Уже на первых этапах освоения и развития вычислительной техники специалистами высказывались смелые предложения о возможности их применения в диагностике разнообразных болезней. В конце 50-х годов это становится реальностью. В 1962 году на конференции Американской кардиологической ассоциации состоялась первая публичная демонстрация системы автоматической диагностики электрокардиограмм с применением ЭВМ, а уже в середине 60-х годов демонстрировались опыты по точности диагностики. Для ее оценки на конференции Американского колледжа по кардиологии проводилось сравнение работы автоматической системы и врачей. Появление коммерческих систем и служб уже в конце 60-х годов позволило достигнуть практического применения таких автоматических систем в США.
Продолжение ниже ⇓
У этого метода появились и противники. Некоторые суждения таких оппонентов обобщены Ц. Касересом в книге «Вычислительные системы и автоматическая диагностика заболевания сердца» (.1974). Достаточно красноречиво название одной из глав – «Какие доводы можно было бы привести против автоматизации электрокардиографии?». Среди них необходимость переучивания медицинских работников.
«К счастью, – пишет Касерес, – практикующий врач непрерывно повышает свою квалификацию. На протяжении всей истории он постоянно стремится повышать эффективность и точность своих действий. Задача состоит в том, чтобы передать практикующему врачу соответствующую информацию»
Другой довод – ненадежность. Действительно, первые системы автоматического анализа электрокардиограмм были не столь совершенны. Однако даже и они выявляли разнообразные формы патологии и обладали достаточной надежностью. В начале 60-х годов на вычислительной машине были обработаны 10 тысяч электрокардиограмм, записанных у служащих государственных учреждений. Результаты диагностики – вынесено большое количество положительных заключений. Это поставило под сомнение надежность автоматической диагностики. Однако повторное обследование этих же людей через несколько лет подтвердило эти результаты. Скорее всего врачи раньше ставили ложно отрицательные заключения. Относительное число случаев гипертонической й артериосклеротических заболеваний сердца было значительно выше в группе, получившей положительное заключение вычислительной машины.
Ц. Касерес наглядно проиллюстрировал необходимость автоматизации диагностики электрокардиограмм. На кардиологической станции он провел эксперименты по сравнительному анализу электрокардиограмм, записанных у одних и тех же пациентов. Лечащий врач-кардиолог при участии двух врачей-стажеров и одного врача-интерна интерпретировал 50 пар последовательно записанных электрокардиограмм. Все кардиограммы распределялись лишь на три группы: а) нет изменений; б) нет существенных изменений и в) есть существенные изменения. Заключения на кардиологической станции рассматривались как «стандартные». Затем эти же 50 пар электрокардиографических записей были разосланы 6 кардиологам и 4 терапевтам. Полученные ответы сравнили со «стандартными». Результаты малоутешительные: согласовывалась только половина заключений. Автор этого эксперимента в те годы писал: «Нам часто приходится слышать о неспособности проводить сравнение как об огромном недостатке вычислительной машины. В действительности, следовало бы поставить под вопрос способности врача в этой области».
Внедрение автоматической диагностики электрокардиограмм сначала встретило неоднозначную реакцию у врачей-практиков и научных работников. Практикующиеся врачи очень скоро смогли убедиться, что такие системы расширяют сферу и повышают качество медицинского обслуживания населения. Иные позиции достаточно долго занимали научные работники. Они постоянно подчеркивали недостатки этих систем. Их устранение и дальнейшее совершенствование вычислительной техники позволило во много раз повысить эффективность чтения электрокардиографических записей. Вместе с тем, в конце 60-х годов такие системы еще только доказывали свое право на существование. Тот же Ц. Касерес приводит выдержку из опубликованной в 1971 году статьи «Медицинское обслуживание при помощи вычислительной техники. Роль «Американской медицинской ассоциации»:
«Есть основания надеяться, что со стороны правительственных органов и промышленности будут предприняты более широкие меры, способствующие внедрению вычислительной техники в медицину. Однако в конечном итоге эффективность использования вычислительной техники зависит от медиков»
Следует сразу оговориться: автоматическая диагностика электрокардиограмм доступна только средним и большим ЭВМ. Микрокомпьютеры же хорошо зарекомендовали себя в приеме, предварительной обработке и передаче сигналов электрокардиограмм.
