Автоматизированные системы для управления жизненно важными функциями организма

 

В отделениях реанимации и интенсивной терапии используют АС для помощи врачу при управлении жизненно важными функциями организма или для постоянного интенсивного наблюдения. Большая часть из них предназначена для индивидуализированного мониторного наблюдения за витальными параметрами организма. Такие системы называют прикроватными или мониторно-компьютерными системами (МКС). В настоящее время нормой для клинической практики является оборудование отделения реанимации и интенсивной терапии одной или даже не­сколькими МКС.

Безусловным достоинством большинства импортных МКС является их высокая надежность, простота съема данных, высокое качество датчиков и измерительных блоков. Отечественные разработки отличаются более выраженной интеллектуальной емкостью.

Мониторно-компьютерные системы призваны обеспечивать в режиме реального времени (on-line) регистрацию основных физиологических сигналов для исследования систем гомеостаза, расчет величин витальных параметров, представление волновых форм снимаемых кривых и цифровой информации на мониторе. До сих пор некоторые МКС имеют «моносистемную» (в плане физиологических систем) или близкую к ней направленность, например системы для наблюдения за состоянием кровообращения с возможностью регистрации респираторной кривой и расчетом частоты дыхания. Но становится все больше систем, в которых реализованы съем и обработка сигналов для получения оптимизированного набора жизненно важных показателей по принципу разумной достаточности.

Наиболее распространенный набор мониторируемых кривых включает: электрокардиограмму (мониторное отведение), сигнал для расчета артериального давления, кривую венозного давления, кривую для расчета минутного объема крови, капнограмму, фотоплетизмограмму.

В течение нескольких десятилетий обсуждается идея модульного построения прикроватных систем - несколько вариантов оформления со стандартным числом блоков для мониторинга и общим модулем питания.

Каждый блок представляет собой небольшой (стандартного размера) монитор определенного сигнала, блоки комбинируются в любой последовательности в зависимости от профиля отделения реанимации и интенсивной терапии. Несмотря на безусловную привлекательность, эта идея до сих пор не завоевала достойного места на рынке автоматизированных приборов и систем для слежения за витальными параметрами.

В МКС, как и вАС обработки сигналов для отделений функциональной и лабораторной диагностики, реализуется следующая технологическая цепочка:

1) датчики и электроды, наложенные на пациента;

2) измерительные блоки;

3) аналого-цифровой преобразователь;

4) вычислительные средства.

В результате аналого-цифрового преобразования непрерывные сигналы становятся массивами чисел, после чего обрабатываются с помощью специальных алгоритмов. При обработке сигналов широко используются модельные представления о физиологических системах организма. В МКС используется только автоматический способ обработки сигналов (без участия медицинского персонала). Однако до 15 % всей мониторинговой информации составляют артефакты.

Некоторую информацию вводят в МКС вручную: это паспортные, антропометрические данные (рост, масса тела, геометрические параметры тела), некоторые специальные параметры (атмосферное давление, влажность воздуха и др.), необходимые для расчетов. Ввод величин параметров вручную в основном осуществляется на этапе настройки АС на конкретного пациента и занимает до 5 мин. В определенных клинических ситуациях при необходимости экстренного начала мониторинга большую часть настройки можно опустить. Нельзя исключать лишь выбор монито­рируемых сигналов и ввод необходимой для их обработки специальной информации.

В мониторном режиме современные МКС работают сколь угодно долго. Работа осуществляется по циклическому принципу. Цикл мониторинга включает периоды:

1) съема сигналов;

2) их обработки;

3) представления обновленной информации на экране.

Длительность цикла мониторинга в современных автоматизированных следящих системах для отделения реанимации и интенсивной терапии составляет 1 мин. При этом визуализация регистрируемых кривых происходит практически в режиме реального времени.

Представление информации на дисплее осуществляется в нескольких стандартных формах, для каждой из которых обязательными являются краткая информация о пациенте - фамилия, инициалы, номер истории болезни, обновляемые величины заданных в данной МКС витальных параметров и «подсказки» по работе с системой.

В МКС применяются три наиболее используемых форм представления.

1. Экран волновых форм. На экране «плывут» несколько мониторируемых кривых (по выбору пользователя). Врач-реаниматолог оценивает состояние больного, ориентируясь в том числе и на форму регистрируемых кривых (мониторного отведения ЭКГ, кривой потока крови в крупных сосудах и т.д.).

