93847 (Современные достижения и тенденции развития приборов и аппаратов для научной и практической дисциплины), страница 2

Несмотря на разнообразие РТС, можно выделить общие задачи, решаемые всеми РТС:

- обнаружение сигнала;

- распознавание-различение сигналов,

- намерение параметров сигнала.

Обнаружение сигнала состоит в установлении факта наличия сигнала в определенном элементе пространства наблюдения. Наличие или отсутствие сигнала отождествляется с наличием или отсутствием символа сообщения для РТС ПИ или объекта наблюдения (излучения, рассеяния, отражения) в определенном участке пространства наблюдения для других систем.

Распознавание-различение сигналов состоит в установлении принадлежности обнаруженного сигнала к определенному типу, виду из заданного множества. В основе классификации сигналов лежат различия между ними: энергетические, по форме, временные, частотные (спектральные), пространственные, поляризационные, статистические. Классификация сигналов эквивалентна распознаванию объектов наблюдения в РЛС, различению сообщений в многоканальных РТС ПИ.

Измерение параметров сигнала отождествляется с определением координат и параметров движения объектов наблюдения для РЛС и РТС ПИ или с воспроизведением передаваемого сообщения для РТС ПИ. Измеряемыми параметрами сигналов являются время запаздывания и доплеровское смещение частоты принятого сигнала относительно излученного, наклон и кривизна волнового фронта принятого сигнала.

Основные технические характеристики.

Основными показателями РТС являются:

- характеристики обнаружения

- характеристики распознавания - различения

- точностные характеристики

- разрешающая способность

- дальность (зона) действия

- помехозащищённость

-электромагнитная совместимость

- надёжность

- стоимость

К характеристикам обнаружения относятся условные вероятности принимаесых решений о наличии или отсутствии сигнале. Из-за действия помех, ограниченных времени и пространства наблюдения, случайного характера сигнала принимаемые решения не могут быть достоверными. Остается лишь стремиться к тому, чтобы вероятности правильных решений были ближе к единице, а вероятности ложных (ошибочных) решений были ближе к нулю.

К характеристикам распознавания-различения относятся условные вероятности принимаемых решений, связанных с классификацией сигналов. Здесь, как и в задаче обнаружения, вероятности правильного распознавания-различения должны быть ближе к единице, а вероятности ложного распознавания-различения ближе к нулю.

К точностным характеристикам относятся ошибки измерения и воспроизведения параметров принимаемых сигналов, которые должны быть минимальными.

Под разрешающей способности РТС понимают способность различать наблюдать (обнаруживать, распознавать - различать, измерять параметры) несколько сигналов. Мерой разрешения является минимальная разность одноименных параметров двух сигналов (времени запаздывания, доплеровского смещения частоты, параметров волнового фронта), при которой они наблюдаются раздельно при условии, что все остальные параметры этих сигналов одинаковы.

Под электромагнитной совместимостью понимается способность РТС выполнять свои функции с заданным качеством в условиях непреднамеренных помех со стороны радиоэлектронных средств, входящих в эту РТС и в окружающие ее РТС.

Современные тенденции в развитии приборов и аппаратов для научных и клинических исследований базируются как на фундаментальных знаниях биологической и медицинской науки, так и на широком использовании достижений физики, химии, информационной техники, микроэлектронной технологии, новых материалов. Научные основы медицинского приборостроения охватывают обширный комплекс междисциплинарных знаний и методов от микро-нано-механики; до рекордно тонких аналитических методов, средств восприятия и компьютерной математической обработки биологических сигналов на предельном энергетическом уровне.

При общих высоких темпах роста (в 5—6 раз больше за последние 10 лет) объема продаж в мире медицинской аппаратуры и расширении номенклатуры этих изделий особо быстрый рост наблюдается в области наукоемких высокотехнологических изделий. Это обеспечивается за счет совершенствования новых моделей традиционного назначения и за счет приборов, реализующих новые исследовательские и клинические методики. Таким образом, можно говорить о появлении на широком рынке в практике клинического использования в короткие сроки (сменяемость каждые 3—5 лет) новых поколений приборов по всем важным клиническим направлениям.

Отечественной промышленностью, по данным за 2000/2005 г., выпускается более 1600 типов изделия (без инструментария и больничного оборудования), представляющих все важнейшие группы медицинских приборов и аппаратов различного клинического назначения. В последние годы в оснащении лечебных учреждений существенно возросла доля импортной техники, превысившая в стоимостном выражении объемы отечественного производства (табл. 1).

