Аппараты для терапии импульсными токами и магнитотерапии

Работу программно-аппаратного комплекса «Аврора МК-02», внешний вид которого представлен на рис. 4.20, можно разделить на три этапа.

Первый этап -- создание либо модификация конфигурации магнитного поля (КМП). Этот этап поддерживается программой SINTEZ. Здесь можно вызвать любую из конфигураций, хранящихся в виде файлов в информационном банке КМП, либо начать с «пустого» файла-конфигурации.

На экране дисплея возникает обобщенная модель конфигурации магнитного поля (КМП) в виде 16-ти форматов сигналов, пример для одного из которых показан на рис. 4.21. Под каждым тактом высвечиваются цифровые значения длительности интервала такта, интенсивности и длительности интервала паузы.

Выбор параметра установки осуществляется с помощью подвода маркера к соответствующему местоположению параметра. По команде установки формат сигнала увеличивается на весь экран, чтобы повысить точность установки. Затем перемещением маркера устанавливаются необходимые интенсивности и атрибуты в каждом такте формата сигнала.

Длительности интервалов такта и интервалов пауз устанавливаются подводом маркера к соответствующему местоположению на экране и последовательным набором цифр. После формирования или модификации новая КМП записывается в виде файла с заданным именем в информационном банке КМП.

Рис. Внешний вид аппаратно-программного комплекса «Аврора МК-02»

Этот этап поддерживается программой ZAGR. Здесь выбранная КМП показывается на экране дисплея в виде обобщенной модели со всеми графическими и буквенно-цифровыми данными.

Одновременно все параметры КМП, записанные, как было указано выше, в сжатом виде, декодируются и размещаются в заданных местах комплекса. Так, значение интенсивности в каждом такте, хранящееся в цифровом виде в КМП (6-разрядный код), преобразуется в ШИМ-сигнал следующим образом. Уровень интенсивности, например, 17 преобразуется в последовательность 17 единиц и 47 нулей, состоящую из 64-х бит, а уровень интенсивности, например, 13 преобразуется в последовательность 13 единиц и 51 нуля, состоящую из 64-х бит. Полученные последовательности заносятся в специальное СпОЗУ (16-и разрядное ОЗУ) в младшие 6 разрядов, старшие 5 разрядов которого выбираются в зависимости от номера такта в цикле. Данное СпОЗУ является внешним для процессора и призвано, в основном, работать самостоятельно под управлением своего генератора и счетчика адреса. Только в режиме декодирования и записи адресация данного ОЗУ переходит к процессору.

Значения длительностей интервалов такта, интервалов пауз, частот модуляции, а также атрибутики, записанные в КМП в виде мантиссы и порядка, преобразуются в целые числа и записываются в процессорном ОЗУ, где находятся под полным контролем процессора.

Третий -- этап непосредственной работы (генерирование КМП и ее контроль в реальном масштабе времени).

Рис. Обобщенная модель конфигурации магнитного поля

Работа поддерживается программой RABOT. Вначале процессор устанавливает старшие адреса СпОЗУ, относящиеся к первому такту интенсивности (рис. 4.18), а младшие разряды начинают перебираться специальным счетчиком адреса СчА с высокой частотой f0 (около 2 МГц). Так как в каждом разряде СпОЗУ записана последовательность единиц и нулей по образцу рис. 4.19, то на выходе его каждого разряда появляется ШИМ-сигнал установленной интенсивности первого такта. Одновременно в один из таймеров заносится код интервала такта интенсивности, а в регистры атрибутики заносятся коды полярностей и модуляции первого такта для каждого разряда, а, по существу, -- для каждого выхода. Комплекс начинает вырабатывать по всем 16-и выходам ШИМ-сигналы 1-го такта. Так как формирование ШИМ-сигналов идет при этом без участия процессора, то последний переключается на обслуживание программы CONTROL, которая призвана контролировать токи на выходах СИ с помощью АЦП и отображать на экране действительную картину работы.

При этом периодически процессор возвращается к таймеру, отслеживая оставшееся время на первый такт интенсивности. Как только интервал на первый такт заканчивается, процессор заносит в этот же таймер значение интервала паузы, обнуляет все выходы СИ, и снова переходит на обслуживание программы CONTROL, отслеживая в то же время оставшееся время на паузу. По окончании паузы процессор переключает старшие адреса СпОЗУ. соответствующие второму такту интен-сивностей, считывает код интервала второго такта интенсивностей, заносит последний в таймер, считывает и заносит в регистр RG значение атрибутики на каждом выходе. Комплекс начинает вырабатывать по всем 16-и выходам ШИМ-сигналы 2-го такта. Освободившийся на время такта процессор снова переходит на обслуживание программы CONTROL, которая продолжает отображать действительную картину токов на экране дисплея. С окончанием времени 2 такта интенсивностей процессор включает интервал паузы аналогично первому такту.

