Медико-техническая концепция Инициативной программы МАКДЭЛ .
В.В. Бирюков, Л.С. Орбачевский

Инициативная программа МАКДЭЛ развивается, опираясь на поддержку Академии медико-технических наук и участие ведущих медицинских и научных центров России: Московского государственного технического университета (МГТУ) им. Баумана, Института оптико-нейронных технологий (ИОНТ) РАН, Московского НИИ педиатрии и детской хирургии (МНИИ ПиДХ) Министерства здравоохранения РФ, Научного Центра здоровья детей РАМН, Государственного НИИ авиационной и космической медицины (ГНИИ АиКМ) Министерства Обороны РФ, НИИ традиционных методов лечения (НИИ ТМЛ) Министерства здравоохранения РФ, Всероссийского Научно Исследовательского Центра Хирургии (ВНИЦХ) РАМН, Московской медицинской академии (ММА) им. Сеченова и многих других.

Целью Программы является обеспечение медицины комплексом современных технических средств использующих информационные, интеллектуальные, лазерные, электронные и другие наукоемкие технологии в сочетании с результатами фундаментальных исследований ведущих научных медицинских организаций с целью разработки и быстрого внедрения новых медицинских технологий.

Отечественный опыт сотрудничества специалистов медицины и техники, объединенных общей идеей, а не структурной принадлежностью к какому-либо учреждению (например, Программа МАКДЭЛ ), уже привел к созданию принципиально новых и приоритетных медицинских технологий, методов специальных исследований, диагностики, лечения и профилактики больных различного профиля. Подобный подход к решению наукоемких комплексных (системных) задач, стоящих перед медицинской наукой и практическим здравоохранением, является, по нашему мнению, перспективным и плодотворным. Широкомасштабное использование информационных технологий позволяет своевременно ориентировать учащихся ВУЗов различного профиля в перспективных направлениях развития медико-технической науки.

Участники Инициативной Программы МАКДЭЛ основной целью своих исследований считают создание интеллектуальных лечебно-диагностических комплексов, предоставляющих возможности для управления состоянием здоровья человека, т.е. проведения лечебных, профилактических и реабилитационных мероприятия, подготовки человека к выполнению профессиональных функций, поддержания творческой работоспособности. Создание таких комплексов являются насущной проблемой здравоохранения, тем более - в современных условиях, когда меняется сама доктрина здравоохранения.

Решение медико-социальных аспектов задач здравоохранения и валеологии с использованием современных средств обработки информации тем более актуально в условиях большого количества результатов специальных исследований. Сложность и неоднозначность решений обусловлена как разнообразием трактовок полученных данных, так и значительным преобладанием сочетанной патологии, вызванной очевидными экологическими, социальными и демографическими изменениями, выраженной аллергизацией населения, увеличением наследственной и врожденной патологии, большим количеством пострадавших при различных природных и техногенных катастрофах, а также социальных конфликтах.

Решаемая проблема, в связи со сложностью и специфичностью поставленных задач, предусматривает привлечение широкого круга специалистов - медиков клинического и параклинического профиля, поскольку необходимо разработать базы знаний и алгоритмы интерпретации и управления аппаратно-программных комплексов с интеллектуальной компонентой для определения и прогноза минимальных отклонений в физиологических системах организма человека, а также профилактики их последствий, развившихся в результате экзогенных воздействий различной природы. К последним, в первую очередь, следует отнести стрессовые физические и психоэмоциональные перегрузки, резкие изменения биологических ритмов или климатических факторов, теплового и водного режимов, а также безусловных воздействий экстремальных ситуаций. Необходимо отметить, что целый ряд патофизиологических состояний у человека развивается постепенно, без заметных проявлений нарушений в адаптационно-компенсаторных системах в процессе накопления "усталости" этих систем и постепенного перехода к "пороговому" состоянию с последующим манифестирующим срывом физиологически сбалансированных или компенсированных состояний.

С биологических позиций организм человека представляет собой совокупность связанных между собой элементов, образующих целостный объект. Последний имеет открытый характер взаимодействия с окружающей средой и высокую степень специфической сложности и организованности. Составными элементами организма человека являются также очень сложные и высокоорганизованные биологические системы клеток, тканей, органов, системы органов. Особое место занимают вопросы ауторегуляции в биологических системах, поскольку именно эти процессы определяют постоянство уровня функционирования системы, а сдвиги в автономно регулируемых биологических объектах отражает изменения состояния этого функционирования. Состояния "предболезни" (или "скрытые", пограничные состояния) объясняются тем, что организм человека, как диссипативная саморегулирующаяся система, функционально неоднороден и нестационарен, а в условиях даже малейшего отклонения от нормы его системы находятся в состоянии напряженного неустойчивого функционирования. Показательным примером, в данном случае, является высокая лабильность клеточных термоканалов, поддерживающая переходные состояния клеточного обмена именно в постоянно меняющихся условиях функционирования.

