5.5.2. Информо-структурные модели лечебно-диагностических процессов.

В общем случае получение любой измерительной информации осуществляется на основании анализа электрических сигналов с измерительных преобразователей {U}_ИП, подключаемых к материальным носителям этой информации. Формирование суждений о тактике лечения также связаны с обработкой информации, а передача решений осуществляется в виде управленческой информации. И только в лечебных процедурах на самой последней стадии предусматривается преобразование информационного сигнала в физический фактор воздействия. Следовательно, технологии медико-биоло­гических исследований представляют собой специфические информационные системы-процессы [ ], элементами которой являются операции по таким преобразованиям носителей информации разной физической природы – вещества и энергии (сигналов), при которых информационное содержание по возможности не искажалось.

Для изучения подобных систем эффективным оказался информационно-структурный анализ, о котором упоминалось в главе 4. Он позволяет построить информо-структурные модели конкретной системы-процесса – ИСМ, в которых в компактном виде записаны все выполняемые в них операции информационных преобразований. Однако для того чтобы эти записи можно был бы использовать при исследованиях различных технологий, необходимо вводить идентификаторы конкретных операций, которые используются в изучаемой технологии. Поэтому примеры ИСМ будут приведены в главах 10 и 11 при исследовании систем диагностических исследований и лечебных воздействий.

5.6. Виды медицинской техники для диагностики и лечения

Анализ тенденций развития подсистемы “ИО-Исс” убедительно показывает, что система исследований ИО постоянно усложняется за счет охвата основных элементов Исс и ИО дополнительными связями с включением все новых технических средств. Усложнение взаимосвязей между Исс и ИО приводит к мысли о необходимости рассмотрения биомедицинской техники различного назначения как подсистем в некоторой кибернетической системе, предназначенной для исследования состояния БО и управления этим состоянием. Для медицинских задач назначение такой системы определится как диагностика и лечение заболеваний человека. Такая система (рис. 5.5) по своим функциональным элементам напоминает систему автоматического регулирования.

Элемент ИО (в данном случае биологический объект БО) в системе соответствует объекту регулирования и представляет собой, в свою очередь, сложную многоконтурную систему регулирования с контурами S_i, R_i, которая в обычных условиях в состоянии ликвидировать возмущения, вызываемые факторами внешней среды, и гарантирует постоянство функциональных способностей БО: {X}_БО. Возмущающие факторы ОС могут иметь, например, социальный или психологический характер, но могут быть травмами или инфекционными процессами. Возмущающие факторы могут быть связаны также с нарушениями функционирования в отдельных подсистемах S_i, R_i. Если внешние возмущающие воздействия превышают определенную пороговую величину, зависящую от показателя эффективности функционирования (см. главу 4), то элемент ИО приобретает неустойчивость, функциональные способности {X}_БО ухудшаются. С помощью методов исследования (МИ) исследователь Исс получает информацию о функциональных способностях, состоянии систем БО и факторах окружающей среды. Эта информация сопоставляется в памяти исследователя с предполагаемой концептуальной моделью о ИО (блок Зн на рис. 5.5.), а результат сравнения представляет собой логический диагноз (ЛД), в соответствии с которым вырабатываются рекомендации Р по управлению ИО. С помощью методов воздействия (МВ), которые могут быть физическими, химическими, ручными и техническими, элемент БО снова возвращается к требуемому уровню функционирования. При необратимых изменениях функционирования полностью или частично могут быть заменены подсистемы S_i,R_i.

Используя модель, представленную на рис. 5.5, можно определить назначение и функции биомедицинской техники различных видов. Рассмотрим этот вопрос на примере решения медицинской задачи (рис. 5.6). В этом случае основные два элемента системы - пациент (П) и врач (В) - связаны между собой через каналы диагностики и управляющих воздействий.

В канале диагностики целесообразно выделить несколько групп технических средств:

- средства регистрации физиологических процессов (РФП), предназначенные для получения записей этих процессов на различных носителях информации (например, бумага, пленка);

- биоизмерительная техника (БИТ), которая позволяет получить количественные оценки параметров, характеризующих процессы;

- аналитико-измерительная техника (АИТ), включающая лабораторные приборы для исследования биопроб.

Кроме этих средств, необходимо учитывать и обычные методы обследования (ОМО), включающие опрос, осмотр, пальпацию и т. д.

В канале управляющих воздействий можно выделить средства лечебно-терапевтического воздействия (СЛТВ) и операционную технику (ОТ). Кроме них, естественно учитывать обычные методы лечения (ОМЛ): медикаменты, постельный режим, диетпитание и т.п.

Учитывая, что ряд нарушений функций организма выявляется только в ответ на внешние воздействия, в схеме указаны технические средства, используемые для функциональных исследований: средства функциональных дозированных воздействий (ФДВ) и средства регистрации и анализа ответных реакций (РАО).

Можно легко выделить еще несколько групп медицинской техники. Это уже рассмотренные выше группы экстракорпоральных (ЭКТУ), и имплантируемых (ИТУ) технических устройств, а также изделий протезостроения и средств реабилитации (ИПСР), применяемых в случае временного или полного выхода из строя подсистем П. Кроме того, целесообразно выделить и группу средств обработки информации (СОИ), связанную с анализом данных и выработкой рекомендаций, которая может включать как специализированные, так и универсальные ЭВМ.

В качестве еще одной группы можно выделить группу больничной техники (БТ), включающую большой арсенал вспомогательных средств обеспечения процессов диагностики, лечения и пребывания пациента в клинике.

Таким образом, рассмотрение системы выполнения медико-биологических исследований позволяет установить, что совокупность методов и средств исследований является одной из главных подсистем, определяющих эффективность всей системы в целом. От качества получения измерительной информации о состоянии БО, ее обработки и представления исследователю зависят суждения последнего о функциональных возможностях БО, что определяет выработку исследователем рекомендаций по управлению и, в конечном счете, определяет способность всей системы выполнять свое назначение.

Используя представление о функциональной системе сложного объекта (см. рис. 3. ), к которым без сомнения следует отнести и систему-процесс медико-биологи­ческих исследований, легко перестроить основную схему этих исследований, изображенную на рис. 5.2, в виде своеобразной “функциональной системы" медико-биологических исследований (рис. 5.7). Здесь полезный конечный эффект - состояние исследуемого объекта S_БО. Диагностические средства (ТСД) и подсистема органов чувств Исс (ПОЧ) играют роль рецепторной подсистемы, а различные средства управления состоянием организма (ТСВ, ТСУС, ТСЗФ ТСДВ) - роль эффекторной подсистемы. Исследователь, совместно с системами обработки информации и принятия решений ТСОИ, выполняет функции, аналогичные функциям рефлексивной подсистемы Реф. П. Процессы функционирования такой системы применительно к различным задачам медико-биологических исследования складываются в своеобразные "технологии" функционирования этой системы, т.е. в технологии проведения медико-биологи­ческих исследований. Такое представление позволяет еще раз убедиться в единстве принципов организации сложных систем различного назначения.