С началом 3-го такта процессор повторяет алгоритм, изложенный выше для первых двух тактов, и так до 32-го такта или, если в служебной ячейке № 14 выбранной КМП записано число, меньшее 32-х, то до номера такта, записанного в ячейке № 14 служебной информации выбранного файла КМП. При этом в конце цикла процессор оценивает оставшееся время всей процедуры и, если время остается, то процессор возвращается к первому такту работы комплекса. Работа подобным образом продолжается до окончания времени всей процедуры, значение которой записано в служебной ячейке № 15 выбранной КМП и записанной процессором в специальном таймере. Еще один таймер используется для генерации частоты модуляции fm, значение которой устанавливается вместе с установкой атрибутики на каждом такте. В процедуре, поддерживаемой программой CONTROL, осуществляется визуальный контроль за работой комплекса и сравнение действительных параметров с заданными.

С самого начала при выборе файла КМП, как отмечалось выше, на экране дисплея появляется обобщенная модель выбранной КМП. При включении на работу обобщенная модель приобретает полутоновое изображение и только конкретно в данный момент часть формата, соответствующая работающему такту, высвечивается полной яркостью в течение полного времени данного такта. По окончании очередного такта и включении следующего полная яркость перемещается на соседнюю часть формата.

Одновременно действительные значения интенсивностей на 16 выходах комплекса измеряются с помощью АЦП, вводятся в процессор, сравниваются с заданными значениями и в виде знаков отклонения демонстрируются на экране, что позволяет однозначно оценивать нормальную работу комплекса в процессе проведения процедуры.

Описание программы декодирования загрузки и работы.

Программа состоит из двух блоков: программы распаковки-декодирования и программы загрузки и работы.

Программа распаковки-декодирования включает три процедуры:

-- процедура распаковки амплитуд «RASPO»;

-- процедура распаковки атрибутов «ATRO»;

-- процедура распаковки времен «TAYO».

В процедуре «RASPO» осуществляются следующие операции:

-- выделяется место в ОЗУ на 128 слов, которое предварительно очищается;

-- считываются амплитуды первого такта всех 16 каналов;

-- в каждом из них выделяются младшие 5 разрядов;

-- преобразуются в последовательность стольких единиц, каков код в числе, которые заносятся в выделенное место в ОЗУ;

-- записанный массив первого такта переносится в буферное запоминающее устройство СпОЗУ, которое является внешним по отношению к ЭВМ;

-- переключаются на амплитуды следующего такта, которые распаковываются аналогично и записываются в СпОЗУ, предварительно изменив страницу СпОЗУ путем переключения старших разрядов;

-- переходят на процедуру «ATRO», при этом в процедуре распаковки атрибутов «ATRO» осуществляются следующие подпроце-дуры:

-- выделяются 6, 7, 8-е разряды массива амплитуд;

-- декодируются в соответствии с таблицей кодировки и заносятся в ОЗУ контроллера в виде распакованного массива атрибутов;

-- переходят на процедуру распаковки «TAYO», в процедуре распаковки времен «TAYO» осуществляется следующее:

-- считывается очередной код временного интервала;

-- выделяются пять младших разрядов;

-- выделяются три старших разряда;

-- пять младших разрядов умножаются на число, равное двум в степени кода в трех старших разрядах, т.е. сдвигаются влево столько раз, каков код в выделенных трех старших разрядах;

-- полученное произведение умножается в 15,5 раз и в качестве 16-разрядного кода записывается в массив времен тактов и, аналогично. -- в массив времен пауз и периодов модуляции, формируя тем самым три массива времен.

Блок программы загрузки и работы выполняет следующую последовательность операций:

-- загружает общее время процедуры в специальный таймер и включает его работу на вычитание частотой 50 Гц;

-- загружает старшие 5 разрядов адреса запоминающего устройства СпОЗУ (для первого такта заносится нулевой адрес);

-- загружает атрибуты первого такта во внешние регистры управления силовыми источниками токов;

-- загружает время такта в таймер такта, включает его и включает доступ к счетчику младших разрядов адреса СпОЗУ опорной частоты, начинается работа силовых источников (СИ);

-- запускает программу контроля, которая высвечивает на экране конфигурацию магнитного поля и сравнивает реальные значения с заданными;

-- проверяет состояние таймера такта и, если времени достаточно, то возвращается к контролю, если же времени мало, то ждет окончания времени такта;

-- с приходом конца времени такта, загружает время паузы в таймер такта, отключает СИ и ждет конца паузы;

-- с приходом конца паузы возвращается к алгоритму загрузки старших 5-и разрядов адреса запоминающего устройства СпОЗУ, увеличивая код последних на единицу, и повторяет все вышеизложенные элементы последовательности 32 раза, соответствующие 32-м тактам;

-- проверяет состояние таймера времени общей процедуры и, если время не вышло, то возвращается к алгоритму загрузки адресов старших разрядов СпОЗУ, обнуляя адрес;

-- продолжает исполнять вышеизложенную последовательность до обнуления таймера времени общей процедуры;

-- после обнуления таймера времени общей процедуры останавливает работу и включает звуковой сигнал.

Магнитотерапевтический комплекс «Мультимаг МК-03»

Комплекс предназначен для приема с ПЭВМ и запоминания конфигурации магнитного поля с последующим автономным формированием силовых токов для питания индукторов магнитоскана на время такта, паузы и цикла магнитотералевтического комплекса «Мультимаг МК-03». Структура всего комплекса представлена на рис. 4.22.

