Теоретические основы разработки автоматизированных инструментальных средств для телемедицинских систем полярных зон

На правах рукописи

Сенкевич Юрий Игоревич

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ТЕЛЕМЕДИЦИНСКИХ СИСТЕМ ПОЛЯРНЫХ ЗОН

Специальность: 05.13.01- системный анализ, управление и обработка информации (технические системы)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Санкт – Петербург - 2008

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН

Научный консультант:	доктор медицинских наук, профессор, Часнык Вячеслав Григорьевич
Официальные оппоненты:	Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор, Александров Виктор Васильевич
	Заслуженный работник высшей школы РФ, доктор технических наук, профессор, Таранцев Александр Алексеевич
	доктор медицинских наук, профессор, Дмитриенко Оксана Дмитриевна

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

Защита состоится «18» ноября 2008 г. в 11:00 часов на заседании диссертационного Совета Д 002.199.01 государственного учреждения Российской академии наук Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН по адресу: 199178, г. Санкт-Петербург, Васильевский Остров, 14 линия, д. 39, телефон (812) 3283311.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПИИРАН.

Автореферат разослан «____» июля 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д.002.199.01, к.т.н., доцент

Ронжин А.Л.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Полярные зоны (ПЗ) Земли хранят последние неосвоенные стратегические ресурсы полезных ископаемых, что определяет выбор современного направления геополитических интересов мировых держав. Освоение океанического шельфа и прилегающей части материков ПЗ, в свою очередь, вызывает активную миграцию специалистов и организацию увеличивающегося числа экспедиций на эти территории, что требует повышения внимания к организации медицинского обслуживания этих людей, с одной стороны. Известна проблема вымирания малых народов Севера, с другой стороны. По этим причинам с каждым годом задача охраны здоровья населения в этих географических регионах приобретает все более острый характер. Геофизические и климатические условия ПЗ, их крайняя удаленность, накладывают особые условия на организацию здесь медицинского обеспечения, требующего поиска нетривиальных решений. Одним из перспективных и быстро развивающихся сервисов охраны здоровья, среди которых следует искать такие решения, представляется телемедицина (ТМ), которая обеспечивает сервис медицинских консультаций и удаленной диагностики независимо от места и времени оказания необходимой медицинской помощи.

На современном этапе развития медицинской информатики, как показано в работах Юсупова Р.М. и Полонникова Р.И.  (2001), Медведева О.С.  (2005), Блажиса А.К. и Дюка В.А.  (2001), Enrico Coiera (2003), A.C. Norris (2002), реализация технического и организационного потенциала современных технологий телемедицины обеспечивается через развитие автоматизированных информационных систем оказания медицинской помощи на расстоянии – телемедицинских систем (ТМС). Зарубежный и отечественный опыт создания ТМС свидетельствует, что основная трудность разработки связана с синтетическим характером предметной области, объединяющей медицинские, коммуникационные, информационные и образовательные технологии в одной системе (например, Владзимирский А.В. (2003,2007), Steven F Viegas, Kim Dunn, (2006)). Применение существующих технологий ТМС к ПЗ дополнительно накладывает ряд ограничений, выделяющих их в особую группу – телемедицинских систем полярных зон (ТМС ПЗ). В первую очередь, при их разработке проявляются особенности биологического характера, связанные с физиологической реакцией человека на влияние геофизических и климатических факторов местопребывания, требующее привлечения специальных знаний о заболеваемости в ПЗ, с одной стороны. Эти же факторы определенным образом накладывают ограничение на технические характеристики средств диагностики и терапии, как составной части ТМС ПЗ, с другой стороны. Существуют известные ограничения применения средств коммуникации, связанные с предельной чувствительностью спутниковых систем связи в ПЗ, зависимости качества радиоприема от геомагнитной активности и космических излучений при применении коротковолновых средств связи, с третьей стороны. Необходимость учета особенностей биомедицинского и технического характера при создании ТМС ПЗ заставляет пересмотреть известные подходы к разработке систем оказания медицинской помощи в Заполярье. С учетом условий пребывания людей в ПЗ целесообразно в большей степени уделять внимание медицинской профилактической работе, которая может базироваться на применении средств удаленного медицинского мониторинга показателей состояния здоровья.

В целом выделяется научная проблема организации охраны здоровья людей в ПЗ связанная с применением средств удаленного медицинского наблюдения за их состоянием. Применение ТМ технологий открывает перспективу решения данной научной проблемы путем внедрения на территориях и акваториях ПЗ нового класса медицинских информационных систем – ТМС ПЗ. Анализ доступных источников информации указывает на отсутствие теоретически обоснованного подхода к разработке ТМС ПЗ. Обоснованная потребность поиска такого подхода определяет актуальность выбранного направления исследований.

Объектом исследования является ТМС ПЗ, как совокупность средств и методов обеспечения охраны здоровья людей в Заполярье.

Предметом исследования являются принципы выбора структуры, состава компонентов и элементов системы и связей между ними, определение методов управления потоками информации, обоснование выбора методов обработки клинических данных и алгоритмов обработки физиологических сигналов и диагностики состояний организма человека для ТМС ПЗ.

Цель диссертационной работы: Разработка теоретических основ построения автоматизированных инструментальных средств, методов и алгоритмов для телемедицинских систем охраны здоровья населения в полярных зонах.

Для достижения цели в диссертационной работе поставлены, и решены следующие задачи исследования:

1. Обосновать необходимость перехода от консультативных средств оказания удаленной медицинской помощи к профилактическому мониторингу состояния здоровья населения ПЗ. Сформулировать концепцию комплексного решения задачи профилактики заболеваний с использованием средств удаленного автоматизированного медицинского мониторинга.
2. Определить принципиальные отличия и круг основных задач, решаемых ТМС ПЗ. Систематизировать базовые представления о ТМС ПЗ, проанализировать конструктивные и организационные особенности таких систем. Обосновать состав включаемых элементов и компонент, описать возникающие связи. Выделить функции ТМС ПЗ.
3. Разработать модель процесса адаптации человека к изменяющимся условиям внешней среды обитания на основании информационных представлений о механизме управления восстановительными функциями организма человека. Опираясь на результаты исследований, полученные при использовании модели, разработать методы и алгоритмы лингвистического анализа физиологических сигналов.
4. На основании результатов проведенного анализа разработать принципы построения автоматизированных средств получения клинической информации, обосновать выбор структуры коммуникаций. Выработать основные технические требования, предъявляемые к ТМС ПЗ.
5. Показать эффективность предложенных теоретических исследований на основании результатов проведения натурного эксперимента по созданию опытного образца ТМС ПЗ.

Методы исследования базируются на системном подходе к изучению медицинских информационных систем, использовании аппарата математической статистики, математической логики, теории множеств, теории распознавания образов, теории автоматов, матричной алгебры. Компьютерная реализация разработанных алгоритмов производилась на основе объектно-ориентированного подхода. Для имитационного моделирования использовались математические пакеты в средах моделирования MatCad и MathLab. Для моделирования функциональных связей использовались CASE технологии, реализованные в среде объектного моделирования BPWin AllFusion™ Process Modeller.

