Системный анализ компьютерных лечебно-дигностических комплексов и их проектирование
Проанализированы требования к надежности программного и технического обеспечения мобильных приборов медицинского назначения и рассмотрена информационная технология создания тестовых систем лечебно-диагностических комплексов....
Збережено в:
| Дата: | 2013 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2013
|
| Назва видання: | Комп’ютерні засоби, мережі та системи |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69716 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Системный анализ компьютерных лечебно-дигностических комплексов и их проектирование / Е.А. Тимашов // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2013. — № 12. — С. 117-122. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-69716 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-697162014-10-19T03:01:42Z Системный анализ компьютерных лечебно-дигностических комплексов и их проектирование Тимашов, Е.А. Проанализированы требования к надежности программного и технического обеспечения мобильных приборов медицинского назначения и рассмотрена информационная технология создания тестовых систем лечебно-диагностических комплексов. Проаналізовано вимоги до надійності програмного і технічного забезпечення мобільних приладів медичного призначення та розглянута інформаційна технологія створення тестових систем лікувально-діагностичних комплексів. Analyzed the requirements for the reliability of software and hardware of mobile medical devices and information technology, is considered a test system diagnostic and treatment facilities. 2013 Article Системный анализ компьютерных лечебно-дигностических комплексов и их проектирование / Е.А. Тимашов // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2013. — № 12. — С. 117-122. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1817-9908 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69716 004.3 ru Комп’ютерні засоби, мережі та системи Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Проанализированы требования к надежности программного и технического обеспечения мобильных приборов медицинского назначения и рассмотрена информационная технология создания тестовых систем лечебно-диагностических комплексов. |
| format |
Article |
| author |
Тимашов, Е.А. |
| spellingShingle |
Тимашов, Е.А. Системный анализ компьютерных лечебно-дигностических комплексов и их проектирование Комп’ютерні засоби, мережі та системи |
| author_facet |
Тимашов, Е.А. |
| author_sort |
Тимашов, Е.А. |
| title |
Системный анализ компьютерных лечебно-дигностических комплексов и их проектирование |
| title_short |
Системный анализ компьютерных лечебно-дигностических комплексов и их проектирование |
| title_full |
Системный анализ компьютерных лечебно-дигностических комплексов и их проектирование |
| title_fullStr |
Системный анализ компьютерных лечебно-дигностических комплексов и их проектирование |
| title_full_unstemmed |
Системный анализ компьютерных лечебно-дигностических комплексов и их проектирование |
| title_sort |
системный анализ компьютерных лечебно-дигностических комплексов и их проектирование |
| publisher |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| publishDate |
2013 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69716 |
| citation_txt |
Системный анализ компьютерных лечебно-дигностических комплексов и их проектирование / Е.А. Тимашов // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2013. — № 12. — С. 117-122. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Комп’ютерні засоби, мережі та системи |
| work_keys_str_mv |
AT timašovea sistemnyjanalizkompʹûternyhlečebnodignostičeskihkompleksoviihproektirovanie |
| first_indexed |
2025-07-05T19:10:01Z |
| last_indexed |
2025-07-05T19:10:01Z |
| _version_ |
1836835250826641408 |
| fulltext |
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2013, № 12 117
Ye. Timashov
COMPUTER SYSTEMS
ANALYSIS OF THERAPEUTIC
AND DIAGNOSTIC COMPLEX
DESIGN
Analyzed the requirements for the
reliability of software and hardware
of mobile medical devices and in-
formation technology, is considered
a test system diagnostic and treat-
ment facilities.
Key words: systems analysis, mobile
medical devices.
Проаналізовано вимоги до надій-
ності програмного і технічного
забезпечення мобільних приладів
медичного призначення та розгля-
нута інформаційна технологія
створення тестових систем ліку-
вально-діагностичних комплексів.
Ключові слова: системний аналіз,
мобільні медичні прилади.
Проанализированы требования к
надежности программного и
технического обеспечения мо-
бильных приборов медицинского
назначения и рассмотрена ин-
формационная технология созда-
ния тестовых систем лечебно-
диагностических комплексов.
Ключевые слова: системный ана-
лиз, мобильные медицинские при-
боры.
Е.А. Тимашов, 2013
УДК 004.3
Е.А. ТИМАШОВ
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
КОМПЬЮТЕРНЫХ
ЛЕЧЕБНО-ДИАГНОСТИЧЕСКИХ
КОМПЛЕКСОВ
И ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Введение. Лечебно-диагностические ком-
плексы (ЛДК) – это автоматизированные
системы для выработки путем автоматизиро-
ванной диагностики и реализации лечебных
воздействий на пациента, являющегося в
данном случае объектом управления, на ко-
торый направлены медикаментозные и про-
цедурные воздействия в соответствии с кри-
терием управления, выработанным врачом в
процессе выявления заболевания или группы
заболеваний как с помощью ЛДК, так и с
помощью амбулаторных и других методов.
