Информационные технологии в акушерстве и гинекологии

    ЛИТЕРАТУРА

1. Основы информационных технологий: Учебно-методическое пособие / Под ред. Седун А.М., Иконников   В.Ф., Оскерко В.С., Говядинова Н.Н., Пташинский О.Г. – Мн.: БГЭУ, 2007.

2. Практическое руководство по ультразвуковой диагностике. Общая ультразвуковая диагностика. Изд. 2-е, 
под ред. В.В. Митькова. ВИДАР, 2011г. стр.720, ил..

3. Романова Ю.Д. Информатика и информационные технологии. – М.: Эксмо, 2008. -395 с.

4. Ультразвуковая гинекология. Курс лекций в 3-х томах. том 3-й. М.Н.Буланов, ВИДАР, 2011г. стр.296.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ  ТЕХНОЛОГИИ  В  АКУШЕРСТВЕ  И  ГИНЕКОЛОГИИ

 

1. ВВЕДЕНИЕ

Применение открытых информационных систем, рассчитанных на использование  всего массива информации, доступной  в данный момент обществу в определенной его сфере, позволяет усовершенствовать  механизмы управления общественным устройством, способствует гуманизации и демократизации общества, повышает уровень благосостояния его членов. Процессы, происходящие в связи с информатизацией общества, способствуют не только ускорению научно-технического прогресса, интеллектуализации всех видов человеческой деятельности, но и созданию качественно новой информационной среды социума, обеспечивающей развитие творческого потенциала индивида.

      Информационные процессы присутствуют во всех областях медицины и здравоохранения. От их упорядоченности зависит четкость функционирования отрасли в целом и эффективность управления ею. Информационные процессы в медицине рассматривает медицинская информатика. В настоящее время медицинская информатика признана как самостоятельная область науки, имеющая свой предмет, объект изучения и занимающая место в ряду медицинских дисциплин. Медицинская информатика – это прикладная медико-техническая наука, являющаяся результатом перекрестного взаимодействия медицины и информатики: медицина поставляет комплекс задача – методы, а информатика обеспечивает комплекс средства – приемы в едином методическом подходе, основанном на системе задача – средства – методы – приемы. 
 
     Предметом изучения медицинской информатики при этом будут являться информационные процессы, сопряженные с методико-биологическими, клиническими и профилактическими проблемами. Объектом изучения медицинской информатики являются информационные технологии, реализуемые в здравоохранении. Основной целью медицинской информатики является оптимизация информационных процессов в медицине за счет использования компьютерных технологий, обеспечивающая повышение качества охраны здоровья населения.

      Одним из величайших достижений последних десятилетий явилось внедрение ультразвуковых методов исследования в медицину. В настоящее время ультразвуковая диагностика широко применяется в клинической практике различных дисциплин. Особенно велика роль ультразвукового эхосканирования в выявлении объемных образований паренхиматозных органов, визуализации конкрементов различной локализации, в том числе рентгеннегативных.

     Об истории УЗИ

      Первый опыт медицинского применения ультразвука относится к 1937 году, когда американские братья Карл и Фридрихом Дуссик сделали попытку диагностировать опухоль мозга с помощью ультразвука. К сожалению, они и не подозревали, что снимают не структуры мозга, а только кости черепа, т.к. плотность костей не позволяет им проводить ультразвук. Первое же УЗИ было проведено в 1956 году, а в акушерстве и гинекологии этот метод активно используется с середины шестидесятых годов прошлого века.

      Современная ультразвуковая диагностика основана: на методах получения двухмерного изображения и допплеровских режимах. За сравнительно короткий временной отрезок (40 лет) пройден огромный технологический и методический путь. Основные высокотехнологичные инструментальные фирмы Востока и Запада включили в номенклатуру своих изделий ультразвуковые диагностические приборы, и, вкладывая многие десятки миллиардов долларов США, постоянно их совершенствуют и развивают. В настоящее время ультразвуковое диагностическое оборудование, по данным экспертов из Великобритании, занимает 25% мирового рынка медицинских технологий. Развитие ультразвуковых методов нельзя отрывать от основных проблем медицины — причин возникновения болезней, их ранней диагностики и объективизации эффективности лечения. Эффективное хирургическое и малоинвазивное лечение врожденных пороков, ИБС и других заболеваний сердечно-сосудистой системы приведет к росту случаев сердечной недостаточности и хронической недостаточности кровообращения в условиях демографического возрастного сдвига. Через 10-15 лет к нам придут пациенты, прооперированные в раннем детском возрасте по поводу врожденных пороков. Щадящая, малоинвазивная, бескровная хирургия в современной медицине идет рука об руку с терапией, которая становится все более «агрессивной». А если учесть, что наша цивилизация техногенная, то вполне вероятно, что человечество столкнется с новыми, еще неизученными болезнями. На таком фоне и находят свое развитие методы диагностики, среди которых значительное место занимает ультразвук. 

