Кибернетика медицинская - раздел кибернетики, изучающий процессы управления и переработки информации в живых организмах и коллективах людей в соответствии с задачами лечения и профилактики болезней, а также управления здравоохранением.
Кибернетика
Кибернетика - I
в медицине . Кибернетика - наука об общих законах управления в системах любой природы - биологической, технической, социальной. Основной объект исследования в К. - кибернетические системы, рассматриваемые вне зависимости от их материальной природы. Методы К. развиваются вместе с общей теорией систем, теорией автоматического управления, методами математического моделирования и др. Общие законы управления и обобщенные характеристики систем применяются к конкретным областям: биологические объекты исследуются в биокибернетике, медицинские системы и методы управления состоянием организма - в медицинской кибернетике и т.д.
Исторический очерк . Проникновение кибернетических методов в биологию и медицину началось после выхода в 1948 г. книги американского математика Н. Винера «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине», ознаменовавшего появление кибернетики как науки. В этой книге впервые была выявлена общность процессов в природе и технике, причем ряд исходных концепций К. базировался на наблюдениях за биологическими объектами. В нашей стране развитие К. было необоснованно заторможено, она была объявлена буржуазной лженаукой, хотя независимо от этого прикладное направление К. - разработка отечественных ЭВМ и первых кибернетических систем - велась под руководством академика С.А. Лебедева с 1949 года. В конце 50-х гг. справедливое положение К. в системе наук было восстановлено, и в 1959 г. усилиями академика А.И. Берга при Президиуме АН СССР был создан научный совет по комплексной проблеме «Кибернетика». Одним из важных направлений работы совета стало развитие биологической и медицинской К. Важную роль в становлении биологической и медицинской кибернетики в СССР сыграли В.В. Ларин и Н.М. Амосов.
В нашей стране в 60-х гг. уже работали экспериментальные автоматизированные медицинские системы. Первая в СССР диагностическая система на основе ЭВМ была создана в 1964 г. в лаборатории кибернетики Института хирургии им. А.В. Вишневского. Эта система автоматически устанавливала диагноз врожденных пороков сердца. В 1969 г. в Институте сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева была разработана система автоматической диагностики поражения клапанов сердца.
В 1970 г. в НИИ социальной гигиены и организации здравоохранения им. Н.А. Семашко были созданы первые автоматизированные системы управления (Автоматизированная система управления), а в 1972 г. в рамках системы АСУ «Больница» была принята в эксплуатацию первая в СССР АСУ медицинского назначения «Аптека». К середине 70-х гг. были разработаны автоматизированные системы для использования в клинике (мониторно-компьютерная система «Симфония» для слежения за состоянием больного во время хирургической операции - 1973 г., автоматизированная система обеспечения решений врача АСОРВ - 1974 г.).
С 1969 г. в ряде медицинских институтов читался факультативный курс «Основы медицинской кибернетики», а в 1979 г. медико-биологический факультет 2-го Московского медицинского института им. Н.И. Пирогова выпустил первых в СССР врачей-кибернетиков.
С середины 80-х гг. кибернетические методы в медицине и здравоохранении получают все большее распространение. Появляются автоматизированные центры диагностики, системы диспансеризации и медицинских осмотров населения. В крупных больницах создаются автоматизированные системы обработки медицинских данных, осуществляется компьютерный учет коечного фонда, в приемных отделениях журнал приема больных ведется на основе ЭВМ.
К концу 80-х гг. только в Москве прямой доступ к ЭВМ получили несколько тысяч врачей и медработников. Например, в Институте сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева, где разработана и функционирует система автоматизированного ведения историй болезни, в 1988 г. с компьютерами работало более 400 врачей.
В последние годы роль и место К. в системе наук изменились. Отпочкование от нее информатики (см. Информатика, в качестве самостоятельной научной и практической области деятельности, вобравшей в себя проблемы создания и использования средств вычислительной техники, вернуло К. в ее классическое русло - науки об общих законах управления.
Основные понятия кибернетики . К. исследует процессы управления, протекающие в живой природе, технических, социальных и других объектах. Главным предметом изучения является система - совокупность элементов, образующих определенную структуру, которая функционирует для достижения какой-либо цели.
Кибернетика изучает общие свойства систем, прежде всего с точки зрения способов управления ими. Особую роль в биологических и медицинских применениях К. играют динамические системы, в которых с течением времени происходят существенные изменения. Элементы системы и связи между ними образуют ее структуру. Внешнее проявление присущих системе свойств, характерные для нее процессы являются функцией системы. Способность систем сохранять свою структуру и функцию в меняющихся условиях характеризуется понятиями надежности и устойчивости. Под устойчивостью системы понимают ее способность с течением времени возвратиться к исходному (или близкому к нему) состоянию после какого-либо возмущения.
