Информационные системы отделений функциональной диагностики: электрокардиографическое и реографическое исследования

а) информационными системами консультативных центров (предназначены для обеспечения функционирования соответствующих подразделений и информационной поддержки врачей при консультировании, диагностике и принятии решений при неотложных состояниях),

б) банками информации медицинских служб (содержат сводные данные о качественном и количественном составе работников учреждения, прикрепленного населения, основные статистические сведения, характеристики районов обслуживания и другие необходимые сведения),

в) персонифицированными регистрами (содержащих информацию на прикрепленный или наблюдаемый контингент на основе формализованной истории болезни или амбулаторной карты),

г) скрининговыми системами (для проведения доврачебного профилактического осмотра населения, а также для выявления групп риска и больных, нуждающихся в помощи специалиста),

д) информационными системами лечебно-профилактического учреждения (основаны на объединении всех информационных потоков в единую систему и обеспечивают автоматизацию различных видов деятельности учреждения),

е) информационными системами НИИ и медицинских вузов (решают 3 основные задачи: информатизацию технологического процесса обучения, научно-исследовательской работы и управленческой деятельности НИИ и вузов);

3. медицинские информационные системы территориального уровня.

Представлены:

а) ИС территориального органа здравоохранения;

б) ИС для решения медико-технологических задач, обеспечивающие информационной поддержкой деятельность медицинских работников специализированных медицинских служб;

в) компьютерные телекоммуникационные медицинские сети, обеспечивающие создание единого информационного пространства на уровне региона;

4. федеральный уровень, предназначенные для информационной поддержки государственного уровня системы здравоохранения.[6]

 

 

3.4. Задачи  МИС

Нужны ли информационные системы и технологии в лечебных учреждениях? В центрах общей врачебной практики, в больницах, поликлиниках, на станциях скорой помощи? Какой результат от информатизации здравоохранения надеются получить врачи и руководители медицинских организаций?

И все-таки можно выделить три главные задачи информатизации и автоматизации здравоохранения.

1. Первая и самая важная  функция медицинских компьютерных систем – информационная поддержка врача в процессе принятия профессиональных решений.

2. Важной функцией медицинских  информационных систем и технологий  в лечебных учреждениях является  накопление и обработка информации о пациентах и деятельности медицинской организации и обеспечение быстрого доступа медицинских работников к этой информации.

3. Третья обязательная  функция медицинских информационных систем – организация современного удобного эффективного документооборота в лечебном учреждении. [3]

 

3.5.Комплексная медицинская информационная система

В подсистеме диагностических служб КМИС предусмотрены следующие основные документы:  

1. Функциональная диагностика, включая ЭКГ, ВЭМ, суточное мониторирование ЭКГ, спирометрию;  
2. Нейрофункциональная диагностика;  
3. Ультразвуковая диагностика;  
4. Эндоскопическая диагностика;  
5. Рентгенологическая диагностика, включая рентгенографию, флюорографию, рентгеноскопию, томографию, маммографию и т.д. [3]

  При создании нового документа система автоматически помещает в него паспортную информацию о пациенте и дату выполнения. В любом документе осуществляется хранение описания исследования, заключения и статистический блок для кодирования вида исследования, в том числе учет условных единиц труда (УЕТ). Структура документов универсальна и позволяет системе автоматически цитировать заключения или описания во вторичных документах, например - эпикризах, выписках и т.д. Все документы диагностической службы подключены к подсистеме статистики, за счет чего анализ нагрузки или другие отчеты формируются в единой программе статистики очень просто и быстро. Предусмотрена возможность составления собственных отчетов. Любой документ диагностической службы может быть распечатан или отправлен по электронной почте. Для исключения модификации ответов после их утверждения используются возможности подсистемы безопасности - электронная цифровая подпись и ограничение доступа.

