CC BY
6
Использованные источники:
1. Бесов О. В. Лекции по математическому анализу. - М.: Московский физико-математический университет, 2012. - 562 с.
2. Кузнецов, Л. А. Сборник заданий по высшей математике. Типовые расчеты : учеб. пособие для вузов / Л. А. Кузнецов. - 9-е изд., стер. - СПб. : Лань, 2007. - 239 с.
3. Письменный Д.Т. Конспект лекций по высшей математике. Т.1. - М.: Айрис-пресс, 2004. 253c.
4. Кудрявцев, Л. Д. Курс математического анализа: В 3 т. - Т. 1. / Л. Д. Кудрявцев. - 5-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2003.- 400 с. - (Серия «Высшее образование»).
5. Бермант А.Ф., Араманович И.Г. Краткий курс математического анализа : учеб. пособие для вузов / А. Ф. Бермант. - 15-e изд., стер. - СПб. : Лань, 2006. - 736 с. - (Классическая учебная литература по математике).
УДК 004.891
Кистанова И. А. студент магистратуры 2 курса направление подготовки «Информационные
системы и технологии» кафедра «Информационных систем и технологий» Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики,
Россия, г. Самара
ПОДХОД К ДИАГНОСТИКЕ И ПРОФИЛАКТИКЕ ЗАБОЛЕВАНИЙ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО АНАЛИЗА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПАЦИЕНТОВ И ТЕХНОЛОГИЙ ТЕЛЕМЕДИЦИНЫ
Статья посвящена диагностике и профилактике заболеваний на основе интеллектуального анализа функциональных показателей пациентов и технологий телемедицины. В статье описаны подходы к диагностике и профилактике заболеваний, изучены их особенности. Описывается подход, основанный на комплексном применении интеллектуального анализа функциональных показателей пациентов и технологий телемедицины.
Ключевые слова: медицинская диагностика, интеллектуальный анализ функциональных показателей, телемедицина.
Kistanova I.A.
2ndyear education Master's degree student «Information systems and technologies» scientific field «Information systems and technologies» department Povolzhskiy state university of telecommunications and informatics
Russia, Samara
MEDICAL DISEASES DIAGNOSIS AND PREVENTION APPROACH BASED ON THE INTEGRATED APPLICATION OF PATIENTS FUNCTIONAL HEALTH METRICS INTELLIGENT ANALYSIS AND TELEMEDICINE TECHNOLOGIES
Main goal of this work is medical diseases diagnosis and prevention scientific approach development that based on integration of the intelligent analysis of patients functional parameters and telemedicine technologies. The article describes different approaches for diagnosis and prevention of medical diseases and studied their features. Also it describes a new scientific approach that based on integration of patients functional health metrics data mining and telemedicine technologies.
Key words: medical diagnostics, intelligent analysis, health metrics, telemedicine, neural networks.
Медицинская диагностика - это определение заболеваний, которыми, возможно, болен пациент, на основе данных о его симптомах, полученных в результате наблюдений [1]. Существуют различные подходы к созданию медицинских систем диагностики [2,3], правильный выбор которых играет большую роль в дальнейшей профилактике и лечении заболеваний пациентов. В качестве одного из таких подходов предлагается комплексное применение интеллектуального анализа функциональных показателей пациентов и телемедицины.
Современные жизненные условия, в которых находится человек, не позволяют в полной мере реализовывать его право на получение оперативной и качественной медицинской помощи в нужном месте и в нужное ему время. К тому же оперативное получение качественной медицинской помощи сейчас доступно только в платных дорогих клиниках, а прием к врачу в государственных учреждениях является затруднительным из-за больших очередей и неэффективных процессов обслуживания пациентов. Так же многие пациенты просто не могут посещать клиники из -за ограничений подвижности или перенесенных тяжелых заболеваний, то есть являются малоподвижными. Все эти факторы затрудняют раннее выявление возможных заболеваний, предупреждение острых критических состояний и проведение адекватных и своевременных профилактических и лечебных мероприятий, которые являются перспективным стратегическим направлением борьбы с различными заболеваниями и предупреждением их последствий. В связи с этим, особенно актуальным является разработка новых решений, позволяющих устранить или минимизировать перечисленные недостатки существующих процессов диагностики и профилактики заболеваний.