На ранних этапах развития К. для описания систем использовался метод черного ящика - описание систем в виде преобразователя входных сигналов в выходные со скрытой внутренней структурой. Понятие черного ящика оказалось неудовлетворительным для описания динамических систем, т.к. оно не учитывает важнейшее их свойство: характер преобразования входных сигналов в выходные меняется в зависимости от текущего внутреннего состояния системы. Поэтому широкое распространение в К. получил метод так называемого пространства состояний, в котором система представлена не только входом и выходом, а тремя характеристиками - входом, состоянием, выходом (см. Математические методы).
Сохранение неизменности состояния системы при действии возмущении называется гомеостазом. Наиболее широко понятие гомеостаза применяется при анализе физиологических систем. В отличие от обычной устойчивости (возвращение системы к исходному состоянию после снятия возмущения) гомеостаз означает сохранение исходного (или близкого к нему) состояния системы и во время действия возмущающих факторов.
Одной из важнейших функций систем является управление. Целями управления могут быть сохранение структуры, поддержание гомеостаза, реализация различного рода программ. При синтезе систем в К. используются и другие термины, по смыслу близкие к понятию управление, например регуляции (в частности, физиологическая) и регулирование (простые формы управления, в основном в технических системах).
Управление может осуществляться либо полностью без участия человека - автоматическое, либо человеком с использованием технических средств (например, вычислительной техники) - автоматизированное (см. Автоматизированные системы управления (Автоматизированная система управления)). Общие свойства управляемых систем, в т.ч. и автоматических систем управления, изучаются методами теории управления.
Ведущим понятием К., широко используемым в медицине и биологии, является обратная связь. Если в какой-нибудь системе удается выделить направление «прямой» передачи сигнала, т.е. от входа системы к ее выходу, то любая передача сигналов в противоположном направлении (от выхода ко входу) называется обратной связью. В биологических и медицинских системах, как правило, можно выделить множество прямых и обратных связей. Поэтому в целях упрощения в системе анализируют лишь главную (иногда рассматриваемую в качестве единственной) цепь обратной связи. Обратная связь может быть положительной (когда поступающий обратно с выхода на вход сигнал увеличивает эффект входного воздействия) или отрицательной (когда этот эффект уменьшается). Положительная обратная связь обычно способствует потере устойчивости в системе, а отрицательная повышает устойчивость и обеспечивает поддержание гомеостаза.
В биологических системах, в частности в организме, отрицательная обратная связь встречается в различных формах, а механизмы ее реализации имеют различную природу - гуморальную, нервную и др.
Простейшей формой отрицательной обратной связи в К. является обратная связь по рассогласованию (рис. 1). Прямой канал представлен цепочкой вход - регулятор - объект - выход, обратная связь - передача выходного сигнала V с выхода системы ко входу. Если входной сигнал равен Х (любое постоянное значение входного сигнала называется установкой), а выходной сигнал Y ему не равен, то в системе возникает сигнал рассогласования = Х - Y. Этот сигнал усиливается регулятором и преобразуется в сигнал управления Ц, который поступает на вход объекта, изменяя его состояние до тех пор, пока рассогласование не исчезнет. В этом случае достигается желаемое соотношение Y - X. Если на систему действует возмущение V, то это соотношение нарушится, и механизм обратной связи снова заработает, возвращая изменившееся значение к заданному уровню.
Примером анализа управления с применением отрицательной обратной связи в организме может быть процесс прицеливания у стрелка (X - положение центра мишени, Y - положение мушки, регулятор - ц.н.с., объект управления - рука стрелка с оружием). Такие или подобные им отрицательные обратные связи характерны для управления движением вообще.
Другой распространенной формой отрицательной обратной связи в системах любой природы является параметрическая обратная связь, когда выходной сигнал изменяет какие-либо свойства (параметры) одного из звеньев прямого канала - регулятора (рис. 2). Примером такого рода отрицательной обратной связи может служить один из механизмов ауторегуляции в биохимических циклах - подавление конечным продуктом реакции синтеза одного из предшественников.
Биологическая и медицинская кибернетика . Приложение кибернетических методов к анализу биологических систем реализуется в рамках биокибернетики, а весь круг задач, связанных с управлением процессами в организме (включая задачи автоматизации диагностики и лечения, внедрения компьютерных методов в работу медицинского персонала) и в социально-экономических системах охраны здоровья населения, решается в рамках медицинской К. Вопросы компьютеризации медицины, связанные с обработкой биомедицинской информации, в настоящее время относят к информатике (Информатика).
