Введение к работе
Актуальное , темы. Среди решающих факторов, влияющих на темпы развития медицинской диагностики, наиболее важными являются разработка и производство новой диагностической аппаратуры широкой функциональной направленности.
Среди характерных особенностей развития современных диагностических биомедицинских систем следует выделить следующие факторы: отсутствие единого идеологического подхода к построению и разработк аппаратных средств и интерфейсов диагностических комплексов; отсутствие методологической целостности в учебно-исследовательском процессе и в обучении студентов НОВЬ-' инструментальным технологиям, используемым в диагностическом процессе», стремительная динамика которого вынуждает непрерывно модифицировать цеди, задачи и содержание процесса обучения.
Выработка комплексного подхода к исследованию организма человека требует проектирования процессов проведения и обработки результатов экспериментов на качественно ином уровне. Высокая функциональная связь подсистем организма человека» который в процессе исследований рассматривается в качестве биомедицинского объекта (ВМО), налагает строгие предельные ограничения на технические параметры регистрирующих приборов. Скорость приема информации, быстродействие каналов передачи, координация всех функциональных подсистем диагностических комплексов, амплитудное и временное разрешение аналоговых трактов приема - 'далеко не полный описок проблем, требующих тдатедьио-го Изучения.
Таким образом» создание автоматизированной учебно-исследовательской системы для изучения динамики протекания биоыеди-цинских процессов, объединяющей"б своем составе различную медицинскую аппаратуру на основе построения распределенной информационной поддержки компьютерной вычислительной системы является актуальной задачей как для лечебно-диагностического процесса, с точки зрения его интеллектуальной поддержки, так и для обучения и переподготовки специалистов новым информационным технологиям.
Района таотпа в соответствик . шежэузовсюй комплексной ваутао^те&адоеекоД программой 12.11 "Перспективные информационные технологии в высшей школе" и в рамках решений III и iV-ro осгещаний Международной Ассоциации диагностических цент-
2 ров по вопросам автоматизации обработки информации и в соответствии с одним из основных научных направлений Воронежского гс^ударственного технического университета (ВРТУ)"Биомедкибер-нетика, компьютеризация в медицине".
, Цель и задачи исследования. Целью работы является создание комплекса методов, моделей и алгоритмов для эффективного управления диагностическим, лечебным и уч.- чым процессами, основанного на использовании автоматизированной распределенной учебно-исследовательской системы изучения БМО и внедрения результатов работы в диагностическую и учебную практику.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи :
-
Проанализировать особенности проведения диагностического процесса с использованием компьютерных технологий и определить пути совершенствования их за счет математического описания и технической поддержки при изучении БМО.
-
Сформировать рациональную структуру учебно-исследовательской системы изучения характеристик биомедицинских процессов и организац-и учебного процесса, ориентированную на использование распределенной вычислительной системы на базе ПЭВМ и инструментальной интеграции.
3.. Создать комплекс аппаратно-технических средств сопряжения диагностического оборудования учебно-исследовательской системы с ПЭВМ.
-
Разработать информационно-алі ^ритмическое обеспечение процедур анализа и обучения при оценке состояния БМО.
-
Реализовать комплекс методов, моделей и алгоритмов автоматизированной учебно-исследовательской системы, техническое и программное обеспечение в диагностическом учебном процессе.
Методы исследования. Для решения поставленных задач ио-пользовались основные положения теории управления биологическими и медицинскими системами, методы моделирования и оптимизации, теории вероятностей и математической статистики.
і. ручная новизна. В работе получены следующие основные результаты:
рациональна,. структура автоматизированной учебно-исследовательской системы, основанной на использовании распределенной вычислительной сети на базе ПЭВМ, отличающаяся интегргчией микропроцессорного инструментального оборудовр"ия для обработки исходной информации и обучающих процедур;
алгоритмы обучающих процедур исследования и анализа биомедицинских прс весов, позволяющих осуществлять обработку биомедицинской информации в рамках комплексной микропроцессорной системы:
оптимизационные модели формирования учебных заданий, обеспечивающие выбор обучающих элементов и последовательности их реализации в системе и минимизирующие время выполнения заданий при необходимости изучения заданного информационного объема;
программно: и инструментальное обеспечение учебно-исследовательской системы, . ориентированные на интегрированное инструментальное обеспечение на базе микропроцессорной вычисл" тельной сети.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
Разработана и реализована автоматизированная учебная система инструментальной диагностики, реализованная в рамках инструментального микропроцессорного микродиагностического центра (ВДЦ) на базе учебных лабораторий межвуяовской кафедры "Компьютеризация управления в медицинских и педагогических системах" (КУМПС), входящего в вычислительную и информационную сеть Воронежского областного клинического лечебно-диагностического центра (ВОЩЩ). Разработанные модели и алгоритмы, ориентированные на использование распределенной вычислительной сети, обеспечивают эффективную многоуровневую обработку биомедицинской информации и позволяют создавать автоматизированные системы диагностики и лечения заболеваний.
Результаты диссертации внедрены в практику научно-исследовательских работ ВОКДЩ, используются в учебном процессе на кафедре кумпс ВГТУ и Международного университета высоких технологий при подготовке студентов по специальности 190500 -"Биотехнические и медицинские аппараты и системы". Ожидаемый экономический эффект от внедрения составляет 2 млн. рублей в год (в ценах 1995 года).
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на следующих конференциях и семинарах: Всероссийском совйцанйи-сешшаре "Математическое обеспечение высоких технологий в техника^ образовании и медицине" (Воронеж, 1994); Всероссийском совешанш-семиїаре "Математическое обеспечение высоких технологий в технике, образовании и медицине" (Воронеж, 19Г5); научио^практической конференции "Высокие технологии в практике учреждений здравоохранения г. Воронежа" (Во-
4 ронеж. 1995); семинарах межвузовской кафедры "Компьютеризация уп^чвления в медицинских и педагогических системах " (1992-1995); ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ВГТУ (1992-1995).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ.
Структура и объем работы, диссертации состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 142 страницах машинописного текста, списка литературы из 111 наименований, приложений на 35 страницах, содержит 36 рисунков к 7 таблиц.