Автоматизированные информационно-лечебные диагностические системы (АИЛДС)

Автоматизированные информационно-лечебные диагностические системы (АИЛДС) — это программно-аппаратные комплексы, интегрирующие в единый контур сбор физиологической информации о пациенте, её обработку в режиме реального времени и целенаправленное лечебное или диагностическое воздействие. Ключевой особенностью АИЛДС, в отличие от простых диагностических приборов, является замкнутый информационный контур: результат измерения автоматически влияет на следующий шаг терапии или диагностики.

По классификации медицинских приборно-компьютерных систем (МПКС), АИЛДС охватывают несколько уровней:

Мировая предыстория: от механических приборов к компьютерной медицине

В 1949 году в Кембридже был представлен первый универсальный цифровой компьютер EDSAC, ознаменовавший начало эры цифровых вычислений. В 1950 году в СССР создана первая отечественная ЭВМ — МЭСМ под руководством С.А. Лебедева.
Параллельно в клинической практике развивались аналоговые медицинские приборы — электрокардиографы, энцефалографы, рентгеновские аппараты.

Переломным стал 1959 год: в Институте хирургии имени А.В. Вишневского была организована первая в СССР лаборатория медицинской кибернетики и информатики под руководством М.Л. Быховского. В 1961 году там появилась первая ЭВМ «Урал-2» в медицинском учреждении страны. В том же году были организованы лаборатории медицинской кибернетики в ряде институтов Академии Наук.

В 1962 году в Институте нейрофизиологии М.Н. Ливанов провёл эксперимент по изучению функций мозга на управляющей ЭВМ «Днепр-1». Проводились первые работы по автоматическому анализу физиологических кривых — ЭЭГ, ЭКГ, что заложило основу для будущих АИЛДС. Появились первые монографии по применению вычислительной техники в медицине.

Первые консультативно-диагностические системы: 1967–1973 годы

Конец 1960-х

Для координации работ в области медицинской информатики был создан Главный вычислительный центр Министерства здравоохранения СССР при Институте социальной гигиены и организации здравоохранения имени Семашко. Одной из его задач являлась разработка автоматизированной системы планирования и управления здравоохранением — АСПУ «Здравоохранение».

1967–1971-е

В Саратове под руководством профессора Э.Ш. Халфена и О.М. Радюка была разработана технология дистанционной диагностики.

1971–1972-е

В Саратовском государственном медицинском институте был организован первый в СССР и всей Европе дистанционный консультативно-диагностический центр.

1973

В Институте сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева разработана автоматизированная система обеспечения решений врача АСОРВ; в том же году во Всероссийском научном центре хирургии внедрена мониторно-компьютерная система «Симфония» для слежения за состоянием больных во время операций. Эти разработки стали первыми в СССР полноценными АИЛДС с замкнутым информационным контуром.

Участие ВНИИИМТ в разработке АИЛДС

В 1960-е годы, когда в мире началась компьютеризация медицины, в НИИЭХАиИ велись работы по созданию аппаратуры, сопрягаемой с вычислительной техникой. Параллельно в СССР появились первые аналоговые мониторные системы и системы для функциональных исследований. В Институте разрабатывались ультразвуковые диагностические приборы: в 1967–1969 годах были созданы ультразвуковые эхолокаторы — устройства для ориентации слепых с помощью ультразвукового зондирования пространства.

В 1970 году специалисты Института приступили к разработке систем для рентгеновской диагностики с цифровыми блоками управления. Одновременно велись работы над мониторными системами для отделений реанимации и интенсивной терапии. В 1972 году начались систематические работы по метрологии рентгеновской аппаратуры; в период 1972–1980 годов были созданы фантомы для измерения характеристик изображения, контрольные датчики, радиационные киловольтметры. Создана экспериментальная лаборатория рентгеновской аппаратуры, оснащённая уникальными испытательными стендами.

В 1976 году разработан флюорограф ФЛУ-2 — один из первых в стране приборов с элементами программного управления.

В 1980-е годы в мире началось активное исследование цифровых методов преобразования медицинских изображений. Советские специалисты не отставали: в 1980–1989 годах во ВНИИИМТ и НПО «Экран» были созданы системы цифровой обработки и преобразования рентгеновских изображений ЦП-1, АРФИ-1, АДС, цифровые флюорографы и установки рентгеновского изображения (УРИ). Эти разработки заложили основу для широкого развития цифрового рентгеноаппаратостроения в России.

В конце 1980-х годов в рамках автоматизации диагностики были созданы первые системы профилактических осмотров населения, включавшие сбор анамнеза через ЭВМ и автоматический анализ результатов.

Современный российский аппарат «АРФА-Ц» — прямой «потомок» советской АРФИ-1

Источник

Особую роль в создании отечественных АИЛДС сыграл профессор Николай Николаевич Блинов, проработавший во ВНИИИМТ около 40 лет. Его научная школа сформировала целое поколение специалистов в области цифровой рентгенографии и АИЛДС.

Под его руководством с начала 1980-х годов разрабатывались методы малодозовой цифровой рентгенографии — технологии, ставшей основой современных АИЛДС лучевой диагностики.

