КИБЕРНЕТИКА МЕДИЦИНСКАЯ

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 Кибернетики медицинской началось лишь после создания быстродействующих ЭВМ с большими объемами памяти (см. Электронная вычислительная машина).

В задачи Кибернетики медицинской 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. 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, в т. 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.

См. также Системный анализ.

Библиография:

Антомонов Ю. Г. Моделирование биологических систем, Справочник, Киев, 1977, библиогр.;

Бейли Н. Математика в биологии и медицине, пер. с англ., М., 1970, библиогр.; Быховский М. Л. и Вишневский А. А. Кибернетические системы в медицине, М., 1971, библиогр.; Воробьев Е. И. и Китов А.И. Введение в медицинскую кибернетику, М., 1977, библиогр.; Шумаков В. И. и др. Моделирование физиологических систем организма, М., 1971, библиогр.

А. М. Петровский.