Положения, выносимые на защиту:

1. Концепция комплексного решения задачи профилактики заболеваний с использованием средств удаленного автоматизированного медицинского мониторинга в ПЗ, позволяющая решать задачи организации диспансерного наблюдения на территории Заполярья.
2. Структурная модель ТМС ПЗ, позволяющая осуществить переход от консультативных средств оказания удаленной медицинской помощи к профилактическому мониторингу состояния здоровья населения ПЗ.
3. Модель физиологического процесса адаптации человека, позволяющая проводить исследования изменения его функционального состояния под влиянием внешних воздействий.
4. Методы и алгоритмы анализа физиологических сигналов, ориентированные на модельное представление о формировании управляющих сигналов в организме в процессе адаптации человека к воздействиям изменяющейся внешней среды обитания.
5. Метод автоматизированного телемедицинского мониторинга наблюдения за состоянием здоровья в ПЗ, позволяющий обеспечить оперативный контроль процесса адаптации человека к условиям изменяющейся внешней среды.
6. Метод автоматизированного удаленного определения метеорологической и геофизической лабильности человека в ПЗ, позволяющий оперативно определять и индивидуально оповещать людей о возможных последствиях влияния меняющихся условий окружающей среды.
7. Принципы построения автоматизированных инструментальных средств телемедицинского мониторинга, позволяющие разрабатывать ТМС в условиях ограничений, накладываемых медицинскими, географическими, геофизическими факторами ПЗ.
8. Опытный образец ТМС ПЗ, как результат синтеза предложенных теоретических принципов, методов и алгоритмов системы телемедицинской профилактики заболеваний в Заполярье, позволивший проводить телемедицинские консультации и мониторинг состояния здоровья участников полярных экспедиций.

Научная новизна. Все положения, выносимые на защиту, являются новыми. В работе впервые сформулирована и решена проблема охраны здоровья населения с использованием ТМС ориентированных на профилактику заболеваний с использованием удаленного медицинского автоматизированного мониторинга показателей состояния здоровья, способного обеспечить обработку и анализ данных в реальном времени благодаря использованию разработанных методов и алгоритмов.

Наиболее важными результатами, составляющие научную новизну:

1. Впервые предложена, и обоснована концепция комплексного решения задачи профилактики заболеваний, позволяющая реализовать массовое диспансерное наблюдение, удаленные медицинские консультации и дистанционное обучение медицинского персонала в ПЗ за счет использования универсальных средств и методов телемедицинского мониторинга показателей состояния здоровья.
2. Сформулированы принципы построения автоматизированных средств получения клинических данных, позволяющие абоненту ТМС ПЗ сократить объем передаваемой информации для экспертного анализа за счет того, что используется индивидуальная информация первичного медицинского освидетельствования по определенному перечню показателей состояния здоровья, которая корректируется с учетом последующих осмотров в ПЗ, выполняемых в ходе удаленного мониторинга состояния здоровья. Синхронизация данных между абонентом и экспертом осуществляется только по данным, претерпевшим изменения.
3. Разработана структурная модель ТМС ПЗ, позволяющая повысить качество удаленных медицинских консультаций и мониторинга, снизить их стоимость за счет сокращения времени на решение административных и технических вопросов, что достигается включением нового компонента - телемедицинского координатора, который выполняет функции согласованного управления работой всех компонент системы, выбором средств коммуникации, технического надзора и согласования протоколов обмена информацией, задачи юридического и финансового обеспечения, несвойственные медицинскому персоналу.
4. Модель физиологического процесса адаптации человека к изменениям внешних условий среды обитания, описывающая механизмы управления организмом с позиций информационного обмена сообщениями между объектом управления в организме и органами жизнеобеспечения, позволяющая изучать связь между функциональным состоянием человека и показателями физиологического сигнала при изменении внешних воздействий, оказываемых окружающей средой.
5. Методы и алгоритмы анализа физиологических сигналов, преобразующие физиологические сигналы в символьную последовательность, что позволяет организовать поиск информации, переносимой этими сигналами, используя элементы теории автоматов на языке множеств символов, алфавитов, слов, и дает возможность перевести анализ сигналов в область методов математической лингвистики.

Обоснованность и достоверность научных положений, основных выводов и результатов диссертации обеспечивается за счет всестороннего анализа состояния исследований в данной области, подтверждается корректностью предложенных моделей, алгоритмов и согласованностью результатов, полученных при компьютерной реализации, апробацией основных теоретических положений диссертации в печатных трудах и докладах на международных научных конференциях, результатами опытной эксплуатации разработанных ТМС ПЗ.

Практическая значимость работы заключается в разработке научно-методических рекомендаций для создания ТМС ПЗ. Разработанные принципы построения автоматизированных средств получения клинической информации направлены на разрешение проблемы создания унифицированных интерфейсов средств сбора, обработки, анализа и обмена информацией и позволяют проводить удаленный медицинский мониторинг в условиях специфических организационных и технических требований полярных зон.

Разработанные компьютерные программы и апробированные алгоритмы получили широкое внедрение в созданных на их основе автоматизированных систем телемониторинга состояния здоровья населения полярных территорий РФ. В рамках концепции, представленной в диссертационной работе, этот факт указывает на то, что реализованные методы и алгоритмы реально способствуют повышению качества удаленного профилактического наблюдения, и могут позволить организовать оперативную массовую диспансеризацию населения в удаленных регионах при сравнительно невысоких финансовых расходах на их разработку и эксплуатацию.

Реализация и внедрение. Представленные в диссертационной работе научные результаты внедрены в созданные ТМС ПЗ в ходе выполнения научно-исследовательских работ, что подтверждено актами о внедрении, государственными патентами и свидетельствами о разработке компьютерных программ и алгоритмов. В полной мере положения диссертационной работы нашли свое отражение в действующей ТМС РАЭ и ТМС научно-экспедиционного судна «Академик Федоров». Результаты диссертационной работы в виде конкретных положений, выводов, методов, алгоритмов компьютерных программ и расчетных данных используются в медицинских и научных организациях Российской Федерации, среди которых выделяются ТМС государственного учреждения «Арктический и антарктический НИИ», где разработана и создана структура проведения удаленных медицинских консультаций больницы рудника Баренцбург (Архипелаг Шпицберген) и ТМС экспедиций дрейфующих станций «Северный Полюс»; Министерстве здравоохранения Ямало-Ненецкого национального округа, где апробированы теоретические принципы проведения медицинских консультаций удаленных поселений, разработан мобильный телемедицинский комплекс для передвижного санитарного отряда; Балтийском центре телемедицины, где функционируют совместно разработанные методы экспресс экспертизы для виртуальной сети медицинских консультаций Российской антарктической экспедиции; ФГУПП НИИПП, где разработан технический комплекс дистанционного мониторинга работоспособности инженеров-операторов; Министерстве здравоохранения республики Саха-Якутии, на территории которой проводилась апробация методов телемедицинского мониторинга охраны здоровья населения.

Научные и экспериментальные работы по теме диссертации выполнялись в рамках ФЦП «Мировой океан» подпрограмма «Изучение и исследование Антарктики» п. Телемедицина.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались, представлялись и обсуждались более чем на 20 российских и международных конференциях. Наиболее значимые из них: Всероссийский семинар “Медицина -93” – (Санкт-Петербург, 1993), международные конференции "Региональная информатика -94/95/96/2002/2006" (Санкт-Петербург, 1994, 1995, 1996, 2002, 2006. соответственно), конференция «Информационно-психологическая безопасность -97" (Санкт-Петербург, 1997), международная конференция «The International Conference on the Uruguay Antarctic Station ‘Artigas’» (Antarctica, King-George Island, Maxell Bitch. March 2001), международная научная конференция, посвященная 33-й годовщине со дня открытия антарктической станции Беллинсгаузен (Антарктика, о.Ватерлоо, станция Беллинсгаузен. Февраль 2001), научно-практическая конференция «Вопросы формирования здоровья и патологии человека на Севере: факты, проблемы и перспективы» - (Якутск, 5-6 декабря 2002), международная конференция «Комплексные исследования природы Шпицбергена» (Мурманск, 20-23 марта 2003), «Международный телемедицинский симпозиум» (Россия, Санкт-Петербург, май 2003), конференция «Проблемы малых народов Севера» (Санкт-Петербург, 2004), международная конференция «Информационные и телемедицинские технологии в охране здоровья», посвященная 50-летию медицинской кибернетики и информатики в России — ITTHC (Москва, 2005), международная конференция "Телемедицина: мифы и реальность" Львов (Украина 2007).