Биокибернетические исследования ведутся в двух основных направлениях. Во-первых, разрабатываются и используются все более совершенные методы обработки информации при измерении биологических сигналов и получении других данных о состоянии биосистем. Широко применяются методы статистической обработки (корреляционный анализ, методы автоматической классификации и т.п.). Эти методы используют и для анализа больших объемов информации, которые получаются в результате медико-биологических экспериментов, при решении задач дифференциальной диагностики, в медицинской статистике (см. Математические методы).
Во-вторых, развитие методов биокибернетики идет по пути создания формализованных описаний биологических систем, т.е. построения их моделей (математических или логических). Так, широкое распространение получило математическое моделирование динамических систем с помощью дифференциальных уравнений. Термин «моделирование» используется в К. для описания двух связанных между собой областей исследования систем. Под моделированием понимается процесс разработки математического описания объекта. Известны, например, модели системы кровообращения Гайтона, модель терморегуляции Столвийка и др. Созданы модели практически всех физиологических систем организма, многих патологических процессов, модели экологических систем, поведения человеческих популяций и систем охраны здоровья.
Кроме того, термин «моделирование» означает процесс исследования системы с помощью математических моделей (эквивалентным по содержанию является понятие вычислительного эксперимента). Сущность вычислительного эксперимента состоит в том, что с помощью ЭВМ многократно решают математические уравнения, описывающие свойства биологического объекта в различных условиях и его реакции на внешние воздействия, а результаты различных вариантов решения представляются в удобном для исследователя виде. Полученные в результате вычислительных экспериментов данные анализируются специалистами точно так же, как и результаты обычных медико-биологических экспериментов.
Целями моделирования являются формулировка и обоснование предположений о свойствах биологических объектов (выдвинутые гипотезы в дальнейшем могут проверяться экспериментально); прогноз и оценка действия различных внешних и внутренних факторов на биологические системы (прогноз действия лекарств, оценка эффективности применения гипотетических или реальных технических средств, например искусственных органов); отработка моделей для включения в компьютеризованные системы медицинского назначения (например, построение математической модели определенных физических процессов в тканях при действии излучения для использования в компьютерных томографах).
К биокибернетике примыкает ряд научных направлений: бионика - наука, исследующая свойства организмов с целью их воспроизведения в технических системах; инженерная психология, занимающаяся созданием технических систем, наилучшим образом согласованных с психологическими способностями и возможностями человека, управляющего ими; инженерная физиология, имеющая целью создание технических систем для поддержания жизнедеятельности и работоспособности организма или отдельных физиологических систем.
Медицинская К. занимается разработкой и использованием систем управления а медицине и здравоохранении. В ее рамках создаются методы диагностики и коррекции жизненных процессов в организме (компьютерная диагностика и лечение, способы управления аппаратами и устройствами медицинской техники), ведутся разработка и реализация методов контроля и управления состоянием здоровья на популяционном уровне (управление профилактическими и противоэпидемическими мероприятиями), ставятся и решаются организационные проблемы охраны здоровья населения и задачи управления здравоохранением.
Одним из путей использования кибернетических методов в медицине является разработка автоматизированных систем управления (АСУ). Автоматизированные системы медицинского назначения повышают результативность и эффективность работы врачей и другого медперсонала. Получают распространение компьютеризованные системы доврачебного осмотра и опроса населения, методы компьютерной диагностики, ведение журналов поступления больных и учета коечного фонда медицинских учреждений, разрабатываются и внедряются системы автоматизированного ведения историй болезни. Благодаря внедрению АСУ медицинские учреждения (больницы, поликлиники, лечебные центры) переходят на новые информационные технологии: вся обработка медицинской информации в пределах учреждения производится в безбумажной форме. Медперсонал прямо со своих рабочих мест вводит информацию в ЭВМ, получает на экране дисплея результаты ее обработки, имея доступ к общей базе данных. На бумагу (получение так называемых твердых копий) информация выводится только в необходимых случаях, например при выдаче на руки больному выписок или документов, для составления некоторых форм отчетности.
Рабочее место медработника, на котором установлена персональная ЭВМ или терминал единой сети ЭВМ, позволяющие получать доступ к информационным базам данных и работать с ними, называется автоматизированным рабочим местом (АРМ) врача. Разработка АРМ ориентируется на создание интеллектуального помощника врача, поэтому ЭВМ выступает не только как средство хранения и вывода нужной информации, но и берет на себя многие функции, возлагавшиеся ранее на человека (например, выписка рецептов с автоматической проверкой совместимости лекарств). Для более сложных ситуаций существуют специальные системы, использующие знания и опыт экспертов. Экспертные системы позволяют получать врачебные рекомендации и логические выводы даже в том случае, когда алгоритм решения задачи неизвестен, а при необходимости объясняют причины принятия решений и рекомендаций на языке, понятном пользователю.