Возможности микро-ЭВМ для самостоятельного и полного анализа электрокардиограмм полностью исключаются. Они не обладает нужным для выполнения этой работы объемом машинной памяти и быстродействием. Кроме того, для такой диагностики используются очень сложные алгоритмы.
Это обстоятельство определяет два направления в применении вычислительной техники для автоматической диагностики электрокардиограмм. Первое – оснащение лечебно-профилактических учреждений как минимум средними ЭВМ. Естественно, реальное приобретение такого дорогостоящего оборудования доступно только крупным лечебным центрам. И второе – коллективное использование супер-ЭВМ небольшими больницами и сельскими клиниками, располагающими микрокомпьютерами для предварительной обработки и передачи данных электрокардиограмм.
Первоначально предполагалось осуществлять связь между больницами и отдаленными вычислительными центрами специальными кабельными линиями. Их высокая стоимость послужила причиной поиска более удобных и надежных средств.
Разработки ученых и специалистов позволили применять для этого обычные телефонные линии. Основным техническим препятствием, которое удалось преодолеть, явилась необходимость уплотнения данных электрокардиографических сигналов.
Существующие линии телефонной связи способны передавать не более 1200 бит в 1 с. Для передачи же кардиографических сигналов в реальном масштабе времени необходима большая скорость – почти в 3–4 раза. В 1975 году группа американских авторов во главе с Бертрандом разработала устройство, уплотняющее информацию, точнее, уменьшающее количество посылаемых данных. Оно удаляет те части сигналов, которые не содержат ценной информации о состоянии пациента. Это и позволило решить проблему ограничения скорости передачи в телефонных линиях. И еще, что очень важно. Значительно уменьшается объем памяти компьютера, необходимой для хранения электрокардиосигналов. Этот метод в настоящее время получил известность под названием «пороговое дельта-кодирование».
В 1965 году в одном из показательных экспериментов 1500 обычных электрокардиограмм, записанных в состоянии покоя, были переданы из Лас-Вегаса в Вашингтон и после быстрого их анализа обратно. Интересная деталь: во многих случаях результаты пришли до того, как с пациентов успели снять электроды.
Эти и другие подобные эксперименты послужили основой для создания методов и контроля электрокардиографических сигналов на вычислительной машине в оперативном режиме и в реальном масштабе времени. В первых системах на вычислительных центрах сигнал принимался по телефону со скоростью 500 отсчетов в 1 с и вводился в запоминающее устройство ЭВМ. Длительность электрокардиографического сигнала, анализируемого вычислительной машиной, составляла 4 с.
Вот как выглядит современней электрокардиографический комплект со встроенным микрокомпьютером, описанный в уже упомянутой книге «Микрокомпьютерные медицинские системы». Он установлен в кабинете врача. Световые индикаторы на дисплее помогают вводить через клавиатуру необходимые данные о больном: возраст, масса, кровяное давление, применяемые лекарственные препараты и т. д. Все эти данные высвечиваются на экране. Возникающие ошибки при наборе данных тут же исправляются. Терминал производит автоматический набор номера отдаленного вычислительного центра, в который поступают для анализа данные электрокардиограмм в 12 отведениях. Через 20–30с на ленте печатающего устройства и самописца появляются результаты анализа и диагностики электрокардиограммы. Они сразу же заносятся в историю болезни.
Специальные приставки к электрокардиографам позволяют обходиться на этапе сбора данных и без микрокомпьютеров. Это мобильные, т. е. передвижные, цифровые системы сбора данных. В них аналоговая информация электрокардиосигналов сразу же преобразуется в цифровую и записывается на магнитную ленту в цифровом виде. Технические характеристики записи такие же, как и в вычислительных машинах. Это позволяет осуществлять их чтение и диагностику непосредственно с устройств ввода больших ЭВМ. Метод очень удобен при проведении массовых электрокардиографических исследований населения. Такая лента, доставленная на вычислительный центр, позволяет значительно сократить время диагностики нескольких тысяч электрокардиограмм. Ведь для расшифровки и диагностики данных одной электрокардиограммы современные ЭВМ затрачивают всего 1 с.
Для передачи сигналов электрокардиограмм наряду с телефонными каналами и специально предназначенными линиями связи используется телеметрическая передача.