Программная реализация лингвистического анализа медицинской информации и сигналов экспонировалась на международной выставке "Больница 94" (Санкт-Петербург, ЛЕНЭКСПО, 1994). В документах, посвященных Международному полярному году 2007-2008гг., зарегистрирована тема: «Исследования по разворачиванию системы удаленного профилактического мониторинга». На международной выставке «Медицина 2007» представлялся стендовый доклад: «Телемедицинская система Российской антарктической экспедиции». Проведен дистанционный доклад с использованием средств видеоконференцсвязи на 1-st International Conference «Telemedicine: Myths and Reality» Lviv, 8-9 November 2007.

Публикации. Основные научные положения и результаты диссертации изложены в 45 печатных научных публикациях, в том числе 14-ти периодических изданиях рекомендованных ВАК из них 10 работ соответствуют специальности экспертного совета, 13 научных работ зарегистрированы в Отраслевом фонде алгоритмов и программ (ОФАП), получено 2 патента на полезную модель Российской Федерации (РОСПАТЕНТ). Описание научных исследований, проведенных по теме диссертации изложено в 19 НИР, из них 12 посвящены исследованиям обработки биомедицинских сигналов и информации, 7 научно-технических отчетов – экспериментальной апробации положений диссертации, вынесенных на защиту.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6-глав, заключения, списка литературы, включающего более 250 наименований и приложения на 8 листах. Работа изложена на 310 страницах, содержит 113 рисунков и 21 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ведении обоснована важность и актуальность темы диссертации, сформулированы цели диссертационной работы и решаемые задачи, определяется научная новизна работы и ее практическая значимость, кратко излагается содержание глав диссертации.

В первой главе отражено современное состояние и развитие научных исследований в телемедицине. По результатам анализа свойств существующих ТМС предложена классификация (Рисунок 1).

Выявлены тенденции развития телемедицинских проектов по данным фаворитов развития ТМ технологий в ПЗ: США, Канады, Норвегии, Дании. Отмечено, что за с 2000 по 2005 год в этих странах количество ТМ проектов увеличилось в 2-2,5 раза, а проектов, ориентированных на обеспечение ПЗ в среднем в 3 раза. Повышенный интерес к разработке ТМС в ПЗ и их организационно-технические особенности позволяют выделить новый класс специализированных ТМС – ТМС ПЗ.

Проведен системный анализ представления удаленных медицинских консультаций полярных зон, который включал анализ структуры телемедицинской системы, изучение ее компонентов, выявление взаимосвязей между компонентами ТМС, их структурное описание, позволило выделить два базовых компонента системы. Первый - абонент, представляемый медицинским специалистом, подготавливающим клиническую информацию с использованием приборов и технических средств диагностики, осуществляющим запрос на удаленную консультацию. Второй - экспертный сервис (ЭС), принимающий запрос на консультацию, представляемый отдельными профессионально ориентированными медицинскими специалистами, экспертными (советующими) системами, врачебными консилиумами, архивами знаний и БД. Выделены два дополнительных компонента системы: - средство коммуникации, обеспечивающее обмен данных между основными компонентами системы, и отличающий компонент – управляющая надстройка, обеспечивающая организационные функции в процессе подготовки и проведения консультации в специфических условиях ПЗ.

Рисунок 1. Классификация телемедицинских систем.

Специфика организации медицинского обслуживания в ПЗ состоит в том, что население Заполярья составляют две выраженные группы: 1-я - коренное население национальных округов, ведущее в большей части кочевой образ жизни, с выделенной частью, размещающейся в небольших поселках, и 2-я - состав арктических и антарктических экспедиций, располагающихся на материковых и дрейфующих временных стационарах, судах и газо- и нефтедобывающих платформах. Медицинские осмотры первой группы носят случайный или эпизодический характер. При подготовке специалистов экспедиций осуществляется специальный медицинский осмотр, а сами специалисты являются практически здоровыми людьми, информация об основных показателях здоровья которых, в виде разного рода клинических показателей, накапливается в БД. В дальнейшем данные могут быть использованы, как индивидуальный показатель «нормы». Таким образом, для регулярных медицинских осмотров коренного населения необходимо организовывать профилактическую работу в полевых условиях, а для того, чтобы оценивать состояние здоровья людей в полярных экспедициях, достаточно регулярно получать результаты измерений некоторого конечного набора клинических показателей, которые можно сравнивать с ранее полученными данными для этой группы. Выявленные отличия ТМС ПЗ от ТМС других территориальных зон, влияющих на организационную и техническую структуру, представлены в Таблице 1.

Отличительные особенности		не ПЗ	ПЗ
На уровне абонента:
	Широкий выбор диагностического инструментария	да	нет
	Широкий выбор терапевтического инструментария	да	нет
	Специальные лечебные стационары	да	нет
	Работа в составе экспедиций, мобильных групп и санно-гусенич-ных колоннах, в полевых условиях и временных поселениях	нет	да
	Условия дрейфующих станций и островная автономность	нет	да
	Условия высокой влажности, запыленности, низких температур, полевые работы.	нет	да
	Возможность организации врачебных консилиумов, совещаний	да	нет
	Возможность эвакуации и госпитализации	да	нет/да
	Широкий выбор фармакологических препаратов	да	нет
	Необходимость применения специализированных медицинских приборов и техники для работы в условиях ПЗ	нет	да
	Наличие полного состава медицинских ассистентов	да	нет/да
	Наличие специалистов поддержки и обслуживания ТМС	да	нет
На уровне средств коммуникации:
	Необходимость регулярного наблюдения за состоянием здоровья	нет/да	да
	Традиционное использование иерархической структуры сети связи	да	нет
	Возможность выбора технических средств и каналов связи	да/нет	нет
	Возможность использования шаблонов обмена информацией и принятых стандартов представления данных в телемедицине	да	да/нет
На уровне экспертного сервиса:
	Наличие доступа и использование широкого круга экспертов классической медицины	да	нет
Медицинская специфика:
	Преимущественные проблемы адаптации специалистов в ПЗ	нет	да
	Учет этнические формы заболеваемости	нет/да	да
	Специфическая среда обитания и жизнедеятельности	нет	да
	Ограниченный рацион питания	нет	да
	Дефицит ультрафиолетового облучения	нет/да	да
	Влияние космических излучений	нет	да

В ходе выполнения системного анализа был выявлен перечень основных задач, характерных для ТМС ПЗ:

• профессиональный медицинский контроль состояния здоровья кандидатов на зачисление в состав экспедиций (для экспедиционных приложений);
• удаленный мониторинг состояния здоровья по определенному набору контролируемых показателей;
• удаленное диспансерное наблюдение и выполнение профилактических мероприятий в пределах выделенного региона;
• оперативный анализ групповой и индивидуальной заболеваемости населения с учетом этнических и культурных особенностей населения ПЗ; учет показателей состояния здоровья участников экспедиций и планирование мер по улучшению качества оказания медицинской помощи (для экспедиционных приложений);
• выполнение удаленного противоэпидемического автоматизированного контроля за санитарно-гигиеническим состоянием объектов общественного пользования;
• организация виртуальных консилиумов в телемедицинской сети между абонентами, оказание взаимопомощи без выхода на экспертный сервис.
• научно-методическая, учебно-просветительская работа по совершенствованию помощи в специфических условиях полярных зон.

