Медицинские приборно-компьютерные системы (мпкс)

Основное отличие этого класса систем – относятся к мед информационным системам базового уровня, работа ведется в условиях непосредственного контакта с пациентом в режиме реального времени. Они являются сложными программно-аппаратными комплексами. Для их работы необходимо помимо вычислительной техники использовать специальные мед приборы и средства связи.

Три основные составляющие МПКС:

1. Медицинское обеспечение – включает в себя способы реализации мед задач (наборы, используемых методик, измеряемые физиологические параметры и методы их измерения, определение способов и границ воздействия на пациентов)

2. Программное обеспечение – математические методы обработки информации, алгоритмы и программы, управляющие функционированием системы

3. Аппаратное обеспечение – способы реализации технической части системы (средства получения медико-биологической информации, средства осуществления лечебных воздействий, средства лечебной техники)

Области применения МПКС:

1. Мед диагностика

2. Системы для проведения мониторинга – при непрерывном наблюдении за больными в палатах интенсивной терапии

3. Для выполнения мониторной работы используют мониторные МПКС, они обладают средствами экспресс-анализа в реальном времени. Системы управления лечебным процессом – системы интенсивной терапии, системы с биологической обратной связью, а также искусственные органы. Системы, управляющие лечебным процессом могут предоставлять пациенту информацию о его состоянии и регулировать действия пациента по корректировки этого состояния.

4. Телемедицина – комплекс современных лечебно-диагностических методик для дистанционного управления мед информацией. Телемедицина первоначально возникла с развитием космических полетов, когда передавались данные о жизнедеятельности космонавтов и данные о необходимых лечебных действиях.

Области реализации телемедицинских технологий:

1. Обслуживание групп населения, имеющих ограниченный доступ к мед службам

2. Система диагностических центров, связанная дистанционно с лечащими врачами в различных лечебных учреждениях

3. Ситуация экстренной помощи, когда требуется консультация специалиста или проведение дистанционной хирургической операции с помощью специальных систем манипуляторов с дистанционной связью

4. Дистанционное мед образование

Дискретизация сигналов

При дискретизации во времени непрерывный аналоговый сигнал заменяется последовательностью отсчетов, величина которых равно значения сигнала в данный момент времени. По таким отсчетам можно восстановить исходную непрерывную функцию с заданной точностью. Возможность точного воспроизведения зависит от времени между отсчетами.

В.А. Котельников – советский ученый главный разработчик систем радиотехники.

Теорема Котельникова впервые обосновала возможность цифровой передачи информации и стала одной из основ современной теории информации. Известно, что любое сложное колебание (сигнал) можно разложить на гармонические колебания с разными частотами (анализ Фурье).

Теорема Котельникова: если измеряемая величина непрерывно изменяется во времени и ее можно представить в виде суммы колебаний с различными частотами, то такую величину можно представить с помощью дискретных отсчетов, взятых через интервалы времени Δt равные или меньшие 1/2*F_max

F_max – наибольшее из частот

Теорема Котельникова лежит в основе работы всех современных аналогово-цифровых преобразователей (АЦП).

АЦП – приборы, предназначенные для преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму. В медицине АЦП – это обязательная часть программно-аппаратных комплексов регистрации и анализа кардиограмм, энцефалограмм и т.д. АЦП может изготавливаться либо в виде отдельной микросхемы, устанавливаемой в прибор или в виде отдельной платы для компьютера. Каждая реализация АЦП имеет свои преимущества: плата, устанавливаемая в компьютер, может принимать широкий диапазон сигналов, то есть работать с разными приборами. В то время как микросхема АЦП внутри измерительного прибора хорошо приспособлена к данному прибору, но работает только с ним.

Характеристики АЦП:

1. Частота дискретизации – количество отсчетов за единицу времени

2. Разрядность – количество дискретных значений, которые преобразователь дает на выходе. Измеряется в битах

Например, АЦП, выдающий 256 дискретных значений, имеет разрядность 8 бит. Потому что 2⁸ = 256. Разрядность выбирается в зависимости от величины входного сигнала и в зависимости от точности его измерения.

(10-0) /2⁸=10/256=0,039 вольт