2. Экран динамических трендов (тренд - изменение параметра во времени). На основной части экрана выводится динамика нескольких витальных параметров по выбору врача. По окончании каждой минуты осуществляется вывод вновь полученных величин. Такая форма представления особенно хорошо себя зарекомендовала при использовании быстро (и не всегда одинаково) действующих медикаментов и при использовании экстракорпоральных пособий.

3. Табличная форма представления витальных параметров. По оси абсцисс указаны параметры, по оси ординат - время. Форма снабжена линейками прокрутки. Получаемые в процессе мониторинга величины все время появляются в соответствующих ячейках таблицы. Таблица включает не только определенный в данной системе и относительно короткий перечень витальных параметров, а все рассчитываемые показатели (40 - 60).

По окончании мониторинга или в любой момент по желанию пользователя выводятся табличный и графический отчеты в ис­ходном или «свернутом» виде. Мониторно-компьютерная система хранит информацию за последние 24 - 48 ч динамического наблюдения. Информация может передаваться в отдельную БД для долгосрочного хранения.

В таких системах кроме повременных срезов основных физиологических параметров (частоты сердечных сокращений, ударного и сердечного индексов, артериального давления, центрального венозного давления, частоты дыхания, напряжения углекислого газа в конце выдоха, оценки неравномерности вентиляционно-перфузионных отношений и др.) используются результаты всех проводимых анализов, данные карты ведения больного, например жидкостного баланса.

В последнее десятилетие в разработке систем для управления жизненно важными функциями организма произошел качественный скачок. Отмечается рост числа АС для поддержки решений врача при интерпретации данных пациента отделения реанимации и интенсивной терапии - интеллектуальных автоматизированных систем для постоянного интенсивного наблюдения. Эти системы не являются системами для слежения за величинами витальных параметров. Они ориентированы на анализ не только информации, получаемой в процессе мониторинга, но всех имеющихся на момент анализа сведений о пациенте, включая анамнестические, клинические, лабораторные данные, а также информацию, полученную с помощью инструментальных методов исследования вне мониторинга.В реанимационной интеллектуальной АС должны реализовываться диагностические алгоритмы и решающие правила, полученные на больших объемах клинической информации путем интегрирования вычислительных процедур и экспертных оценок.

В интеллектуальных АС, предназначенных для помощи врачу при интерпретации данных, выделяют режимы:

1) для анализа состояния физиологических систем организма;

2) интерпретации динамики количественных параметров;

3) прогнозирования.

Режимы для анализа состояния физиологических систем организма предоставляют возможность оценки систем кровообращения, дыхания, кислотно-щелочного равновесия и др. По выбранному врачом временному срезу осуществляется построение заключения и выведение графического «портрета» состояния соответствующей системы организма. «Портреты» могут «пролистывать­ся» и «накладываться» друг на друга, что облегчает оценку динамики.

Режимы интеллектуальной АС, нацеленные на помощь врачу при оценке количественных параметров, предоставляют возможность выводить динамику одного или нескольких клинически значимых параметров пациента (в любых сочетаниях) в разных графических формах.

Самой востребованной является экран линейных трендов. На экран выводится динамика нескольких параметров по выбору врача за определенный промежуток времени. Каждый параметр выводится на отдельном графике, на котором также выведен диапазон условной нормы по данному параметру.

Одна из первых таких систем, в которой реализованы описанные режимы, - «Гастроэнтер» - была разработана в Российском государственном медицинском университете (руководитель разработки - Т. В. Зарубина).

Как МКС, так и интеллектуальные АС для постоянного интенсивного наблюдения могут использоваться в отделениях реанимации и интенсивной терапии независимо. Даже при отсутствии их интеграции они помогают врачу-реаниматологу в его непростой деятельности.

В ряде ЛПУ автоматизированные системы для постоянного интенсивного наблюдения являются важной составляющей АРМ медицинского персонала отделения реанимации и интенсивной терапии.

 

Контрольные вопросы

 

1. Каково назначение медико-технологических информационных систем?

2. Какие функции обеспечивают медико-технологические информационные системы?

3. Как медико-технологические информационные системы подразделяются по целевому назначению?

4. В каких отделениях ЛПУ используются автоматизированные системы для обработки медицинских сигналов и изображений?

5. Дайте характеристику возможностям современной автоматизиро­ванной системы для обработки медицинских сигналов и изображений.

6. Какие системы выделяют среди автоматизированных систем для консультативной помощи в принятии решений?

7. Кто является пользователями автоматизированных систем для кон­сультативной помощи в принятии решений?

8. Для решения каких клинических задач используется вычислитель­ная диагностика?