Перспективы. Основным средством внедрения кибернетических методов в медицину являются ЭВМ и соответствующее программное обеспечение. Развитие и удешевление средств вычислительной техники, повышение их надежности, распространение персональных компьютеров, растущая сложность применяемых в медицинской практике средств и методов являются причинами алгоритмизации многих областей медицины и использования в них ЭВМ. Компьютеризованные методы широко применяются в ряде научно-исследовательских и клинических центров Москвы, Ленинграда, Киева, Барнаула и других городов.
Библиогр.: Воробьев Е.И. и Китов А.И. Медицинская кибернетика, М., 1983; Инженерная физиология и моделирование систем организма, под ред. В.Н. Новосельцева, Новосибирск, 1987; Новосельцев В.Н. Теория управления и биосистемы, М., 1978; Основы инженерной психологии, под ред. Б.Ф. Ломова, М., 1986; Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. и Тимонов А.А. Математические задачи компьютерной томографии, М., 1987.
наука об управлении и переработке информации в любых системах: биологических, технических, экономических, в коллективах людей и т.д.
Энциклопедический словарь медицинских терминов М. СЭ-1982-84, ПМП: БРЭ-94 г., ММЭ: МЭ.91-96 г.
КИБЕРНЕТИКА МЕДИЦИНСКАЯ (греч, kybernetike искусство управления) - раздел кибернетики, изучающий процессы управления и переработки информации в живых организмах и коллективах людей, что используется при решении задач профилактики и лечения заболеваний, а также задач управления здравоохранением. Ввиду исключительной сложности математического описания закономерностей функционирования отдельных физиол, систем и организма в целом, механизмов развития патол, процессов или описания процессов мед. обслуживания крупных контингентов населения, интенсивное развитие К. м. началось лишь после создания быстродействующих ЭВМ с большими объемами памяти (см. Электронная вычислительная машина).
В задачи К. м. входит разработка новых принципов получения информации о состоянии различных физиол. систем и организма в целом; разработка новых методов воздействия на организм и его системы в леч. целях, в т. ч. методов, предусматривающих кратковременное или длительное замещение естественных органов искусственными; разработка методов управления системой охраны здоровья населения. Близкими к проблематике К. м. являются задачи конструирования роботов и создания искусственного интеллекта (см.).
Начало интенсивного развития К. м. в СССР связано с именами ученых, внесших значительный вклад в развитие общих идей кибернетики,- А. И. Берга, А. А. Ляпунова, а также ученых-медиков - П. К. Анохина, H. М. Амосова, H. Н. Блохина, А. А. Вишневского, В. В. Ларина и др. Из зарубежных специалистов, много сделавших на первоначальном этапе развития К. м., следует назвать в первую очередь Винера (N. Wiener), Бейли (N. Bailey), Берталанффи (L. Bertalanffy), Эшби (W. Ashby).
Можно выделить два основных направления развития К. м. Первое из них связано с исследованиями в области идентификации, моделирования и управления процессами, протекающими в организме в условиях нормы или патологии. Второе направление охватывает работы в области разработки информационных систем и АСУ (см. Автоматизированные системы управления), предназначенных для управления в системе здравоохранения на различных уровнях - от отдельных учреждений (поликлиника, б-ца, станция скорой помощи и т. п.) до организаций, ответственных за состояние здоровья населения отдельных стран и осуществляющих международные научные программы в области медицины.
В задачу работ первого направления входит, в частности, разработка методов диагностики заболеваний с помощью специальных алгоритмов распознавания образов (см. Алгоритм , Алгоритм диагностический) и с использованием хранящихся в памяти ЭВМ больших объемов мед. информации на этапе обучения постановке диагноза, а иногда - и на этапе самой постановки конкретного диагноза (см. Диагностика машинная). Различают задачи выбора наиболее вероятного диагноза из относительно большого числа a priori предполагаемых диагнозов и задачи дифференциальной диагностики - выбора одного диагноза из заранее предполагаемой пары трудноразличимых диагнозов (вследствие сходного характера развития соответствующих заболеваний).
