Медицинские консультативно-диагностические системы.

Исторически консультативно-диагностические системы (КДС) начали развиваться одними из первых медицинских информационных систем. Первая зарубежная КДС появилась в 1956 г.

Назначение КДС: диагностика патологических состояний при заболеваниях различного профиля и для разных категорий больных, включая прогноз и выработку рекомендаций по способам лечения.

Входной информацией для таких систем служат данные о симптомах заболевания, которые вводят в компьютер в диалоговом режиме, или в формате специально разработанных информационных карт.

По способу решения задач диагностики КДС делятся на:

1) вероятностные системы. В них реализуется так называемый байесовский статистический подход, который позволяет проводить вычисления вероятности заболевания по его априорной и условной вероятностям, связывающим процессы с их характерными признаками. Априорная вероятность определяется путем подсчета частоты появления того или иного состояния в выборке. Условные вероятности рассчитываются, исходя из частоты появления отдельного признака при определенном состоянии;

2) экспертные системы. ЭС принадлежат к классу систем «искусственного интеллекта», включающих базу знаний с набором эвристических алгоритмов, где реализуется логика принятия диагностического решения опытным врачом.

Примеры ЭС для диагностики, прогнозирования и мониторинга:

1. Одной из самых известных является система «МYСIМ», разработанная в начале 80-гг. в Стэнфордском университете (США). Система МYСIМ – это экспертная система, предназначенная для работы в области диагностики и лечения заражения крови и менингитных инфекции. Система ставит соответствующий диагноз, исходя из представленных ей симптомов, и рекомендует курс медикаментозного лечения любой из диагностированных инфекций. Она состоит в общей сложности из 450 правил, применение которых к исходных данным, приводит к решению задач. Поэтому качество диагностики системы оценивается, как стоящее на уровне квалифицированного врача.

2. ЭС «ДИАНА-5» (СПбМАПО, С.-Петербург). Это экспертная система для диагностики и выбора тактики при болях в животе, предназначенная для фельдшера. Система осуществляет формирование предварительных диагностических предположений при подозрении на острое хирургическое заболевание органов брюшной полости или другие заболевания, сопровождающиеся болями в животе и/или рвотой.

3. ЭС «ПсихоНевролог» разработана в научно-медицинском центре «РАДИКС» (Москва). Система используется при лечении больных с пограничными психическими нарушениями как при соматических, так и при собственно психических заболеваниях (прежде всего различных формах неврозов).

4. «SETH» (Франция, 1992-94 гг.) – экспертная система, специализирующаяся на клинической токсикологии. Цель SETH: оказание квалифицированную помощь при назначении пациенту лекарственного средства и выполнении текущего контроля хода заболевания. Это система оказания срочной медицинской помощи.

5. «PERFEX» (США, 1992-1997 гг.) является экспертной системой для автоматической интерпретации кардиотонических спектральных данных. Эта система определяет длительность и серьезность заболеваний коронарной артерии из анализа распределений перфузии. Система относится к лабораторным экспертных систем, использующих алгоритмы распознавания образов.

Наиболее важные области применения КДС:

- неотложные и угрожающие состояния, которые характеризуются дефицитом времени, ограниченными возможностями обследования и консультаций и нередко скудной клинической симптоматикой при высокой степени угрозы для жизни больных и быстрых темпах развития процесса;

- для дистанционной консультативной помощи - это особенно актуально в условиях значительной удаленности стационара, специализированных лечебных учреждений.

Опыт использования КДС доказывает существенное повышение качества диагностики, что не только уменьшает неоправданные потери, но и позволяет более эффективно использовать ресурсы помощи, регламентировать объем необходимых обследований и, наконец, повысить профессиональный уровень врачей, для которых такая система выступает одновременно и как обучающая.

В настоящее время, консультативно-диагностические системы не получили достаточно широкого распространения в практической медицине и, в основном, используются как составная часть других систем, например, медицинских приборно-компьютерных систем. Это связано, в первую очередь, со сложностью задачи диагностики: в реальной жизни число всевозможных ситуаций и, соответственно, «диагностических правил» оказалось так велико, что система либо начинает требовать большего количества дополнительной информации о больном, либо резко снижается точность диагностики.

Медицинские приборно-компьютерные системы.

