автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Моделирование и синтез специализированного интеллектуального АРМ для кардиотехнологии

На правах рукописи

\

ЯКОВЛЕВ Юрий Ренгольдовнч

МОДЕЛИРОВАНИЕ И СИНТЕЗ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО АРМ ДЛЯ КАРДИОТЕХНОЛОГИИ

Специальность 05.13.16 - Применение вычислительной техники, математических методов и моделирования в научных исследованиях

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург 1997

Работа выполнена в лаборатории компьютерной клинической биофизики Екатеринбургского Инфарктного Центра и на кафедре вычислительной техники Уральского государственного технического университета.

Научный руководитель -

Научный консультант -

Официальные оппоненты:

Ведущая организация •

Защита состоится

доктор технических наук, профессор, действительный член МАИ Гольдштейн С.Л.

доктор медицинских наук, профессор, действительный член АИН РФ ^

Габинский Я.Л.

доктор технических наук, профессор, действительный член МАИ Логиновский О.В.;

доктор технических наук, профессор, член корр. АИН РФ Зобнин Б.Б.

институт математики и механики УРО РАН,: отдел вычислительной техники

1997 г. в

_ч. на заседании

специализированного совета № К.063.14.13 Уральского государственного технического университета по адресу:

620 002, г. Екатеринбург, УГТУ. 4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УГТУ.

Автореферат разослан "_

1997 г.

Справки по телефону: (3432) 44-85-74

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

Култышева В. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Медицина - одна из первых областей, где нашли практическое применение достижения искусственного интеллекта и современных информационных технологий. Кардиотехнология также является традиционным объектом информатизации. Однако интеллектуально-информационные разработки для медицины, как правило, опираются на знания экспертов по типовым ситуациям медико-технологического процесса, не предлагая ничего для работы в условиях возникновения нетипичности. Между тем, доля нетипичных ситуаций в кардиотехнологии составляет ^ге менее 15-20%.

Кроме того, в традиционных интеллектуальных системах для медицины основное внимание уделяется логическому выводу, интерпретации ответа, интерфейсу. Значительно меньше внимания отводят когнитологическому и системно-когнитологическому аспектам. Между тем, достижения в области системотехники позволяют в настоящее время создавать на основе современных информационных технологий интеллектуальные специализированные АРМы, способные охватить деятельность всех лиц, принимающих решение в медико-технологическом процессе, с обеспечением каждой группы производственных отношений достоверными и своевременными данными и знаниями.

В этой связи актуальны разработки по моделированию и синтезу специализированных интеллектуальных АРМ для кардиотехнологии.

Работа выполнялась в соответствии с программой фундаментальных ^сследований Госкомитета РСФСР по делам науки и высшей школы "Исследование, разработка, освоение и выпуск мелкосерийной и малотоннажной наукоемкой продукции для отраслей народного хозяйства РСФСР" (тема: "Моделирование и компьютеризация технологических процессов") на 1991-1993 гг., научно-технической программой Госкомитета по высшей школе РФ "Автоматизированные системы медико-биологического назначения" (тема: "Интеллектуальные средства диагностики в локальной компьютерной сети кардиологической клиники) на 1992-1993 гг., при поддержке департамента здравоохранения г. Екатеринбурга (1991-1995 гг.) и в рамках

программы научно-практических исследований "Развитие лечебно-диагностических кардиотехнологий" Екатеринбургского Инфарктного Центра (1990-2000 гг.).

Цель диссертационной работы - моделирование и синтез специализированного интеллектуального АРМ для кардиотехнологии (СИ АРМ).

Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие задачи:

- определение и анализ лозунгов, проблематики, объектов, целей и задач системного проектирования перевода медицинского учреждения кардиологического профиля (МУКП) в новое качество; _

- синтез структуры требований к СИ АРМ; ™

- ннформационно-когнитологическое моделирование СИ АРМ;

- синтез и испытание СИ АРМ.

Методы исследования. Проведенные в работе исследования и разработки базируются на использовании достижений системологии, системотехники, теории моделирования, теории управления, информатики, дискретной математики, искусственного интеллекта.

Научная новизна

1. Предложена методика ролевого подхода к декомпозиции глобальной цели системного проектирования кардиологических СИ АРМ и дан ее анализ по сравнению с технологическим и ресурсным подходами при получении списка требований к СИ АРМ.

2. Введено понятие нетипичной проблемной медико-технологической ситуации и предложен пакет концептуально-системных кортежных моделей оценки нетипичное™^ запроса/ответа по нетипичной ситуации.

3. Введено понятие ситуационного досье, предложена его структура и система знаний об оценке нетипичной проблемной ситуации, изложен принцип ситуационного мониторирования.

4. Предложена иерархическая тезаурусная система знаний о деятельности МУКП с гипертекстами в виде функционально-структурных, информационных, ситуационных и алгоритмических моделей.

Научно-практическая ценность

1. Дан подход и методика работы с нетипичной проблемной медико-технологической ситуацией, годные для практической реализации при современном уровне системно-управленческой культуры, информационной технологии и социального заказа кардиологов.

2. Адаптирован метод получения и анализа списков лозунгов, проблематик, проблем, объектов, целей и задач для системно обоснованного технического задания на интеллектуально-информационный АРМ для кардиотехнологии.