Для того чтобы эффективно применить вычислительную машину для диагностики электрокардиограмм, врач должен знать ее особые преимущества, свойственную ей ограниченность и недостатки современной техники. Этими словами Ц. Касерес открывает послесловие книги «Вычислительные системы и автоматическая диагностика заболеваний сердца». Автор правильно обращает внимание, что у многих врачей утвердилось ложное представление о быстроте и качестве диагностики. Такой взгляд является ошибочным. Вычислительная машина – это не врач-робот, Это быстродействующий инструмент, который безупречно выполняет то, что заставил его делать врач. Присущая машине ограниченность в том, что она не способна к творчеству. Она может интерпретировать электрокардиограмму, но не оценивает состояние пациента.
Однако по сравнению с врачом ЭВМ имеет три очень важных преимущества. Это – меньшая изменчивость заключения, гораздо более высокая производительность и низкая стоимость обработки.
Результаты машинной диагностики могут помочь врачу придерживаться строгой схемы в сопоставлении параметров электрокардиограммы. Такое сопоставление повышает «качество» врачебного окончательного диагностического заключения. Многократное повторение диагностических процедур с участием врача и компьютера повышает надежность врачебной диагностики. А ведь она, по оценке специалистов, в лучшем случае достигает 80%.
Среди преимуществ машинной диагностики – высокая скорость диагностической процедуры и большая производительность. Можно полагать, что освоение и промышленный выпуск супер-ЭВМ со скоростью нескольких десятков миллионов операций в секунду открывают большие перспективы в машинной диагностике электрокардиограммы. Ведь их применение позволит затрачивать на расшифровку одной электрокардиограммы тысячные доли секунды.
Распространение систем автоматической диагностики и их удешевление значительно снижает очень важный экономический показатель – стоимость машинной обработки одной электрокардиограммы.
Среди некоторых технических трудностей в области автоматизированной электрокардиографии с применением вычислительной техники, о которых предупреждает Ц. Касерес, особого внимания заслуживают ошибки из-за неисправности электронных элементов. Однако это вряд ли может служить доводом против использования автоматических систем, особенно, если известны источники этих ошибок.
«Кое-кто, – пишет автор, – может возразить: «А что, если именно мой пациент окажется в числе этих маловероятных ошибочных случаев?». Но вероятность этих ошибок меньше, чем вероятность ошибок лабораторных анализов, приготовления лекарств и, конечно, изменчивости характеристик врачей-диагностов. Поскольку врач должен будет контролировать результаты машинного анализа электрокардиограмм, вероятность ошибок можно снизить»
И еще одно важное обстоятельство. Для повышения точности машинного анализа необходимы точные критерии для постановки диагноза. Речь идет о стандартизации критериев. Это чисто врачебная задача.
В нашей стране практическое применение диагностических систем с использованием ЭВМ было начато в 1962–1963 гг. Работы осуществлялись в Институте хирургии им. А. В. Вишневского АМН СССР. Машинная диагностика использовалась для выявления врожденных пороков сердца.
А. А. Вишневский и М. Л. Быховский – инициаторы и научные организаторы первой в Советском Союзе лаборатории медицинской кибернетики. Именно в ней и были применены электронные машины и математические методы в условиях клинического учреждения. Содружество ученых привело к успешной разработке проблем кибернетики в медицине и, в частности, в хирургии. Уже в 1971 году вышла в свет их совместная монография «Кибернетические системы в медицине». В отдельных ее главах подробно излагаются разработанные диагностические и информационные системы.
Совершенствование диагностических возможностей систем позволило за очень короткий срок повысить степень ее надежности. В первых вариантах однозначный правильный диагноз устанавливался лишь в 70% случаев. Оставшаяся почти треть либо диагностировалась неверно, либо выдвигалась лишь наиболее вероятная гипотеза. Уже через два года точность диагностики существенно возросла и достигла 91%.
Предварительный машинный диагноз врожденных пороков сердца позволил избежать зондирования и ангиографии. А ведь эти методы далеко не безразличны для больных, так как при их проведении нередко возникают самые нежелательные осложнения. Среди них и нарушения сердечного ритма, флебиты и др. Иногда наблюдаются критические ситуации со смертельным исходом. Однако до недавнего времени проведение хирургических («кровавых») методов исследования для диагностики врожденных пороков было неизбежным.
