ВОЗМОЖНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ МЕДИЦИНСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ В СИСТЕМЕ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ

Технический прогресс затронул все сферы жизнедеятельности человека: науку, образование, медицину. Это открыло большие возможности для оптимизацииэтих сфер. Наряду с этим, выражается озабоченность возможной подменой человеческого фактора техническими средствами. Особенно актуальны данные опасения в педагогического и медицинской сфере, где личность врача или педагога являютсяопределяющими.

Одним из направлений, динамично развивающихся в медицине, является медицинскаякибернетика. Остановимсяподробнее на данном феномене, его содержании, возможностях и перспективах развития.

В целом, Киберне́тика (от др. греч. κυβερνητική — «искусство управления») — наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в различных системах, будь то машины, живые организмы или общество[3].В широком понимании кибернетика состоит из большого количества разделов, представляющих собой самостоятельные научные направления. К теоретической частиотносятся такие разделы, как теория информации, теория кодирования, теория алгоритмов и автоматов, общая теория систем, теория оптимальных процессов, методы исследования операций, теория распознавания образов, теория формальных языков. Практическая часть занимается созданием сложных систем управления и различного рода систем для автоматизации умственного труда.

Одним из разделов этой науки является медицинская кибернетика, связанная с использованием идей, методов и технических средств кибернетики в медицине и здравоохранении.

Медицинская кибернетика (МК) – научное направление, связанное с проникновением идей, методов и технических средств кибернетики в медицину. Преломление идей и методов кибернетики в медицине осуществляется в основном в сфере создания диагностических систем для различных классов заболеваний с использованием универсальных или специализированных ЭВМ; создания автоматизированного электронного медицинского архива; разработки математических методов анализа данных обследования больного; разработки метода математического моделирования на ЭВМ деятельности различных функциональных систем; использования математических машин для оценки состояния больного [1].

Обратимся к истории медицинской кибернетики. Современное представление о кибернетикеосновывается на определении американского учёного, выдающегося математика и философа Норберта Винера, который назвал её «наукой об управлении и связи в животном и машине». В 1948 году онвыпустил книгу «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине», тем самым ознаменовал появление кибернетики как науки. Объектом кибернетики являются все управляющие системы (технические, биологические, социальные и др.), которые представлены разными взаимодействиями объектов. В дальнейшем его идеи легли в основу медицинской кибернетики.

В России развитие кибернетикиначалось несколько позже, чем в странах Европы и США. Однако, прикладное направление кибернетики, а именно разработка отечественных ЭВМ и первых кибернетических систем, велась под руководством академика С.А. Лебедева с 1949 года. 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 кибернетики.

Первая система медицинской диагностики в Советском Союзе была создана в 1964 году. В этот период 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 [6].

В 1970 г. создана первая автоматизированная система управления в НИИ социальной гигиены и организации здравоохранения им. Н.А. Семашко. В 1972 – 1974 гг. были разработаны системы: «Аптека» - АСУ медицинского назначения, «Симфония» - мониторно-компьютерная АСУ для использования в клинике, и автоматизированная система обеспечения решений врача (АСОРВ), соответственно.

С середины 80-х гг. 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 [2].

Уже к концу 80-х гг. только в Москве прямой доступ к ЭВМ получили несколько тысяч врачей и медработников. Так, в Институте сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева, в котором была разработана и система автоматизированного ведения историй болезни, в 1988 г. с компьютерами работало более 400 врачей.

В настоящее время медицинская кибернетика стала обязательной составляющей работы любого медицинскогоучреждения, позволяя накапливать,систематизировать, диагностировать и прогнозировать  информацию связаннуюс сферой здравоохранения.

Рассмотримосновныенаправления и перспективы развития медицинской кибернетики.

К ключевым направлениям медицинской кибернетики можно отнести следующие. Во-первых, это создание диагностических систем для различных заболеваний с использованием универсальных или специализированных электронно-вычислительных машин. Как известно, любая диагностическая система состоит из медицинской памяти, логического устройства и устройства вывода. Каждый компонент этой системы выполняет специализированную функцию. Медицинская память отвечает за накопленные и собранные воедино медицинские знания, относящиеся к данной группе заболеваний. Эта информация соотносится с симптомами пациента, которые были выявлены ранее при обследовании, производится сложная статистическая обработка клинического материала в любом заданном направлении с помощью логического устройства. Заключительный этап работы диагностической системы выполняет устройство вывода, которое преобразует результаты обработки цифровых машинных кодов в форму удобную для восприятия.

Во-вторых, медицинская кибернетика направлена на создание автоматизированного электронного медицинского архива, то есть электронного хранилища данных, содержащегоэлектронную персональную медицинскую запись (ЭПМЗ) и другие наборы данных и программ (классификаторы и справочники, списки пациентов и сотрудников, средства навигации, поиска, визуализации, интерпретации, проверки целостности и электронную цифровую подпись, распечатки ЭПМЗ и др.) [5].

К третьему актуальному направлению медицинской кибернетики относитсяразработка математических методов обработки и анализа данных обследования пациента, которые выступают в качестве инструмента решения содержательных задач. Они структурируют существующую информацию с большим количеством разнородных параметров, с целью извлечения полезной информации и принятия решений[4].