Исходя из этого отнесем ЛДК к одной из
разновидностей автоматизированных систем
управления (АСУ), которым свойственны
следующие признаки, общие для всех АСУ:
ЛДК – это человеко-машинная система, в
которой врач играет важнейшую роль, при-
нимая основное участие в выработке реше-
ний по диагностике и лечению; существен-
ное место в ЛДК занимают: различные дат-
чики (сенсоры), устройство связи с пациен-
том (УСП), средства вычислительной техни-
ки, выполняющие операции по сбору, обра-
ботке и переработке информации, для уста-
новления диагноза и выработке стратегии и
тактики лечения; важную роль играют ис-
полнительные устройства, т. е. устройства,
осуществляющие лечебное воздействие на
пациента, а также участвующие в управле-
нии процессом получения диагностической
информации; цель функционирования ЛДК –
полная или частичная ликвидация диагности-
Е.А. ТИМАШОВ
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2013, № 12 118
рованных заболеваний (оптимизация работы объекта) путем соответствующего
выбора лечебных воздействий, осуществляемых как средствами, заложенными в
ЛДК, так и другими [1].
ЛДК обеспечивает управление процессом лечения в целом, а его техниче-
ские средства участвуют в выработке врачом решений по диагнозу и лечению.
Этим ЛДК качественно отличается от традиционных приборных медицинских
систем автоматизации и разнообразных локальных систем, которые по существу
представляют собой технические средства для автоматизации действий врача
или среднего медперсонала на том или ином участке процесса. В отличие от
этого в ЛДК реализуется автоматизированный процесс принятия решений по
диагнозу и лечению как единому целому. Назначение любой автоматизирован-
ной системы управления, ее необходимые функциональные возможности, же-
лаемые технические характеристики и другие особенности в решающей степени
определяются тем объектом, для которого создается данная система. Для ЛДК
управляемый объект – самый сложный объект – человек, имеющий одно или, как
правило, несколько заболеваний.
Осуществляя процесс диагностики и лечения, ЛДК воздействует непосред-
ственно на те или иные органы как для получения информации, так и осу-
ществляя процесс лечения. Интенсивность этих управляющих воздействий вы-
бирают так, чтобы они осуществлялись наиболее целесообразным образом, оп-
ределяемым врачом.
Таким образом, учитывая всю сложность стоящих перед врачом задач при
комплексной диагностике состояния пациента, выборе методов (алгоритмов)
лечения и необходимости ведения процесса в некотором оптимальном режиме,
при котором может быть получен надлежащий эффект лечения, к ЛДК необхо-
димо подходить как к единому целому, а не как к набору различных независи-
мых элементов. Важно отметить, что ЛДК, разрабатываемые в настоящее время
принадлежат к так называемым сложным системам, т. е. характеризуются на-
личием значительного числа параллельно происходящих процессов, разнооб-
разных по принципу действия устройств, наличием связанных между собой под-
систем, обладающих своими частными целями и критериями и, наконец, нали-
чием развитой иерахией уровней управления [2]. Соответственно возрастает не-
обходимая „мощность" применяемых систем контроля и управления процессом
диагностики и лечения. В результате этого растет степень взаимосвязанности от-
дельных подсистем и усложняются алгоритмы получения комплексной диагнос-
тической информации и процесса лечения в целом. Следовательно при разра-
ботке и проектировании ЛДК возникает задача создания интегрированных си-
стем управления с использованием достижений современных информационных
технологий.
Современный медицинский прибор – это сложный аппаратно-программный
компьютерный комплекс, который часто содержит вычислительные и управ-
ляющие средства, позволяющие автоматизировать процесс получения диагно-
стической информации и реализовать лечебные воздействия в требуемом виде с
заданной продолжительностью, требующий от разработчиков не только владе-
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ КОМПЬЮТЕРНЫХ …
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2013, № 12 119
ния знаниями в предметной области, но и понимания современных тенденций
развития информационных технологий.
Получение достоверной диагностической информации является серьёзной
проблемой и осложняется действием шумов, помех и артефактов разного проис-
хождения; при этом уровень информативных сигналов имеет порядок нановели-
чин, что соизмеримо или ниже уровня действующих шумов и помех. Всё это
приводит к значительному усложнению технических устройств; в результате, к
ним предъявляются повышенные требования по точности измерений, чувстви-
тельности, надёжности, электробезопасности, малому потреблению энергии,
стоимости и др. [3].
Ситуация в области производства и эксплуатации сложных медицинских
технических устройств должна учитываться на стадии проектирования, а инже-
нерная мысль – предвидеть и опережать появление новых технологий, нестан-
дартных инженерных решений, нетрадиционных подходов к решению техниче-
ских проблем.