Комплекс состоит из следующих блоков:

1. ЭВМ, программно совместимая с IBM.

2. Интерфейс с АЦП, встраиваемый в ЭВМ и имеющий следующие характеристики:

-- цифровые сигналы: 8 бит -- данные, 2 бита -- сопровождение;

-- аналоговые сигналы: 8 каналов, диапазон ±2 В, разрядность 12 бит, частота дискретизации -- 10 кГц.

3. Блок управления, в память которого от ЭВМ заносится массив конфигурации магнитного поля и который по команде включается в работу, формируя силовые токи для питания индукторов магнитоскана.

4. Магнитоскан -- специальная кушетка с индукторами для формирования динамического магнитного поля вокруг пациента.

5. Датчики диагностики, которые формируются в зависимости от решаемой задачи и в стандартном наборе включают: датчики температуры, реограммы, кардиосигналов, давления крови и др.

6. Диагностическая аппаратура, которая содержит усилительно-преобразующие устройства, воспринимающие сигналы с датчиков и формирующие нормированные сигналы для подачи на АЦП.

Рис. Структурная схема комплекса «Мультимаг МК-03

Технические характеристики блока управления:

-- число каналов.....................................................8;

-- интенсивность (тока)..................................до 3 А(±);

-- число тактов...................................................до 32;

-- такты могут разделяться паузами;

-- полярность тока независима по каналам;

-- пауза независима по канапам;

-- для контроля тока имеется выход с каждого канала с амплитудой.................................................до 1 В;

-- объем памяти.............................................. 8x2048;

-- частота встроенного генератора.......................2 МГц.

Структура блока управления показана на рис. 4.23. В память контроллера СпОЗУ заносится массив конфигурации магнитного поля. При работе память опрашивается встроенным генератором. Информация в виде ШИМ-сигнала распределяется по 8 каналам силовых источников (СИ) тока вместе с заданием полярности и паузы независимо по каналам. Каждый силовой источник нагружается на соответствующие индукторы магнитоскана (I^Ig). Ток в индукторах измеряется и поступает на аналоговый выход блока управления для преобразования в АЦП.

Функциональная схема контроллера блока управления приведена на рис. 4.24. Адрес блока выбирается схемой АБ. Регистр RG1 служит для адресации регистров и режимов. Запись в RG1 осуществляется сопровождающим сигналом OUTA и только тогда, когда выбран данный блок схемой АБ. Формат адресации и режимов показан в табл. 4.3.

Данные от ЭВМ распределяются в зависимости от последнего адреса, записанного в регистре RG1. Данные сопровождаются сигналом OUTB и записываются в следующие регистры:

-- регистр адреса памяти RAM, составленный из регистра RG3 (старшие 5 бит) и счетчика СТ2 (младшие 6 бит); -- регистр данных RG2 для памяти RAM

-- регистр полярности RG5;

-- регистр паузы RG6.

Рис. Функциональная схема контроллера блока управления

После занесения всех данных в регистры и в память RAM, в регистр RG1 заносится сочетание 00 (в разряды а4, аЗ), которое включает блок управления в режим проверки и контроля правильности установки. Если же в разряды а4, аЗ занести сочетание 10, то при этом блок управления включается в режим «работа». В этом режиме внутренний генератор G (2 МГц) с помощью счетчика СТ2 перебирает младшие 6 разрядов памяти RAM, в котором записаны коды ШИМ-сигналов всех 8 каналов. Регистр RG4 на выходе RAM формирует ШИМ-сигналы, которые дополнительно стробируются паузами с регистра RG6 и поступают на выход контроллера для управления силовыми источниками СИ.

Таблица 4

В память ШИМ коды записываются на весь цикл работы. Длительность же такта и паузы отслеживается ЭВМ специальным таймером, расположенным в интерфейсе. С концом такта или паузы ЭВМ инкрементирует старшие из 5 разрядов памяти RAM. переписывает, возможно с изменениями, данные по полярности и по паузе и запускает работу на новый такт или паузу. Код в младших разрядах (a2,al,a0) регистра RG1 определяет канал, с которого измеряется ток в индукторах (в форме напряжения) для выдачи в ЭВМ.

Функциональная схема одного из силовых источников тока СИ показана на рис.



Рис. Функциональная схема силового источника

В зависимости от бита полярности (ПОЛ) открыты либо нечетные ключи (Кл1, КлЗ) и тогда ток в индуктор И поступает одного направления, либо при другом бите ПОЛ открыты четные ключи (Кл2, Кл4) и тогда ток в индуктор поступает другого направления. Ключи Кл1 и Кл2 дополнительно коммутируются сигналом ШИМ, обеспечивая тем самым регулировку интенсивности тока в индукторе. Пульсация ШИМ сглаживается фильтром Ф. Резистор R4 служит датчиком перегрузки и в случае превышения потребления тока в силовом источнике схема защиты СЗ отключает данный источник. Резистор R0 служит измерительным датчиком тока через индуктор, напряжение с которого через мультиплексор U.S поступает на плату АЦП в ЭВМ. Выбор канала для измерения осуществляется кодом шины S. Делитель Rl, R2, R3 является датчиком правильной установки параметров силового источника и его работоспособности. При контроле установки ключи КлЗ и Кл4 размыкаются, а сигналы ШИМ через указанные резисторы как через делитель поступают на мультиплексор и далее в качестве аналогового сигнала -- на вход АЦП в ЭВМ. Ток в индукторе при этом отсутствует.