^ 3. Разработаны основы методического, информационного, программно-аппаратного и организационного обеспечения СИ АРМ для нетипичной проблемной медико-технологической ситуации на стыке "инфаркт миокарда - качество крови".

4. Предложена (на основе мониторирования нетипичной проблемной медико-технологической ситуации) технология наполнения и взаимодействия систем знаний "Досье ситуаций", "Кардиотехнология" и "Перевод МУКП в новое качество (ПНК МУКП)" в составе СИ АРМ, испытанная и внедренная в лаборатории компьютерной клинической биофизики ЕИЦ.

На защиту выносятся:

1. Пакет моделей:

- кортежных (процедуры анализа нетнпичности, оценки нетипичности ситуации, ситуационного досье, запроса/ответа, составляющих методического обеспечения СИ АРМ);

^ - структурно-функциональных (медико-технологической деятельности МУКП в реальном и желаемом состояниях, обеспечения качества сердечно-сосудистой системы);

- информационных (реального состояния лицензируемой части МУКП, желаемого состояния медико-технологической деятельности МУКП);

- алгоритмических (деятельности системного аналитика по проектированию ПНК МУКП; взаимодействия специализированных локальных АРМов (СЛ АРМ) и ЛПР МУКП в реальном и желаемом состояниях; работы СИ АРМ по оценке качества крови в кардиотехнологии);

- ситуационных (нетипичной кардиологической ситуации в лечебном и диагностическом аспектах).

2. Стратегия , тактика и техника работы с нетипичной кардиологической ситуацией на основе триады: ситуационное досье - кардиотехнология - ПНК МУКП.

3. Основные виды обеспечения СИ АРМ (методическое, информационное, программно-аппаратное, организационное) с результатами настройки СИ АРМ на реальную нетипичную медико-технологическую ситуацию.

Апробация работы. Результаты диссертации представлены и доложены на международной научно-практической конференции "Измерительно-информационна технологии в охране здоровья" (Санкт-Петербург, 1995г); на всероссийской научно-практической конференции "Новые высокие технологии и проблемы реструктурирования и приватизации предприятий" (Екатеринбург, 1995); на научно-технической конференции АИН РФ "Наука и образование - XXI веку (Екатеринбург, 1995); на тематическом конгрессе "Информационная проблематика нечетких технологий" (Екатеринбург, 1996); на 15-th International Conference on Coherent and Nonlinear Optics (St.Peterburg, 1995), на 8-th Laser Optics Conference (St.Peterburg, 1995)

Публикации. По результатам диссертационного исследования опубликовано 44 научных работы, в том числе патент РФ, 2 монографии, 12 статей.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти

глав, заключения, списка литературы, включающего_182_наименований. Общий

объем работы -_176_стр., из них -_157_стр. основного текста.

Введенные сокращения и определения: ^

МУКП - медицинское учреждение кардиологического профиля;

ЕИЦ - Муниципальное предприятие "Екатеринбургский Инфарктный Центр";

МТД - медико-технологическая деятельность;

О ИМ - острый инфаркт миокарда;

СИ АРМ - специализированный интеллектуальный АРМ для кардиотехнологии;

СЛ АРМ - специализированный локальный АРМ для кардиотехнологии;

ИКК - исследования крови в кардиотехнологии;

ОККК - оценка качества крови в кардиотехнологии; КФС - анализ кристаллических фаз субстратов;

НПМС - Нетипичная проблемная медико-технологическая ситуация - ситуация, описание которой выходит за рамки фиксированной системы знаний о МТД и объекте МТД (например, пациенте), а деятельный интерес требует развития системно-структурных представлений о МТД;

Д - Ситуационное досье - инструментарий для фиксации и мониторирования НПМС:

) Д=<СИ, СД; Rl>, (1)

где СИ - совокупность источников информации, СД - совокупность действий по триаде "источники информации-ситуационная модель - пользователь", R1- матрица связи.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении показана актуальность выбранной темы.

В первой главе в результате компилятивного обзора 190 литературных источников (по медико-технологическому, системно-управленческому, информационно-интеллектуальному и компьютерно-сетевому аспектам проблемы) с анализом полученной информации были выделены предпосылки для создания СИ АРМ. Сформулирована цель работы и поставлены задачи для ее достижения.

Во второй главе приведен материал по системному проектированию перевода МУКП в новое качество для фазы 1 - определены и проанализированы лозунги, проблематика, объекты, цели и задачи.

^ Выявлен системно-структурный характер решаемых проблем МУКП, показана несводимость проблематики (ПР) к одной предметной области:

ПР = aobncndnenfr-iinjrik, (2)

где асА, ЬсВ, ссС, dcD, есЕ, fcF, icl, jcJ, kcK, А, В, С, D - потребности, противоречия, стимулы, интересы; Е, F, I, J, К - современные медицинские услуги в аспектах: reo-, законодательно-правовом, финансово-ресурсном, административно-управленческом и медико-технологическом соответственно.

Проведен анализ реального состояния МУКП (табл. I) и сформулирована концепция желаемого.