Применение машинной диагностики и анализ результатов электро- и фонокардиографии, рентгенологических и клинических исследований без данных зондирования и ангиографии дает точный диагноз в 86% случаев. Это всего лишь на 5–7% ниже уровня качества системы с применением этих методов.
Значительно чаще ставится правильный диагноз при незаращениях боталлова протока, коарктации аорты, тетрады Фалдо. Причем машинный диагноз и при этих формах врожденных аномалий сердца устанавливается без дополнительных хирургических методов исследования.
До использования систем диагностики с применением ЭВМ считалось, что транспозицию аорты и легочной артерии невозможно распознать без ангиографии. Это мнение оказалось опровергнутым. Вот данные Института хирургии им. А. В. Вишневского: машина поставила правильный диагноз в 20 случаях из 26, т. е. примерно в 76% наблюдений.
Интересные результаты получены в этом же институте при разработке и использовании диагностической машинной системы при механической желтухе. Это тяжелое и опасное заболевание, сопровождающееся непроходимостью желчных протоков. Диагностика механической желтухи часто осуществляется с большим опозданием из-за несовершенства существующих диагностических средств. Ведь многие больные поступают в хирургические отделения только после длительного и, естественно, безуспешного лечения предполагавшейся у них инфекционной желтухи или, как ее принято называть, болезни Боткина. Иногда диагностические ошибки возникают и при определении причин непроходимости желчных путей и локализации препятствия оттоку желчи.
Использование ЭВМ в дифференциальной диагностике желтух позволяет поставить диагноз двояко. Машина выявляет или конкретную форму заболевания или определяет его в более общей форме. В этом случае печатающее устройство ЭВМ выдает распределение вероятностей ряда заболеваний. Этот перечень наиболее вероятных диагнозов ближе всего к родственным заболеваниям с общей этиологией и сходным механизмом закупорки желчных путей. Такая форма машинного диагноза имеет обобщенные формулировки. Как, например, механическая желтуха на почве опухоли, осложнения желчнокаменной болезни и т. д.
Преимущества кибернетической системы особенно наглядны и в распознавании более редких болезней. Так, стеноз фатерова соска почти никогда не устанавливается врачами до операции. Применение ЭВМ уже на первых этапах машинной диагностики позволило в 6 из 11 случаев распознавать и это заболевание.
Повысилась точность постановки диагноза рака желчного пузыря. Клинически это заболевание было распознано - до операции лишь у одного больного. А вот результаты диагностики с применением ЭВМ: в 8 случаях установлен точный диагноз, а в 3 – выдана информация о возможности этого заболевания с вероятностью его 48–57%.
Еще большая точность в диагностике механической желтухи установлена ЭВМ при опухолях. Вероятность точного диагноза достигает 75%. Еще одна важная деталь. Наряду с постановкой диагноза о наличии опухоли машина указывает и локализацию патологического процесса. Применение ЭВМ устраняет ряд недостатков клинической диагностики, которые приводят к ошибочному или неточному распознаванию.
В качестве примера М. Л. Быховский и А. А. Вишневский называют следующие недостатки диагностического процесса, осуществляемого врачом:
- диагноз редкого заболевания может оказаться неустановленным вследствие незнакомства клинициста с данной нозологической формой. Этого недостатка лишена ЭВМ. Ведь она учитывает возможность наличия всех записанных в ее «памяти» заболеваний;
- врач не может из-за ограниченности своей памяти учесть все имеющиеся симптомы и распространенность их при каждом заболевании, а ЭВМ просматривает хранящуюся в ее памяти большую по объему симптоматику в течение нескольких мгновений;
- машине не свойственны такие сугубо человеческие недостатки мышления, как зависимость качества диагностики от усталости, эмоций.
Однако не каждый недостаток обследования больного неизбежно приводит к диагностическим ошибкам. В ряде случаев машиной может быть поставлен правильный диагноз, хотя часть вводимой в нее диагностической информации и является помехой. Это объясняется тем обстоятельством, что с помощью ЭВМ удается использовать те «малые» симптомы, которые обычно ускользают от врача.
Среди основных достоинств диагностических машинных систем – использование значительно большего количества диагностической информации, чем это удается сделать врачу. Еще одно важное обстоятельство: в процессе постановки диагноза исключается потеря информации, а отдельные симптомы или их группа не получают приоритетного значения. Это исключает переоценку одних симптомов и недооценку других.