В качестве одного из таких решений в данной работе предлагается подход, основанный на комплексном использовании интеллектуального анализа данных и телемедицины, позволяющий максимально эффективно
проводить медицинскую диагностику за счёт оперативного и точного наблюдения показателей в течение необходимых интервалов времени, а так же генерировать рекомендации на основе анализа результатов наблюдений с целью предупреждения возможности развития различного рода отклонений в заболеваниях в острой или хронической форме.
Целью разработки описанного в данной работе подхода является минимизация рисков возникновения заболеваний пациентов на основе комплексного применения интеллектуального анализа функциональных показателей пациентов и технологий телемедицины.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Провести анализ текущего состояния исследуемой области.
2) Выявить недостатки существующих походов к функциональной диагностике и профилактике заболеваний пациентов и инструментария, с помощью которого реализуются данные подходы.
3) Описать предлагаемый подход и алгоритм реализации диагностики и профилактики заболеваний на основе комплексного использования интеллектуального анализа функциональных показателей пациентов и телемедицины.
Объектом исследования являются процессы оказания медицинских услуг пациентам.
Предметом исследования являются подходы к диагностированию и профилактике заболеваний пациентов.
В настоящее время существует множество различных подходов к диагностированию заболеваний пациентов, рассмотрим более подробно такой метод, как функциональная диагностика. Малая медицинская энциклопедия дает следующее определение данного понятия: «Функциональная диагностика - раздел диагностики, содержанием которого являются объективная оценка, обнаружение отклонений и установление степени нарушений функции различных органов и физиологических систем организма на основе измерения физических, химических или иных объективных показателей их деятельности с помощью инструментальных или лабораторных методов исследования» [4].
Разберем более подробно следующие инструментальные и лабораторные методы исследования [4], которые будут включены в диагностику в рамках предлагаемого подхода.
1) Электрокардиография (ЭКГ)
ЭКГ является основным методом диагностики в кардиологии, она позволяет выявить патологии и нарушения в работе сердечной мышцы и сердечно-сосудистой системы. Метод основан на регистрации и анализе электрической активности миокарда, распространяющейся по сердцу в течение сердечного цикла. Регистрация производится с помощью специальных приборов - электрокардиографов, которые доступны и для домашней диагностики.
2) Электроэнцефалография (ЭЭГ)
ЭЭГ является методом исследования электрической активности головного мозга. Он основан на суммарной регистрации биоэлектрической активности отдельных зон, областей, долей мозга. Производится с помощью специальных приборов - электроэнцефалографов. ЭЭГ так же можно сделать в домашних условиях.
3) Измерение артериального давления (АД)
Измерение АД является одним из основных методов диагностики артериальной гипертонии и некоторых других отклонений в деятельности кровеносной системы. Производится с помощью тонометра.
4) Измерение температуры
Позволяет определить комплексный показатель теплового состояния пациента. Производится с помощью медицинского термометра.
5) Измерение уровня сахара
Самым достоверным способом определения уровня глюкозы крови считается лабораторное исследование, где используется венозная кровь, но данный способ доступен только в условиях стационарного лечения. Также применяются экспресс методы, доступные любому пациенту в домашних условиях:
- тест-полоски, которые при контакте с жидкостью изменяют свой цвет в зависимости от концентрации глюкозы.
- использование портативного глюкометра. Для проведения анализа чаще всего требуется капля крови из пальца, но существуют глюкометры, адаптированные для анализа крови из предплечья, бедра, плеча или бугорков ладони.
6) Измерение уровня холестерина
Уровень холестерина можно измерить двумя способами: измерение с помощью лабораторных исследований и измерения при помощи биохимического анализатора крови, который пациент можно осуществить самостоятельно в домашних условиях.
Применение интеллектуального анализа функциональных показателей позволит обнаруживать в медицинских данных некие шаблоны, которые на основе уже существующих правил, описывающих связь различных симптомов с заболеваниями, позволят диагностировать заболевания пациентов и выбирать способы профилактики или лечения.
Телемедицина - направление медицины, основанное на использовании телекоммуникаций для адресного обмена медицинской информации между специалистами с целью повышения качества и доступности диагностики лечения [5]. Также в настоящее время технологии телемедицины позволяют осуществлять следующие услуги для пациентов [6]:
- консультации, как в реальном времени, так и в отложенном режиме;
- системы дистанционного биомониторинга - комплексы, включающие датчики, измеряющие температуру тела, давление крови,
парциальное давление кислорода, ЭКГ и функции дыхания, соединены с настольным монитором, который, в свою очередь, автоматически отправляет данные в телемедицинский центр.