Таблица 1

Экспертная оценка значимости основных видов деятельности МУКП

№ п/п Вид деятельности МУКП Значимость вида деятельности, %

Идеальная с позиции равнопроч-ности фактическая желаемая на первом этапе

1 Финансово-экономическая 30 15

2 Лечебно-диагностическая 30 40

3 Научно-исследовательская 5 10

4 Организационно- 14.7 15 20

управленческая

5 Строительная 10 5

6 Социальной защиты 5 5

7 Внешние связи 5 5

I

КОНЦЕПЦИЯ ЖЕЛАЕМОГО СОСТОЯНИЯ МУКП ТИПА ЕИЦ заключается в обеспечении нового качества постановок и решений медико-технологических задач на основе формирования и развития системных представлений об информационно-стратегическом, организационно-тактическом и оперативно-технологическом уровнях деятельности руководителей и исполнителей всех звеньев путем рационального использования всех ресурсов ЕИЦ, направленном на создание гибкой кардиотехнологии с целью обеспечения конкурентоспособности МУКП.

Выход на список актуальных объектов выполнен методом структурирование типового технологического процесса, под которым понималась медик^ технологическая деятельность МУКП. В результате показано, что СИ АРМ должен быть настроен на работу с нагруженными границами "типичная ситуация/нетипичная ситуация", "острый инфаркт миокарда/нарушение качества крови" и связанными с ними организационными структурами "МУКП" и "компьютерная лаборатория биофизики" в интересах концепции желаемого состояния МУКП, а именно, обеспечение его конкурентоспособности на заданном уровне.

Полученные результаты и сделанные выводы позволили предложить стратегию перевода МУКП в новое качество, закладываемую в специализированный интеллектуальный АРМ для поддержки непрерывного развития системных представлений об МТД МУКП, на основе разрабатываемых систем знаний определенного типа.

В третьей главе проведен системный синтез функций СИ АРМ и дан пример получения списка требований к СИ АРМ, в том числе:

- предложен формализм ролевого подхода, использованный для получения списка функций СИ АРМ, заключающийся в представлении сложной кооперативной МТД как

средства связывания разных представлений об объекте МТД в двух аспектах: предметном и вспомогательном (системном, информационном, компьютерном);

- проведено сравнение списков задач и функций, полученных с использованием технологического, ресурсного и ролевого подходов;

- предложен принцип перехода от задач к функциям СИ АРМ, заключающийся в нахождении как минимум двух составляющих любой задачи: информационно-логической и творческой;

- предложены свойства для оценки функций СИ АРМ и правила их количественного выражения, позволяющие оперировать нечеткими множествами с помощью аппарата классификации;

- проведена структуризация функций СИ АРМ в виде иерархии, ориентированной на создание запросов в виде меню-системы;

^ - получена структура требований к СИ АРМ и оценено их количество;

- приведен пример получения требований к СИ АРМ по проблеме ОККК.

Из 42 задач, выявленных декомпозицией глобальной цели, получено 83 функции, сгруппированных для трех уровней в 7 технологических групп (рис. 1).

В четвертой главе синтезирован пакет моделей (табл. 2, рис. 2-5):

- кортежных (процедуры анализа нетипичности, оценки нетипичности ситуации, ситуационного досье, запроса/ответа, составляющих методического обеспечения СИ АРМ);

- структурно-функциональных (МТД МУКП в реальном и желаемом состояниях, обеспечения качества сердечно-сосудистой системы);

- информационных (реального состояния лицензируемой части МУКП, желаемого состояния медико-технологической деятельности МУКП);

Уровень А (стратегический)

Уровень В ¡(тактический)

Уровень С (технологический)

Группы функций СИ АРМ

Номера функций СИ АРМ

3, 5, 9,11, 21, 23, 24, 25, 26, 28, 36, 38, 44, 46

1,7,19, 34, 40, Й2)

13,® 30, 76

28,32

2, 6, 8,12, 14,(^@(20) 22,27, 29, 31, 33, 35,(37) 39,@м| 45, 47, 51, 52, 55, 56, 59, 60,@ 68@@@ 77. 78,@

49)53,1

,65) 69

48,(501 54,@(63)@@ 70, 71, 75, 79^@(8|)@@

25

17

30

67

67

Рис. 1. Полная структура функций СИ АРМ (А: 1 - рутинные технологичньш процедуры; 2 - рутинные нетехнологичные процедуры; 3 - наукоемкие нетехнологичные процедуры;4 - специфические высокоинтеллектуальные процедуры в мультимедийной среде; С: технологические группы функций), где кружками обведены функции, выбранные для первоочередной реализации, с их долевым (%) вкладом

- алгоритмических (деятельности системного аналитика по проектированию ПНК МУКП; взаимодействия СЛ АРМов и ЛПР МУКП в реальном и желаемом состояниях; работы СИ АРМ по оценке качества крови в кардиотехнологии);

- ситуационных (нетипичной кардиологической ситуации в лечебном и диагностическом аспектах).

В пятой главе приведены материалы синтеза и испытания СИ АРМ.