В настоящее время одним из основных направлений информатизации медицины является компьютеризация медицинской аппаратуры. Использование компьютера в сочетании с измерительной и управляющей техникой в медицинской практике позволило создать новые эффективные средства для обеспечения автоматизированного сбора информации о состоянии больного, ее обработки в режиме реального времени и целенаправленного воздействии на пациента. Этот процесс привел к созданию медицинских приборно-компьютерных систем (МПКС), которые подняли на новый качественный уровень инструментальные методы исследования и интенсивную терапию.

Назначение МПКС: информационная поддержка и автоматизация диагностического и лечебного процесса, осуществляемого при непосредственном контакте с организмом больного (например, при проведении хирургических операций с использованием лазерных установок или ультразвуковая терапия заболеваний пародонта в стоматологии).

Особенность МПКС: работа в условиях непосредственного контакта с объектом исследования в режиме реального времени.

МПКС представляют собой сложные программно-аппаратные комплексы. Для работы МПКС, помимо вычислительной техники, необходимы специальные медицинские приборы, оборудование, телетехника, средства связи.

Системы этого класса позволяют повысить качество профилактической и лечебно-диагностической работы, особенно в условиях массового обслуживания при дефиците времени и квалифицированных специалистов. Это достигается за счет увеличения скорости и полноты обработки медико-биологической информации. Однако такие результаты стали возможны за счет определенного усложнения системы, что предъявляет дополнительные требования уже к пользователю-врачу.

Лекция.

Классификация МПКС.

По функциональным возможностям МПКС подразделяются на:

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

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

3) Комплексные системы обеспечивают комплексную автоматизацию. 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 разделяют на ряд классов:

1) системы для проведения функциональных и морфологических исследований;

2) мониторные системы предназначены для длительного непрерывного наблюдения за состоянием пациента в первую очередь в палатах интенсивной терапии, операционных и послеоперационных отделениях;

3) системы управления лечебным процессом и реабилитации – это автоматизированные системы интенсивной терапии, системы биологической обратной связи, а также протезы и искусственные органы, создаваемые на основе микропроцессорной технологии;

4) системы лабораторной диагностики – системы, предназначенные для автоматизированной обработки данных лабораторных исследований (системы для анализа крови, мочи, клеток, тканей человека и т.п., данных для микробиологических и вирусологических исследований и др.);

5) системы для научных медико-биологических исследований, позволяющих осуществлять более детальное и глубокое изучение состояния организма больного.

Структура МПКС.

МПКС – это сложный программно-аппаратный комплекс, в нём выделяют три основные составляющие: медицинское, аппаратное и программное обеспечение.

Медицинское обеспечение – это комплекс медицинских предписаний, нормативов, методик и правил, обеспечивающих оказание медицинской помощи посредством этой системы. Это могут быть наборы используемых методик, измеряемых физиологических параметров и методов их измерения (точность, пределы и т. д.), определение способов и допустимых границ воздействия системы на пациента.

Под аппаратным обеспечением понимают способы реализации технической части системы, включающей средства получения медико-биологической информации, средства осуществления лечебных воздействий и средства вычислительной техники (специализированные микропроцессорные устройства или универсальные ЭВМ).

В самом общем виде блок-схема аппаратной части МПКС представлена на рис. 1.

 

Рис. 1. Общая структура МПКС.

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

Медицинское обеспечение разрабатывается постановщиками задач – врачами соответствующих специальностей, аппаратное – инженерами, специалистами по медицинской и вычислительной технике. Программное обеспечение создается программистами или специалистами по компьютерным технологиям.

Лекция

Перспективы развития МПКС.

1) создание систем, осуществляющих диагностику заболеваний на всё более ранних стадиях;

2) появление систем, обеспечивающих возможности инструментальной диагностики ранее не диагностируемых патологий;

3) создание систем, оптимизирующих лечебный процесс.

Развитие компьютерной техники создало предпосылки для мощного рывка в развитии медицинской визуализации. В последнее время в медицинскую практику широко внедряются детекторы, позволяющие переходить от аналоговых изображений полученные при рентгено-, радиологических, ультразвуковых, магниторезонансных и других исследованиях к цифровым, с последующей обработкой данных. Компьютерная программа может по-разному преобразовывать полученное исходное изображение: изменять его контрастность и яркость, уменьшать или увеличивать, сделать изображение более четким, провести угловые и линейные измерения, вычислить относительную плотность, обратить негативное изображение в позитивное или цветное. Все это позволяет существенно повысить диагностическую эффективность снимка. Благодаря своим высоким диагностическим возможностям и наиболее адекватному для врача представлению данных, методы визуализации постепенно занимают все более важное место среди инструментальных методов.