На уровне абонента во время медицинских осмотров на работу высокочувствительных медицинских приборов и датчиков оказывают значительное влияние сильные магнитные и электростатические поля, постоянные перепады температуры, влажности и атмосферного давления. Особую сложность составляет отсутствие в ледовых районах реального физического заземления приборов и техники, что накладывает жесткие требования к их конструкции.

Влияние магнитных бурь и сильная ионизация ионосферы нарушают прохождение радиоволн, и может существенно изменять трафик прохождения данных в канале связи компонента коммуникации.

Отсутствие в ПЗ возможности оперативной эвакуации больного, оказания полноценной терапевтической помощи в условиях ограниченного арсенала технических и медикаментозных ресурсов, ограниченный арсенал диагностической аппаратуры абонента, необходимость знания в области полярной медицины накладывают жесткие требования в выборе экспертного сервиса.

В результате изучения и анализа перечисленных особенностей полярной медицины, сформулированы основные принципы, на которых должны разрабатываться ТМС ПЗ:

1. Для профилактического предупреждения заболеваемости в условиях Заполярья ТМС ПЗ должны конструироваться как системы удаленного медицинского мониторинга показателей состояния здоровья. С учетом специфической реакции отдельных людей на условия жизнедеятельности, ТМС должны учитывать индивидуальные особенности адаптации и заболеваемости человека в условиях быстро меняющихся условиях обитания ПЗ.
2. В условиях быстрого накопления высоковольтных статических зарядов в ПЗ должны использоваться приборы и техника с высокой степенью защиты от внешних электромагнитных полей и статических зарядов электричества, с повышенной степенью защиты от поражения пациента электрическим током. Автономность пребывания, перебои электроснабжения и отсутствие технического сервиса в ПЗ требует от приборов высокой эксплуатационной надежности. Отсутствие физического заземления требует включения во входные каскады высокочувствительных медицинских приборов специальных цепей компенсации «плавания нуля».
3. Для уменьшения стоимости удаленных консультаций и мониторинга диагностическая информация и клинические данные должны представляться в виде унифицированных электронных форм и шаблонов, отражающие только изменяющиеся показатели, для чего необходимо использовать оперативные методы получения диагностической информации и клинических показателей (например, лингвистический анализ физиологических сигналов), вести протоколы передаваемой информации с целью последующего сравнения подготовленных к передаче данных и хранимых данных на уровне абонента.
4. Для работы абонента в составе выездной группы, санно-гусенечном походе, санитарном рейсе вертолета и т.п., ТМС должны обладать свойством мобильности.
5. В условиях низкоскоростных и ненадежных каналов связи на уровне средств коммуникации должен быть обеспечен режим передачи данных без потери информации в случае обрыва или изменения скорости передачи в канале связи, для чего должна быть организована обратная связь, контролирующая полноту и корректность обмена информацией. В случаях экстренных консультаций желательно наличие альтернативного (запасного) канала радиосвязи. Желательно предусмотреть возможность создания радиосети для проведения виртуальных консилиумов среди абонентов ТМС ПЗ.
6. Для согласования действий и протоколов на медицинском, техническом, юридическом и финансовом уровне в составе ТМС ПЗ необходимо использовать специальные организации (телемедицинского координатора), одновременно согласующие взаимодействие и выполнимость всех функций системы, которые не свойственны медицинскому персоналу, задействованному в ТМ сеансах. Для улучшения качества и повышения оперативности ТМ консультаций в состав таких организаций должны включаться медицинские эксперты ПЗ (специалисты полярной медицины).

Выявленные особенности охраны здоровья в ПЗ указывают на необходимость пересмотра подхода к разработке ТМС этих регионов, с учетом необходимости и целесообразности выполнения с их помощью профилактической работы, как основной функции. Техническую основу ТМС ПЗ должны составить средства удаленного медицинского мониторинга состояния здоровья населения.

Во второй главе на основании результатов проведенного системного анализа ТМС ПЗ, разработанных автором технических средств удаленного медицинского мониторинга и компьютерных программ, прошедших апробацию в 6-ти полярных экспедициях с 1998 по 2007 годы, сформулирована Концепция комплексного решения задачи профилактики заболеваний с использованием средств удаленного автоматизированного медицинского мониторинга в полярных зонах как наиболее перспективного пути совершенствования государственного института диспансеризации населения в ПЗ.

Технической основой концепции является автоматизированный дистанционный контроль значений ФС в ходе тестовых нагрузок. Средство реализации – аппаратно-программная среда извлечения и первичной обработки информации с возможностью учета индивидуальных особенностей пациента с применением алгоритмов экспресс диагностики по данным неинвазивных методов (в том числе – лингвистических методов анализа клинических данных, как, например, в АРМ полярного врача [1521,44]).

Основные положения концепции:

1. Автоматизация средств извлечения и первичной обработки информации. Основным средством получения информации при массовых осмотрах населения становится автоматизированный компьютерный комплекс диспансеризации населения. Комплекс должен обладать свойствами компактности, мобильности, иметь профессионально ориентированный набор медицинских диагностических инструментов, приборов и датчиков, с помощью которых необходимо преобразовать в электронный код возможно полный набор полученных в ходе диспансерных осмотров клинических показателей и данных. Вся полученная в ходе обследований информация вводится в компьютер, и автоматически компонуется в виде стандартных сообщений, которые по мере необходимости могут передаваться методами телемедицины.
2. Порядок проведения массовой диспансеризации и подготовка специалистов. Для работы на автоматизированном комплексе диспансеризации населения должны создаваться выездные группы обученных специалистов. Технический инструментарий ориентируется на квалификацию младшего медицинского персонала. Выездные группы в соответствии с планом прибывают к месту проведения профилактических осмотров. Специалисты группы осуществляют массовые осмотры населения (пациентов) на местах с помощью средств, входящих в состав комплекса диспансеризации населения. Выездные группы проводят сбор клинических данных в соответствии с разработанными методами, и по готовности осуществляют передачу сообщений методом отложенной или экстренной телемедицинской консультации.
3. Обобщение информации, совместный анализ и принятие решений. Все сообщения, поступающие от рабочих групп, принимается в сервисном центре профилактического наблюдения. Центр осуществляет адресную трансляцию информации в сеть распределенного экспертного сервиса, на уровне которого осуществляется анализ сообщения, поступившего от определенной выездной группы. Экспертное обслуживание осуществляется через сеть распределенного экспертного сервиса. Результаты анализа возвращаются в виде формализованных отчетов в сервисный центр профилактического наблюдения. Формализованные отчеты запоминаются в базе данных и совместно с результатами предшествующих осмотров, записанных в базе данных, передаются в аналитическую надстройку. Сервисный центр выполняет функции автоматизированной системы управления.
4. Организация логистической службы. Вся нагрузка, связанная с защитой потоков информации и конфиденциальностью, техническим обеспечением измерений, контролем продвижения информации в системе, финансовыми взаиморасчетами между предприятиями и ведомствами, юридические и другие вопросы функционирования системы, не относящиеся непосредственно к медицинской деятельности, должны осуществляться выделенной службой с максимально возможной автоматизацией внутренних функций.