Общая часть. ЛДК – многофункциональное электронное устройство.
Принципы методов, заложенных в основу разработанной техники, представляют
собой новые медицинские технологии экспресс-диагностики и лечения различ-
ных категорий больных, подробно изложенные во многих научно-технических
изданиях и утверждены МОЗ многих стран мира. ЛДК представляет собой ми-
ни-поликлинику и основан на принципах электропунктурных методов диагно-
стики и лечения.
Основная идеология, заложенная в ЛДК, – системность, комплексность,
простота процесса работы врача, заключающиеся в объединении информацион-
но-энергетических, биологических и физических методов диагностики, профи-
лактики и лечения человека с учетом факторов окружающей среды, для одно-
временной нормализации функций и циркуляции «жизненной энергии» нару-
шенных тканей, органов и систем человека.
Существует множество методов электропунктурной диагностики и огром-
ное количество различных видов воздействия на биологически активные точки
(БАТ). ЛДК объединяет в себе два совершенно противоположных лечебно-
диагностических направления (подхода), Восточное и Западное, которые допол-
няют друг друга и дают достаточно эффективный результат.
Основными возможностями комплекса является:
- одновременная диагностика всех органов и систем человека, выявляющая
не только их общие функциональные нарушения, но и конкретно зону локали-
зации без введения зондов, контрастных веществ, УЗИ, рентгена;
- максимальное повышение точности установления диагноза, а так же ши-
рокого спектра причин заболеваний без лабораторных исследований;
- выявление заболеваний до их клинического проявления;
- вскрытие механизмов этиопатогенеза заболеваний и подбор целенаправ-
ленного лечения;
Е.А. ТИМАШОВ
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2013, № 12 120
- идентифицирование гистологических структур различных тканей, возбу-
дителей заболеваний, их токсины, а так же комбинированные эпидемиологи-
ческие ситуации;
- определение чувствительности выявленной негативной микрофлоры к ме-
дикаментам, определение совместимости исследуемого организма с различными
медикаментозными средствами и физиотерапевтическими методами;
- оптимизация профилактики и лечения под контролем обратной связи;
- подбор медикаментов (гомеопатических, аллопатических, фитопрепаратов)
с учетом индивидуальной переносимости и их дозировку;
- *определение группы крови, резус фактора, содержание антигенов в крови;
- *выявление в организме транквилизаторов, отравляющих веществ, допинг-
контроль, а также введение в организм допинга необходимого состава и удале-
ние выявленного методом информационно-волновой терапии (основное приме-
нение в Вооруженных силах и спорте);
- подбор индивидуальной диеты;
- определение отягощающего действия медикаментов, трансплантантов,
шовного материала, ортопедических металлоконструкций, средств, применяе-
мых при наркозе, воздействий окружающих живых организмов, средств, приме-
няемых в бытхимии, агрохимии, косметике, бижутерии, пищевых продуктов и
добавок, красителей, строй материалов и др.;
- осуществление контроля за всеми видами терапевтического воздействия
(фитопрепаратов, гомео- и аллопатических, КВЧ-, лазеро-, магнито-, водо-, гря-
зе-, аромо-, лито-, цвето-, звуко-, иглорефлексотерапии и др.).
В результате замены нескольких врачей разных специальностей одним спе-
циалистом, существенно сокращается время обследования и лечения, обеспечи-
вается высокая пропускная способность, что приводит к сокращению матери-
альных и трудозатрат.
Состав аппаратной части комплекса представлен тремя специальными
электронными модулями:
- модулем ЦАП-АЦП (для проведения электропунктурных диагностик и ус-
тановления диагноза);
- модулем лечебно-диагностического банка (ЛДБ), содержащий биологиче-
ские спектрально-волновые характеристики тестирующих объектов (ТО);
- модулем микропроцессорного управления лазерного и КВЧ излучения.
А также:
- щупами (активным и пассивным) для проведения электропунктурной ди-
агностики по методу Y. Nakatani (Япония);
- щупами (активным и пассивным) для проведения диагностики по методу
доктора R. Voll (Германия);
- устройством для проведения медикаментозного тестирования;
- устройством лазерного излучения;
- генератором электромагнитного излучения высокой частоты (ЭМИ КВЧ) с
волноводом и КВЧ-излучателем;
- устройством защиты (пациента и пользователя) от излучений РС.
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ КОМПЬЮТЕРНЫХ …
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2013, № 12 121
Щупы и излучатели подключаются к встроенным разъемам электронных
модулей.
Программное обеспечение комплекса состоит из следующих слоев:
- программы взаимодействия пользователя с информационной базой дан-
ных;
- программы обеспечения общения (интерфейса) с внешней средой:
• интерфейс общения с пользователем (врачем);
• интерфейс общения с аппаратурой УСО (устройства связи с объектом);
- программных средств, реализующих режимы диагностики и биоэнергети-
ческой коррекции организма;
- программного управления электронными модулями;
- обширная медицинская справочно-информационная база.