Ключевые разработки школы Блинова:

Цифровая сканирующая приставка АПЦФ-01 с твердотельной кремниевой линейкой детекторов к флюорографической защитной кабине (совместно с ЗАО «Рентгенпром»)
Цифровой рентгеновский аппарат на основе УРИ с диаметром 230 мм с рекордно малой дозой на кадр (совместно с Б.М. Кантером)
Оригинальные рентгенодиагностические аппараты серий ФРИ и ЦИФРОСКОП

Флюорографический аппарат Р-600 «Флюоро», современник аппарата серии ФРИ

Источник: ВКО Медпром

Цифровой универсальный рентгенографический комплекс «ПроГраф-5000» — наследник концепции ЦИФРОСКОП

Источник: МедИнтерПро

Переносной цифровой флюорограф АПЦФ-01

Источник: ЗАО «Рентгенпром»

1990-е — 2000-е годы: переход к полноценным АИЛДС

В конце 1980-х — начале 1990-х годов советские, а затем российские специалисты разработали концепцию информатизации лечебно-диагностических учреждений здравоохранения, предусматривавшую четырёхуровневую иерархическую систему:

1

Автоматизация диагностического обследования (медико-технологические системы)

2

Автоматизированные рабочие места (АРМ) врача и лаборанта

3

Автоматизированные лечебно-диагностические системы уровня отделения

4

АИС всего ЛПУ, объединяющая три предыдущих уровня

На первом этапе реализации концепции предполагалась автоматизация ЭКГ, функции внешнего дыхания, лабораторных исследований и развёртывание консультативных вычислительных диагностических систем.

С начала 1990-х годов персональный компьютер стал стандартом вычислительной базы в медицине. Это означало переход от мейнфреймов к встраиваемым компьютерным блокам в самих диагностических приборах. ВНИИИМТ активно участвовал в этом переходе:

Создание цифровых флюорографических систем на основе ПЗС-матриц и линейных детекторов
Разработка системы АРФИ (автоматизированная рентгенофлюорографическая система изображений) для массовых профилактических обследований
Участие в создании рентгенодиагностических комплексов серии ЦП (цифровая приставка) для модернизации существующего парка аппаратуры

В 1998 году в ВНИИИМТ установлен первый цифровой флюорограф 12Ф9 с выходом 9000 снимков в год в стационарном варианте.

Одним из главных вкладов ВНИИИМТ в развитие АИЛДС стала системная нормативная работа. В 2001 году ВНИИИМТ разработан государственный стандарт ГОСТ Р МЭК 61223-3-2-2001 — «Оценка и контроль эксплуатационных параметров рентгеновской аппаратуры для маммографии. Приёмочные испытания», введённый в действие Техническим комитетом ТК 411 «Аппараты и оборудование для лучевой диагностики». Этот стандарт стал нормативной основой для сертификации маммографических АИЛДС.

Цифровой флюорограф 12Ф9

Источник: РосаМедикал

Классификация и примеры современных АИЛДС

Холтер-монитор (суточное мониторирование ЭКГ)

Спирография в терапевтическом отделении

Источник: Муниципальное бюджетное учреждение культуры "Осинниковский городской краеведческий музей"

Монитор пациента «Тритон МПР6-03»

Источник: ООО "Вендем"

Современный МРТ-аппарат

В июне 2020 года специалисты ВНИИИМТ совместно с ФГБУ «Национальный институт качества» Росздравнадзора утвердили «Методические рекомендации по порядку проведения экспертизы качества, эффективности и безопасности медицинских изделий в части программного обеспечения». Этот документ впервые систематически описал критерии отнесения ПО к классу медицинских изделий — шаг, открывший дорогу к регуляторному признанию систем искусственного интеллекта в диагностике.

В 2020 году специалисты ВНИИИМТ участвовали в разработке первого национального стандарта ГОСТ Р «Системы искусственного интеллекта в клинической медицине. Часть 1. Клинические испытания» совместно с Росздравнадзором, Центром диагностики и телемедицины, Фондом «Сколково» и другими организациями (на данный момент ГОСТ не действителен).

Сейчас выделено восемь актуальных типов ИИ-решений, которые сегодня квалифицируются как АИЛДС:

СППВР для анализа радиологических изображений

автоматическое выявление патологий на маммографии, КТ, рентгене и дерматологических снимках;
СППВР на основе анализа ЭМК

прогнозирование рисков, формирование предварительных диагнозов, персонализированные клинические рекомендации;
Автоматический разбор цифровых ЭКГ

распознавание 30+ кардиосиндромов в реальном времени;
СППВР для анализа фармакотерапии

проверка листов назначений, оценка безопасности медикаментозного лечения;
Голосовые сервисы и медицинские чат-боты

ускорение ввода данных, круглосуточная поддержка пациентов;
Видеоаналитика для безопасности пациентов

предотвращение падений, мониторинг пролежней;
СППВР для анализа видеопотока эндоскопии

выявление новообразований в режиме реального времени;
СППВР предоперационного 3D-планирования

синтез данных КТ/МРТ для хирургического планирования.