Для реализации проекта ТМС, реализующей положения представленной концепции, предлагается структурное решение (Рисунок 2), представляющее функциональное назначение четырех основных компонент: Группы профилактических осмотров (ГПО) по п.2, Группы медицинского сервиса по п.3, Сервисного центра по п.3, и Координатором ТМ сервиса по п.4.

Отличительными особенностями представленного решения является переход от консультативной схемы медицинского обслуживания по факту заболевания к профилактической форме с использованием технологий ТМ, что обеспечивается появлением нового компонента – Координатора телемедицинского сервиса с аналитической надстройкой, обеспечивающую синхронизацию БД всех компонент системы и управление системой по данным обобщенного и индивидуального анализа обрабатываемой медицинской информации.

Рисунок 2. Структурная схема ТМС диспансеризации населения ПЗ.

Предполагаемые достоинства создания телемедицинской профилактической сети в ПЗ:

• реализация повседневного мониторинга состояния здоровья граждан, создание системы оперативного оповещения в случаях возникновения угрозы жизнедеятельности и стресса;
• профессиональный мониторинг технического персонала ответственных и особо ответственных служб и производств, оперативное обнаружение возникновения резкого снижения жизненных показателей;
• предупреждение массовой заболеваемости, эпидемий, массовых поражений здоровья в результате скрытых и неявных экологических катастроф;
• обеспечение оперативности принятия решений в секторе материнства и детства;
• достоверный анализ и предсказание демографической ситуации;
• оперативная выработка административных решений в чрезвычайных ситуациях, стихийных бедствиях и террористических угрозах.
• обеспечение доступности высококвалифицированной специализированной медицинской помощи гражданам в выбранный момент времени;

В целом предлагаемое решение позволит уменьшить риск демографических катастроф, существенно сократить финансовые затраты на медицинское обеспечение ПЗ, решить проблему дефицита квалифицированных специалистов в Заполярье.

Концепция указывает на наличие в составе ТМС ПЗ средств удаленного автоматизированного мониторинга состояния здоровья. Разработка таких средств предполагает решение двух взаимосвязанных задач: поиск и обоснование выбора эффективных средств медицинского контроля параметров здоровья и разработку автоматизированных инструментов, реализующих эти средства как элементы ТМС ПЗ.

В третьей главе осуществлен поиск и обоснование выбора средств контроля параметров состояния здоровья человека в ПЗ на основании накопленных данных заболеваемости участников полярных экспедиций. Рассмотрены теоретические положения применимости парадигмы отражения информации сигналов через его структуру по отношению к биологическим объектам. Дано физиологическое обоснование пересмотра существующих подходов к оценке функциональных состояний (ФС) человека на основании декомпозиции и синтеза структуры системы регуляторных механизмов адаптации человека к изменяющимся внешним воздействиям среды обитания. Разработан метод лингвистического анализа физиологических сигналов, как аналитический аппарат распознавания ФС.

Медицинская статистика заболеваемости людей в ПЗ (Матусов А.Л., Сороко С.И. 1987, Шеповальников В.Н. и др.1987) убедительно показывает, что основные причины возникновения болезней связаны с процессами адаптации человека. Эти результаты согласуются с теорией об общем адаптационном синдроме, описывающей фазовый характер адаптационных реакций и обосновывающей ведущую роль истощения регуляторных систем при острых и хронических стрессорных воздействиях в развитии большинства патологических состояний и заболеваний (Селье Г.1960, Баевский Р.М., Берсенева А.П.1997). Теория адаптации - фундаментальное направление современной биологии и физиологии, как было показано специалистами космической медицины (Парин В.В., и др.1967, Анохин П.К.1973), связана с системой кровообращения, которая может рассматриваться как чувствительный индикатор адаптационных реакций целостного организма, а вариабельность сердечного ритма отражает степень напряжения регуляторных систем, обусловленную возникающей в ответ на любое стрессорное воздействие. Таким образом, вариабельность сердечного ритма, как физиологический сигнал, отражает функциональную реакцию организма на внешнее воздействие в ходе адаптационного процесса, то есть несет информацию о ФС организма. Следовательно, возможность распознавания ФС и контроль его изменения дает возможность судить о процессе адаптации в норме и патологии (Баевский Р.М.1979, Айдаралиев А.А., Максимов А.Л. 1988).

Представление известных моделей, описывающих связь функций системы кровообращения и ФС человека, в большинстве случаев носит описательный характер, либо представляет сложные системы уравнений с набором статистических параметров. Для объяснения динамических процессов адаптационных реакций желательно иметь простую модель, которая бы объясняла как формируется функция управления ритмом сердца при внешнем воздействии. С этой целью была разработана модель физиологического процесса адаптации организма человека (Рисунок 3), которая представляет упрощенную механистическую схему биологического гомеостаза. При нормальном жизненном цикле поток крови обеспечивает транспорт кислорода, приток питательных веществ, отток продуктов клеточного метаболизма и другие жизненные функции.

Рисунок 3. Модель физиологического процесса адаптации организма к изменяющимся внешним воздействиям.

Представим физиологическую функцию сердца в виде исполнительного механизма транспорта жизненного ресурса r за определенное время t. Жизненный ресурс r связан с объемом кровотока , где Sа – сечение артерии, Vср – средняя скорость движения крови в артерии [7]. Жизненный ресурс r есть функция частоты сокращений сердца (fs), которая пропорциональна сигналу воздействия - F(t), формируемому центральной нервной системой (ЦНС) организма. ЦНС в соответствии с генетической программой в заданной последовательности активизирует ту или другую функциональную подсистему организма. В состоянии «нормы» модель имитирует программу жизнедеятельности организма, где осуществляется транспорт ресурсов с определенным набором весовых коэффициентов {Wi}, определяющих потребность жизненного ресурса для каждой подсистемы организма.

Набор весовых коэффициентов модели {Wi}, сохраняющих некоторое время свои значения, характеризует устойчивое состояние организма как физической системы, которое интерпретируется модельным представлением определенного ФС организма. При воздействии внешних факторов система вынуждена осуществлять перераспределение ресурсов в пользу подсистем, которые в ходе своей функциональной деятельности компенсируют искажение внутреннего устойчивого баланса жизненного цикла. В таком представлении между ФС организма, как биологического объекта, и динамикой управляющего сигнала генерируемого ЦНС существует связь.

Аналитическое выражение сигнала воздействия F(t) при нахождении системы в некотором начальном S-м ФС можно представить в виде

,

где (r) - функция, характеризующая производительность ресурса r системы; - iй весовой коэффициент в S-м устойчивом состоянии; fi(Ti) - i- я функция вынуждающего воздействия подсистемы с циклом Ti; 0 - время задержки реакции (инерция) системы; N - число подсистем формирующих воздействие; Z(t) – функция воздействия. Поведение модели полностью задается набором весовых коэффициентов на множестве{Wi}. Устойчивость полученного рекурсивного уравнения обеспечивается вторым слагаемым, физически интерпретируемым как отрицательная обратная связь, имитирующая стабилизирующий фактор состояния организма. Второе уравнение вводится для корректности модели как дополнительное ограничение, связанное с физическим пределом ресурсов организма; последнее равенство соответствует производству ресурса, которое может предоставить организм для использования в процессе адаптации к изменяющимся условиям среды обитания.

