одновременно проводить анализы нескольких сотен проб. В этой связи чрезвычайно важен точный контроль над процессом, так как пробы невозможно распознать без соответствующей этикетки. Если пробы неправильно маркированы и перепутаны, неизбежно возникнут проблемы с безопасностью пациента. Кроме того, некачественно проведенные или плохо проконтролированные анализы, как правило, приводят к негативным последствиям для пациента и могут повысить общую стоимость лечения в случае необходимости повторения анализов. С помощью использования сканеров штрихкодов больницы могут повысить точность сбора, маркировки и анализа лабораторных проб, что сокращает вероятность ошибок в сборе проб и повышает общую безопасность пациента и качество медицинской помощи.

Фармацевтика.
Электронный заказ лекарств: Сразу же после внесения новых данных в медицинскую карту пациента сканеры штрихкодов могут автоматически уведомлять аптеки о новом заказе лекарственных средств. При сканировании этикетки препарата данные немедленно загружаются в информационную систему, которая передает их в аптеку. Это повышает общую эффективность процесса заказа лекарств и исключает возможные ошибки, а также облегчает сотрудникам аптеки доступ к информации о пациенте в реальном времени.

Выполнение заказов: При выполнении заказа чрезвычайно важно, чтобы фармацевт не только точно его отобрал, но и проверил правильность самого заказа. Эта процедура гарантирует получение пациентом назначенного лекарства в нужной дозе; однако, она может быть связана с большими временными затратами, если проводить ее вручную. К счастью, для повышения эффективности этого процесса могут быть использованы традиционные технологии штрихкодов, а именно технологии отбора и упаковки товаров. Подобно тому, как на складах производится отбор товаров и их сверка с соответствующим перечнем, сотрудник аптеки может провести сканирование этикетки на рецепте и сверить результат со штрих-кодом на карте пациента, чтобы удостовериться, что они совпадают.

Управление материально-техническим снабжением: Сканеры штрих-кодов могут способствовать модернизации технологических процессов аптечных сетей благодаря сканированию лекарств, указанных в перечне, во время выполнения заказа. При помощи новейших технологий отслеживания запасов товаров в реальном времени аптеки могут значительно повысить производительность, снизить затраты, заранее формировать дальнейшие заказы и отслеживать отозванные лекарственные средства, а также препараты с истекшим сроком годности.

Административная работа.
Прием пациента: При первом поступлении пациента в клинику сканеры помогают при формировании уникальной медицинской карточки и браслета пациента, которые имеют одинаковый штрих-код. С помощью сканирования водительского удостоверения или удостоверения личности пациента администратор может получить точные данные о нем во время первого контакта, что очень важно для проведения прочих процедур во время пребывания пациента в клинике.

Оформление счетов: Во избежание разногласий с пациентами и страховыми компаниями сотрудники клиник могут использовать сканеры штрих-кодов для повышения точности и своевременности оформления счетов. Это достигается с помощью учета всех осуществляемых услуг по лечению пациента и внесения этой информации в счет пациента, где по завершении процедур будет указана определенная сумма. Автоматизация оформления счетов не только позволяет экономить время администратора, но и помогает ему оформлять точные счета для пациентов с учетом всех проведенных процедур.

Отслеживание оборудования: Системы штрихкодирования, используемые для отслеживания оборудования, могут значительно повысить производительность медицинских работников. Что касается часто используемого оборудования, например, инвалидных кресел или тележек для лекарств, важно знать, все ли подобное оборудование было возвращено, и в случае невозвращения уточнить, кто из сотрудников использовал его в последний раз. Сканеры могут легко обеспечить подобное отслеживание и отчетность. С помощью систем отслеживания на основе штрих-кодов персонал больниц может проводить постоянную инвентаризацию оборудования с целью повышения эффективности системы снабжения. Штрихкодирование помогает определить, как часто используются те или иные единицы оборудования, на основании чего можно доказать необходимость закупки нового оборудовании или уточнить, от какого оборудования следует отказаться, чтобы добиться наиболее эффективного распределения бюджетных средств.