Таким образом, применение технологий телемедицины при диагностировании и профилактике заболеваний, позволит пациентам, не выходя из дома, отслеживать состояние здоровья и получать медицинские услуги в дистанционном режиме.
Комплексное применение интеллектуального анализа функциональных показателей пациентов и технологий телемедицины позволит пациентам проводить самодиагностику на дому, анализировать полученные при диагностике данные с помощью интеллектуального анализа данных и получать рекомендации от программной системы, реализующей описываемый в данной работе подход.
Обобщенный алгоритм применения предлагаемого комплексного подхода представлен на рисунке 1. Процесс диагностики в данном случае будет заключаться в следующем:
1. Пациент использует один из приборов (или несколько) на свое усмотрение (в зависимости от того, что его беспокоит) для измерения функциональных показателей (ЭКГ, ЭЭГ, АД, температуры, глюкозы, холестерина) в течение определенного промежутка времени.
2. Эти данные по проводному (USB) или беспроводному каналу (Bluetooth, Wi-Fi и т.п.) - в зависимости от интерфейса медицинского прибора, которым замеряются функциональные показатели - отправляются на персональный компьютер (или смартфон) пациента, на котором установлена программная система, обеспечивающая предлагаемый в данной работе комплексный подход. Программа фиксирует полученные с приборов данные с указанием даты и времени их измерения.
3. Затем приложение с помощью разработанных в рамках предлагаемого подхода нейронных сетей (один из методов интеллектуального анализа данных) сравнивает эти данные с данными, характерными для различных заболеваний.
4. Если показатели отклоняются от нормы, то программа сигнализирует об этом пациенту и дает заранее заготовленные на каждое заболевание рекомендации, а так же автоматически отправляет измеренные пациентом показатели и предварительный диагноз системы лечащему врачу.
5. После чего между пациентом и врачом программа автоматически согласовывает дату и время дистанционной консультации.
6. После того, как пациент и врач подтверждают предлагаемые программой день и время консультации, программа за определенный
пациентом период времени до консультации напоминает и врачу и пациенту о запланированном сеансе связи. В назначенное время пациент получает консультацию и, если требуется, необходимое ему лечение или госпитализацию.
Предлагаемый подход к диагностике и профилактике заболеваний позволяет пациентам не только самостоятельно отслеживать состояние своего здоровья, но и предотвращать на основании рекомендаций программы возникновение новых заболеваний и развитие имеющихся заболеваний в хроническую форму. Использование телемедицины совместно с анализом с помощью нейросетей даст возможность получить качественную и своевременную медицинскую помощь при диагностике и профилактике заболеваний, не выходя из дома или офиса, при этом функциональные показатели пациента всегда будут находиться под рукой у врача.
Новизна результатов проведенного исследования состоит в комплексном применении интеллектуального анализа функциональных показателей пациентов и технологий телемедицины.
В заключение можно сделать вывод, что главная цель проведенного исследования достигается. Благодаря комплексному применению интеллектуального анализа функциональных показателей пациентов и технологий телемедицины риски возникновения заболеваний у пациентов минимизируются, а качество медицинских услуг повышается за счет более качественной диагностики и оперативного анализа и назначения пациентам необходимого им лечения.
Использованные источники:
1. Ле Н.В. Диагностика заболеваний с использованием методов теории вероятностей/ Н.В. Ле, О.А. Трушкина // Приволжский научный вестник. -
2014. - №2 (30). - С. 9-11.
2. Войтикова М.В. Суточное мониторирование артериального давления с использованием интеллектуального анализа данных: новые диагностические возможности/ М.В. Войтикова, Р.В. Хурса // Артериальная гипертензия -
2015. - №2 (40). - С. 34-42.
3. Фролов С.В. Тенденции развития телемедицинских технологий в российской федерации/ С. В. Фролов, М.С. Фролова // Вестник Тамбовского государственного технического университета - 2005. - №2 Том 11. - С. 328340.
4. Малая медицинская энциклопедия. — М.: Медицинская энциклопедия. 1991—96 гг.
5. Телемедицина [Электронный ресурс] / Академик. Словари и энциклопедии. URL: http://dic.academic.ru/dic.nsf/fin_enc/30283, свободный. - Загл. с экрана.
6. Телемедицина [Электронный ресурс] / Википедия. Свободная энциклопедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Телемедицина/