На основе представленных выражений выполнено численное моделирование. Для моделирования возбуждающих сигналов подсистем организма выбран ортогональный базис вида sin2(*). Базис выбран на основании результатов экспериментов по поиску аппроксимирующей функции кросскорреляционными методами. Управляющий параметр {Wi} модели и циклы подсистем {Ti} подбирались, исходя из приближений к реальным значениям биологических циклов человека. Число жизнеобеспечивающих подсистем организма выбрано равным 5-ти, исходя из представлений классических канонов рефлексотерапии.

Результат моделирования функции управления распределением ресурсов представлен на рисунке в сравнении с реально полученным электрофизиологическим сигналом (Рисунок 4) вариабельности ритма сердца (кардиоритмограммой).

Рисунок 4. Результат моделирования функции управления распределением жизнеобеспечивающих ресурсов организма.

Результаты исследований позволили подойти к поиску информативных признаков, переносимых физиологическими сигналами с позиций основ теории информации и сформулировать гипотезу об информационной природе функционального управления организмом, включающей следующие положения:

• Организм, можно представить как информационную систему, которая разбивается на ряд подсистем, соответствующих жизнеобеспечивающим органам, которые способны генерировать информацию о своем состоянии в виде запроса на потребление определенного ресурса.
• Распределение ресурсов в процессе адаптации системы к внешним воздействиям осуществляет специальный управляющий программный компонент (в организме эти функции выполняет центральная нервная система - ЦНС), формирующий сигналы перераспределения потока ресурсов, направляемые на схему распределения (соответствует рефлекторным функциям управления потоком крови с помощью гладкой мускулатуры кровеносных сосудов).
• Ресурс имеет ограниченный объем (исчерпаем) и может быть пополнен с определенной скоростью производства ресурса.
• В условиях внешних воздействий снабжение ресурсом подсистем информационной системы (жизнеобеспечивающих органов) осуществляется таким образом, чтобы скомпенсировать результаты внешнего воздействия, выражающиеся в перераспределении ресурса (приоритеты выживания) в соответствии с определенной (генетической) программой.
• Управляющий сигнал информационной системы формируется на основании суперпозиции запросов подсистем, и поступает на транслятор ресурсов (соответствует сердцу – как главному насосу, перекачивающему ресурс), и проявляет себя в виде физиологического сигнала (изменения ритма сердца). Таким образом физиологический сигнал связан с состоянием информационной системы (соответствует ФС организма).
• Для определения ФС необходимо распознать набор команд, присутствующий в управляющем сигнале информационной системы, который можно рассматривать как код, составленный из совокупности связанных примитивов (символов). Сами символы, частота и порядок их появления однозначно характеризуют конкретное состояние системы.

Положения гипотезы согласуются с известным подходом к описанию поведения определенного класса стохастических динамических систем в виде символической динамики (Г.Николс и И.Пригожин 2003). Если набор допустимых состояний системы {Qi} (i = 1,2,…), то результат последовательных N шагов процесса можно записать в виде марковской цепи Qi1, Qi2,… QiN. Такая запись равносильна описанию ее эволюции на языке «букв» {iN} соответствующего «алфавита». Символическая динамика позволяет рассматривать избранные последовательности как набор «сообщений» или «текстов», содержащих определенную информацию.

По аналогии с символической динамикой разработаны теоретические основы лингвистического анализа физиологических сигналов. Для перехода от физического сигнала к символьному сообщению выполняется специальное преобразование.

Пусть некоторый фрагмент сигнала с N экстремумами представлен совокупностью, состоящей из пар чисел , где xi– значение амплитуды экстремума, а i– интервал до предшествующего экстремума. Для каждого из экстремумов проводится сравнение:

где – результат логического сравнения i-го и i+m -го значений амплитуд экстремумов; - результат логического сравнения i-го и i+m -го значений интервалов экстремумов. Упорядочим ряды таких отношения в виде квадратной матрицы для M отношений амплитуд экстремумов. Матрицы будут иметь диагональную симметрию. Совместив обе матрицы, устраним избыточность.

Матрица представляет определенный код выбранного (i-го) экстремума в сигнале, характеризующий его амплитудное и временное положение по отношению к соседним экстремумам на глубину M вправо. Каждой полученной матрице можно составить графический инвариант формы сигнала или - символ сообщения a. Множество выделенных из сигнала символов назовем алфавитом сообщения. Размером алфавита D=|A| назовем общее число обнаруженных символов алфавита в сообщении.

При синтаксическом разборе сообщения строится ряд критериев, которые позволяют при анализе текстов сообщений выявлять структуры языка и грамматические правила на разных уровнях объединения символов. Для косвенной оценки ФС используется вероятность появления символа ai алфавита A, равная отношению числа появлений символа в сообщении- m к общему числу символов в этом сообщении – N: . Вводится понятие слово – повторяющаяся более чем два раза последовательность символов алфавита. Весь набор слов W={w}, выделенных в сообщении, составляет словарь сообщения.

Алфавит и его размерность для модели динамической системы можно связать с ее устойчивым состоянием. Нарушение равновесного состояния в организме под действием внешних факторов вызывает переход системы в другое устойчивое состояние, при котором, в ходе адаптации к новым условиям окружающей среды, произойдет компенсация внешнего воздействия, за счет некоторой внутренней перестройки параметров организма, и, следовательно, начнется генерация символы алфавита нового состояния. Исходный алфавит может дополняться новыми символами, и терять прежние символы. Это есть предпосылка к заключению о переходном состоянии системы на семантическом уровне.

Для распознавания состояний системы (семантики сообщения) используются аппарат теории множеств, применяемый к множествам выделяемых алфавитов. Пусть А и B – алфавиты двух сообщений с размерностями N и M, ak,l и bk,l символы алфавитов A и B, соответственно. Вычисляется показатель, названный коэффициентом символьного перекрытия алфавитов kA,B

Показатель представляет метрику, позволяющую судить, насколько два состояния системы близки между собой.

Для оценки нахождения системы в устойчивом состоянии используется следующий алгоритм. Определяется показатель скорости производства новых символов v – равный отношению количества новых символов N произведенных системой за время t: . Полученный результат оценивает состояние системы с помощью следующих правил:

Если = 0, то принимается решение о нахождении системы в определенном ФС, и полученный алфавит заносится в банк алфавитов сообщения программы распознавания. Если = 1, то вероятно система выходит из устойчивого состояния или находится в неопределенном состоянии. Ведется наблюдение за развитием процесса с целью уточнения состояния. Если = -1, то система входит в устойчивое состояние. На графике (Рисунок 5) качественно демонстрируется, как распознаются состояния системы. На следующем этапе анализа, в соответствии с рассматриваемым информационных подходом, рассчитывается показатель энтропии производства символов алфавита S, генерируемого системой.

, где

где Sj – энтропия производства символа j; Pj – вероятность генерации символа j; zj – частота появления j- го символа в сообщении; N – размерность алфавита сообщения. Этот показатель позволяет оценивать качественную нагрузку генерируемых символов.

Рисунок 5. Демонстрация качественной оценки состояния системы по данным лингвистического анализа физиологических сигналов.

Методическая часть лингвистического анализа физиологических сигналов полностью реализована в виде зарегистрированной компьютерной программы [39].

В четвертой главе проведен системный анализ и техническое описание ТМС ПЗ, который включал: анализ структуры телемедицинской системы, изучение ее компонентов и функций, выявление взаимосвязей между компонентами системы.