При разработке информационно-поисковых и диагностических систем на основе использования алгоритмов распознавания образов могут быть выделены следующие цели. 1. Оказание консультационной помощи врачу в сложных диагностических ситуациях. В этом случае ЭВМ сообщает врачу наиболее вероятные варианты диагноза (по данным формализованного анализа данных о конкретном пациенте) или рекомендует, при необходимости, провести дополнительное обследование. 2. Совершенствование мед. обслуживания населения в условиях, когда незамедлительное оказание квалифицированной медпомощи на месте затруднено (напр., из-за отсутствия в данном учреждении специалиста нужного профиля). В этом случае используются специальные системы связи, соединяющие мед. учреждения на местах с центральными учреждениями, которые могут провести нужную консультацию. При этом наряду с использованием чисто формализованных процедур применяются также процедуры смешанного типа, где активная роль отводится опытному специалисту-медику, который при необходимости принимает решение о дополнительном обследовании пациента на месте или сам ставит окончательный диагноз. 3. Выявление при массовых осмотрах больших контингентов населения принадлежности отдельных лиц к группе повышенного риска по отношению к какому-то заболеванию. При этом используются анкетные опросы, включающие биографические данные обследуемого, данные об условиях труда и быта, образе жизни, перенесенных заболеваниях и т. п. Обработка результатов этих опросов позволяет принять решение о принадлежности (или непринадлежности) обследуемого к группе риска. Ввиду того, что обработка данных анкетных опросов достаточно проста, использование этого метода позволяет заметно экономить ресурсы на интенсивное обследование и диспансеризацию по сравнению, напр., с интенсивным обследованием или диспансеризацией всего исходного контингента. 4. Использование возможностей хранения больших объемов информации в ЭВМ позволяет, основываясь на анализе близких к данному случаю заболеваний, выбирать наилучшую тактику лечения. При этом лечение осуществляется по замкнутой схеме: больной - врач - консультация с ЭВМ - врачебные рекомендации- больной. 5. Вопросы управления лечением при использовании сильно-действующих, токсических и других средств, действие которых на организм носит системный характер (охватывает большинство его систем). При этом с помощью методов математического моделирования (см.) определяются программы лечения (сроки н дозы), возможные методы компенсации нежелательных эффектов и т. п. Большое значение имеет, напр., использование ЭВМ для расчета дозных полей при лучевой терапии, что позволяет врачу выбирать оптимальный вариант расположения источника облучения.
К группе работ первого направления относятся также работы по машинной интерпретации результатов электроэнцефалографии, электрокардиографии и других видов обследований состояния здоровья пациента. Разрабатываются замкнутые системы управления наркозом, стимуляции сердечной деятельности и дыхания и т. д. Сюда же входят работы по исследованию и разработке замкнутых систем управления внешними вспомогательными системами (напр., аппаратами искусственного кровообращения), по созданию управляемых протезов конечностей и т. д.
В связи с разработками искусственных органов (сердце, почки и др.) внимание привлекает задача моделирования организма в целом или его крупных систем (кровообращения, дыхания, обмена веществ). Одной из важных проблем является проблема гомеостаза (см.), как с точки зрения раскрытия физиол, механизмов поддержания благоприятного для организма состояния «внутренней сферы» в широком диапазоне изменения окружающих условий, так и с точки зрения возможности реализации механизмов гомеостаза в различных технических устройствах. Следует отметить, что анализ возможных вариантов реализации гомеостаза в биол, системах приводит к выводу о нелинейном характере связей между отдельными элементами этих систем, что в известной степени может рассматриваться как отличительная особенность биол, систем.
Ко второму направлению исследований в К. м. относятся построения информационных систем и АСУ, в частности учет состояния здоровья крупных контингентов населения, вт. ч. населения отдельных стран. Такой учет особенно при условии возможности быстрого доступа к истории болезни отдельного пациента позволяет оперативно оказывать помощь в экстренных случаях, планово выполнять мероприятия по профилактике заболеваний, обнаружению и выявлению причин неблагоприятных тенденций в изменении состояния здоровья населения. Тем самым образуется многоканальная замкнутая система массового мед. обслуживания, позволяющая наилучшим образом реализовать возможности, к-рыми располагает система здравоохранения. К числу информационных систем мед. назначения следует также отнести системы управления научными исследованиями в медицине. При разработке этих систем преследуется цель максимальной концентрации усилий ученых многих стран на решении задач по борьбе с болезнями, приносящими обществу наиболее значительные потери (напр., сердечно-сосудистыми, злокачественными, тропическими и др.). Исследования, направленные на борьбу с этими болезнями, координируются международными организациями, в первую очередь ВОЗ.
Значительная роль в управлении деятельностью учреждений здравоохранения принадлежит информационным системам и АСУ различных уровней. Среди этих систем следует упомянуть АСУ «Здравоохранение», АСУ «Кадры», имеющие целью обеспечить наилучшее распределение и использование мед. кадров в стране, АСУ «Диспансер», «Поликлиника», «Стационар», имеющие целью обеспечить наилучшее обслуживание различных контингентов населения, АСУ «Аптека» и т. п.