Диагностическая система Института хирургии им. А. В. Вишневского АМН СССР создавалась более 25 лет назад. Естественно, что в ней задействованы ЭВМ первого поколения. Основным элементом системы являлась ЭВМ «Урал-2». Обладая довольно «скромными» возможностями быстродействия, она сразу превзошла все ожидания в точности и быстроте постановки диагноза. Созданная для диагностики врожденных пороков сердца, система располагала универсальными реализованными техническими решениями. Это и обусловило возможности ее применения в диагностике многих других заболеваний.
Для уточнения диагноза в машину вводится выявленная симптоматика больного. Ввод этих данных осуществляется либо вручную с пульта, либо набивается на перфокартах. История болезни больного обычно размещается на десятки сорокаколонных перфокартах.
Программа диагностической системы состоит из медицинской памяти и логики диагностического процесса. В основе медицинской памяти – таблица. Она состоит из 50 болезней и 192 симптомов. Структура памяти обладает достаточной гибкостью и подвижностью. Она может совершенствоваться и дополняться. Программа логических операций предусматривает последовательное применение детерменистской логики и логики фазового анализа.
Высокая точность диагностических систем открыла широкие возможности автоматизации врачебного труда. Однако установка супер-ЭВМ в каждом медицинском учреждении, подобно тому, как почти повсеместно имеются, например, электрокардиографы, представляется экономически и технически нецелесообразной. К тому же, наряду с высокой стоимостью вычислительное оборудование еще нуждается в обслуживании опытными инженерами, техниками, программистами и т. д.
По мнению В. Г. Мельникова (1978), можно условно выделить три этапа в развитии автоматизированных диагностических систем в медицине:
- разработка методов машинной диагностики и первые попытки автоматизации диагностического процесса;
- создание информационных (медико-математических, машинных) моделей клинической патологии;
- создание систем автоматизации диагностического и лечебного процессов в клинической медицине.
Осуществляемую в последние годы активную исследователь-скую работу по созданию консультативных диагностических систем, использующих логику врачебного мышления (Александров В. В., Горский Н. Д., 1983; Головани В. А. и др., 1983; Hudson, Estrin, 1984), можно причислить к следующему, четвертому этапу разработок автоматизированных систем в клинической практике (Кобринский Б. А., Большакова Г. С., 1986).
Анализ публикаций достаточно убедительно показывает, что реализация задач первого этапа позволила уже в 60-е годы разработать достаточно многочисленные методы машинной диагностики и прогнозирования патологических состояний. Следует отметить различный удельный вес таких разработок по органам и системам. В частности, наибольшее число работ отражало результаты машинной диагностики сердечной патологии (Баевский Р. М., 1979; Быховский М. Л., Вишневский А. А., 1971; Постнова Т. Б., 1972; Вгисе, 1963). В эти же годы отечественные ученые разрабатывали автоматизированные диагностические системы при заболеваниях органов пищеварения (Вишневский А. А. и др., 1969; Зеленский В. А., 1969; Шапошников Ю. Г., 1973), эндокринных нарушениях, опухолей внутренних органов (Фокин В. И., 1970; Шапошников Ю. Г., 1973), мозга (Кравченко М. И., 1969; Мисюк Н. С. и др., 1970), акушерской и гинекологической патологии (Емельянова А. И., 1972; Александров В. В. и др., 1982).
При создании автоматизированных диагностических систем разрабатываются и используются разнообразные алгоритмы. Среди них алгоритмы с жесткой структурой (Ледли Р. С., Ластед Л. Б., 1963; Парин В. В., Баевский Р. М., 1966), формула Байеса (Мисюк Н. С. и др., 1970; Быховский М. Л., Вишневский А. А., 1971; Постнова Т. Б., 1972; Мельников В. Г., 1978), различные методы распознавания образов (Ледли Р. С., Ластед Л. Б., 1963; Парин В. В., Баевский Р. М., 1966; Лепешинский Н. А., 1968; Ластед Л. Б., 1971).
Второй этап разработки автоматизированных диагностических систем в медицине также отличает достаточное разнообразие подходов в создании информационных моделей клинической патологии. Важное место среди них занимают исследования по вопросам кодирования информации, с их последующей обработкой на ЭВМ (Кравченко М. П., 1968; Мисюк Н. С. и др., 1970; Моисеева Н. И., 1972; Постнова Т. Б., 1972).