Выбор правильного решения.

 

Гигиеническая обработка: существуют сканеры штрих-кодов, предназначенные специально для медицинских учреждений, со специальным корпусом, который может защищать от распространения микробов. Это особенно важно в тех случаях, когда медицинская сестра перемещает сканер из палаты в палату на тележке для лекарств. Корпус изготовлен из специальной пластмассы и резины, которые могут выдерживать ежедневную очистку агрессивными химическими очищающими растворами, обычно используемыми в медицинских учреждениях.

 

D-биопринтер

Разработчики поясняют, что система наносит специальные биочернила, содержащие инсулин-продуцирующие островковые клетки, на трансплантируемые 3D-печатные каркасные структуры. Предполагается, что такой метод должен усовершенствовать существующий процесс трансплантации островковых клеток от доноров человека, применяемой для лечения серьезных случаев диабета. Новая технология позволяет снизить риск отторжения пересаженной ткани за счет включения в донорскую ткань клеток пациента.

 

Кроме того, биопринтер печатает несколько типов клеток, поэтому его каркасная структура также может включать эндотелиоциты, необходимые для роста новых кровеносных сосудов в пересаженной островковой ткани.

Исследовательский совет выделил грант Австралийскому центру передовых технологий в области электроматериалов, который возглавляет профессор Гордон Уоллес (Gordon Wallace), и теперь дальнейшая разработка и улучшение 3D-биопринтера, поступившего в Королевскую больницу Аделаиды, будет проводиться его командой.

 

Печать яичников

В мае 2017 года стало известно о 3D-печати яичников, которые позволили бесплодным мышам рожать. Ученые намерены тестировать разработку на людях.

Ученые Северо-западного Университета Чикаго создали и скусственный яичник, позволяющий полностью восстановить репродуктивную функцию. В ходе эксперимента бесплодной лабораторной мыши был имплантирован протез, созданный с помощью трехмерной печати. Впоследствии мышата (трое из семи) смогли питаться молоком матери и получить здоровые пометы.

Мышь, появившаяся при помощи искусственных яичников, напечатанных на 3D-принтере

 

Биопротезы яичников состоят из пористого каркаса из желатиновых чернил, который заполнен фолликулами — крошечными содержащими жидкость мешочками, где хранятся незрелые яйцеклетки. Организм мыши-реципиента фактически координировал развитие тканей яичников, и поток крови через поры помог превратить имплантированную структуру в функциональный биопротез.

Впрочем, стоит отметить, что был напечатан не весь яичник целиком, так как он слишком сложный орган. Ученые создали соединительнотканную основу яичника: принтер заряжали желатином, который получали из коллагена, одного из главных белков соединительной ткани – коллаген был в той форме, в которой он обычно присутствует в яичниках животных. Затем в полученную (напечатанную) желатиновую основу погружали мышиные фолликулы с яйцеклетками внутри.

Пока неясно, подойдет ли такой протез человеку, так как женские фолликулы намного больше и растут быстрее. Однако ученые обещают провести исследования, направленные на развитие идеи в человеческом направлении.^[8]

2016

ПО для 3D-печати в медицине

На вебинаре, который провела организация Society for Imaging Informatics in Medicine (SIIM) в конце марта 2016 года, доктор Университета Юты Джастин Крамер (Justin Cramer) перечислил основные программные продукты, которые могут использоваться для трехмерной печати в медицине.

· Horos. Это бесплатная программа для просмотра рентгеновских снимков, а также изображений, полученных в результате магнитно-резонансной томографии и компьютерной томографии. Этот продукт с открытым исходным кодом имеет достаточно продвинутую функциональность в части 3D-рендеринга, в том числе инструмент визуализации поверхностей. Файлы могут быть экспортированы в формат STL для вывода на 3D-печать. Недостатком Horos является отсутствие возможности сегментации изображения — разделения на пиксели с целью упрощения и/или изменения представления снимка, чтобы его было легче анализировать, сказал Крамер.