В результате функционально-структурного моделирования с применением методологии и инструментария системного проектирования (IDEF0) был сделан выход на прототип СИ АРМ, определено его место в технологии МУКП. Разработана структура предлагаемого решения (рис. б), включающая 12 блоков прототипа, из которых 5 требовали модернизации, и 11 вновь вводимых блоков. ^ Проведена настройка СИ АРМ на реальную нетипичную ситуацию пациента "А" по сценарию функционирования СИ АРМ при отработке нетипичной проблемной медико-технологической ситуации пациента "А" (табл. 3). Системно-предметные знания о деятельности МУКП были представлены в виде системных интеллектуальных подсказок (сип) трех уровней (схема - маршрут - процедура, рис. 7). В результате получены новые предметные знания:

-для врача - диагноста и исследователя - новый биофизический метод оценки качества крови (КФС);

- для лечащего врача - новая технология выхода из нетипичной ситуации;

- для руководителя - система координат по оценке эффективности использования резервов (рис. 8), ее наполнение, интерпретация, схема маневрирования ресурсами.

Стандартная аппаратно - программная поддержка СИ АРМ включала: программно-аппаратный комплекс по ОККК (AT-486/DX-4-500, микроскоп NU-2e, ррлекамера, специализированный видеоконтроллер, программное обеспечение SIAMS (Екатеринбург), MAGIUS (Санкт-Петербург), PATTERN (Екатеринбург, ЕИЦ), лабораторное оборудование для препарации образцов) и программно-аппаратный комплекс оператора, принимающего решение по ОККК (AT-486/DX-4-500, аппаратно-

Таблица 2

Результаты моделирования по теме диссертации (сводная таблица)

Виды моделей (кол-во) Перечень объектов моделирования (кол-во) Примеры

1 2 3

Кортежные (24) - процедура анализа нетипичности (1), - оценка нетипичное™ (9), - ситуационное досье (5), - запрос/ответ по нетипичной ситуации (7), - составляющие методического обеспечения СИ АРМ (2) Ситуационное досье, см. (1) где СИ = <КБД, Б БД, ИЧБД; И2>, (3) где КБД - компьютерные БД, ББД - бумажные носители информации, ИЧБД - интеллектуально-человеческие носители информации; Я2 - матрица связи. СД = < ОН, ГК, РО, СМ; И3>, (4) где ОН - оценка нетипичности, ГК - генерирование комментариев данных, РО - редактирование ответа, СМ - ситуационное мониторироваие, ЯЗ -матрица связи. Запрос/ответ: ЗП = <СН, СМ, ПР; И4>, (5) где СН - синтаксис, СМ - семантика, ПР - прагматика, 114 - матрица связи. ■ СН = <ДА, ИН, ФП; Я5>, (б) где ДА - дедуктивный аппарат (языки текстов, схем, таблиц, изображений, документов и т.п.), ИН - инструментарий представления информации, ФП -форма представления информации, Я5 - матрица связи. СМ = < А, И, О; 116>, (7) где А - адресность запроса (первичное определение адреса источников информации), И - информация, О - ограничения на запрос/ответ, Я 6-матрица связи. ПР=<П1, П2, ПЗ, П4; И7>, (8) где П1 - определение, П2 - пример, ПЗ - источник информации, П4 - способ обработки информации, И.7 - матрица связи.

Продолжение табл. 2

Структурно-функциональные (17)

• медико-технологическая деятельность МУКП в реальном состоянии (7),

■ медико-технологическая деятельность МУКП в желаемом состоянии (8),

• обеспечение качества сердечно-сосудистой системы (2)

Пациент на входе (до лечения)

11-

Информация о

Лицензируемые службы

Иформациоино-творческое сырье 13-

Управление С1

( Штатное расписание, -ь-} инструкции лицензионной

М1 Механизм реализации

комиссии

Отчет о меди ко* технологической деятельности

Отчеты, потребности запросы

Обеспечение кадрами, расходными материалам*, оборудованием

Нелицензи' руемые службы

Пациент на выходе (пролеченный)

Информация о пациенте а выходе (история болезни) -».02

Отчет О деятельности МУ -►ОЗ

V

Отчет об

административно-

хозяйственной

деятельности

Внутренние

приказы по реорганизации, повышению качества, формы отчетов

Рис. 2. Медико-технологическая деятельность МУКП в реальном состоянии

Информационные

(2)

- реальное состояние медико-технологической деятельности МУКП (1),

■ желаемое состояние медико-технологической деятельности МУКП (1)

Желаемое состояние медико-технологической деятельности МУКП

(см. рис. 5)

Окончание табл. 2

Алгоритмические

(б)

- деятельность системного аналитика по проектированию ПНК МУКП (1),

- алгоритм взаимодействия СЛ АРМов и ЛПР МУКП в реальном состоянии (1),

• алгоритм взаимодействия СЛ АРМ и ЛПР МУКП в желаемом состоянии (1),

• алгоритм проведения испытаний СИ АРМ (2),

• алгоритм работы СИ АРМ по ОККК (1)

(Начал$ р список пациентов ЕИЦ ' —у • список врачей ЕИЦ

/' [_. список экспертов (эксперты №1-5)

~ Результаты работы СИ АРМ:

• мониторное представление ситуации

• новые знания

• новые технологии

• новые стандарты (шаблоны, МЭСы)

(конец)

Рис. 3. Алгоритм проведения испытаний СИ АРМ

Ситуационные

- нетипичная кардиологическая ситуация по лечебному и диагностическому аспектам (4)

Ресурсы ЕИЦ

Рис. 4. Ситуационная "звезда" по пациенту "А"

