Поняття про медичні приладо-комп'ютерні системи. Провідні галузі їх застосування

Розділ 5

Медичні приладо-комп'ютерні системи

Поняття про медичні приладо-комп'ютерні системи. Провідні галузі їх застосування

Одним із напрямків інформатизації охорони здоров'я є комп'ютеризація медичної апаратури. Медичні прилади, облад­нання, вимірювальна й керувальна техніка плюс комп'ютери зі спеціальним програмним забезпеченням — це і є медичні приладо-комп'ютерні системи (МПКС; схема 9).

Ці медичні інформаційні системи базового рівня призна­чені для візуальних методів обстеження, лабораторних аналізів і досліджень, контролю (моніторингу) за станом пацієнтів і ви­рішення інших медичних завдань. Перераховані технології за­безпечують медперсонал надійною та своєчасною інформацією. Вони більшою мірою безпечніші та надійніші, ніж "доком'ютерні" методи. Головна ж перевага цих систем полягає у висо­кій інформативності та валідності вихідних даних. Збір інфор­мації про стан хворого, її обробка в реальному режимі часу та подача на пристрої виведення в потрібному для лікаря вигляді в таких комплексах майже або повністю автоматизовані завдя­ки величезним можливостям мікропроцесорної техніки.

Сучасні МПКС піднесли на вищий рівень інструментальні методи дослідження й інтенсивну терапію. Спеціальне ППЗ для кожного виду МПКС — це сукупність різних програм з різ­номанітними функціями з управління медичним обладнанням та обробки інформації, "ноу-хау" фірм — виробників цієї про­дукції:

7 медичні приладо-комп'ютерні системи для діагностич­них візуальних досліджень (системи комп'ютерного аналізу даних томографії, УЗД, термографії, радіографії);

7 медичні приладо-комп'ютерні системи для спостере­ження за станом здоров'я пацієнта (моніторинги);

7 медичні приладо-комп'ютерні системи для проведення лабораторних аналізів і досліджень (аналіз даних мікробіоло­гічних, вірусологічних, цитологічних досліджень, біопсії);

7 медичні приладо-комп'ютерні системи в променевій те­рапії (планувальні дозиметричні системи).

Двадцяте століття, особливо його друга половина, ознаме­нувалося інтенсивним розвитком нових методів обстеження, лікування і прогнозування. У порівняно короткий час прогрес збагатив практичну медицину візуальними й лабораторними методами діагностики, системами лікування, моделювання лі­кувальних процесів, прогнозування тощо. Кожне новітнє від­криття у фізиці або техніці відразу впроваджувалося в медици­ну. Яскравим прикладом може служити відкриття Рентгена і блискуче його впровадження в лікарську практику. З моменту відкриття рентгенівських променів (1895 рік) медицина увійш­ла в нову еру. Рентгенівські апарати значно посприяли діагнос­тиці багатьох захворювань і були майже єдиними представни­ками візуальних методів дослідження майже всю першу поло­вину XX століття.

Відкриття оптоволокна в 50-і роки привело до появи ендос­копів — інвазивних візуальних методів дослідження внутріш­ніх порожнистих органів. Шляхом поєднання ендоскопів з мікропроцесорами на початку 80-х років було створено відео-інформаційні системи — відеоендоскопи з високою роздільною здатністю і здатністю зберігати інформацію на зовнішніх но­сіях. Такі системи дали змогу виводити на великий екран дані про вогнище захворювання та етапи операцій (лапароскопія).

Саме комп'ютерна техніка, інтегрована в медицину, допо­магала вирішувати найскладніші діагностичні проблеми. У 70-х роках XX століття світова медицина одержала засоби дослідження, про які на початку ХІХ століття можна було оише мріяти. Так, винайдення КТ і УЗД відкрили нову еру в діагнос­тиці і стали золотим стандартом у виявленні великої кількості різних хвороб. У 1972 році англійський інженер Годфрі Хаунсфілд винайшов комп'ютерний томограф. Американський фі­зик Аллан Кормак незалежно від Хоунсфілда розробив подіб­ний процес. І в 1979 році "за розробку комп'ютерної томогра­фії" обох було нагороджено Нобелівською премією з фізіології і медицини. Уже в 1978 році перший комп'ютерний томограф було встановлено у Радянському Союзі, а на початку 80-х років Київський завод реле й автоматики розпочав виробництво сканувальних рентгенівських томографів для обстеження голо­вного мозку. У 2003 році за винахід методу магнітно-резонанс­ної томографії (МРТ) Нобелівську премію з фізіології та меди­цини одержали британець сер Пітер Менсфілд і американець Пол Лотербур. Нині в клініках і дослідних центрах світу нара­ховується близько 23 тис. магнітно-резонансних томографів, на яких проводиться до 60 млн досліджень у рік.