Трудности выявления этих отклонений заключаются, прежде всего, в низкой разрешающей способности общепринятых методов клинического обследования, в то время как методы мультипараметрических специальных исследований до настоящего времени не нашли широкого применения из-за сложности интерпретации результатов этих исследований в реальном масштабе времени, а также из-за большого количества динамических переменных, резкие флуктуации которых выводят статистически достоверные данные за пределы обозначенной иерархии. Итак, создание корректной экспертной классификации многомерных, слабо структурированных и неопределенных факторов с тенденцией доминирования представляется сложной проблемой. Наиболее реальным выходом из этого положения следует признать поиск интегральных показателей состояния гомеостаза организма человека с последующей их дифференциацией по принципу создания экспертной системы с установлением ограниченного выбора дифференциально-диагностических критериев и построением механизма логического вывода. Необходимость выбора именно этого направления объясняется еще и тем, что существующая, на сегодня, медицинская диагностическая аппаратура, по сути своей направлена на выявление тех или иных отклонений в отдельно взятых органах и системах, что само по себе определяет трудности суммарной оценки состояния адаптационно-приспособительных механизмов организма человека.

Отсюда вытекает настоятельная необходимость создания нового поколения медицинской диагностической аппаратуры на базе концептуальной модели интегральной диагностики и сочетания этих приборов со специально разработанными программами обработки результатов для последующей целенаправленной дифференциальной диагностики.
За основу приняты адаптационно-приспособительные механизмы, различные режимы саморегулирующейся конформации цитомембран с поддержанием стабильности клеточного метаболизма и динамику микрогемоциркуляции, интегрально отражающие изменение гомеостаза. Рядом сотрудников, занятых в Программе, проведена целенаправленная работа по определению изменений функционального состояния иммунокомпетентных клеток и микрогемоциркуляции (включая реологические показатели) под влиянием низкоинтенсивного лазерного воздействия при ряде хирургических заболеваний. Установлена диагностическая и прогностическая роль изменений микрогемоциркуляции в выявлении нарушений кислородного транспорта и последующей гипоксии тканей. Проведенные функциональные, биохимические, цитологические и электронно-микроскопические исследования, в сочетании с тщательным клиническим обследованием больных (включая фармакопробы и оценку реакции на проводимое лечение, в т.ч. лазеротерапию) позволили придти к выводу о том, что изменения этих физиологических констант организма отражает основные компоненты развития практически любого патологического состояния и могут быть заложены в программу специального обследования как интегральные показатели функционального состояния органов и систем организма человека. Это, в свою очередь создает реальные предпосылки к разработке специальной диагностической системы для определения минимальных отклонений в адаптационно-компенсаторных механизмах человека и, что особенно важно, к возможности своевременной коррекции этих отклонений и их профилактики.

Таким образом, создание системы автоматизированной обработки процессов феноменального характера, к которым относятся патогенетические механизмы на уровне клетки и функциональных систем организма безусловно перспективно в плане получения качественно новых выводов о динамике течения патологического процесса, прогнозирования его исхода и влияния на него различных лечебных факторов. В этой связи, введение интеллектуальной компоненты в автоматизированные лечебно-диагностические комплексы для выделения наиболее важной информации в концентрированном виде потребует значительного объема работы в рамках подхода к распознаванию доминирующих признаков и описания различных состояний объекта исследования. При этом, введение в компьютерные программы элементов логического анализа, оценки информационной значимости тех или иных показателей и определения наиболее рациональных путей решения конкретной задачи, как показывает наш опыт, наиболее реальны при создании максимально полной базы знаний и оптимального использования экспертной информации, что возможно только на основе тщательно отработанной формализации клинических и аналитических данных.

Разработка и внедрение в клиническую практику специализированных интеллектуальных лечебно-диагностических комплексов создает основу для широкого внедрения в медицину информационных технологий, что позволяет (локально) на уровне медицинского центра и пациента, а при достаточном развитии телекоммуникационных сетей и (глобально) в масштабах города или страны, решать проблему управлением состояния здоровья каждого человека, ставить оптимизационые задачи, например наилучшего выполнения профессиональных обязанностей, достижения рекордов, максимального увеличения длительности жизни и др. На первой стадии развития интеллектуальных и информационных систем (уже сегодня) могут быть решены следующие задачи:

1. сбор, хранение и совместная обработка большого количества данных о пациенте, автоматизация выработки значащих признаков и диагноза в целом, консультации специалистов любого уровня,
2. выработка и индивидуальная оптимизация тактики лечения, контроль за эффективностью лечения, коррекция процесса лечения,
3. массовое обследование и профилактика населения в интересах профилактической медицины (скрининг и мониторинг),
4. обучение специалистов (тренажеры), оперативное предоставление врачу минимально-достаточной для принятия решения информации по запросу или контексту, обмен опытом,
5. учет нетрадиционных, валеотехнологических, градостроительных, социальных и прочих факторов,
6. выявление неявных (или непроявленных) факторов (например, с помощью нейросетевых алгоритмов), влияющих на состояние здоровья,
7. построение прогнозов (индивидуальных и коллективных - уровень здоровья, численность населения, психологическая устойчивость и т.д.),
8. накопление информации (опыта) и самообучение системы.