фиксируется в

готовит инфор

ШАб Л О Н -НА-Ф И КСАЦИ Ю-СИТУАЦИИ

№-щаблона-на-фиксаиию-ситуации набор-данных (РК) имя (ГК)

№-нового-шаблона-на-фиксацию (ГК)

ПАЦИЕНТ

фиксируется в

фописывает

1

набор-данных имя

номер-шаблона-лечения (FK) номер-класса-ситуации (FK)

СИТУАЦИЯ

ИСТОРИЯ-БОЛЕЗНИ-БД

аспекты-рассмотрения уровни-рассмотрения

№-шаброна-на-Фиксрцию-ситуаиии (РК1

~гт~

номер-истории-болезни

шаблон-для-фиксации-ситуации номер-класса-ситуации (FK) номер-шаблона-лечения (FK) №-шаблона-на-фиксацию-ситуации (FK)

W~9

аспекты-рассмотрения (FK) уровни-рассмотрения (FK) ' №-ш а блона-на-Ф икс аш>о-ситуации (FK)

КЛАСС-СИТУАЦИИ

I принадлежит одному то

^дмер-класс а-ситуации

нозологичес кая-форма симлтомокомплекс аспекты-рассмотрения (FK) уровни-рассмотрения (FK) Мв-шабпона-на-фиксацию-ситуации (FK) Ns-нового-класса-ситуаций (FK)

фиксируется в

J указывает на

ШАБЛОН_ЛЕЧЕНИЯ

номер-шаблона-лечения

номер-класса-ситуации (FK1

лекарства процедуры план-приема средства-контроля Ю-нового-шаблона-на-лечеиив (РК)

фиксируется в

аспекты-рассмотрения уровни-рассмотрения (FK) №-ш?$лонз-*а-Фиксэцию-ситуации (F)<)

ДОСЬЕ-БЗ

но мер-досье

комментарии оценка-нетипичности спе цификация-на-си туацию аспекты-рассмотрения (FK) уровни-рассмотрения (FK) fW-шаблона-на-фиксаци(о-ситуации (FK) Ns-ноаого-шаблона-на-леченив (FK) Ns-нового-класса-ситуаций (FK) Ns-нового-шабпона-на-фиксацию (FK)

лацию для -в

номео-эапрод-ответа

синтаксис семантика прогматика номер-досье (FK)

требует

СИСТЕМНАЯ-ИНТ-ПОДСКАЗКА

дает алгоритм на генерацию

дает алгоритм на генерацию

дает алгоритм на генерацию

Hepai t

зачем-делатъ? что-делатъ?

как-делатъ?

схема

маршрут

процедура

номер-залрос-отввта (FK)

НОВЫЙ -ШАБПОН-ИА-ФИКСАЦИЮ

Т

^-ноедгр-шабпона-на-Фиксацию

зачем-делатъ? (FK) что-двпатъ? (FK) как-делатъ? (FK)

НОВЫЙ-КЛАСС-СИТУАЦИИ

№-нового-класса<итуаций

зачем-делатъ? (FK) что-делатъ? (FK) как-делатъ? (FK)

НОВЫЙ-ШАБЛОН-НА-ЛЕЧЕНИЕ

№.-нового-шаблона-да-руисрие зачем-делатъ? (FK) что-делатъ? (FK) как-делатъ? (FK)

| фиксируется в фиксируется в

фиксируется в

опирается на СИСТЕМА-ЗНАНИЙ

вершины дуги

гипертекста зачем-делатъ? (FK) что-делатъ? (FK) как-делатъ? (FK)

овни-лолноты

ТВОРЧЕСКО-ИССЛ.

вершины (FK) Дуги (FK) ЖПСРТМСТМ ff К)

СЗ-ЛНК МУКЛ

КВАЛИФИЦИРОВАННАЯ

вершины (FK) «FMFK) гипертексты fFKI

СЗ-кардио технология

вершины (FK) дуг*<РК) гипертексты ffK)

СЗ-досъе

Рис. 5. Структурно-информационная модель (в ШЕИ - стандарте) медико-технологической деятельности МУКП в типичной и

нетипичной ситуациях

Подсистема №1

"Автоматизированная подготовка образцов"

1 Блок Блок

препарации + препарации

крови образцов

Подсистема №2

"Автоматизированная регистрация и анализ изображения"

Блок г - Блок

фотооценки

изображения оцифровки

9 1« У

Блок Блок

БД МУКП

Подсистема №4

"Автоматизированный контроль качества образца"

сканирования изображения

Блок БД

Результаты идентификации

Заключение о качестве крови

Оценка нетипичности

Запрос в тактическое звено управления

Запрос в стратегическое звено управления

Входы С1-С7

Подсистема №5

"Клинико-диагностическая"

г-13-

Блок Клиническая диагностическая БД

г14-

Блок Банк данных по диагностическим алгоритмам

Подсистема №3

"Автоматизированная идентификация изображений*

г-12-

Ьлок

«-

Блок клинической идентификации

Г21 ■

Блок биохимической идентификации

23 ______

Блок биофизической идентификации

Рис. 6. Структура СИ АРМ по ОККК (тонким обведены блоки прототипа, жирным - введенные блоки; блоки прототипа с подчеркиванием потре^^али модификации, тонкие стрелки - информационны^^^оки, жирные - материальные)