Рис. Внешний вид системы электронного формирования токов комплекса «Мультимаг МК-03»

Внешний вид системы электронного формирования токов комплекса «Мультимаг МК-03» показан на рис.

Программное обеспечение магнитотерапевтического комплекса. Описание программного пакета «МК-03»

Назначение.

Программный пакет «МК-03» предназначен для работы в составе аппаратно-программного комплекса «Мультимаг МК-03», в сочетании с IBM-совместимыми ПЭВМ.

Состав пакета:

MK03.EXE; READMY.TXT; *.DAT;

MK03.HLP; MK03.RES; LITR.CHR.

Основные функции.

Исполняемый модуль MK03.EXE позволяет выполнять следующие функции:

1. Выбор методики;

2. Просмотр параметров методики;

3. Редактирование параметров методики (для версии 2);

4. Работа с комплексом «Мультимаг МК-03» (для версий 1,2);

5. Информация о программе.

При запуске программы на экране появляется основное меню по вышеперечисленным функциям. Выбор функции осуществляется с помощью клавиш управления курсором (-», <-). При этом перемещается подсветка функции. Для выбора необходимо нажать клавишу «Enter». Рассмотрим последовательно выбираемые функции.

Выбор методики.

Данная функция позволяет выбрать файл КМП (конфигураций магнитного поля) с расширением «.DAT» и «.КМР» для последующей работы или модификации. Пример изображения на экране показан на рис. 4.27.

Выбор осуществляется с помощью клавиш управления курсором (<г-, Т, I, ->). При этом перемещается подсветка файла. Подтверждение выбора осуществляется клавишей «Enter», отмена выбора -- клавишей «Esc». Выбранная методика графически отображается на экране, один из примеров которого показан на рис. Здесь помимо основного меню появляется поле КМП, состоящее из нескольких областей.

Рис. Отображение режима «Выбор методики»

Основное поле занято матрицей интенсивностей (8x32), где 8 строк соответствуют 8 каналам силового блока магнитотерапевтического аппарата а 32 столбца соответствуют тактам во времени подключения соответствующих интенсивностей в каналах. Длительности тактов могут быть разными по строкам и отображаются в логарифмическом масштабе специальной строкой внизу. Здесь же отображаются также в логарифмическом масштабе длительности пауз между тактами.

В самом низу экрана появляется область справочной информации: по виду заболевания, по названию файла, по длительности процедуры. Справа от основного поля располагается столбец «Отклонения», где во время работы будет отображаться соответствие установленных параметров по интенсивностям действительным. Под ним располагается область высвечивания усредненных временных параметров.

Рис. Графическое изображение методики на экране

Просмотр параметров позволяет определить конкретные параметры конфигурации магнитного поля. В этом режиме одна из ячеек основного поля обрамляется белым цветом, а значения параметров в этой ячейке отображаются в окне, которое появляется справа на экране. Перемещение между отдельными элементами поля осуществляется клавишами (стрелки, PgUp, PgDn, End, Home).

Изображение на экране принимает вид, показанный на рис. 4.29. В окне в правой стороне экрана показываются следующие числовые параметры:

-- интенсивность поля; -- длительность такта;

-- длительность паузы; -- параметры модуляции;

-- вид модуляции.

Рис. Изображение на экране в режиме «Просмотр»

Клавиша F3 позволяет перейти к просмотру дополнительной информации, единой для всего файла:

-- номер версии методики;

-- название файла-методики;

-- основное назначение;

-- количество тактов в методике.

Изображение на экране при этом принимает вид, показанный на рис. 4.30. Данная информация также постоянно показывается в нижней строке экрана вне зависимости от режима работы. Выход из режима просмотра осуществляется с помощью клавиши «Esc». Из режима просмотра дополнительной информации выход осуществляется в режим просмотра информации о тактах, поэтому требуется двукратное нажатие клавиши «Esc».

Редактирование.

Функция редактирования позволяет изменять параметры отдельных тактов и дополнительную информацию. Вызывается из режима «Просмотр» нажатием клавиши «F4». Перемещение по основному полю методики осуществляется совместным нажатием клавиш Ctrl + (<-, Т, 4-, -->, PgUp, PgDn, End, Home). Выбор редактируемого параметра клавишами: («Tab», «Enter», 1) -- перемещение вниз; («Shift+Tab», Т) -- перемещение вверх.

Рис. Изображение на экране в режиме «Просмотр дополнительной информации»

Подтверждение изменений при редактировании осуществляется клавишами выбора параметров такта и клавишами перемещения между тактами. Отмена изменений в текущем редактировании осуществляется клавишей «Esc». Переход в режим редактирования дополнительной информации осуществляется с помощью клавиши «F3». Выход из режима редактирования осуществляется клавишей «Esc». Из режима редактирования дополнительной информации выход осуществляется в режим редактирования информации о тактах. Из режима редактирования информации о тактах выход осуществляется в режим просмотра.