Создание унифицированных медицинских документов, пригодных для обработки на ЭВМ, успешно используется в разнообразных. информационных системах (Моисеева Н. И., 1972; Постнова Т. Б., 1972; Мельников В. Г., 1978; Regbi, 1982; Schmitz, 1982).
Большим преимуществом обработки медицинской информации, закодированной по унифицированному медицинскому документу, является возможность возложить на ЭВМ, при помощи специальных программ многообразную статистическую и информационную обработку при однократном кодировании исходных данных. Это позволяет не только сравнивать между собой (по -всем признакам) больных с различными заболеваниями, но и производить сопоставление внутри каждой группы в зависимости от его клинического варианта (Постнова Т. Б., 1972).
Создание автоматизированных диагностических систем, основанных на совместной работе ЭВМ и человека, отличает третий этап по внедрению компьютеров в медицину. Комплекс «человек – машина» предполагает активное участие в диалоге человека, который направляет работу машины, предлагает новые идеи построения различных вариантов диагноза и лечения, а машина осуществляет формальный поиск в заданном направлении.
Известно, что не всегда удается получить консультацию высококвалифицированных специалистов. Компьютер же, если в нем запрограммирован опыт и знания специалистов высокой квалификации, может давать консультативные ответы постоянно.
У нас в стране и за рубежом создаются разнообразные диалоговые системы. В 70-е годы одна из самых больших консультативных систем, использующих диалоговый режим общения с врачом, содержала сведения о 400 терапевтических заболеваниях (Myers, Pople, 1977). При этом ЭВМ хранила сведения о 3000 различных проявлениях патологических состояний.
Несколько позднее разработана система для отделений реанимации, позволяющая диагностировать 53 заболевания, связанные с нарушениями со стороны различных систем организма (Ben-Rassatetal., 1980).
Диагностические системы создают предпосылки и для проведения массовых профилактических исследований населения. Они позволяют на качественно ином уровне создать и использовать индивидуальный медицинский паспорт. Эта идея, давно уже высказанная практическими врачами и учеными, наконец приобретает реальные очертания.
Социальная и экономическая роль такого «паспорта здоровья» огромна. Он поможет оздоровить население, сократить расходы на обследование и лечение больных. Паспорт может содержать основные физиологические, биохимические и физические данные организма. Результаты очередных обследований могут сопоставляться с данными предшествовавших и с возрастными нормативами, содержащимися в памяти ЭВМ.
За рубежом уже давно находят применение так называемых карточек, жетонов или брошей. Они содержат основную информацию: группа крови, наличие аллергии к тем или иным видам продуктов или лекарствам, домашний телефон и др. В настоящее время такие медицинские удостоверения личности все более совершенствуются. Например, одна из западных фирм испытывает закодированную с помощью лазера карточку, обеспечивающую немедленный доступ к информации объемом в 800 страниц, включая рентгеновские снимки и фотографии.
В настоящее время очевидна высокая эффективность применения ЭВМ. Уже первые внедренные в практику системы диагностики оказались достаточно перспективными. С середины 70-х годов кустовой вычислительный центр профсоюзов Крыма начал осуществлять автоматическую расшифровку спирограмм на ЭВМ типа ЕС. Механизм такой диагностики состоит из двух этапов: в разных санаториях по единой методике кодируют спирограммы и затем передают их в вычислительный центр. Эта информация и вводится в вычислительную машину. Машина выдает заключение в виде отпечатанного стандартного результата. По всем 37 параметрам указывается отклонение от должных величин. В случае обнаружения патологии машина определяет ее форму и дает развернутое заключение.
По существу в любой информационно-справочной медицинской системе предполагается возможность статистической обработки данных. Это является не самоцелью, а служит лишь одним из этапов обработки информации. Правда, в отдельных исследованиях статистическая обработка данных на ЭВМ является единственной формой. Примером может служить АСОД – автоматизированная система обработки данных, используемая в научных целях.
Уже в 1974 году в научной литературе появляются сообщения о применении математических моделей разной сложности для ЭВМ с целью первичной обработки, интеграции в визуализации (т. е. выдачи на экран дисплея) биологических сигналов. Такие системы используются при длительной интенсивной терапии.