Таблица 3

Сценарий функционирования СИ АРМ по отработке ситуации с пациентом А_

№ п/п Запрос Работающий СИП Результат

Системный Предметный

Схема Маршрут Процедуры

1 2 3 4 5 6 7

1 По ключевым словам (ФИО, № истории болезни, нетипичный пациент) дать подсказку: - на организацию досье для пациента "А", - на построение его ситуационного монитора, - на выбор ключевых слов, касающихся нетипичности СИП-досье (СИП-Д) Л1.1.1 Д1.3.1 «2.1.1 ди! «2.2.4 - компьютерная история болезни; - ключевые слова: нетипичный тяжелый, затяжной ОИМ, нечеткий диагноз, неэффективное лечение, нетипичность по диагностике, нетипичность по лечению, превышение МЭС; - ситуационная "звезда" №1

Примечание:

д1 - совокупность источников информации, д2 - совокупность действий с источниками информации ;

д1.1- компьютерная БД МУКП, д1.2- компьютерная БЗ о сложной ситуации, д1.3- интеллектуально-человеческая БЗ о пациенте, д2.1- оценка нетипичности ситуации, д2.2 - монитор;

Д1.1.1 - составить запрос в КБД, д!.2.1- составить запрос в КБЗ, д!.3.1- составить запрос для ИЧБЗ, д2.1.1 - получение оценки нетипичносги по диагностическому аспекту, д2.1.2 - получение оценки нетипичности по лечебно-технологическому аспекту, д2.2.1-процедура настройки трансфера монитора, д2.2.2- процедура настройки анализатора монитора, Д2.2.3- процедура настройки синтезатора монитора, д2.2.4- процедура настройки управления монитора.

Продолжение табл. 3

1 2 3 4 5 6 7

00 2 По ключевым словам (нетипичный тяжелый затяжной ОИМ, нечеткий диагноз, неэффективное лечение, нетипичность по диагностике и лечению, превышение МЭС) дать подсказку на технологию разрешения ситуации по пациенту "А"; мониторировать ситуацию и дать ключевые слова проблемности ситуации. СИП-Д + СИП-технология (СИП-Д-Т) (т1.ЛГт2.Ч(т3.1 )(т4-1)\т4-2) С^'тЧ^-3/ ¿1.1.1 Д1.1.1 -АН« Т1.1.1 СТт1'У Гп.^Гти)Ст4 у\,<-2) Гт1.П-/гГГ)-,,>\ ключевые слова: - О ИМ + кровь, - оценка качества крови, - лазерная коррекция крови, - отсутствие шаблонов на диагностику и лечение, - выход за МЭС; ситуационная "звезда" №2

Примечание:

т1 - пациент на входе, т2 - технологические шаблоны, тЗ - медико-экономические стандарты (МЭСы), т4 - технология лечения, т5 - технология диагностики;

т1.1 - кровь, т1.2 - плазма крови, т1.3 - клетки крови, т2.1 - шаблоны на кровь, т2.2 - шаблоны на технологию лечения, т2.3 - шаблоны на технологию диагностики, тЗЛ - МЭС на лечение, т3.2 - МЭС на диагностику, т4.1 - лечебные процедуры, т4.2 - лазеротерапия, т4.3 - технология использование лечебных процедур, т5.1 - известные методы диагностики, т5.2 - КФС - диагностика т5.3 - диагностика нозологических форм, т5.4 - диагностика специфических реакций, т5.5 - диагностика неспецифических реакций, т5.6 - диагностика интегральной тяжести, т5.7 - затяжное течение ОИМ, т5.8 - осложненный ОИМ синдромом Дресслера;

примеры процедур: т1.2.1 - оценка качества плазмы крови по биохимическим и биофизическим критериям, т4.2.1 - данные о пациенте и о качестве крови группировать по показаниям и противопоказаниям по лазеротерапии, т5.2.1 - симптомы нарушения качества крови отнести к свойству плазмы крови "коллоидная устойчивость при высыхании", т5.6.1 - строить динамику тяжести во времени, тЗ. 1Л - накладывать МЭС на лечение на интегральную тяжесть.

Окончание табл. 3

45

1 2 3 4 5 6 7

3 По ключевым словам СИП-Д-Т + ми'/V"* & ключевые слова:

( ОИМ + кровь, СИП-ПНК ЧУ /у' ТГ ггл - нет технологии,

оценка качества (СИП -Д-Т- © - нет шаблонов,

крови, лазерная ПНК) ^У/ТУЧ А СЕ) - нет МЭСов,

коррекция крови, - новые переменные

отсутствие шаблонов х^)С )х^)0 У^О (^З) И-*) Си) состояния крови,

на диагностику и /XXX Сд**) (^-оЭ - идентификация

лечение, , тТ Ткм ситуации,

выход за МЭС) X х т т - ресурсы ЕИЦ,

дать подсказку: ч - определить

- на ПНК больного, Г / // \ / // проблематику (в

- на ПНК „ / //уС\ О \ 1 рамках МЭС,

проблемной трудоспособности)

ситуации; Щ ¿•¡•аёГ^ - планировать,

мониторирование .¿г - моделировать,

ситуации (^ЖпЬшЛП - управлять;