При выходе из режима просмотра, если были произведены изменения в методике, программа предложит записать методику в файл с именем, указанным в «Дополнительной информации», как название методики.

В режиме редактирования строки:

-- клавиша «Ins» -- переключает режим вставки-замены (первоначально работа осуществляется в режиме замены);

-- стрелки End, Home -- перемещение по строке.

Если не было нажато ни одной клавиши перемещения курсора, то перед вводом новой строки старая строка стирается. В режиме редактирования метода модулирования:

-- стрелки -- выбор режима;

-- «Пробел» -- смена режима. О программе.

Информация о программе показывает:

-- версию программы;

-- организацию, обладающую авторскими правами на программу;

-- телефон, по которому вы можете высказать все свои пожелания и замечания, а также получить квалифицированную помощь в работе с программным продуктом.

Работа с методикой.

Данный режим является основным, предназначенным для запуска выбранной КМП и загрузки ее в силовой блок магнитотерапевтического аппарата «Мультимаг». При обращении к данному режиму (нажатием клавиши «Ввод») на экране возникает динамика перемещения одной ячейки поля (белого фона) по строке тактов в соответствии с заданными параметрами и запуск в работу силового блока магнитотерапевтического аппарата «Мультимаг» также в соответствии с заданными параметрами. В правом нижнем углу заполняется строка времени отпуска процедуры и по завершению ее заполнения включается звуковой сигнал конца процедуры.

При нажатии любой клавиши звуковой сигнал прерывается. Столбец под названием «Отклонения» показывает соответствие установленных уровней интенсивностей поля с действительными уровнями, которые поступают из силового блока. Под столбцом «Отклонения» дается информация по усредненным значениям длительности тактов и средней частоты тактов включения. Преждевременно процедуру можно прервать клавишей «Esc».

Программное обеспечение комплекса «МК-03» продолжает совершенствоваться и, прежде всего, в плане расширения возможностей по модификации и созданию новых КМП.

Методология построения магнитотерапевтических комплексов и кабинетов

Лечебно-диагностический комплекс.

Комплекс имеет смысл формировать уже при наличии одного магнитотерапевтического аппарата типа «Аврора МК-01». Дополнительно требуется диагностическая аппаратура. Структура лечебно-диагностического комплекса может быть представлена в виде, показанном на рис.

Рис. Структура лечебно-диагностического комплекса

Минимальный набор диагностической аппаратуры должен в соответствии с 5.5, 5.6 включать кардиомонитор, реограф, измеритель артериального давления, измеритель температуры кожного покрова (термометр).

Организационно в состав обслуживающего персонала комплекса целесообразно включить врача-физиотерапевта, медицинскую сестру, а также инженера-электроника.

Методологическое обеспечение включает стандартный набор методик лечения и диагностики в зависимости от вида заболеваний, индивидуальных особенностей пациента и стадии заболеваний.

Каждая методика лечения включает вид конфигурации магнитного поля (КМП), таблицу интенсивностей, направления векторов магнитного поля, частоту тактов, а также длительность и число процедур. Диагностическая методика содержит перечень измеряемых параметров и порядок осуществления измерений. Врач назначает методику, а медицинская сестра в соответствии с этой методикой отпускает процедуры. Она проводит диагностические измерения до, во время и после сеанса, помещает пациента в магнитоскан, включает аппарат и следит за выполнением процедуры в течение заданного времени. Она может временно прервать сеанс для проведения диагностических измерений, если это определено в методике. По завершению процедуры медсестра вновь выполняет диагностические измерения. Результаты диагностических измерений должны быть обязательно зафиксированы на специальном бланке. Примерная форма бланка показана в табл.



Компьютеризированный лечебно-диагностический комплекс

Следующим шагом в направлении повышения эффективности магнитотерапии является создание лечебно-диагностического комплекса высшего уровня, а именно автоматизированного рабочего места врача-специалиста (АРМВС). АРМВС освобождает медицинский персонал от рутинной работы по ручному измерению физиологических параметров организма больного, по их обработке и документированию, по выбору оптимальной методики лечебного воздействия. Повышение уровня автоматизации технологии диагностики и лечения открывает новые возможности не только в практике лечения, но и при проведении исследований по выработке принципиально новых подходов и решений. Структурная схема АРМВС, который может использоваться в качестве компьютеризированного лечебно-диагностического комплекса, показана на рис. 6.2.

Основой АРМВС служит персональный компьютер (ПК), как правило, IBM-совместимый. Сигналы от диагностической системы поступают на лабораторный интерфейс. В этом интерфейсе аналоговые сигналы преобразуются в цифровую форму. Оцифрованные сигналы обра батываются компьютером, записываются на диск и далее их можно вывести на экран, принтер или плоттер.