9. Дайте определение экспертной системы. Какова ее главная особен­ность?

10. Назовите требования, предъявляемые к медицинским экспертным системам.

11. Кто участвует в разработке экспертной системы?Какие базовые функции реализуются в экспертной системе?

12. Для чего предназначены мониторно-компьютерные системы?

13. Какие функции обеспечивает мониторно-компьютерная система?

14. Что такое «цикл мониторинга»?

15. Назовите формы представления информации в мониторно-компью-терной системе.

16. Для чего предназначены интеллектуальные автоматизированные системы для постоянного интенсивного наблюдения?

17. Какие возможности врачу предоставляют интеллектуальные си­стемы для постоянного интенсивного наблюдения?

18. Определите место МКС и интеллектуальных систем для постоян­ного интенсивного наблюдения в клинической практике.

 

Тема 14

 

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ РАБОЧЕЕ МЕСТО МЕДИЦИНСКОГО РАБОТНИКА

 

Основные функции автоматизированного рабочего места медицинского работника

 

Автоматизированное рабочее место медицинского работника - это комплекс, обеспечивающий ведение БД, обработку информации и поддержку процессов принятия решений в определенной предметной области.

Аналогом АРМ в зарубежных источниках является компьютеризированная врачебная система записи состояния здоровья –Computerized physician order entry (СРОЕ).

Можно выделить несколько основных функций АРМ.

1. Регистрация пациентов (в АРМ медицинской сестры регистратуры, приемного отделения) и направление на обследование, к врачам-специалистам и на госпитализацию (в АРМ врача, заведующего отделением, главного врача и его заместителя, главного специалиста).

2. Ведение медицинской документации. Эта функция реализуется в большинстве АРМ медицинских работников. Она включает обеспечение ввода, коррекции и хранения данных. Специальный модуль обеспечивает доступ к личному архиву и общим архивным данным с целью поиска прецедентов, что особенно важно при диагностике редких и сложных случаев заболеваний и выборе оптимальной для конкретного случая схемы лечения.

3. Сортировка заявок в АРМ врачей, фельдшеров и медицинских сестер: в системе скорой медицинской помощи, при телемедицинском консультировании, массовом поражении в чрезвычайных ситуациях и военно-полевых условиях.

4. Планирование профилактических эпидемиологических мероприятий (вакцинации, иммунизации) и контроль их выполнения в установленные сроки (в АРМ медицинской сестры прививочного кабинета). Модуль вакцинации и иммунизации должен включать медицинские показания и противопоказания к проведению прививок как постоянного, так и временного характера (например, эпидемиологическая обстановка в регионе, недавно перенесенное пациентом заболевание, выраженные аллергические реакции в анамнезе и т.д.). Этот АРМ строится в соответ­ствии с установленными нормативными требованиями, включая автоматическое формирование журнала прививочного кабинета.

5. Планирование диспансерных осмотров. Это функция АРМ врача поликлиники (общей практики, участкового, специалистов).

6. Поддержка лечебно-диагностических мероприятий. В АРМ врачей эта функция включает компьютерную диагностику, прогнозирование осложнений и динамики патологического процесса, выбор плана обследования и лечения (на основе утвержденных для конкретной патологии стандартов). Поддержка процесса выбора лечебной тактики предусматривает прогностическую оценку предлагаемого подхода, а конкретные методы лечения - учет показаний, противопоказаний, ограничений, совместимости и побочных эффектов препаратов для конкретного больного, расчет дозировок, ингредиентного баланса жидкостей и парентерального питания в перерасчете на массу или поверхность тела. При планировании оперативного вмешательства проводится автоматическая оценка риска предполагаемого исследования с учетом критерия альтернативы, обусловленного тяжестью состояния.

7. Обработка данных и ведение электронного документооборота при проведении лабораторных, функциональных, радиологических и инструментальных исследований, в том числе с использованием программно-аппаратных комплексов. Поддержка лабораторной диагностики включает оценку результатов исследований в сравнении с нормальными половозрастными значениями показателей, при учете установленного или предполагаемого диагноза и тяжести состояния, а также контроль качества исследований для оценки воспроизводимости, точности, правильности получаемых результатов. Поддержка функциональной и лучевой диагностики в рамках соответствующих АРМ включает: а) проведение расчетов (например, при анализе медицинских сигналов); б) сравнительный анализ физиологических параметров в разные возрастные периоды жизни и при различной патологии, масштабирование и контрастирование изображений, их наложение и сопоставление за различные временные интервалы, т.е. сравнение различных наблюдаемых паттернов (образов) с возможностью их представления в графической форме. Возможен просмотр как отдельных хранимых изображений, так и видеорядов, характеризующих процесс в динамике.