X Л "^^-ЧУч'^^ч /КЧгЧ ситуационная

Гт1л) \ Г'1-1) I/1*) "звезда" №3

Примечание:

п! - проблематика ПНК ИКК, п2 - планы ПНК ИКК, пЗ - модели ПНК ИКК, п4 - проекты ПНК ИКК;

п1.1 - целеполагание, п1.2 - фиксация реального состояния ИКК, п1.3 - желаемое состояние ИКК, п2.1 - проблематика, п2.2 - наведение информационного субпорядка, п2.3 - выбор системы координат служебного пространства (СКСП), п2.4 - синтез СКСП, п2.5 -анализ СКСП, п2.6 - идентификация ситуации, п3.1 - модели развития ИКК, п3.2 - модели управления ИКК, пЗ.З - модели поведения ИКК, п4.1 - внешнее проектирование, п4.2 - внутреннее проектирование;

примеры процедур: п1.1.1 - работа с лозунгами, П2.6.1 - определение категорию пользователя, П2.6.2 - установление ограничения на деятельность по ИКК; пЗ.2.1 - определение состояния и характеристики ИКК, П4.2.1 - проектирование технологии ИКК.

Рис. 7. Схема и маршрут на трех структурах систем знаний для нетипичной ситуации пациента "А" (пунктиром обозначена структура систем знаний, тонкими линиями -маршрут, а толстыми схема систем знаний)

программное сетевое обеспечение NOVEL, программное обеспечение анализа данных и работы на системах знаний - KVAZAR, WORD, STATISTICS, IDEF, HyperMethod.

Цена лечения в день, Пациенты тяжелые, нетипичные

Интенсивность лечения (кол-во дн. в кардиологическом отделении/кол-во дн. в блоке интенсивной терапии)

Рис. 8. Система координат по оценке эффективности использования ресурсов МУКП (.....■■■■ниш ■■•«■ - вариант маневра ресурсами)

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ

Проведены моделирование и синтез системного интеллектуального АРМ для кардиотехнологии, в том числе:

1. Синтезирован пакет моделей СИ АРМ:

- 24 кортежных, в том числе процедура анализа нетипичности (1), оценка нетипичности (9), ситуационное досье (5), запрос/ответ по нетипичной ситуации (7), составляющие методического обеспечения СИ АРМ (2);

^ - 17 структурно-функциональных, в том числе медико-технологической деятельности МУКП в реальном и желаемом состояниях (15), обеспечения качества сердечно-сосудистой системы (2) ;

- 2 информационных, в том числе реального состояния лицензируемой части МУКП (1), желаемого состояния медико-технологической деятельности МУКП (1);

- б алгоритмических, в том числе деятельности системного аналитика по проектированию ПНК МУКП (1), взаимодействия специализированных локальных

АРМов (СЛ АРМ) и ЛПР МУКП в реальном и желаемом состояниях (2); работы СИ АРМ по оценке качества крови в кардиотехнологии (3);

- 4 ситуационных, в том числе нетипичной кардиологической ситуации в лечебном и диагностическом аспектах.

2. Даны подход и методика работы с нетипичной проблемной медико-технологической ситуацией, разработаны стратегия , тактика и техника выхода из нее на основе триады систем знаний: ситуационное досье - кардиотехнология - перевод в новое качество МУКП, годные для практической реализации при современном уровне системно-управленческой культуры, информационной технологии и социально^ заказа кардиологов.

3. Предложена (на основе мониторирования нетипичной проблемной медико-технологической ситуации) технология наполнения и взаимодействия систем знаний "Ситуационное досье", "Кардиотехнология" и "Перевод МУКП в новое качество" в составе СИ АРМ, испытанная и внедренная в лаборатории компьютерной клинической биофизики ЕИЦ.

4. Разработаны основы методического, информационного, программно-аппаратного и организационного обеспечения СИ АРМ для нетипичной проблемной медико-технологической ситуации на стыке "инфаркт миокарда - качество крови".

5. Произведены испытания и настройка СИ АРМ на реальную нетипичную ситуацию пациента "А" и получены предметно-системные результаты:

- сценарий функционирования СИ АРМ по отработке нетипичной проблемной медико-технологической ситуации; ^

- системно представленные знания о деятельности МУКП и сип (схема-маршрут-процедура), построенные на системах знаний для реальной нетипичной проблемной медико-технологической ситуации.

6. Предложена система координаг для ЛПР старшего уровня "цена лечения -интенсивность лечения" по оценке эффективности использования ресурсов МУКП.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Пат. 5056792. Способ прогнозирования рецидива инфаркта миокарда / Габинский Я.Л., Яковлев Ю.Р., Яковлева C.B. Опубл. 28.03.95.

2. Габинский Я.Л., Гольдштейн C.JI., Яковлев Ю.Р. Системный, информационный и компьютерный аспекты медицинской диагностики // Тезисы международной научно-практической конференции "Измерительно-информационные технологии в охране здоровья". Санкт-Петербург, 1995. С. 184.

3. Проблема создания информационно-технологической среды для медицинского учреждения/Габинский Я.Л., Гольдштейн С.Л., Ткаченко Т.Я., Яковлев Ю.Р. II Тезисы международной научно-практической конференции "Измерительно-информационные

^технологии в охране здоровья". Санкт-Петербург, 1995. С. 186.