На основе анализа текущей диагностической информации и данных, хранящихся в базе данных компьютера, врач, используя возможности экспертной системы, установленной на компьютере, формирует методику магнитного воздействия, которая в той или иной форме поступает на блок управления аппарата «Аврора», создавая требуемую конфигурацию магнитного поля.

Рис. Структура компьютеризированного лечебно-диагностического комплекса

При наличии помехозащищенных измерительных каналов целесообразно вести мониторинг физиологических параметров пациента с целью оперативного подбора наиболее рациональной КМП, отвечающей индивидуальным особенностям больного.

Подключение персонального компьютера обеспечивает более эффективное применение лечебно-диагностического комплекса. Резко сокращаются затраты времени на ведение медицинской документации. Принимая во внимание то, что врачам удобнее всего иметь дело с теми средствами, с которыми они уже знакомы, программа ПК должна воспроизводить на экране карты показателей и прочие формы, которыми повседневно пользуются медики.

Снабженный соответствующими лабораторными интерфейсами, ПК может осуществлять контроль за состоянием пациента, управление по-леформирутощими индукторами, сбор первичных данных с их последующим анализом и принятием решения.

Диагностические сведения, собираемые с пациента во время сеанса (а также за 2 минуты до и через 2 минуты после сеанса), поступают на ПК, за пультом которого располагаются врач и оператор-инженер. Все поступающие сведения обрабатываются специальной программой и в сжатом наглядном виде представляются врачу и оператору. Врач следит за состоянием пациента и вносит необходимые коррективы в работу комплекса.

Методическое программное обеспечение (ПО) предлагается нескольких уровней.

ПО первого уровня имеет базу данных по конфигурациям магнитных полей (КМП) и их параметрам и базу данных по пациентам. Последняя формируется по образу бланка, представленного в табл., поэтому отпадает необходимость в работе с бумагами. Результаты диагностики в каждом сеансе заносятся в базу данных избирательно для каждого пациента автоматически. Кроме этого, ПО первого уровня имеет программу обработки диагностических сведений для выявления трендов и программу наглядного отображения процесса воздействия и лечения.

База данных КМП и их параметров включает все стандартные методики, наработанные на практике, и формируется в пакеты в зависимости от вида заболеваний, индивидуальных особенностей и стадии заболеваний.

Выбирается КМП в соответствии с пирамидальным меню, как это показано на рис.

База данных КМП непрерывно пополняется новыми, либо более эффективными КМП, либо для новых видов заболеваний, либо полнее учитывающими индивидуальные особенности пациента. Они разрабатываются в специальных кабинетах, имеющих персонал более высокого профессионального уровня и снабженных аппаратным, программным и математическим обеспечением более высоких уровней.

Рис. Пирамидальное меню для выбора КМП

ПО второго уровня, во-первых, полностью реализует задачи первого уровня и, во-вторых, дает возможность ликвидировать имеющиеся стандартные методики и создавать новые. При этом врач, работающий с ПО второго уровня, должен получить дополнительный сертификат обучения с оценкой знаний и умений в области магнитотерапии выбранных им заболеваний.

ПО третьего уровня, включая все возможности первого и второго уровней, будет снабжено дополнительно экспертной системой и математической моделью воздействия магнитных полей на пациента, что позволит замкнуть обратную связь. То есть в зависимости от априорных и текущих диагностических сведений и результатов их обработки ПЭВМ может самостоятельно модифицировать включенную КМП и ее параметры для оптимизации процесса лечения. Система при этом должна обладать элементами искусственного интеллекта, основным кредо которого должно быть поставлено условие «Не навреди». ПО третьего уровня находится на стадии разработки. Естественно, что ПО всех уровней будут постоянно совершенствоваться и улучшаться.

Организационное обеспечение кабинетов осуществляется врачом, оператором-инженером и двумя медицинскими сестрами на смену. Пропускная способность кабинетов находится на уровне 45-50 человек за смену (учитывая время подготовки аппарата перед сеансом, время процедуры и при наличии в кабинете 2-х аппаратов «Аврора МК-01»).

Процесс сбора и обработки данных при проведении лечебно-диагностической процедуры можно условно разбить на три этапа: сбор данных, анализ данных, представление данных (рис.). Для каждого этапа используются специальные программно-аппаратные средства, которые обычно называют подсистемами.



Рис. Этапы сбора и обработки данных

На первом этапе обычно происходит нормализация аналоговых сигналов -- усиление, фильтрация, коммутация и т.п. Основной задачей подсистемы, осуществляющей эти операции, является доведение параметров сигналов, получаемых от первичных преобразователей, до значений, применяемых для восприятия используемой подсистемой преобразования данных. В свою очередь последняя выполняет непосредственно аналого-цифровое преобразование аналоговых сигналов.

На втором этапе подсистема обработки данных осуществляет первичный анализ данных по алгоритмам, особенным для каждого диагностического признака. Здесь, как правило, используются методы цифровой фильтрации, анализа в частотной и временной областях, средства матричной алгебры, методы регрессионного анализа и другие статистические методы. В некоторых случаях врач на основе получаемых данных или иной информации имеет возможность активно воздействовать на ход лечебной процедуры, изменяя параметры магнитного поля. Для этих целей служит подсистема управления.

