Специальное программное обеспечение

Специальные программы, входящие в состав АРМ, предназна­чены для решения конкретных задач, стоящих перед врачом, и зави­сят. От его специализации. Так, в технологических АРМ, где часто используются инструментальные методы исследования различных функций организма, применяютсяпрограммы обработки и анали­за данных. Если анализируются биоэлектрические сигналы (напри­мер, ЭКГ, ЭЭГ, ЭМГ, ВП и т. п.), то первичная обработка заключа­ется в цифровой фильтрации исходного сигнала. Применяя различ­ные цифровые фильтры, можно значительно снизить уровень на­водок и помех, избавиться от плавания изоэлектрической линии. На этом этапе можно оценить стационарность сигнала, а также выя­вить и исключить различные артефакты. Весьма часто с целью сжа­тия информации используют преобразование Фурье для перехода из временной области в частотную. В дальнейшем обработанный сигнал используется для анализа и формирования заключения о состоянии исследуемой системы и органа. Анализ в основном зак­лючается в применении математических методов для выделения и измерения информативных признаков, проведении различных вычислительных операций и сравнении полученного набора при­знаков с соответствующими показателями нормы или значениями при различных патологических состояниях. Имеется целый ряд про­цедур, позволяющих соотнести данное состояние исследуемой системы по измеренным значениям признаков, с одним из воз­можных состояний, т. е. произвести дифференциальную диагнос­тику. В заключение программа представляет врачу исходные за­писи, результаты измерения признаков, расчетные данные, ука­зывает признаки, выходящие за пределы нормы, и формирует син-дромальное заключение о состоянии пациента. Такие програм­мы носят название информационно-диагностических. Более под­робно применение таких программ будет рассмотрено в лабора­торных работах.

Сбор лабораторной информации (биохимической, гематоло­гической, цитологической, гистологической и др.) о состоянии от

дельных органов и тканей сопровождается различного рода изоб­ражениями: томограммами, рентгенограммами, мазками крови и т. п. Компьютерная обработкаоцифрованных изображений разделя­ется на четыре основные группы: обработка изображений, их ана­лиз, реставрация и реконструкция.

Обработка изображений направлена на улучшение оригина­ла с точки зрения извлечения из них полезной информации об ис­следуемом органе. Обработка изображения позволяет выделить ин­тересующие исследователя детали. Так, в рентгеновских снимках использование цвета или выделение контуров помогает лучше рас­смотреть детали изображения.

Анализ изображений — это процесс извлечения количествен­ной или качественной информации. В арсенале прикладных мето­дов анализа изображений имеется аналитический аппарат для ре­шения задач по распознаванию (классификации) изображений объектов лабораторных исследований. Применение компьютерно-• го анализа изображений обеспечивает надежность и воспроизво­димость результатов и существенно экономит время.

Реставрация изображений — это восстановление поврежден­ных или плохих изображений. Реставрация изображения может при­меняться и в тех случаях, когда имеются артефакты, например дви­жение пациента в момент получения рентгеновского снимка.

Реконструкция изображения — это процесс создания двух­мерного (плоского) или трехмерного (объемного) изображения по его проекциям. Так, в компьютерной томографии получение плос­ких срезов различных органов осуществляется путем реконструк­ции (восстановления) изображения по рентгеновской «тени», от­брасываемой телом при данном положении рентгеновского источ­ника. Рентгеновские лучи, выходящие из тела пациента, восприни­маются полоской детекторов рентгеновского излучения. Выходные сигналы детекторов преобразуются в цифровую форму для ввода в ПК, где осуществляется формирование изображения.

В целом ряде медицинских исследований для обработки боль­ших массивов данных необходимо применятьстатистические мето­ды исследования. В настоящее время имеется большой выбор при­кладных статистических программ, которые сделали методы анализа данных более доступными и наглядными, освободили от трудоемких ручных вычислений и способствовали внедрению статистических методов в области, далекие от математических. Включение статистических пакетов в АРМ врача крайне важно для выполнения науч­ных исследований, подготовки отчетов, анализа временных рядов, не говоря уже об АРМ медицинских статистиков, где статистичес­кие методы являются основным инструментом исследования.