Развитие К. м. и внедрение ее методов в практику медицины и здравоохранения тесно связаны с научно-техническим прогрессом. Большое значение приобретает также планирование сложных мед.-биол, экспериментов, в частности на животных, и изучение возможности использования полученных результатов в клин, практике.
Библиография: Антомонов Ю. Г. Моделирование биологических систем, Справочник, Киев, 1977, библиогр.; Бейли Н. Математика в биологии и медицине, пер. с англ., М., 1970, библиогр.; Б ы х о в-ский М. Л. и Вишневский А. А. Кибернетические системы в медицине, М., 1971, библиогр.; Воробьев Е. И. иКитов А.И. Введение в медицинскую кибернетику, М., 1977, библиогр.; Ш у-маков В. И. и др. Моделирование физиологических систем организма, М., 1971, библиогр.
А. М. Петровский.
Медицинская кибернетика - новое направление в науке, компилирующее решение проблем диагностики и новейшие компьютерные разработки. Подобный подход позволяет сочетать использование необходимых медицинских приборов и аппаратов с заботой о здоровье человека.
История медицинской кибернетики
К сожалению, по ряду причин отечественная медицинская кибернетика начала свое развитие со значительным отставанием. Лишь в 1959 году эта дисциплина была восстановлена в своих правах и стала активно развиваться наряду с другими науками.
В Советском Союзе первая система медицинской диагностики была создана в 1964 году. Именно тогда в лаборатории Института хирургии им. Вишневского была разработана первая автоматическая система, предназначенная для диагностики врожденного порока сердца. Позднее, в 1969 году, институт сердечно-сосудистой хирургии разработал алгоритм, позволяющий автоматически диагностировать поражения клапанов сердца.
Первые серийные аппараты для лабораторной диагностики стали выпускаться на заводе им. Семашко в 70-х годах прошлого века. К этому времени автоматические системы управления (АСУ) считались не диковинкой, а абсолютно необходимым инструментом в работе врача. К примеру, для хирургов был разработан мониторинговый комплекс «Симфония», который позволял отслеживать состояние больного во время хирургических операций, была принята первая система обеспечения медпрепаратами «Аптека» и другие. Так начала развиваться медицинская кибернетика в нашей стране.
Развитие кибернетики к концу ХХ века
Новые принципы лабораторной диагностики различных заболеваний предполагали наличие штата обученных специалистов. Так в медвузах появилась новая дисциплина - «Медицинская кибернетика». Специальность сразу привлекла абитуриентов своей новизной и перспективностью. Первый выпуск врачей-кибернетиков состоялся в 1979 году на медико-биологическом факультете Второго московского
К середине 80-х годов кибернетические принципы решения многих медицинских проблем становятся повседневной реальностью. В крупных городах появляются центры диагностики, оснащенные современными АСУ, позволяющими диагностировать тяжелейшие заболевания по результатам анализов. В централизованных здравоохранительных заведениях - госпиталях, стационарах, санаториях - создаются журналы автоматизированной обработки поступающих медицинских данных, через новые автоматизированные комплексы ведется учет койко-мест в каждом учреждении, осуществляется запись на прием к врачу.
Что изучает кибернетика
Подробную информацию обо всех направлениях данного раздела науки может предоставить кибернетики любого медвуза нашей страны. В целом наука изучает взаимодействие процессов управления, протекающих в живой природе, согласованную работу различных систем, способность реагировать на внешние раздражители, возвращаться в исходное состояние после внешнего воздействия и прочее.
Поскольку законы изменения систем универсальны, они могут быть использованы очень широко. К примеру, медицинская кибернетика использует принципы взаимодействия систем при разработке технологий управления в здравоохранении и практической медицине. В рамках этой научной области разрабатываются механизмы коррекции процессов жизнедеятельности, улучшаются методы распознавания тяжелых заболеваний на самых ранних стадиях патологического процесса.
Компоненты системы
На практике это выглядит так. Любая современная система диагностики состоит из трех компонентов:
- памяти, в которой хранится вся медицинская информация, касающаяся данной группы заболеваний (симптомы, показатели анализов и прочее);
- логического устройства, позволяющего обрабатывать текущую информацию, сопоставляя симптомы больного, результаты его медицинского обследования с имеющимися данными;
- устройства вывода полученного анализа - дисплей, принтер и прочее.
Как работают диагностические аппараты
При создании диагностического аппарата первым делом разрабатывают метод формального описания состояния здоровья обследуемого человека, проводят анализ всех клинических признаков болезни. Из полученного массива информации отбирают лишь те данные, которые пригодны для количественного анализа. Кроме числительных параметров, для постановки верного диагноза важны сведения о частоте клинических признаков, об их классификации и оценке.