Особый интерес вызывает следующее направление – разработка метода математического моделирования на ЭВМ деятельности различных функциональных систем. Это делает возможным построение имитационных моделей сложных систем организма человека, которые допускают манипуляции в пространстве и времени. Данный аспект предполагает выбор того или иного объекта изучения (биологический процесс разного уровня организации), постановку цели и подбор средств моделирования, то есть дифференциальных уравнений и компьютерных симуляций. Цели моделирования могут быть различными:

1. Выяснение механизмов взаимодействия элементов системы.
2. Идентификация и верификация параметров модели по экспериментальным данным.
3. Оценка усталости системы (модели).
4. Прогноз поведения системы при различных внешних воздействиях, различных способах управления и прочее….

В настоящее время это делает возможным моделирование целого организма и его систем. Особенно направление значимо для специалистов, заинтересованных в разработке искусственных органов.

Неоценимо значение математических машин для оперативной оценки состояния больного во время операции и в послеоперационный период. Специалисты в области медицинской кибернетики разрабатывают кибернетические системы, которые позволяют собирать, анализировать и интегрировать показания многочисленных аппаратов и указывать на правильное решение в принятии необходимых мер для спасения жизни человека в течение нескольких секунд.

Еще одним актуальным направлением медицинской кибернетики является консультирование врача в сложных диагностических ситуациях. В этом случае ЭВМ, имеющая медицинскую память, с помощью сложных преобразований сообщает врачу вероятные варианты диагноза, а также при необходимости рекомендует дополнительные обследования. Она также может быть использована в том случае, если необходимое оказание медицинской помощи затруднено, например, из-за отсутствия необходимого врача в больнице. В этом случае используются специальные системы связи, соединяющие медицинские учреждения на местах с центральными учреждениями, откуда можно получить необходимую консультацию.

Медицинская кибернетика используется в массовых медицинских осмотрах большого количествачеловек, позволяя определить отношение отдельных лиц к группе «повышенного риска» по тому или иному заболеванию. При этом производится опрос населения, с заполнением анкет, в которые заносятся биографические данные обследуемого, условия труда и быта, особенности, связанные с его образом жизни, перенесенные заболевания и другие. Обработка анкетных данных достаточно проста, а,следовательно,позволяет сэкономить ресурсы на обследование и диспансеризацию значительногоколичества обследуемых. В случае выявления лица с «повышенным риском» к какому-либо заболеванию, больной направляется на дополнительное обследование, прохождение специалистов и так далее. Таким образом, образуется система массового медицинского обслуживания, которая направленна на решение разнообразных задач и позволяетв полной мере реализовать возможности, которыми располагает система здравоохранения.

Медицинская кибернетика активно взаимодействует с фармакологией. Основываясь на фармакокинетике, то есть на процессах распределения, всасывания и выведение лекарственных средств, она использует метод математического моделирования динамики вещества. Поэтому возможно управлять терапией, выбирать наилучшую стратегию лечения, подбирать сроки и дозы, а также подбирать возможные методы компенсации нежелательного или побочного действия лекарственного средства. Так ЭВМ используется при расчете доз в ходе лучевой терапии.

К числу наиболее мощных информационных систем медицинского назначения следует также относить системы управления научными исследованиями в медицине. При разработке этих систем преследуется цель максимальной концентрации усилий ученых на решение задач борьбы с наиболее часто встречающимися болезнями, наносящими наиболее серьёзный урон здоровью человечества: сердечно-сосудистыми, онкологическими, инфекционными и некоторыми другими. Исследования, направленные на борьбу с этими болезнями, координируются деятельностью различных международных организаций, в первую очередь Всемирной организацией здравоохранения, с максимальным использованием информационных систем на основе ЭВМ.

Необходимо отметить, что приведенные направления медицинской кибернетики далеко не последние шаги в развитии медицины. Разрабатываются всё новые и новые средства, значительно помогающие врачу и увеличивающие его функциональные и творческие возможности.

Таким образом, можно констатировать, что возможности медицинской кибернетикипозволяют решать широкий круг проблем. Полученные с ее использованием данные, в сочетании с грамотной интерпретацией специалистом, могут стать устойчивой платформой для эффективного деятельности в области здравоохранения.

Список литературы:

1. Баевский Р. М. Введение в медицинскую кибернетику / Р. М. Баевский, В. В. Парин. Москва: Медицина, 1966. - 230 с.
2. Воробьёв Е. И. Медицинская кибернетика./Е. И.Воробьёв, А. И Китов.- Москва: Радио и связь, 1983. - 240 с.
3. Винер Н. Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине. / Пер. с англ. И.В. Соловьева и Г.Н. Поварова; Под ред. Г.Н. Поварова. – 2-е издание. – Москва: Наука, 1983. – 344 с.
4. Горбань А. Нейроинформатика и ее приложения [Электронный ресурс] /А.Горбань; Вычислительный центр СО РАН- Красноярск -1998.- Режим доступа:https://www.osp.ru/os
5. ГОСТ Р 52636-2006 Электронная история болезни. Общие положения.[Электронный ресурс]. - Режим доступа Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии: http://protect.gost.ru/document.aspx?control=7&id=128743
6. Карп В.П. Пути развития отечественной медицинской кибернетики. Предпосылки и Перспективы/ В.П. Карп, С.М.Чибисов, Р.К. Агарвал // Здоровье и образование в ХХI веке.- 2011.- №1.- С.89-100.