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.

Кибернетика медицинская - раздел кибернетики, изучающий процессы управления и переработки информации в живых организмах и коллективах людей применительно к задачам лечения и профилактики заболеваний. К. м. рассматривает проблемы лечения и профилактики заболеваний, изучает функции организма человека на основе законов управления, объективно свойственных всем естественным и искусственным объектам. Живой организм в целом и его отдельные элементы рассматриваются при этом как системы, в к-рых происходит восприятие, накопление, переработка и передача информации, вырабатываются соответствующие реакции - управляющие воздействия, обеспечивающие нормальное течение всех жизненно важных процессов. С точки зрения К. м. любая болезнь рассматривается как нарушение процессов приема, передачи и обработки информации или результат выработки неправильного управляющего воздействия. Использование методов К. м. (математическое и электронное моделирование, методы, основанные на применении электронных вычислительных машин и т. д.) направлено на увеличение арсенала способов исследования живых организмов, выявление возможностей врачей как при постановке диагноза, так и при лечении болезней. Интенсивное развитие К. м. тесно связано с развитием электронной вычислительной техники и новейших средств получения информации о состоянии организма или его отдельных органов и систем. Можно выделить три основных направления медикокибернетических исследований. Первое связано с работами по получению информации о функционировании живых организмов и их органов и разработке методов использования этой информации для объективного описания состояния организма. Второе составляют работы по управлению нормальными и патологическими процессами с целью обеспечения требуемого характера протекания процессов в живых организмах. Наконец, третье - работы по созданию технических средств диагностики и лечения, а также информационных и управляющих систем для управления различными звеньями системы охраны здоровья - от отдельных учреждений (поликлиник, больниц, станций скорой помощи и т. п.) до органов, ответственных за деятельность служб здравоохранения или состояния здоровья населения отдельных территорий и государства в целом. К работам первого направления относятся исследования по диагностике заболеваний с помощью специальных диагностических программ и методов машинной диагностики с использованием ЭВМ, способных решать задачи выбора наиболее вероятного диагноза из относительно большого числа предполагаемых и задачи дифференциальной диагностики - выбора одного диагноза из нескольких, близких по клинич. проявлениям. Диагностич. системы разрабатываются с целью консультации врача в сложных диагностических ситуациях (в этом случае ЭВМ, в к-рую заложен большой объем информации, сообщает наиболее вероятные варианты диагноза, рекомендует при необходимости дополнительные обследования). Они могут быть использованы для совершенствования мед. обслуживания населения в условиях, когда незамедлительное оказание квалифицированной медпомощи на месте затруднено, напр, изза отсутствия в данном учреждении специалиста нужного профиля (в этом случае используются специальные системы связи, соединяющие мед. учреждения на местах с центральными учреждениями, откуда можно получить нужную консультацию); наконец, диагностич. системы предназначаются для выявления принадлежности отдельных лиц при массовых медицинских осмотрах больших контингентов населения - к группе «повышенного риска» в отношении какоголибо заболевания. При этом используются анкетные опросы, включающие биографические данные обследуемого, условия труда и быта, особенности, связанные с его образом жизни, перенесенными заболеваниями и т. п. В случае решения о принадлежности обследуемого к группе «повышенного риска» в отношении какоголибо заболевания он направляется на дополнительное обследование, ставится на диспансерный учет и т. п. Поскольку обработка данных анкетных опросов является достаточно простой, использование этого метода позволяет заметно экономить ресурсы на обследование и диспансеризацию по сравнению, напр., с обследованием или диспансеризацией всего исходного контингента. В группу работ первого направления входят работы по машинной оценке (фильтрации) электроэнцефалограмм, электрокардиограмм и других результатов инструментального обследования, характеризующих состояние больного, разработка так наз. замкнутых систем управления наркозом, стимуляцией сердечной деятельности (см. Кардиостимуляция), дыхания (см. Искусственное дыхание) внешними вспомо1 с""^^дыми системами (напр., аппаратами Щкусственного кровообращения, в к-рих управляющие воздействия регулируются в соответствии с изменяющимися показаниями функционального состояния организма, его отдельных систем); исследования по созданию управляемых протезов конечностей. В связи с ростом интереса к проблеме разработки искусственных органов значительное внимание специалистов в области К. м. привлекает задача моделирования организма в целом или его крупных подсистем (кровообращение, дыхание, ). В связи с этим одним из важных разделов второго направления исследований К. м. является изучение механизмов поддержания постоянства внутренней среды организма - гомеостаза. Гомеостатические свойства живых организмов представляют значительный интерес для К. м. как с точки зрения раскрытия физиологич. природы механизмов поддержания благоприятного для организма состояния внутренней среды в широком диапазоне изменения внешних условий, так и с точки зрения возможности реализации гомеостаза в технических устройствах (см. Бионика). Вопросы управления лечением также входят в число проблем К. м. Использование возможностей хранения больших объемов информации в ЭВМ позволяет, основываясь на анализе близких к данному случаев заболевания, выбирать наилучшую, в смысле благоприятного исхода для конкретного больного, стратегию лечения. Значительный интерес представляют вопросы управления лечением при использовании сильнодействующих и ядовитых лекарственных средств, действие которых на организм носит системный характер. При этом с помощью методов математического моделирования определяются программы подачи лечебных воздействий (сроки и дозы), возможные методы компенсации нежелательного или побочного действия медикамента и т. д. Большое значение, напр., придается использованию ЭВМ при расчете доз в ходе лучевой терапии. К работам третьего направления относятся исследования, посвященные разработке методов учета состояния здоровья больших контингентов населения. Такой учет при условии возможности быстрого доступа к истории болезни отдельного больного позволяет наиболее оперативно оказывать помощь в экстренных случаях, планово выполнять мероприятия по профилактике заболеваний, своевременно выявлять причины неблагоприятных тенденций в изменении состояния здоровья населения. Тем самым образуется система массового медицинского обслуживания, направленная на решение разнообразных задач и позволяющая наилучшим образом реализовать возможности, к-рыми располагает система здравоохранения. К числу наиболее мощных информационных систем мед. 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 болезнями, приносящими обществу наиболее значительные потери. К числу этих болезней относятся в первую очередь сердечнососудистые, онкологические , инфекционные и некрые другие болезни. Исследования, направленные на борьбу с этими болезнями, координируются международными организациями, в первую очередь Всемирной организацией здравоохранения, с максимальным использованием информационных систем на основе ЭВМ. Значительная роль в управлении деятельностью учреждений здравоохранения принадлежит информационным системам и автоматизированным системам управления (АСУ) различных уровней. Среди этих систем следует, в частности, упомянуть АСУ типа «Кадры», имеющую целью обеспечить наилучшее распределение и использование мед. кадров в стране, АСУ типа «Диспансер», «Поликлиника», «Стационар», имеющие целью обеспечить наилучшее обслуживание населения, и т. п.