8. Поддержка врачебных решений в процессе контроля мониторируемых показателей физиологического состояния организма. Непрерывный или дискретный контроль параметров жизненно важных систем организма с учетом диагноза и тяжести состояния пациента при одновременном анализе предшествующих и текущих записей в БД позволяет повысить эффективность поддержки принятия врачом оперативных решений.

9. Компьютерное экспериментирование в фармакологии при создании новых фармакологических препаратов и при анализе взаимодействия лекарственных средств между собой. Виртуальный аспект процесса разработки новых медикаментов предполагает использование БД имеющихся фармакологических средств, включающее полный спектр их структуры и физико-химических свойств. Это необходимо для определения будущей реакционной способности метаболита, оценки потенциальной биотрансформации веществ, прогнозирования антипродуктивных качеств лекарственных препаратов и т.д. Аналогичным образом на основании знаний о химических и физических свойствах препаратов обеспечивается анализ взаимодействия лекарственных средств между собой.

10. Поддержка организационных решений, включая прогнозирование и медико-тактические решения в чрезвычайных ситуациях.

11. Медико-статистическая обработка данных. Эта функция должна быть предусмотрена в любом АРМ, но только в АРМ врача- статистика является основной наряду с поддержкой базы медико-статистических данных.

12. Расчет стоимости консультаций, обследования и лечения. Эта функция может осуществляться при необходимости на любом АРМ, но является основной для АРМ экономиста ЛПУ, в котором обычно предусмотрены возможности для углубленного экономического анализа деятельности медицинского учреждения, специальных служб или системы здравоохранения.

13. Доступ к информационным ресурсам и дистанционный обмен данными. Эта функция предполагает возможность: а) обращения к разнообразным базам медицинских данных внутри учреждения (включая БД других АРМ), в специализированной корпоративной сети, в Интернете; б) обмен данными с использованием wifi-технологий в целяхтелеконсультирования и интерактивный аудио/видеообмен при видеоконсультациях.

Как видно из изложенного, АРМ медицинского работника - это общее понятие, объединяющее большой ряд АРМ, специализированных в соответствии с профилем деятельности работника. Почти любые проблемно-ориентированные АРМ могут функционировать самостоятельно или в составе ИМС.

 

Классификации автоматизированных рабочих мест

в здравоохранении

 

Автоматизированные рабочие места классифицируют по разным критериям: назначению, технологии построения и т.д. Рассмотрим классификацию АРМ, используемых в медицинских учреждениях, в соответствии с их предназначением. Они подразделяются на три класса, внутри которых выделяют еще по несколько подклассов.

1. Медико-технологические:

• клинические - АРМ врачей лечебных отделений, врачей- консультантов, фельдшеров, медицинских сестер;

• функциональные, радиологические, лабораторные - АРМ врачей функциональной диагностики, радиологических отделений, клинико-биохимических лабораторий и др.;

• фармакологические - АРМ специалистов, осуществляющих разработку лекарственных средств.

2. Организационно-технологические:

• организационно-клинические - АРМ заведующих отделениями, заместителей главных врачей по лечебной работе, главных специалистов;

• телемедицинские - АРМ сотрудников, обеспечивающих проведение телеконсультаций.

3. Административные:

• административно-управленческие - АРМ главных врачей, руководителей органов управления здравоохранением всех уровней;

• медико-статистические - АРМ сотрудников организационно-методических отделов и отделов статистики ЛПУ;

• медико-экономические - АРМ заместителей главных врачей ЛПУ по экономике, сотрудников экономических подразделений органов управления здравоохранением.

По нашим понятиям АРМ в некоторой степени могут быть отнесены к классу Decision Support Systems (DSS) (системам поддержки принятия решений (СППР)).

В 2005 г. С. А. Гаспарян предложил классификацию АРМ по их принадлежности к определенному функциональному классу или уровню. Автоматизированное рабочее место первого уровня позволяет осуществлять ввод информации, ее хранение, поиск и выдачу по запросу; второго уровня - должно реализовать расчет параметров, характеризующих состояние объекта управления; третьего уровня - обеспечивать диагностику, дифференциальную диагностику; четвертого уровня - включать функцию прогнозирования и выбора способа воздействия на объект управления.

Такая классификация определяет реализацию отдельных функций, простейшие из которых (ввод, хранение, поиск, обработка и др.) являются обязательными для АРМ более высокого уровня.