  Т.к. основная информация хранится в формализованных бланках, предоставляется возможность построения графиков динамики изменения определенных показателей пациента. Информация из подсистемы диагностических служб доступна для всех основных программ системы, в том числе создание эпикризов или выписок, профосмотра, диспансерного наблюдения и т.д.

  Для архивирования результатов исследований разработана специальная подсистема архивирования, при помощи которой в специальных базах данных могут быть сохранены результаты исследования в различных форматах:  

1. Графические изображения в наиболее распространенных форматах (JPEG, GIF, TIFF, BMP, DICOM и т.д.);  
2. Видеофайлы (AVI, MPEG, ASF и т.д.);  
3. Аудиофайлы (WAV, MP3).

  С целью снижения нагрузки на информационную сеть возможно отдельное хранение графических или видеоархивов, в т.ч. на отдельном сервере. При этом переключение пользователя из основной БД к выделенной БД архива на другом сервере осуществляется автоматически при помощи гиперссылок.

  Автоматизация диагностической службы позволяет врачу сосредоточиться на выполнении и оценке исследований, упростить формирование заключений и архивирование результатов исследований, получать быстрый доступ к архивам выполненных ранее исследований. Подключение к финансово-экономической системе и подсистеме статистики позволяют получать всю необходимую информацию о нагрузке, учитывать платные услуги и т.д.

КМИС автоматически формирует журналы для различных кабинетов диагностической службы, в том числе журнал отделения функциональной диагностики, журнал отделения лучевой диагностики и журнал эндоскопической диагностики. Эти журналы позволяют быстро получить необходимые сведения о выполненных обследованиях, найти неподписанные протоколы, получить сведения о выполнении функции врачебной должности. [2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Электрокардиографическое исследование

 

Электрокардиография — методика регистрации и исследования электрических полей, образующихся при работе сердца.

  Электрокардиография представляет собой относительно недорогой, но ценный метод  электрофизиологической инструментальной диагностики в кардиологии.

  Прямым результатом электрокардиографии является получение электрокардиограммы (ЭКГ) — графического представления разности потенциалов возникающих в результате работы сердца .  На ЭКГ отражается усреднение всех векторов потенциалов действия, возникающих в определённый момент работы сердца.

1. Определение частоты( пульс) и регулярности сердечных сокращений, (например, экстрасистолы (внеочередные сокращения), или выпадения отдельных сокращений — аритмии).

2. Показывает острое или хроническое  повреждение миокарда (инфаркт миокарда, ишемия миокарда).

3. Выявляет нарушения внутрисердечной  проводимости (различные блокады).

4. Даёт понятие о физическом  состоянии сердца (гипертрофия левого  желудочка).

5. Может дать информацию о  внесердечных заболеваниях, таких  как тромбоэмболия лёгочной артерии.

6. Позволяет удалённо диагностировать  острую сердечную патологию (инфаркт  миокарда, ишемия миокарда). [6]

 

 

 

 

1. Сравнительный анализ методов распознавания электрокардиограмм

Электрокардиография (ЭКГ) является одним из основных инструментов медицинской диагностики. Получаемая с ее помощью информация о биоэлектрической активности сердца позволяет оценить состояние не только сердечно-сосудистой системы, но и организма в целом. Современные возможности компьютерной обработки сигналов позволяют быстро обрабатывать большие массивы данных. Сочетание этих возможностей и традиционных методов анализа ЭКГ позволяет создавать вычислительные кардиомониторы, решающие вопросы автоматического анализа временных и частотных параметров, хранения электрокардиограмм (в т.ч. сжатия и передачи), проводящих полный цикл обследования от накопления исходных данных до получения квалифицированного медицинского заключения.

Цель работы - создание программного обеспечения для автоматизированного распознавания и анализа электрокардиограмм в цифровом виде.