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.

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.

Эта часть связана с использованием вычислительной техники при обработке информации, поступающей с биологического объекта с целью постановки диагноза. Первым шагом является разработка методик формального описания состояния здоровья пациента, проведение тщательного анализа по уточнению клинических параметров и признаков, используемых в диагностике. Здесь имеют главное значение те признаки, которые несут количественные оценки. Кроме количественного выражения физиологических, биохимических и других характеристик больного для вычислительной диагностики необходимы сведения о частоте клинических синдромов (из априорных данных) и диагностических признаков об их классификации, оценке диагностической эффективности и т. п. Все эти данные вносятся в память ЭВМ, которые затем сопоставляются с симптомами больного. Контроль за состоянием организма необходим во многих областях человеческой деятельности (спортивной, производственной, учебной, военной), но особенно важен в стрессовых ситуациях или в таких лечебных условиях, как например хирургическое вмешательство с применением систем искусственного кровообращения и дыхания в состоянии наркоза и т. п. Для таких целей необходимо создавать информационные системы оперативного врачебного контроля (НСОВК), которые осуществляют съем медико-биологической информации, автоматическое распознавание функционального состояния пациента, фиксацию нарушений в деятельности организма, диагностирование заболеваний, управление устройствами, регулирующими жизненно важные функции.