Третий этап предполагает представление полученных в результате обработки параметров физиологического состояния больного в виде графиков, таблиц или диаграмм. На этом этапе происходит как оперативная визуализация, так и документирование полученных результатов.

В АРМВС рассмотренные функции могут различным образом распределяться между программно-аппаратными средствами компьютера и специализированными измерительно-вычислительными средствами.

Например, диагностическая подсистема может быть организована следующим образом. Компьютер соединен по стандартному интерфейсу (IEEE-488.RS-232) с многофункциональными контрольно-диагностическими приборами (кардиограф, реограф, измеритель артериального давления), в которых предусмотрено выполнение не только функций преобразования аналоговых сигналов, но и многих функций анализа, представления данных и формирования сигналов управления. На компьютер в этом случае возлагаются обычно функции общего управления, более детального анализа (вторичной обработки), а также документирования результатов.

Другим вариантом компоновки АРМВС является использование лабораторного интерфейса, выполненного на отдельных модулях расширения, которые устанавливаются в свободные слоты компьютера. Этот вариант, конечно, реализует меньше аппаратных возможностей, чем многофункциональные приборы. Однако сравнительно малая стоимость этого варианта и доступность широкому кругу пользователей в сочетании с гибкой программной реализацией процедур, выполняемых специализированными приборами, делают этот вариант наиболее предпочтительным для построения АРМВС.

В составе АРМВС можно выделить три основных компонента:

-- аппаратная платформа,

--- программное обеспечение,

-- интеллектуальные средства.

Аппаратное и программное обеспечение -- традиционные составные части любой информационно-вычислительной системы, в данном приложении отличаются некоторыми особенностями, которые будут обсуждаться ниже. Столь же важным следует признать и третий компонент -- знания и умение работать с аппаратурой и программным обеспечением.

Для того чтобы научиться эффективно эксплуатировать АРМВС, медицинскому персоналу необходимы направленная работа и помощь со стороны инженеров. Как бы ни были хороши аппаратные средства и как бы ни было приспособлено к пользователю программное обеспечение, для приобретения новых знаний требуются время и постоянные усилия.

Магнитотерапевтический кабинет

Если имеется несколько МТК или ЛДК, то возникает задача организации оптимальной их работы для обеспечения максимальной пропускной способности. Для решения этой задачи целесообразно все МТК интегрировать в одном кабинете. При этом легче осуществлять планирование загрузки каждого МТК, техническое обслуживание и ремонт. Кроме того, не требуется жесткой привязки конкретного пациента к конкретному МТК, и в случае выхода из строя одного из МТК пациентов можно распределить равномерно между оставшимися комплексами.

Планирование работы МТ кабинета заключается в том, что, с одной стороны, для каждого пациента определяется методика и продолжительность воздействия магнитным полем, число и периодичность сеансов, а с другой -- все это должно быть увязано с суммарной пропускной способностью всех МТК. Кроме того, для развития методов магнитотерапевтического воздействия важное значение имеет набор статистики по лечению различных заболеваний.

Нетрудно представить, что при развертывании в кабинете более трех МТК появится много рутинной работы по планированию оптимальной загрузки кабинета и по документированию процесса лечения, т. к. поток пациентов будет весьма значительным.

Данная проблема, в основном, решается, если вместо одного МТК в кабинет ввести АРМВС и все рутинные операции переложить на компьютер, входящий в состав АРМ. В этом случае, во-первых, облегчается этап определения методики лечения для каждого пациента, так как АРМВС может проводить мониторинг по важнейшим физиологическим параметрам, имеет специализированные средства обработки полученной информации и включает в свой состав экспертную систему. Во-вторых, при использовании базы данных, входящей в состав АРМВС, автоматизируются регистратура кабинета, а также сбор и обработка статистики по лечению.

Но при этом возникает проблема совместного использования одного компьютера персоналом различных МТК, что не всегда удобно, а иногда и невозможно. Поэтому для более эффективного использования всех МТК необходим множественный доступ к компьютеру АРМВС и прежде всего к базе данных, расположенной на нем. Эта задача может быть решена организацией в кабинете либо локальной вычислительной сети (ЛВС), либо многопользовательской системы (МПС). Рассмотрим каждый подход и определим, какой и в каком случае является оптимальным для магнитотерапевтического кабинета.

Локальной вычислительной сетью обычно называется некоторое число независимых компьютеров, которые соединены между собой каким-либо коммуникационным оборудованием. При этом прикладное программное обеспечение, работающее на этих компьютерах, должно иметь достаточно простые и быстрые средства передачи данных через имеющееся коммуникационное оборудование. Компьютеры такой сети обычно расположены на небольшом расстоянии друг от друга (порядка 1...5 км). Для работы локальной сети необходимо выполнить следующие действия. Во-первых, соединить компьютеры посредством какой-либо коммуникационной аппаратуры. Во-вторых, запустить на этих компьютерах специальное сетевое программное обеспечение, которое будет выполнять необходимые операции в локальной сети.

Многопользовательская система связывает аппаратные средства в единый комплекс другим способом: к главному компьютеру подсоединяются терминалы «неинтеллектуального» типа (рабочие станции без процессора).