Вся полученная информация хранится в памяти вычислительного устройства. В момент поступления текущих данных о состоянии больного машина сопоставляет имеющиеся симптомы с теми, что заложены в память компьютера. Таким образом составляется предварительная карта обследования пациента, ставится возможный диагноз.
Что может аппаратная диагностика
Логика процесса сопоставима с умозаключениями врача-диагноста - имеющиеся признаки ведут к постановке диагноза, который основан на всем предшествующем медицинском опыте.
Подобные диагностические системы могут выдать заключение лишь по тем болезням, сведения о которых загружены в память машины. Аппарат, предназначенный для диагностики сердечных заболеваний, вряд ли сможет распознать ларингит или остеохондроз, даже при наличии всех видимых признаков. Новую болезнь АСУ выявить не в состоянии. Для этого в память машины просто не заложены соответствующие данные. Зато автоматизированная система заметно поможет врачу в составлении диагностических карт, при сопоставлении статистических данных, при постановке комплексных диагнозов и прочего.
Постановка диагноза - это далеко еще не все. Наблюдение за процессом лечения, применение различных физиотерапевтических процедур также требует сложного современного оборудования с уникальным программным обеспечением, разработкой которого также занимается медицинская кибернетика.
Специальность
Вузы, выпускающие специалистов данного профиля, обычно являются медицинскими. Хорошие программы обучения предлагают:
- Сибирский Госуниверситет министерства здравоохранения (г. Томск).
- Красноярский государственный мед. университет им. Войно-Яценецкого.
Всем, кто желает изучать такую дисциплину, как «Медицинская кибернетика», вузы предлагают прослушать краткий курс довузовской подготовки (нулевой факультет). Здесь слушатели обновляют собственные знания по школьным предметам - в основном это математика, физика и биология. В каждом перечисленном учебном заведении имеется соответствующий факультет. «Медицинская кибернетика» там - далеко не единственная специальность. На сайтах таких факультетов можно ознакомиться с предварительным планом обучения, в котором прописан перечень изучаемых теоретических дисциплин и практических занятий.
Как получить специальность «Медицинская кибернетика»?
Для поступления важны результаты ЕГЭ по русскому языку, математике и биологии. - от 77 и выше. Срок обучения на специалиста - шесть лет. Возможно получение дипломов бакалавра, специалиста или магистра по специальности «Медицинская кибернетика».
Ведущие подготовку специалистов по данному направлению, представлены лишь одним учебным заведением - Российским национальным исследовательским университетом им. Пирогова. В 2016 году он получил государственный заказ на подготовку студентов, и теперь 16 человек будут получать высшее образование по данной специальности за счет государства.
Потребность в специалистах данного профиля растет год от года, и список учебных заведений, ведущих подготовку медицинских кибернетиков, будет увеличиваться.
Прикладная медицинская кибернетика
Вузы в России разработали свои учебные программы таким образом, чтобы теоретические дисциплины дополняли и расширяли практические знания будущего медицинского работника. Студенты медицинских учреждений проходят обучение по таким направлениям:
- аппаратная диагностика и лечение;
- разработка автоматизированных систем;
- методы настройки и управления медтехникой;
- решение организационных проблем в системе здравоохранения.
Повсеместное внедрение компьютеризации и автоматических систем управления привело к резкому сокращению бумажного документооборота. Со своих рабочих мест медицинский персонал вводит информацию в компьютеры, получая на выходе результаты анализа введенных данных. Кроме этого, существенно изменилась форма получения сведений из общей базы, сократилось время обработки запросов, упростились формы подачи отчетности. Все это привело к значительному повышению эффективности работы персонала медучреждений. В этом улучшении немалую роль сыграла медицинская кибернетика. Профессия эта, таким образом, довольно интересная. А где же можно работать специалисту?
Сферы деятельности
Выпускник вуза, в дипломе которого указана специальность «Медицинская кибернетика», может работать в сфере инструментальной или лабораторной диагностики. Проще говоря, создавать и обслуживать его.
Комплексные системы автоматизации упрощают контроль над работой здравоохранительных учреждений, помогают автоматизировать различные медицинские процессы - вплоть до проведения сложнейших хирургических операций. Поэтому медицинская кибернетика востребована в административных отделах здравоохранительных учреждений, а специалисты данного профиля могут заказывать, устанавливать, проводить ремонт и усовершенствование подобного оборудования.
Альтернативное трудоустройство
Дополнительными направлениями работы может служить научная деятельность или преподавание. В высших учебных заведениях охотно принимают на работу специалистов со стажем практической работы на медицинском оборудовании.