Тенденции развития медицинского приборостроения наиболее полно проявляются в следующих группах приборов и аппаратов, обеспечивающих реализацию наиболее эффективных лечебных и диагностических медицинских методик с использованием современных достижений в различных областях технических наук и технологий:

I. Системы и аппаратура топической диагностики.

II.Автоматизированные системы и приборы функциональной диагностики и многопараметрического мониторинга.

III.Технические средства жизнеобеспечения организма и замещения внутренних органов, хирургическая аппаратура.

IV. Аппараты и комплексы для терапии. V. Приборы и системы лабораторной диагностики.

Системы и аппаратура топической диагностики

Не вызывает сомнений, что быстрая и точная диагностика заболеваний является не только медицинской, но и экономической категорией.

Применение высокоинформативных, неинвазивных методов диагностики, в том числе на догоспитальном периоде, позволяет сократить пребывание больного на койке и раньше вернуть его к активной трудовой жизни.

По данным ВОЗ, более 75% диагнозов устанавливается лучевыми методами, другими словами, методами топической диагностики (классическая рентгенология, компьютерная рентгеновская магнитно-резонансная томография, УЗИ, радионуклидная диагностика).

Высокая эффективность этих методов привела в последние два десятилетия к бурному развитию технических средств топической диагностики.

Мировой рынок систем и комплексов этого класса аппаратуры достиг в 1996 г. 12 млрд. долларов, рынок США — 3,6 млрд. долларов.

Изменения в продажах по группам изделий топической диагностики, например, в США и в России за 10 лет характеризуются показателями, приведенными на рисунке. Необходимо отметить, что все выше перечисленные группы технических средств топической диагностики сохраняют свои позиции с точки зрения потребности медицины, хотя имеет место явно выраженный рост в направлении УЗ - аппаратуры.

Тенденции к развитию систем и аппаратов топической диагностики можно кратко охарактеризовать следующим образом:

Таблица 1

Укрупненная характеристика промышленности медицинского приборостроения в России (2000/2005 г.)

— в области рентгенодиагностической аппаратуры (РДА) — переход к "беспленочной" технологии, "оцифровки" изображения на ранней стадии, т.е. преобразование энергии рентгеновского излучения в электронную информацию вместо пленочных кассет. Это позволяет не только повысить информативность изображения, но и существенно снизить лучевую нагрузку;

— появление, на рынке компьютерных: рентгеновских томографов (КРТ) со спиральной разверткой изображения со сверхбыстрым получением кадра изображения (вплоть до 0,05 с), что позволило с высокой степенью достоверности диагностировать на ранней стадии сердечно-сосудистые и легочные аномалии, более Широко использовать КРТ для функциональных исследований;

— дальнейшее усовершенствование магнитно-резонансных томографов (МРТ) со "средним" и "низким" значением напряженности магнитного поля. Многие фирмы перешли на конструкцию с постоянными магнитами, улучшены быстродействие и разрешающая способность; внедрены устройства для обеспечения визуализации с малым полем зрения. МР томографы стали использоваться также и для функциональных исследований сердца, головного мозга и др. органов для магнитно-резонансной спектроскопии тканей;

— значительные технологические усовершенствования в области ультразвуковой (УЗ) медицинской техники — цветовое кодирование УЗ-допплеровской информации и картирование, внедрение аппаратуры с высокоскоростными процессами. По прогнозам западных специалистов развитие УЗ- аппаратуры и объемы ее продаж в ближайшие 2-3 года будут происходить опережающими темпами;

- продолжает удерживать свои позиции в лучевой диагностике ядерная медицина (ЯМ) (радионуклидная диагностика). Это обусловлено дальнейшим совершенствованием радиодиагностической аппаратуры и созданием новых радиофармпрепаратов. Конструирование эмиссионных томографов с прямоугольными детекторами 1—3 на одном штативе, более совершенные методы обработки сигналов и пр. позволили медикам получать диагностическую информацию, недоступную другим техническим способам; о функциональном состоянии и метаболизме сердца, головного мозга, почек, печени и, других органов;

— автоматизированные рабочие места (АРМ), системы архивации и передачи изображения (РАС5) (внутри- и межбольничные), телерадиология — все эти медико-технологические новации вызывают все больший интерес у лучевых диагностов.

— признание всеми, ведущими фирмами стандарта DICOM 3.0 позволило объединить в единые сети продукцию различных фирм. В последнее время все большее внимание уделяется взаимодействию РАCS с общебольничной информационной системой.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.С. Камышников. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагностике. М. “Беларусь” 2007.

2. Справочник по функциональной диагностике. Под общ. ред. И.А. Кассирского. Изд. ”Медицина”. М.2000.

3. Системы комплексной электромагнитотерапии. Под ред. А.М. Беркутова, В.И.Жулева, Г.А. Кураева, Е.М. Прошина. М. Бином 2005.