      Для достижения существенного прогресса в качестве ультразвукового (УЗ) изображения требуется значительное увеличение объема и точности содержащейся в нем информации. Именно увеличение объема и точности диагностической информации на УЗ изображении и служит главной целью развития современных технологий. В настоящее время новые подходы к получению и анализу информации можно разделить на относящиеся к визуализации в двухмерном режиме и относящиеся к допплеровским режимам исследования. В начале 90-х годов XX в. для улучшения визуализации внутренних органов была предложена методика, основанная на анализе гармоник.

      В основе получения гармонических изображений лежит эффект нелинейного взаимодействия ультразвуковой волны с тканями организма. Раньше при построении В-изображений нелинейные сигналы от тканей не использовали, отсекая их фильтром. В новой технологии второй гармоники (тканевой или нативной) они используются в качестве основных при построении изображения. Изображение при этом содержит больше информации, что позволяет повысить четкость визуализации.

      Гармонические колебания — непрерывные колебания синусоидальной формы, имеющие одну фиксированную частоту. При взаимодействии с веществом любой волновой гармонический процесс возбуждает в веществе собственные колебания. Для этих, вторично возбужденных в веществе колебаний характерна совокупность частот, которые кратны основной частоте, принятой от датчика (fundamental harmonic). Вторая гармоника (second harmonic) имеет частоту в 2 раза большую, чем основная. Третья гармоника имеет частоту в 3 раза большую, и так далее. Каждая последующая гармоника имеет гораздо меньшую амплитуду колебаний, чем основная, но современная техника позволяет выделить их, усилить и получить из них диагностически значимую информацию в виде гармонического В-изображения.

      Каковы же преимущества гармонического В-изображения? Классическое В-изображение всегда содержит большое количество артефактов. Возникновение большинства из них обусловлено прохождением сигнала по пути отдатчика до интересующего объекта. Гармонический же сигнал преодолевает путь только из глубины ткани, где он собственно и возник, до датчика. Строится гармоническое изображение, лишенное большинства артефактов пути прохождения луча от датчика у объекту. Особенно это очевидно, когда изображение строится исключительно на основе второго гармонического сигнала, без использования основной гармоники. Особенно полезна вторая гармоника при исследовании «трудных» для визуализации пациентов.

      При определении рабочих характеристик ультразвуковых визуализирующих приборов датчики занимают фундаментальные позиции. Многое из наиболее значимых достижений в улучшении качества изображения и в результате роста наших клинических возможностей связано с инновациями в области разработки датчиков. Диапазоны рабочих частот современных датчиков находятся в пределах 3. 3-15 МГц и позволяют исследовать практически все внутренние органы и поверхностно расположенные анатомические образования и ткани с разрешающей способностью до 500 микрон. Однако неинвазивная визуализация внутренних органов зачастую бывает затруднена из-за анатомо-топографических особенностей залегания, препятствия со стороны естественных «рассеивателей» ультразвукового сигнала (костей и воздуха), а также увеличения «поглощения» и тем самым ослабления отражения сигнала, обусловленного физико-химическими свойствами жировой ткани. Поэтому технология изготовления датчиков претерпела существенные изменения.

      В обычных узкополосных датчиках, работающих с классической второй гармоникой, посылается одна частота и принимается только кратная ей удвоенная. При работе же с широкополосными датчиками в ответ на излученный при сканировании широкополосный сигнал получают широкую полосу вторых гармоник. Широкополосная вторая тканевая гармоника обеспечивает сбор всех отраженных сигналов, что позволяет избирательно оптимизировать гармоники для каждого конкретного клинического случая.

      Таким образом, широкополосная тканевая гармоника позволяет увеличить разрешающую способность ультразвуковой системы, редуцировать артефакты и потери информации, обусловленные глубиной залегания объекта исследования в теле, повысить контрастное разрешение и минимизировать реверберации. Тем самым повышается качество диагностики и снижаются затраты на проведение ультразвуковых исследований в целом.