Разница между ЛВС и МПС очевидна. В ЛВС каждая рабочая станция или «узел» -- это персональный компьютер со своей операционной системой и собственной копией сетевой ОС. В сети каждый узел принимает участие в обработке информации: чем сложнее сеть, тем более сложным образом взаимодействуют ее узлы. В отличие от ЛВС, в многопользовательской системе рабочая станция не принимает участия в обработке данных. Здесь пользователь работает на недорогом терминале, в котором отсутствуют процессор, дисковые накопители и другие важные узлы персонального компьютера. Вся обработка осуществляется на мощном центральном ПК -- главном компьютере. Пользователь обращается к ресурсам главного компьютера и работает с прикладными программами и файлами, находящимися на этой машине постоянно. Каждому пользователю предоставляется свой раздел памяти, находясь в котором он воспринимает работу с главным ПК как взаимодействие с однопользовательской машиной. Создаваемые файлы сохраняются в центральной подсистеме памяти, подключенной к главному компьютеру.

На рис. показана организация магнитотерапевтического кабинета на базе локальной вычислительной сети, а на рис. -- на базе многопользовательской системы.

Рис. Организация магнитотерапевтического кабинета на базе локальной вычислительной сети: ПК -- персональный компьютер, А -- адаптер сети



Рис. Организация магнитотерапевтического кабинета на базе многопользовательской системы: MX -- мультиплексор, Т -- терминал «неинтеллектуального» типа

магнитотерапевтический лечение импульсный ток

Следует отметить, что возможности ЛВС в магнитотерапевтическом кабинете будут использоваться в незначительном объеме, так как интенсивный обмен данными между отдельными ПК (узлом сети) не требуется, а необходим только централизованный доступ к базе данных и принтеру. Кроме того, отдельные ПК также будут эксплуатироваться крайне неэффективно, поскольку никакой локальной обработки данных не требуется. И последнее замечание касается администрирования и технического обслуживания. Здесь многопользовательские системы обладают явным преимуществом по сравнению с ЛВС. После установки, тестирования и последующего запуска многопользовательская система работает без каких-либо проблем. Задачи диагностики также решаются гораздо проще для системы с одним процессором, чем для сети с множеством процессоров. Многопользовательская система практически не нуждается в администрировании, тогда как для ЛВС требуется ставка системного программиста для поддержания сети в работоспособном состоянии.

Основываясь на вышесказанном, при организации одного магнитотерапевтического кабинета предоставляется целесообразным использовать многопользовательскую систему, применив в качестве главного компьютера ЭВМ, входящую в состав АРМВС. Такая система будет иметь относительно низкие начальные и эксплуатационные расходы и позволит автоматизировать рутинные операции, связанные с ведением регистратуры кабинета, сбором и обработкой статистики по лечению.

Приведем некоторые замечания по построению многопользовательской системы. В зависимости от типа терминала и способа его подключения к главному ПК, в терминале должны быть предусмотрены либо телефонное гнездо RJ-11, либо разъем последовательного порта RS-232. Возможно применение сравнительно дешевых отечественных терминалов. В качестве терминалов могут применяться ПК, оснащенные программами, эмулирующими работу этих устройств, и имеющими интерфейс RS-232. Подключение терминалов к главному компьютеру осуществляется обычно через платы с коммуникационными портами и кабели. Подобные платы различаются по стоимости и сложности, некоторые модели плат содержат до 16 портов. Простейшие платы выполняют лишь коммуникационные функции и используются в качестве обычных последовательных портов. Имеются конструктивные исполнения этих плат с четырьмя и восемью портами. Кроме того, выпускаются «интеллектуальные» коммуникационные платы (например, 4- и 8-пор-товые платы Series II компании Maxpeed), в состав которых входит процессор, управляющий последовательным обменом данных, что позволяет снять часть нагрузки с главного процессора. Недорогой способ подключения терминалов заключается в использовании витой телефонной пары. Некоторые терминалы имеют разъемы последовательного интерфейса RS-232. Они соединяются с помощью кабелей и обычно применяются для подключения модемов и лазерных принтеров. Расстояние между терминалом и главным компьютером может достигать без установки дополнительных повторителей 25...30 м. Кроме аппаратных средств в многопользовательскую систему входит еще системное программное обеспечение. Так как ПО АРМВС работает в среде MS-DOS, то и многопользовательская операционная система, устанавливаемая на главном компьютере, должна быть полностью совместима с этим ПО. Существует несколько многопользовательских ОС, совместимых с MS-DOS: PC-MOS (Компания The Software Link); Concurrent DOS/386 (Digital Research); VM/386 (IGC). Большинство систем допускают подключение 5-10 пользователей, что вполне достаточно для одного кабинета.

В заключение следует отметить, что если в лечебном учреждении, в котором организуется магнитотерапевтический кабинет, уже существует какая-либо разветвленная ЛВС и есть инженерно-технический персонал, обсуживающий ее, то возможно проще и быстрее организовать кабинет как сегмент существующей сети.

Размещено на Allbest.ur