Паралельно з винайденням і вдосконаленням томографів у 60-х роках починається розвиток ультразвукових візуальних методів дослідження. Цифрові УЗ-апарати на базі технології MSV™ (мультислайсинг) дають змогу переглядати одночасно кілька двовимірних зрізів, отриманих при тривимірному ска­нуванні (аналог технологій КТ, МРТ), що відповідає назві — ультразвукова томографія.

У 70-х роках XX століття в США, Японії, країнах Західної Європи інформаційні технології впровадили в лабораторну діагностику. Результат — створення автоматів для біохіміч­них, гематологічних, імунохімічних, молекулярно-біологічих досліджень. В Україні такі технології з'явилися наприкін­ці 90-х років. Серед завдань нових технологій (автоматів і при­ладів на базі процесорної техніки та спеціального ППЗ) — аналіз даних мікробіологічних, вірусологічних, цитологічних досліджень, біопсії. Це дало змогу розширити діапазон екс­прес-аналізів. МПКС для проведення лабораторних аналізів і досліджень якісно змінили рівень результатів аналізів будь-якої клінічної лабораторії. На світовому ринку продуктів для лабораторної медицини найбільш представницькими є США, Японія, Німеччина.

Серед МПКС особливе місце займає комп'ютерний моні­торинг — апаратні комплекси, призначені для спостереження за параметрами функціонування якого-небудь одного органа або системи органів. Такі технології почали розвиватися ще на початку 60-х років. Значний внесок у розробку моніторингових систем зробили вітчизняні вчені М.М. Амосов, М.Л. Биховський, Є.В. Гублер спільно з фахівцями з обчислювальної техніки. Спостереження за станом хворих під час хірургічних операцій і післяопераційних хворих у палатах інтенсивної те­рапії вели автомати, програмне забезпечення яких чітко конт­ролювало всі відхилення від норми спостережуваних біологіч­них параметрів. Із зарубіжних пріоритетів можна виділити роботи американських та японських учених.

На сьогодні МПКС застосовують у різних медичних галу­зях: кардіології, хірургії, терапії, гастроентерології, онколо­гії, педіатрії, тобто там, де потрібні сучасні методи діагностики й моніторингу.

Наприклад, апарат, призначений для проведення моніто­рингу життєвих параметрів пацієнтів усіх вікових груп, виво­дить показники ЕКГ, насиченості крові киснем (пульсоксиметрія), неінвазивного тиску крові, параметри дихання, темпера­тури тіла.

Упровадження цифрових технологій удосконалює вже відомі нові методики дослідження. Серед останніх досягнень — застосування мініатюрних кольоро­вих відеокамер у вигляді капсул для до­слідження стравоходу з метою діагносту­вати й оцінити ступінь тяжкості захво­рювання, а також виявити ознаки пух­линного ураження травного тракту на ранніх стадіях. Камера на базі мікропроцесора рухається вниз по стравоходу при цьому роблячи 2600 знімків за 14 с (185 знімків за 1 с; мал. 27). Відеодані передаються на носій інформації в ПК лікаря в кількості, достатній для встановлення діагнозу. Aналогічно проводять дослідження інших відділів травного трак ту, якими рухається відеокамера.

Мал. 2. Застосування мініатюрних кольорових відеокамер

у медицині

Таким чином, до початку XX століття медицина одержала можливість досліджувати всі органи людини, причому більша частина методів є неінвазивними, тобто такими, які виключа­ють уведення в організм людини інструментів або контрастних речовин. Вони не супроводжуються болючими відчуттями з боку пацієнта й виникненням можливих ускладнень.