Последующие поиски позволили распределить диапазон возможностей этих систем. В частности, существует описание применения ЭВМ для диагностики состояния плода на основе регистрации электрокардиограммы, внутриматочного давления и других параметров, характеризующих состояние плода и матери.
В последние годы за рубежом выпускаются и разрабатываются самые разнообразные компьютеры для медицины. Например, системы непрерывного наблюдения за физиологическими показателями и состоянием тяжелобольного. Прикроватный монитор, снабженный компьютером, принимает, сокращает и высвечивает данные. Световые и звуковые сигналы предупреждают медицинский персонал о всех отклонениях в параметрах деятельности жизненно важных органов и систем. В крупных клиниках микрокомпьютеры в реанимационных отделениях у постели больного выполняют й другую функцию. Предварительно обработанную информацию они передают для дальнейшего анализа в большие компьютеры вычислительного центра клиники.
Системы контроля за состоянием организма на базе ЭВМ должны удовлетворять определенным требованиям. Очень важной является возможность обработки данных в реальном масштабе времени. Это означает необходимость обработки данных с такой же скоростью, с какой они поступают в систему. Этот тип обработки называется «онлайн».
Один из таких мониторов может контролировать частоту сердечных сокращений, величины кровяного давления – систолического, диастолического, среднего, венозного, в легочной артерии и аорте. Все эти данные воспроизводятся на экране в любом режиме: по команде или последовательно. Подсоединенный мини-компьютер позволяет хранить в памяти этот большой объем информации и вести его обработку.
Интересны и увлекательны возможности комплекта приборов для наблюдения за деятельностью сердца, выпускаемых американской фирмой General Electric. Прикроватные мониторы этого комплекса снабжены набором из четырех сменных модулей. Это значительно расширяет диапазон их применения. Мониторы могут работать самостоятельно или в комплексе с центральным постом медсестры. Он, я свою очередь, имеет аналоговый или алфавитно-цифровой дисплей и специальный регистратор для печатания информации.
При необходимости данная информация может непосредственно вноситься в историю болезни. Этот комплект предусматривает оборудование обоих постов микропроцессорами. Его возможности достаточны для контроля за состоянием больных в нескольких десятках палат. Один пост миникомпьютера обслуживает три центральных поста. В свою очередь каждый из них способен принимать и обрабатывать данные с 12 прикроватных мониторов. Предусмотренный доступ к компьютеру упрощает и процедуру оформления многих документов, освобождает медицинский персонал от необходимости ручного заполнения карты при приеме боль-ного, производить поиск нужной информации и т. д. Сменные модули позволяют менять параметры наблюдения и вести по показаниям контроль за состоянием ЭКГ, кровяного давления, дыхания, температуры, электроэнцефалограммы и т. д.
Системы непрерывного наблюдения за состоянием тяжелобольных на базе микро-ЭВМ значительно повышают эффективность работы медицинского персонала в лечебных учреждениях.
Об одной из таких систем «Альфа» фирмы Spacebals рассказывается в книге «Микрокомпьютерные медицинские системы». Авторы книги – многочисленная авторитетная группа специалистов по проектированию, применению и эксплуатации микропроцессоров в медицине. Они считают, что эта система является таким современным устройством, которым Могут располагать клиники.
В системе «Альфа» также применяются сменные модули двух типов – главные и вспомогательные. Главные модули размещаются у постели больного. Их задача – регистрация сигналов с больного и их первичная обработка. Это могут быть данные электрокардиограммы, кровяного давления, температуры. Вспомогательный модуль используется для наблюдения и контроля на расстоянии. Например, с поста медсестры. С помощью модулей можно прогнозировать состояние больного. Повышение отдельных параметров за допустимые пределы не только сигнализируется, но и в последующем находится в одном из каналов под выборочным наблюдением.
Применение в системе «Альфа» различных микрокомпьютеров позволяет надежно проводить параллельную обработку информации о жизненно важных функциях организма. Кроме того, они обеспечивают при относительно низкой стоимости очень высокие технические показатели системы и простоту обслуживания. От каждого из 8 больных, состояние которых она способна наблюдать, поступает в нее до 8 показателей. На экране телемонитора воспроизводятся характеристики четырех параметров в виде кривых разного цвета. Другая часть данных о состоянии больного представляется на дисплее в алфавитно-цифровом изображении. Система осуществляет расчет ряда производных показателей, способна определять возникающие нарушения ритма сердца и подавать сигналы тревоги. Возможности этого комплекса еще более расширяются при использовании курсора. Он помогает исследовать форму сигнала и длительность интервала электрокардиограммы, определять разнообразные значения кровяного давления в заданные промежутки времени.