Структуру ТМС корректно рассматривать, основываясь на принципах оптимизации взаимодействия компонентов в модели «клиент-сервер». В контексте телемедицины этому соответствует пара «абонент (врач-исследователь) – эксперт (врач - специалист определенного профиля)». Структурный анализ существующих ТМС показал, что любая из них может быть приведена в рамки 2-х представленных архитектур– базовой и развернутой (Рисунок 6). Руководствуясь представленными выше принципами разработки, архитектура ТМС должна быть изменена (Рисунок 6 -модель ТМС ПЗ) путем ввода дополнительного компонента – телемедицинского координатора (ТМК), на который переносятся функции сервера. В отличие от ТМС не относящихся к ПЗ, где абонент и эксперт вынуждены брать на себя все техническое, юридическое и финансовое обеспечение консультации, в ТМС ПЗ координатор принимает на себя многочисленные функции поддержки ТМС, несвойственные специфике работы медицинских специалистов. Таким образом, структура ТМС принимает вид сервис ориентированной архитектуры. Выбранная архитектура значительно упрощает согласование многочисленных протоколов и стандартов, используемых в ТМ, устраняет необходимость решать на уровне абонента технические вопросы согласования программных и аппаратных интерфейсов, обеспечивать правильный выбор ЭС, устанавливать и настраивать канал связи средств коммуникации.

Рисунок 6. Структурные схемы телемедицинских систем.

Применение ТМК снимает с абонента необходимость финансовых расчетов со службами средств коммуникаций и ЭС и других служб поддержки, обеспечивает единую согласованную схему управления обменом информацией, синхронизацию БД, устраняет необходимость юридического согласования возможных разногласий со стороны служб поддержки консультаций из состава ТМС ПЗ и защиты информации. Важным достоинством выбранной архитектуры состоит во включении в состав ТМК специалиста полярной медицины, использующего свои специальные знания и обеспечивающего подключение экспертов на основе накопленного опыта и знаний о качествах ЭС, что позволяет достичь высокого качества консультации.

Апробация выбранной архитектуры осуществлялась с использованием методов имитационного моделирования. С этой целью ТМС ПЗ была проведена идентификация параметров системы с определением их числовых характеристик в процессе опытной эксплуатации разработанного образца ТМС ПЗ. Наибольший интерес, с позиции оптимизации структуры ТМС, представляет исследование информационных потоков, циркулирующих в системе. Для рассмотрения возможных сценариев продвижения потоков информации в базовой цепи ТМС ПЗ применялся анализ с использованием графа состояний системы.

На схемах (Рисунок 7) представлены отличительные фрагменты графов состояний системы для сценария отложенной консультации ТМС ПЗ.

Рисунок 7.Фрагменты графов состояний ТМС ПЗ.

Важным показателем при сравнении сценариев телемедицинской консультации в условиях ПЗ является оперативность ответа, представляемая разностью между временем посылки запроса на консультацию и временем на момент получения ответа t. Этот показатель позволяет оценить потери времени при использовании различных структур ТМС ПЗ. Экономическим показателем эффективности удобно выбрать стоимость консультации, при сохранении одинакового результата экспертизы, рассчитываемая как сумма затрат при прохождении информации в каждом i-м состояний системы . Выбор в пользу сценария с участием ТМК очевиден, поскольку по обоим показателям эффект от его использования не меньше, чем без его участия за счет сокращения времени ответа абоненту.

При сравнении показателей эффективности сценариев следует учитывать эксплуатационные расходы на поддержание ТМК. Поэтому даже при значительном сокращении времени консультации достоинства внедрения в структуру ТМС компонента ТМК не столь очевидны, но при высокой стоимости консультаций в экспертном сервисе и эксплуатации средств коммуникации эксплуатационной стоимостью ТМК можно пренебречь.

Важным этапом поиска лучшей структуры ТМС ПЗ является моделирование сеансов телеконсультаций с учетом свойств каналов обмена информацией. Исследования показали, что структуру сети удобнее всего конструировать, используя вероятностные связи между клиентами и сервисами. В рассматриваемом случае телемедицинской сети это будут N абонентов соединенные средствами коммуникаций с M экспертами. Рабочая цепь представляется в виде произведения независимых вероятностей выбора i-м абонентом из N с j-го эксперта из M с использованием k-го канала связи из L при вероятности готовности j-го эксперта из M к обслуживанию запроса на консультацию, где pAij – вероятность выбора i-м абонентом j-го эксперта для консультации; pCk – вероятность использования k-го канала связи для обмена информацией; pEj – вероятность готовности к обслуживанию j-м экспертом полученного запроса. Каждая из вероятностей создания рабочей цепи зависит от целого ряда факторов, среди которых, для примера, можно назвать информированность о существовании эксперта; специализация, определяющая вероятностный характер случая медицинской практики в конкретной патологии ПЗ; фактор опыта профессионального доверия i-го абонента j-му эксперту; фактор сезонного прохождения волн радиосвязи, влияние текущих погодных условий и геофизических полей; способность обеспечить обмен данными в необходимые сроки оказания медицинской помощи; готовность к физическому подключению; способность принять решение о формировании ответа на запрос абонента; готовность к физическому подключению эксперта и еще многие другие факторы. Из многофакторности построения сеанса связи в ТМС следует, что составить матрицу вероятностей соединений А={ pij } на практике практически невозможно, тем более решать с ее помощью какую-либо оптимизационную задачу без существенных ограничений. В ходе натурных экспериментов вероятности вычислялись методом расчета средних значений накопленных субъективных вероятностей, взятых из опыта специалистов радиосвязи в ПЗ за 8 лет. Учитывалось, что специфика использования радиосвязи заставляет абонентов отказаться при расчетах от учета таких факторов как доверительность и предпочтительность и использовать доступный экспертный сервис. Спектр патологий в рамках конкретных ведомств (например, арктических и антарктических экспедиций) известен и носит устойчивый статистический характер (Марченко А.М. 1992, Горбунов Г.А. 2005). Это позволило выбрать ограниченный круг экспертов, ориентированных на выраженный спектр патологий. Тогда с учетом использования ограниченного круга учитываемых факторов показатель pij может дать относительно устойчивые во времени результаты. Для расчетов применялось экономико-математическое моделирование с использованием аппарата линейного программирования в среде Mathcad 11i на основании экспериментального материала, полученного в ходе Российских антарктических экспедиций (РАЭ) для пяти зимовочных станций. Минимизировались затраты на организацию удаленных телемедицинских консультаций и сокращение времени консультации при сохранении качества экспертной информации. Результаты расчета годовой стоимости консультаций в условных единицах приведены в Таблице 2.

Экспедиция	Стоимость без участия ТМК	Стоимость с участием ТМК
45-я РАЭ (2000)	8609	1552
46-я РАЭ (2001)	7130	1331
49-я РАЭ (2004)	9005	1582
50-я РАЭ (2005)	12108	2044

Наравне с важностью поиска оптимальных решений структуры для ТМС ПЗ, обращалось особое внимание на элементную проработку и функциональную связанность всех частей структурной схемы системы. Для детальной функциональной разработки применялся объектно-ориентированный анализ с использованием стандарта IDF0. Функциональное отличие компонент ТМС ПЗ определялось введенным в ее состав компонентом ТМК. Работа ТМК, в первую очередь, опирается на деятельность персонала - инженеров, поддерживающих функционирование технической части компонентов системы, и медицинских специалистов, осуществляющих корректный выбор экспертного сервиса. В результате применения объектно-ориентированный анализа при разработке ТМС удалось определить достаточный уровень декомпозиции системы с выходом на программное представление в виде классов объектов. Полученные классы использовались для разработки 9 специализированных приложений [33-39,41-42] опытного образца ТМС РАЭ в объектно-ориентированной среде программирования MS-Visual Studio v.6-8. Каждое из приложений создавалось с учетом специфики медицинских требований охраны здоровья и спектра заболеваемости, полученного за 50 лет существования РАЭ, и необходимости выполнения измерений медицинских параметров адаптации полярников к изменяющимся условиям среды обитания в реальном времени.