     

 

     Широкое применение получили датчики для полуинвазивных исследований и интраоперационного применения. Использование частоты до 30 МГц позволило добиться разрешения в 150 микрон и тем самым значимо повысить диагностические возможности при исследовании близко залегающих структур и органов.

      Еще в 1949 г. советский ученый С. Соколов дал теоретическое описание «ультразвукового микроскопа» для визуализации непрозрачных объектов. Но в то время технического решения это открытие еще не имело. В середине 70-х в Стенфордском университете был создан первый прототип акустического сканирующего микроскопа (АСМ). При скорости распространения звуковых волн, равной 1600 м/с с применением 100 МГц акустической линзы разрешающая способность будет не ниже 16 микрон.

     Этот метод может найти применение для исследования тканей во время операций, а также, вполне возможно, и при малоивазивных вмешательствах. Испытание АСМ в Японии показало его пригодность для интраоперационного типирования опухолевых тканей при раке желудка и почек. Эти данные были получены при использовании 200 МГц акустической линзы.

     В настоящее время разработаны и проходят лабораторные испытания датчики для двухмерной визуализации с частотами в 30-50 МГц. Эти технологии, еще не нашедшие широкого применения, уже получили название «ультразвуковой биомикроскопии». По всей вероятности, в ближайшее десятилетие, благодаря развитию этого направления, мы сможем более пристально рассматривать эпителиальные и эндотелиальные ткани, а также исследовать кластеры перерождающихся клеток.

     Еще одно техническое достижение, открывающее новые перспективы и возможности в ультразвуковой диагностике, — «трехмерное изображение» (3D). Первоначально 3D появилось в компьютерной томографии, поскольку вычислительные мощности позволяли суммировать параллельные срезы в единый объемный блок.

     Еще несколько лет назад 3D воспринималось как практически мало нужное длительное по времени эстетство профессионалов ультразвуковой диагностики. Сейчас оно является неотъемлемой частью не только научных изысканий, но и практической диагностики. Все чаще можно встретить такие термины как «хирургия под контролем визуализации 3D», или «компьютерно-интегирированная хирургия», или «виртуальная колоноскопия».

     Большое будущее подобных программ не вызывает сомнений, так как подобное техническое достижение облегчает труд диагноста и позволяет наглядно представлять анатомические особенности и патологические изменения в исследуемом организме.

     Создание «интеллигентного» сверхбыстрого электронного датчика, по-видимому, является одной из важнейших сторон нового поколения 3D. Предыдущие являются комбинацией механического + электронного. По-видимому, идеальным решением может быть 2D матрица датчика с тысячами пьезокристаллов с электронным управлением и фокусированием акустического луча.

     Тем не менее, мы не должны забывать, что эхо-сигналы имеют серьезные ограничения в отношении акустических теней и рассеивания луча и поэтому не могут быть сравнимы с существующими томографическими изображениями (РКТ, МРТ) при создании трехмерных реконструкций.

     Одним из последних достижений в области цветового допплеровского картирования (ЦДК) является ЦДК в энергетическом режиме. При этом на экране отображается цветовая кодировка интенсивности (мощности, энергии) допплеровского сигнала. Если имеются многочисленные движущиеся структуры, то допплеровский сдвиг частот пропорционален скорости их движения. На этом принципе основаны исследования в спектральных допплеровских режимах и ЦДК в скоростном режиме. Мощность (интенсивность) каждого допплеровского сигнала определяется количеством рассеивающих частиц в опрашиваемом объеме. Проще говоря, мощность допплеровского эхосигнала пропорциональна общему количеству движущихся частиц и рассчитывается как площадь под кривой спектра допплеровского сдвига частот.

 

 

 

      9.  ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     Ультразвуковая диагностика - современный и эффективный метод, позволяющий получить полную информацию о состоянии внутренних органов и систем. Его отличие от рентгеновской диагностики заключается в том, что пациент не подвергается лучевой нагрузке, а следственно метод является более безопасным.

     Ультразвуковая диагностика занимает одно из ведущих мест в медицине, поскольку позволяет решать вопросы диагностики значительного числа заболеваний: сердечно-сосудистой, пищеварительной, мочеполовой системы, щитовидной, молочных желез, неврологии, онкологии, опорно-двигательного аппарата. Широко применяется УЗИ в гинекологии, проводя диагностику заболеваний органов женской половой сферы, и акушерской практике при оценке процессов внутриутробного развития плода, что дает акушеру-гинекологу возможность исследовать все органы с целью выявления пороков, а также контролировать этапы нормального развития беременности.