HomePage
Карта сайта
Как со мной связаться?
Отправить мне E-mail
Анкетные данные автора
Кафедра анестезиологии и реаниматологии СПб МАПО
Специализация автора
Профессиональное увлечение автора
Научные публикации автора
Личный политический опыт автора
Культура, язык, история СССР
Технические идеи, до окторых пока не дошли руки
Кое-что о Лебединских...

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМ

АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ В АНЕСТЕЗИОЛОГИИ

Лебединский К.М., Карелов А.Е., Пузанова И.В., Парванян С.Г.

Санкт-Петербургская медицинская академия последипломного образования

(ректор – академик РАМН Н.А. Беляков)

В последние десятилетия системы автоматического управления (САУ) получили широкое распространение в самых разнообразных областях. В медицине наибольший удельный вес пока имеют САУ, решающие задачи оптимального распределения ресурсов или синхронизации работы исполнительных механизмов с быстротекущими физиологическими процессами (синхронизированная электрическая дефибрилляция или внутриаортальная баллонная контрпульсация). И хотя как мониторы пациента, так и лечебная аппаратура (дозаторы, аппараты ИВЛ и др.) представлены сегодня легко стыкуемой цифровой техникой, попытки «замыкания дуги рефлекса» – внедрения систем, непосредственно управляющих лечебными воздействиями, – пока не получили широкого признания. Кроме того, сегодня и опытные разработки представлены одноканальными системами, обеспечивающими управление одним исполнительным механизмом (обычно дозатор) по одной целевой переменной (Schwilden H., Stoeckel H., 1994; Дроздов А.В., Флеров Е.В., 1997).

Анализ известных примеров позволяет выделить несколько сдерживающих факторов. Прежде всего, первая волна попыток внедрения САУ прошла в эпоху, когда отсутствие цифровой элементной базы ограничивало список входных параметров, уровень сложности и гибкость реализуемых алгоритмов. Далее, сам критерий управления нередко оказывался физиологически неадекватен задаче (например, управление подачей анестетика по ЭЭГ или управление искусственной вентиляцией легких по РЕTСО2). Такие попытки с негодными средствами не могли не привести к дискредитации самой идеи автоматического управления лечебными воздействиями. Кроме того, утвержденная веками прерогатива человека на принятие решений на первый взгляд (!) противоречит идее САУ. Между тем жизнь человечества уже фактически доверена десяткам самых разных компьютеров – от имплантируемых кардиостимуляторов и автоматических дефибрилляторов до автопилотов и систем управления ядерными реакторами.

Где решение для медицины и, в частности, анестезиологии? Как это сделано в действующих САУ, необходимо четко разделить сферы компетенции автоматики и оператора (врача). Так, управлять темпом введения одного-двух препаратов, строго выдерживая заданный уровень мониторируемых целевых параметров, ЭВМ может точнее самого опытного клинициста (Russell D. et al., 1995). Подстройка режима вентиляции под заданный уровень работы дыхания, целевое управление скоростью инфузии препаратов, физический контроль терморежима пациента – все эти «дискретные» задачи ЭВМ решает эффективнее человека, освобождая голову врача для более важных целей.

Из изложенного следуют несколько принципов, применимых к созданию перспективных САУ для задач анестезии.

•  Алгоритмы САУ должны строиться преимущественно на детерминистской, а не вероятностной логике. Если вероятностный алгоритм жестко диктуется стохастической природой управляемого процесса, должна предусматриваться возможность «эмуляции» детерминистской логики. По желанию пользователя вся цепочка принятия решения должна выводиться на внешние устройства в текстовой форме.

•  Важно решить проблему информационной перегрузки оператора; возможно, на внешние устройства вообще должны выводится только изменяющиеся или отклоняющиеся от нормы параметры.

•  Надежность системы должна иметь очевидную для пользователя материальную основу. Помимо самотестирования, источника бесперебойного питания, контуров управления, находящихся в “горячем” и “холодном” резервах, возможна параллельная обработка данных с формированием результата по принципу кворумирования.

•  Оптимальна мультипроцессорная иерархическая архитектура САУ. Процессоры периферических устройств реализуют лишь алгоритмы текущего управления ими в рамках заданного режима. Центральный процессор (комплекс процессоров), задавая режим периферическим устройствам, запрашивает санкцию оператора на любое его изменение, включая, по желанию, детали – частоту опроса датчиков, постоянные времени реакции по различным каналам и т.п. Обязательный запрос санкции врача на все предлагаемые системой решения (вплоть до введения очередной дозы препарата) полностью снимает опасения по поводу недозволенной автономности САУ.

•  Должна предусматриваться вариабельность “глубины” управления системой (например, реализованная в виде разветвленного меню). При этом, как показывает опыт внедрения САУ в других областях, наиболее вероятно постепенное ограничение вмешательства оператора по мере эксплуатации системы и роста доверия к ней.

Отметим, что создание подобных систем требует получения целого ряда весьма специфических научных результатов, прямой необходимости в которых не создает повседневная клиническая практика. Так, речь идет о математическом анализе целевых эффектов препаратов как функции их плазменных концентраций (наиболее доступного изучению динамического параметра фармакокинетики), о нахождении постоянных времени реакции физиологических параметров на дискретные возмущающие воздействия повреждающего или лечебного свойства, о выяснении возможности и условий возникновения в системе автоколебаний и резонанса и т.д.

Возможно, следование изложенным принципам в какой-то мере способствовало бы преодолению психологического барьера на пути внедрения САУ в анестезиологию. Трудно представить себе, что этот процесс будет легким – он был сложен повсюду, где уже достигнуты впечатляющие успехи. Однако тенденция информатизации носит столь объективный и всеобъемлющий характер, что важнейшей задачей сегодня является не только разработка систем автоматического управления, но адаптация специалистов к этой перспективе средствами профессионального образования.

 

© К.М. Лебединский и соавт., 2005

 

Комментарии на злобу дня
Page with essential information in English
Свежие и обновленные материалы сайта