Не менее заинтересованы в специалистах-кибернетиках медицинского направления различные предприятия, специализирующиеся на ремонте и модернизации существующих систем автоматического управления. Кибернетиков ждут в фирмах, создающих софт для аппаратов, настроек существующего ПО с учетом текущих требований и прочего.
Наиболее распространенные экзамены при поступлении:
- Русский язык
- Математика (профильный) - профильный предмет, по выбору вуза
- Биология - по выбору вуза
- Физика - по выбору вуза
Появление новых технологий приводит к возникновению профессий, которые сложно было представить в недавнем прошлом. Примером тому является специальность 30.05.03 «Медицинская кибернетика». Она собрала в себе знания из разных сфер, которые даже не соприкасаются друг с другом, с первого взгляда. Это биология и информатика, физика и медицина. Такое направление является молодым и очень перспективным, ведь оно соединяет в себе все последние достижения человечества.
Специалисты направления обладают широким спектром профессиональных компетенций. Они стоят впереди медицинской науки, способствуя ее развитию и движению вперед. Их миссия заключается в том, чтобы всесторонне способствовать интеграции дисциплин для достижения важнейшей задачи - обеспечения профилактики и лечения человека от недугов, используя инновационные технологии и методики.
Условия поступления
Этот курс, как ни один другой, способствует разностороннему развитию специалиста, который сможет решать насущные проблемы медицины, оперируя знаниями по биологии, физике, информатике. Поэтому здесь требуется особый ум, который в равной степени будет остро мыслить в таких принципиально разных ракурсах. Какие же предметы сдают абитуриенты, которые чувствуют в себе призвание к интереснейшей специальности:
- математика (профильный экзамен);
- русский язык;
- биология/физика.
Будущая профессия
Такая специальность является очень популярной среди абитуриентов. Лучшие вузы Москвы гарантируют получение ценного багажа знаний и освоение навыков, которые можно будет применять в разных сферах. Например, профессионал станет уверенным управленцем в здравоохранении. Его можно привлекать к информатизации медицинских учреждений. Еще это прекрасный практикующий врач.
Куда поступать
Сегодня у выпускников школ есть возможность освоить перспективное направление в следующих учреждениях России:
- Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Пирогова;
- Псковский государственный университет;
- Воронежский государственный университет;
- Красноярский государственный медицинский университет имени профессора Войно-Ясенецкого;
- Приволжский федеральный университет.
Срок обучения
Программу специалитета можно освоить за шесть лет обучения на очном отделении.
Дисциплины, входящие в курс обучения
Чтобы вырастить настоящих профессионалов, преподаватели преподносят студентам основы таких важных предметов:
Приобретаемые навыки
Выпускник направления - это специалист, который сможет решать широкий спектр профессиональных задач:
- разработка, внедрение и эксплуатация автоматизированных ИМС;
- работа с вычислительной техникой в медицине;
- лабораторные исследования при помощи новейшей аппаратуры;
- анализ неисправностей аппаратуры, поиск методов их устранения;
- прием больных: неврология, хирургия, терапия;
- планирование лабораторно-инструментального анализа;
- осуществление исследований: лабораторных, биофизических, биохимических, медико-генетических, иммунологических;
- установка диагноза, определение терапевтических мер;
- разработка и внедрение информационных технологий в деятельность медицинских учреждений;
- составление отчетов;
- организация работы медперсонала и управление им;
- соблюдение врачебной этики;
- оказание неотложной помощи;
- организация профилактических мероприятий;
- преподавательская деятельность;
- разработка учебных и методических пособий;
- владение иностранным языком.
Перспективы трудоустройства по профессии
С оглядкой на спектр профессиональных компетенций и багаж знаний выпускник такого направления не будет испытывать проблем с трудоустройством. Он сможет найти работу в любом медицинском учреждении. Также можно устроиться в лаборатории, исследовательские центры. Есть вариант найти себя в научных организациях.
Кем работают бывшие студенты:
Уровень оплаты труда такого специалиста достаточно высокий даже на начальном уровне. В зависимости от места трудоустройства, можно рассчитывать на зарплату от 20 и до 40 тысяч в отечественной валюте.
Преимущества обучения в аспирантуре
Получив диплом специалиста направления, не стоит останавливаться на достигнутом. Обучение в аспирантуре - это, прежде всего, наработка ценнейшего опыта. Также обучение предполагает проведение лабораторных исследований, которые могут положить начало увлекательной карьере ученого.
Поскольку в аспирантуре специалист будет совершенствовать свои знания иностранного языка, впоследствии он будет представлять собой ценный кадр на международном уровне. Поэтому можно значительно расширить свои перспективы, претендуя на трудоустройство в других странах.