Габинский Я.Л., Ткаченко Т.Я., Яковлев Ю.Р. Профилактика, диагностика, лечение и реабилитация больных инфарктом миокарда как системные задачи наблюдения и управления II Тезисы международной научно-практической конференции "Измерительно-информационные технологии в охране здоровья". Санкт-Петербург, 1995. С.221.

5. Метод кристаллизации в задаче анализа и выделения эмерджентности биологических жидкостей / Габинский Я.Л., Гольдштейн С.Л., Яковлев Ю.Р., Яковлева C.B. // Тезисы международной научно-практической конференции "Измерительно-информационные технологии в охране здоровья". Санкт-Петербург, 1995. С.272.

6. Габинский Я.Л., Яковлев Ю.Р. Системные задачи наблюдения и управления в медицинском учреждении // Тезисы всероссийской научно-практической конференции "Новые высокие технологии и проблемы реструктурирования и приватизации предприятий". Екатеринбург, 1995. С. 16.

7. Габинский Я.Л., Яковлев Ю.Р., Яковлева C.B. Низкоинтенсивное лазерное воздействие в кардиотехнологии // Наука и инженерное творчество XXI веку. Екатеринбург, 1995. С. 178-180.

8. Системное проектирование перевода медицинского учреждения в новое

twecTBo: лозунги, проблематика, цели, задачи / Габинский Я.Л., Гольдштейн С.Л., ковлев Ю.Р., Яковлева C.B., Ткаченко Т.Я. // М., 1996. С. 80. Деп. ВИНИТИ 2532-В95.

9. Габинский Я.Л., Яковлев Ю.Р. Системные задачи наблюдения и управления в проблеме диагностики, лечения, профилактики и реабилитации больных инфарктом миокарда // Тезисы докладов 5-го Всероссийского Съезда кардиологов. Челябинск, 1996. С.41.

10. Габинский Я.Л., Яковлев Ю.Р. Новые информационные технологии и информационно-технологическая среда для медицинских учреждений // Тезисы всероссийской научно-практической конференции "Новые высокие технологии и проблемы реструктурирования и приватизации предприятий". Екатеринбург, 1995. С. 12.

11. Габинский Я.Л., Гольдштейн С.Л., Яковлев Ю.Р. Синтез структуры требований с АРМ исследователя по оценке качества крови в кардиотехнологии (АРМ-И ОККК).// М„ 1996.76 с. Деп. ВИНИТИ 2253-В96 от 09.07.96.

12. Гольдштейн С.Л., Габинский Я.Л., Яковлев Ю.Р. Системный интеллектуальный подсказчик для нетипичной кардиологической ситуации II Тезисы тематического конгресса "Информационная проблематика нечетких технологий". Екатеринбург, 1996.

13. Гольдштейн С.Л., Габинский Я.Л., Яковлев Ю.Р. Ситуационный монитор в кардиотехнологии // Тезисы тематического конгресса "Информационная проблематика

■ нечетких технологий". Екатеринбург, 1996. C108-111.

14. Габинский Я.Л., Яковлев Ю.Р., Яковлева С.В. Текстурный атлас: Инфаркт миокарда и информационно-аналитические возможности поляризационной микроскопии II Екатеринбург: ЕИЦ, 1994. 57с. ^

. 15. Инфаркт миокарда /Габинский Я.Л., Оранский И.Е., Яковлев Ю.Р., Яковлева С.В. II Екатеринбург: Изд-во Уральского Университета, 1994. 339 с.

16. Минц Р.И., Яковлев Ю.Р., Яковлева С.В. Лазероиндуцированные структурно-оптические эффекты в водном растворе лецитина //Известия АН СССР. Серия физическая. Т.55. N 9. 1991. С. 1840-1844.

17. Yakovlev Yu.R., Yakovleva S.V. Effects of low intensity Laser Radiation on exchange scatering properties of water-lecitin system // Molecular Materials N4. V3. 1994. P.289-295.

18. Yakovlev Yu.R., Yakovleva S.V. Polarization Microscopy Study of lyotropic liquid crystalline of blood plasma. // Molecular Materials N1. V4. 1994. P 311-318.

19. Яковлев Ю.Р., Яковлева С.В. Изменение везикулярных структур водно-лецитиновой системы при воздействии на нее низкоинтенсивного лазерного излучения. // Изв. АН России. 1995. №1. С.578-585.

20. Gabinsky Ya. L., Yakovlev Yu.R., Yakovleva S.V. Changes of optical blood plasma properties during low-intensity laser radiation // Biomedical Applications of Laser. SPIE Vol. 2769/75. 1995. P.75-77,

___i

Подписано в печать 24.02.97 Формат 60x84 1/16

Бумага типографская Плоская печать Усл.п.л. 1,39

Уч.-изд.л. 1,09_' _Тираж 100_Заказ 58_Бесплатно_

Издательство УГТУ 620002, Екатеринбург, Мира ,19 Tunort>A<PU я Me#A.ynM,QAKort> института ¿uciMtnuowtoro аицекия

_,г. , 6zoooz.( ^ц?*, \<3, УТТУ, MU^O