Электрокардиосигнал (ЭКС) относится к интерференционному электрофизиологическому процессу, так как образуется в результате пространственно-временного суммирования биопотенциалов различных биологических структур, и, следовательно, носит стохастический характер. Однако в норме моменты возникновения комплекса QRS, как правило, подчиняются нормальному закону распределения. Большинство методов анализа ориентировано на участки сигнала, среднее значение которых не меняется во времени, а автокорреляционная функция зависит только от разности временного параметра, поэтому нестационарность ЭКГ процесса не рассматривается. Стационарный процесс протекает примерно однородно и имеет вид непрерывных колебаний вокруг некоторого среднего значения. На ритм сердца оказывают постоянное воздействие центральная и вегетативная нервные системы, насыщение крови кислородом, различные рефлексы. Все эти влияния относят к стационарным влияниям на ритм сердца. В тоже время существуют переменные факторы, связанные с функционированием системы кровообращения и дыхания, создающие в ЭКС нестационарную составляющую. Эти участки ЭКГ после выявления исключаются из анализа как артефакты.

Алгоритм разработанной программы содержит в себе следующие шаги, типичные для программ такого класса:

1. Подготовка входных данных: оцифровка, фильтрация и нормирование сигнала.
2. Распознавание характерных участков ЭКГ, имеющих диагностическое значение (комплексов QRS, PQ, QT и отдельных зубцов).
3. Анализ параметров и взаимосвязи распознанных участков и формирование оценочного заключения.

На первом этапе, как правило, трудностей не возникает. Фильтрация осуществляется как аппаратно, так и программно (во временной или частотой областях), а характеристики современных аналого-цифровых преобразователей позволяют избежать пропущенных кодов. На этапе распознавания ЭКГ присутствует ряд трудностей. Электрокардиосигнал квазипериодичен и последовательные кардиоциклы в точной мере никогда не повторяют друг друга, что обуславливает выбор методов распознавания. В настоящей работе предлагается использование двух методов: синтаксического и корреляционного.

При использовании синтаксического метода сначала выявляется локализация одного R-зубца поиском простого максимума, затем создается параметрическое описание (амплитуда, длительность переднего и заднего фронта) QRS-комплекса и далее производится сканирование всего исходного массива выборок на предмет локализации аналогичных похожих участков, являющихся другими QRS-комплексами. Метод показал хорошую устойчивость к колебаниям изолинии, однако ошибался при соизмеримости амплитуд R и T зубцов и значительной зашумленности исходного сигнала ЭКГ. Ошибки, как правило, заключались в пропуске искомых фрагментов ЭКГ при анализе. 

Корреляционный метод основан на измерении степени подобия (коэффициентов корреляции) эталонного образца фрагмента ЭКГ (зубца или комплекса зубцов) и фрагмента исследуемой ЭКГ той же размерности при сканировании вдоль временной оси с шагом в один отсчет. В результате получаем массив коэффициентов корреляции, распределенных по временной оси сигнала ЭКГ, которые максимально приближаются к единичному значению в участках максимального сходства образца и фрагмента ЭКГ (рис. 1). Эталонный фрагмент ЭКГ выбирается автоматически или вручную на исходном сигнале ЭКГ. Также может быть использован образец из эталонного банка электрокардиограмм или искусственно смоделированный. Корреляционный метод показал высокую чувствительность даже на зашумленных участках ЭКГ и позволил достаточно точно локализовывать характерные участки электрокардиосигнала.

Рис.1. «Рабочее окно программы распознавания и анализа ЭКГ»

1-исходный сигнал  ЭКГ; 2- график мгновенных значений коэффициена корреляции (значения умножены на 300 для большей наглядности); 3-эталонный фрагмент ЭКГ.

Наиболее целесообразным представляется совместное использование, как взаимно дополняющих, синтаксического и корреляционного методов для распознавания и анализа ЭКГ. Тем самым можно повысить точность и надежность распознавания электрокардиограмм. [4]

 

4.2. Какое  место в современной клинике  могут занять ЭКГ-системы, основанные на универсальных персональных компьютерах? «КардиоБейз».