Приводим сведения и о других формах современного использования микрокомпьютеров в медицине. Среди них приборы для наблюдения за системой органов дыхания. Одна из систем – Rise II – позволяет поочередно наблюдать за 16 тяжелобольными и непрерывно за одним из них. Прибор обладает возможностью выдавать в табличной форме для внесения в историю болезни многие важные показатели функционирования органов дыхания. Например, концентрацию кислорода и углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе, частоту дыхания, соотношение фаз вдоха и выдоха.
Данные хранятся в памяти компьютера, при почасовом наблюдении в палате в течение 24 ч. Если обследование проводится каждые полчаса, регистрируемые показатели запоминаются на 12 ч. При любых отклонениях в значениях концентрации кислорода во вдыхаемом или выдыхаемом воздухе включается сигнал тревоги. Тут же на диагностической панели загорается соответствующий световой индикатор. Он сигнализирует об ухудшении состояния больного. На экране появляется конкретная информация – пациент, состояние которого ухудшилось.
При использовании этой системы для продолжительного Наблюдения за одним больным все шесть измеряемых параметров регистрируются каждые 2 мин и воспроизводятся на дисплее.
Микрокомпьютеры этой системы обрабатывают информацию и позволяют систематически и без ущерба для больного отключать его от аппарата искусственного дыхания. Это очень важно. Ведь они исключают как недостаточную доставку кислорода в организм, так и его перенасыщение – гипероксигенацию.
В США в настоящее время функционируют более 10 тысяч мощностями: от проведения лабораторных анализов до получения необходимых данных для принятия обоснованного медицинского решения.
Внедрение компьютеров в медицину позволяет правильно ставить диагноз. Ведь новая техника предоставляет возможность даже видеть внутреннее строение тела с очень большой ясностью. Например, компьютерная топография воссоздает изображение, используя для перевода двухмерные рентгеновские снимки в цифровой код. Это позволяет получать трехмерные цветные изображения.
Достаточно перспективным представляется и другой, более совершенный метод «видения» внутренних органов человека – метод магнитного резонанса. В его основе получение изображения с помощью обращенных магнитных волн, усиливаемых компьютером. В результате обследуемый орган проецируется на экране в виде исключительно четкого и детального изображения.
Практическое применение приобрел и другой метод – ультразвук, способный воспроизводить изображение постоянно подвижных органов и тканей. Например, сердца или плода.
Все это стало возможным благодаря совершенствованию вычислительных машин. Ведь сегодняшний персональный компьютер. А теперь вспомним, как назван этот раздел: «Диагноз без вас его возможностями и быстротой действия не уступает главным различных компьютерных систем с самыми разнообразными возможностями. Действительно, возможно ли это? Новейшая медицинская и электронно-вычислительная техника, как показывают приведенные примеры, расширяют возможности врачей. Они обеспечивают автоматизацию их труда и повышают эффективность в оказании медицинской помощи. Однако только врач дает окончательное заключение о состоянии здоровья обследуемого. Он ставит заключительный диагноз, разрабатывает схему лечебно-профилактических мероприятий для каждого больного. Это обосновано законодательством. Ведь только врач располагает комплексом знаний как диагностики, так и лечения.
Широкое внедрение нового класса вычислительных машин является одним из важнейших факторов интенсификации экономики и ускорения научно-технического прогресса. Микрокомпьютерные системы открывают широкие перспективы как для диагностики заболеваний, так и для их лечения.
Успех применения мини-ЭВМ в медицине зависит от таких важных вопросов, как выбор соответствующего микрокомпьютера – с нужным объемом памяти и программного обеспечения, а также периферийных устройств. Автоматические системы могут обеспечить 100% точность диагностики. Это возможно при выполнении важного условия: не будут допускаться ошибки в составляемых программах, в управлении работой ЭВМ и интерпретации получаемых результатов.
© Авторы и рецензенты:
редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.