Комплекс также содержит большую справочно-рекомендательную базу
данных по применению электропунктуры, акупунктуры и медпрепаратов (фито-,
гомео- и аллопатических) [4].
Имитационное моделирование в системах проектирования медицинских ди-
агностических УВК производится с учетом требований и особенностей приме-
нения разрабатываемого комплекса. В частности, для построения современных
комплексов медицинской диагностики необходимо учитывать требования к
структуре и функциональным возможностям проектируемого комплекса.
Учитывая быстрые темпы развития технологий и динамику развития ситуации,
средства построения имитационных моделей диагностических комплексов
должны быть достаточно гибкими и универсальными, позволяющими оператив-
но вносить изменения в методологическую и технологическую базу построения
имитационных моделей и оперативно приводить имитационную модель ком-
плекса к стадии полунатурного моделирования и макетирования [5]. Наиболее
подходящими инструментальными средствами являются программные пакеты
Simulink, Stateflow. Simulink содержит полный набор моделирующих инстру-
ментов быстрой разработки структуры проектируемых систем. К таким инстру-
ментам относятся библиотеки блоков, средства иерархического моделирования,
средства идентификации сигналов, а также мощный набор пользовательских
инструментов для создания, модификации и сопровождения структурных моде-
лей любой степени сложности.
Обширная библиотека стандартных блоков включает в себя более 150
встроенных блоков. Кроме того, имеется возможность создавать библиотеки
собственных блоков, содержащих не только описание функций, но и элементы
пользовательского интерфейса, такие как иконические обозначения и диалого-
вые окна.
В системе Stateflow реализован генератор эффективного C-кода, что осо-
бенно удобно при проектировании встроенных систем обработки или сложных
систем предобработки больших потоков информации в реальном масштабе вре-
мени.
Предлагаемый подход к проектированию проблемно-ориентированных УВК
имеет следующие преимущества.
Е.А. ТИМАШОВ
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2013, № 12 122
1. Возможность проектирования, верификации, оптимизации и отладки в
полунатурном режиме реального времени широкой номенклатуры проблемно-
ориентированных УВК: от недорогих, компактных и мобильных компьютеризо-
ванных приборов с ограниченным числом входных каналов до мощных иссле-
довательских и диагностических станций, обеспечивающих двухмерную и трёх-
мерную визуализацию сложных динамических объектов в реальном масштабе
времени.
2. Максимальное использование стандартизированных технических реше-
ний и серийно выпускаемых аппаратных и программных средств позволяет су-
щественно снизить стоимость проектируемого комплекса.
3. Большое разнообразие вариантов проектных решений моделируемых на
основе единой аппаратно-программной технологической базе обеспечивает вы-
работку эффективных конфигураций с учётом потребительских требований к
проектируемым комплексам и повышает их конкурентоспособность. Единый
технологический проектный цикл позволяет выявлять ключевые архитектурно-
программные характеристики прикладных задач в реальном времени и отраба-
тывать основные архитектурные требования к возможным альтернативным ва-
риантам, включая выбор альтернативных компонентов, таких как процессоры
цифровой обработки, предлагаемые другими производителями, или проектиро-
вание заказных и полузаказных СБИС.
В целом, изложенные подходы к технологии проектирования объектно-
ориентированных управляющих вычислительных комплексов с применением
имитационных моделей позволяют существенно сократить сроки и затраты на
разработку нового поколения ультразвуковых компьютеризованных приборов с
уникальными диагностическими возможностями и распространить опыт проек-
тирования на другие сферы в области создания современных медицинских при-
боров, систем и комплексов.
1. Тимашов Е.А. Функциональные основы и алгоритмы работы распределенных биоинфор-
мационных систем диагностики и лечения // Зб. наук. пр. Інституту кібернетики імені
В.М. Глушкова НАН України «Нові комп’ютерні засоби, обчислювальні машини та ме-
режі». – 2001. – Том 2. – С. 119 – 126.
2. Тимашов Е.А. Системный анализ компьютерных лечебно-диагностических комплексов //
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. – 2004. – № 3. – С. 156 – 162.
3. Бейбер Р.Л. Программное обеспечение без ошибок: Приемы и секреты создания пра-
вильных программ: Джон Уайли энд Санз. – М.: Радио и связь, 1996. – 220 с.
4. Тимашов Е.А. Синтез структури програмного забезпечення біоінформаційних систем
діагностики та лікування // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. – 2005. – № 4. –
С. 145 – 152.
5. Осадчий Е.П., Иосифов В.П. Моделирование реографических кривых для стендовой ап-
паратуры // Медицинская техника. – М.: Медицина, 1997. – № 5. – С. 28 – 30.
Получено 12.09.2013
|