• Автоматизированные системы управления и возможности применения их для организации здравоохранения.

Здесь преследуется цель создания отраслевых автоматизированных систем (ОСАУ). Такие системы создаются для такой важной отрасли как «здравоохранение». Особенности ОСАУ в здравоохранении является то, что она должна включать в себя как блок управления, так и другие элементы: профилактику, лечение (с диагностикой), медицинскую науку, кадры, материальное обеспечение. В первоочередные задачи ОСАУ «Здравоохранение» входят автоматизация процессов сбора и анализа статистической информации по основным направлениям медицинской деятельности и оптимизация некоторых процессов управления.

Учебные заведения, проводящие набор по специальности "Медицинская кибернетика"

• Российский Научный Исследовательский Медицинский Университет им. Н.И. Пирогова
• Сибирский Государственный Медицинский Университет (г. Томск).
• Пензенский государственный университет.
• Северный федеральный университет (г. Архангельск)

29 апреля 2010 года Ученым Советом Пензенского государственного университета была открыта новая специальности 060114 - «Медицинская кибернетика» по подготовке специалистов «Врач-кибернетик». Продолжительность обучения по специальности - 6 лет. Вступительные испытания: Математика - профильный предмет,биология,русский язык. Врач–кибернетик подготовлен для осуществления практической и научной деятельности, направленной на разработку, внедрение и эксплуатацию автоматизированных технологических и административных систем управления в целях повышения качества медицинского обслуживания населения и эффективного использования ресурсов здравоохранения. Специалисты предназначены для работы в учреждениях, здравоохранения, учреждениях РАМН и других ведомств, заинтересованных в специалистах данного профиля. Врач-кибернетик по специальности 060114 готовится для работы:

1) в медицинских лечебно-диагностических организациях (больницах, поликлиниках, амбулаториях); 2) в научно-исследовательских медицинских и биологических центрах, лабораториях и институтах, связанных с эксплуатацией медицинской техники и проведением медико-биологических экспериментов; 3) в территориальных и региональных коммерческих структурах здравоохранения.

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Медицинская кибернетика" в других словарях:

I Кибернетика 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 … Медицинская энциклопедия

Биокибернетика, научное направление, связанное с проникновением идей, методов и технических средств кибернетики (См. Кибернетика) в биологию. Зарождение и развитие К. б. связаны с эволюцией представления об обратной связи (См. Обратная… …

- (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. Содержание 1 Обзор … Википедия

Большая советская энциклопедия

I Кибернетика (от греч. kybernetike искусство управления, от kybernáo правлю рулём, управляю) наука об управлении, связи и переработке информации (См. Информация). Предмет кибернетики. Основным объектом исследования в К. являются … Большая советская энциклопедия

Научное направление, связанное с проникновением идей, методов и технических средств кибернетики (См. Кибернетика)в медицину. Развитие идей и методов кибернетики в медицине осуществляется в основном в направлениях создания диагностических… … Большая советская энциклопедия

Научная дисциплина социально культурной направленности, представляющая собой комплекс знаний о медицинских системах, существовавших и существующих в разных обществах, о традициях врачевания и их формах, о восприятии и переживании состояний… … Википедия

- [гр. kybernetike искусство управления] наука об общих закономерностях процессов управления и связи в живых организмах, машинах и обществе. Англ. cybernetics. Словарь иностранных слов. Комлев Н.Г., 2006. кибернетика (гр. kybernetike искусство… … Словарь иностранных слов русского языка

Наука об управлении, связи и переработке информации (буквально искусство управления рулем). Первым, кто употребил этот термин для управления в общем смысле, был, по видимому, древнегреческий философ Платон. А. М. Ампер (А. М. Ampere, 1834)… … Математическая энциклопедия

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 … Большой медицинский словарь

Книги

• Медицинская паразитология. Учебное пособие , Мяндина Галина Ивановна, Тарасенко Екатерина Владимировна. В предлагаемом учебном пособии представлены описания паразитов (простейших, гельминтов и членистоногих), которые являются возбудителями наиболее распространенных заболеваний человека.…