От целей, статистического анализа применяются программы, среди них: табличные процес­соры (Exoel, Lotus), пакеты статистической обработки данных (Stadia, Statgraph, SPSS, Statistica и др.), пакеты имитационного моделиро­вания (Mathcad, Mathlab, Mathematica). Более подробно примене­ние статистических программ рассмотрено в работе № 2.

Важную роль для оценки состояния пациента и прогнозирова­ния изменения его показателей играетмониторинг жизненно важ­ных функций организма. Мониторинг можно разделить на непре­рывный, когда значения контролируемых параметров вводятся в компьютер непрерывно, и дискретный, когда данные обследования пациента заносятся в базу данных через какой-то промежуток вре­мени (день, неделя, месяц, год и т. п.).

Непрерывный мониторинг применяется в операционных, реа­нимационных отделениях и палатах интенсивной терапии. Инфор­мация о состоянии больного через систему электродов и датчиков, снимающих наиболее важные показатели (ЭКГ, артериальное давле­ние, температуру, частоту дыхания и т. д.), поступает в компьютер, где осуществляется обработка данных в реальном режиме времени. Ос­новная задача мониторинга заключается в информировании врачей об ухудшении состояния пацеиента и выдаче рекомендаций по его стабилизации. Непрерывный мониторинг рассмотрен в работе Ws 6.

Дискретный мониторинг связан с длительным наблюдением за состоянием пациента: если он находится на стационарном ле­чении— за время его пребывания в больнице, если на амбулатор­ном лечении —- за весь период наблюдения за данным больным. Результаты каждого анализа заносятся в электронную историю бо­лезни пациента и сравниваются с предыдущими обследованиями больного, на основании этого делается вывод о направленности изменений состояния больного в результате проводимого лече­ния. Соответствующее программное обеспечение позволяет на­капливать данные о состоянии жизненно важных функций орга­низма, на основе математической модели оценивать состояние орга­низма в целом, прогнозировать изменение контролируемых пара­метров, давать врачу рекомендации по их коррекции.

Экспертные системы (ЭС) — это сложные программные комп­лексы, аккумулирующие знания' специалистов в конкретных предметных областях и тиражирующие этот эмпирический опыт для кон­сультаций менее квалифицированных пользователей. ЭС широко ис­пользуются для решения различных задач в области медицины и здра­воохранения. Особенностью медицинских ЭС является следующее:

1 объяснения, даваемые. ЭС, должны быть. понятны врачу и больному, т. е. объяснительная компонента должна использовать концепции и структуры, которые характерны для данного медицин­ского раздела знаний;

2 поведение системы должно моделировать поведение гра­мотного врача при решении диагностической задачи, моделиро­вать его методы поиска решений;

3 программы должны быстро адаптироваться к изменениям совокупности медицинских знаний.

В настоящее время разработаны ЭС для консультации меди­цинского персонала в различных областях медицины, в том числе для диагностики, прогнозирования, выбора метода лечения, обра­ботки кривых и изображений, мониторинга и т. П. Более подробно построение ЭС.

В состав программных средств входит большой объем справочных данных, позволяющих дать ответ над любой вопрос, свя­занный с профессиональной деятельностью врача, или указать ис­точники, где можно получить необходимую информацию.

В медицине все данные о больном и используемая в записях терминология должна соответствоватьстандартам, вестись с уче­том международных классификаторов болезней, диагнозов. Един­ственный международный стандарт, в настоящее время используе­мый в России, — это русский перевод ICD-9CM (International Classification of Diseases). Кроме того, российской системе здраво­охранения подходит и SNQMED-International вследствие его, Многосетевой структуры и, богатой терминологии (130000 терми­нов). Наиболее же известным является американский стандарт элек­тронного обмена медицинскими документами Health Level 7 (HL7). Существует также стандарт электронного: обмена данными, между госпиталями и другими учреждениями (EDI, Electronic Data Interchange). Для изображений стандартом является DICOM, пред­ложенный College of Radiology.