Напечатанный на 3D-принтере протез руки

 

 

· Blender. Это приложение также имеет открытый исходный код, а его одним из главных достоинств является очень активное интернет-сообщество, которое постоянно разрабатывает новые дополнения для этого продукта. Он функциональнее Horos, но труднее в освоении, подмечает Джастин Крамер.

· SketchUp. Программа позволяет моделировать различные трехмерные объекты и имеет достаточно широкие возможности. Для Крамера наибольшую пользу представляет функция конвертирования STL-файлов в формат Collada, с которым совместимо приложение Apple iBooks. SketchUp когда-то распространялся бесплатно, но к апрелю 2016 года он стоит $695. Образовательные учреждения (или те, у кого есть доступ к электронной почте в домене.edu) могут бесплатно скачать специальную версию программы.

· Materialise. Сам Университет Юты, известный своими достижениями в области трехмерной печати, пользуется САПР бельгийской компании Materialise. Речь идет о программе для обработки изображений Mimics и продукте 3-matic. Последний позволяет изменять геометрию, перестраивать сетку и создавать трехмерные текстуры, легкие конструкции и конформные структуры на уровне STL, готовя компьютерные модели для 3D-печати.

При выборе софта для 3D-принтеров Джастин Крамер рекомендует руководствоваться простым правилом: для начинающих подойдут бесплатные варианты, но если планируется создавать точные анатомические модели для профессионального использования, то лучше приобрести мощный платный продукт, поскольку с его помощью можно создавать более качественную модель.^[12]

Разработки Университета Юты: дешёвая 3D-печать методом наплавления

В конце марта 2016 года медицинская организация Society for Imaging Informatics in Medicine (SIIM) провела вебинар, в ходе которого радиологи из Университета Юты рассказали о возможностях своей новой лаборатории для 3D-печати. Ее особенностью является использование недорогого оборудования.

Для трехмерной печати было выбрано моделирование методом наплавления (FDM). Технология предполагает создание трехмерных объектов за счет нанесения последовательных слоев материала, повторяющих контуры цифровой модели.

Трехмерная модель позвоночника (слева), напечатанная на 3D-принтере

 

По словам доктора наук из Университета Юты Эдварда Квигли (Edward Quigley), метод наплавления является универсальным и дешевым способом создания объемных объектов, именно поэтому его часто используют для разработки медицинских 3D-принтеров начального уровня.

В Университете Юты сконструировали на основе FDM дешевый принтер, позволяющий печатать хрупкие и сложные анатомические модели, применяемые для образовательных целей. Для получения более точных и наглядных прототипов специалисты добавили в оборудование режимы цветной печати. Однако несмотря на все достижения процесс моделирования остается нелегким: очень часто происходит большой сбой, в результате которого 24-часовая печать объекта заканчивается лишь кучей расплавленного пластика, сетует Квигли.

Впрочем, были и успешные эксперименты в университете. Один из них изображен на иллюстрации выше. На картинке слева можно видеть напечатанную на 3D-принтере нейлоновую модель, демонстрирующую шейные позвонки, позвоночные артерии, дуральный мешок и спинной мозг. Справа показана виртуальная версия, на основе которой создавался физический прототип.

Эдвард Квиглин отметил, что 3D-печать может использоваться для проведения исследований, интраоперационного планирования операций, в сердечно-сосудистой и легочной хирургии. Такие технологии особенно полезны в травматологии, а также могут применяться, к примеру, для создания направляющей для биопсийной иглы или направляющей втулки для сверления зубов, добавил он.^[13]

 

Подготовить опорный конспект занятия.

Подготовка реферативного сообщения по теме: “Использование компьютерных технологий в медицинских приборах”