Пример подключения приборов с разработанным универсальным интерфейсом, включающим подавление помех, компенсацию дрейфа нуля, оцифровку и гальваническую развязку на двух уровнях, прошедший опытную эксплуатацию в составе АРМ полярного врача [44] представлен на схеме (Рисунок 8). Все приборы разработаны на базе процессоров Analog Device.

Рисунок 8. схемное решение универсального электронного интерфейса медицинских приборов АРМ полярного врача (А – воспринимающее устройство; Б – воздействующее устройство).

Конструктивным требованием ко всем приборам из состава АРМ было требование унифицированного способа сопряжения с персональным компьютером архитектуры IBM/PC через последовательные порты ввода/вывода с возможностью обмена данными в реальном масштабе времени. Синхронизированный с мультиплексором процессор управляет преобразованием цифрового сигнала для передачи в последовательные порты компьютера через интерфейс RS-232 или USB. Испытывались несколько модификаций развязывающих гальванических цепей. Лучшее решение включало использование в качестве развязывающего элемента инфракрасный приемо-передающий канал.

Исходя из представленных ранее принципов разработки ТМС ПЗ организация медицинского наблюдения в ПЗ должна быть значительно улучшена за счет придания ТМС ПЗ свойства дистанционного контроля состояния здоровья и свойства предупреждения влияния на состояние здоровья погодных и геофизических факторов. В этом случае ТМС из консультативной системы переходит в категорию систем удаленного медицинского мониторинга (телемедицинского мониторинга - ТММ) по типу биомедицинского контроля космонавтов (Газенко О.Г., Кальвин М.1975). Для достижения такого рода функциональности были разработаны специальные программно-аппаратные средства ТММ и методы ТММ: Метод автоматизированного телемедицинского мониторинга наблюдения за состоянием здоровья в ПЗ (Рисунок 9) и Метод автоматизированного удаленного определения метеорологической и геофизической лабильности человека в ПЗ. Приданные свойства определяют принципиальное отличие АРМ полярного врача от его аналогов.

Рисунок 9. Схема связи этапов метода автоматизированного телемедицинского мониторинга наблюдения за состоянием здоровья в ПЗ

Отличительной особенностью первого метода является возможность распознавания нефиксированный перечень ФС, что достигается внедрением специально разработанного лингвистического анализа физиологических сигналов, который позволяет сократить объем передаваемый ТМК информации и данных. В целом метод позволяет перевести анализ в область математической лингвистики и проводить его с использованием разработанных быстрых алгоритмов расчета параметров состояния.

Второй метод отличается от первого тем, что на стадии подготовки шаблона файла расчетов показателей ФС в него дополнительно вводятся значения показателей наблюдений, получаемые из приборов гидрометеорологического и геофизического контроля, расположенных в непосредственной близости с обследуемыми людьми в ПЗ, на момент расчета показателей ФС. Далее в ТМК эти данные совместно используются при анализе процесса адаптации к изменяющимся условиям обитания с учетом индивидуальных показателей реакции каждого конкретного человека, за которыми ведется удаленный телемедицинский мониторинг его состояния. Такой подход по мнению специалистов полярной медицины (Деряпа Н.Р., Рябинин И.Ф. 1977, Сороко С.И. 1984, Клопов В.П. и др. 1988) является наиболее перспективным для оценки протекания адаптационных процессов человека в ПЗ.

В целом совместное применение методов позволяет организовать профилактику заболеваемости в ПЗ, оперативно проводить удаленные медицинские консультации, снизить их стоимость. Все полученные результаты исследований были реализованы в серии образцов ТМС ПЗ, прошедших опытную эксплуатацию в условиях Заполярья, где, помимо практического назначения, с их помощью изучались процессы адаптации человека в ПЗ [1013].

В пятой главе Представлены материалы изучения процесса адаптации к воздействию неблагоприятных условий среды обитания с использованием разработанных алгоритмов лингвистического анализа. В качестве демонстрации представлены уникальные результаты наблюдение изменчивости функционального состояния биологической системы при нарушениях биологических циклов сна, работы, питания и их связь с динамическими болезнями (Л.Гласс, М.Меки 1991), которые не удавалось обнаружить известными статистическими, спектральными и корреляционными методами.

Рисунок 10. Влияние смены ритма жизнедеятельности на показатель ФС (интегральная частота появления символов).

На представленном графике (Рисунок 10), отражающем статистику появления символов алфавита выделенных из кардиоритмограммы, видно проявление механизмов адаптации организма группы испытуемых (IV,V,VII) при смене корабельного времени 18/04/04 на один час вперед и 25/04/04 на два часа вперед во время антарктической экспедиции. Явно прослеживаются возмущения ФС испытуемых, которые подтверждались субъективными ощущениями при их опросе. На графике (Рисунок 11) представлены результаты наблюдений метеолабильности четырех участников эксперимента по выявлению влияния перепадов атмосферного давления и волнения моря. На графике прослеживается связь между этими параметрами, что доказывает чувствительность метода лингвистического анализа.

Рисунок 11. Связь показателя ФС (размерность алфавита) от штормовой активности по результатам периодических измерений по дням наблюдения.

На основании обобщения опыта проведенных исследований и натурных экспериментов по разработке телемедицинских систем в Арктике и Антарктике, создан ряд ТМС ПЗ. Наиболее показательным проектом стала ТМС РАЭ «Ambulance-Consultant AARI/RAE» [43] – медицинская информационная система, обеспечивающая автоматизированный процесс предупреждения заболевания участников антарктических экспедиций в ходе удаленного наблюдения, диагностики и принятия решений.

Она включает подсистемы профессионального отбора и подготовки данных для профилактического анализа состояния здоровья участников экспедиций, подсистемы удаленного наблюдения за состоянием участников экспедиций, подсистемы анализа результатов наблюдения показателей здоровья участников экспедиций и принятия решений, подсистемы управления, которые разработаны, в соответствии с рекомендациями, представленными в диссертационной работе.

Абонентами ТМС РАЭ являются все действующие ныне антарктические станции Восток, Прогресс, Новолазаревская, Беллинсгаузен и обсерватория Мирный, а также НЭС «Академик Федоров» (Рисунок 12). Экспертный сервис представлен ТМ центрами Санкт-Петербурга. Роль ТМ координатора выполняет Центральный медицинский консультативный пункт ААНИИ. Для связи с АРМ полярного врача зимовочных станций использовались средства спутниковой системы связи Inmarsat. Обмен информацией между экспертным сервисом и ЦМКП осуществлялся с использованием web-технологий.

Рисунок 12. ТМС ПЗ «Ambulance-Consultant AARI/RAE»

Важным итогом исследований в Антарктике стала идентификация параметров системы с определением их числовых характеристик, полученных в процессе эксплуатации опытного образца ТМС РАЭ, результаты которой представлены в виде рекомендованных внешних параметров системы (требований) в Таблице 3

Параметр системы	Усредненный показатель	Единицы измерения
Время подготовки консультации off-line	140±40	минуты
Объем передаваемой информации в режиме off-line консультации	180±36	Килобайты
Объем передаваемой информации в режиме off-line мониторинга	120±3	Килобайт/итерация
Время прохождения запроса на off-line консультацию до провайдера и его ответной реакции	24±6	минуты
Время принятия решения провайдером в режиме off-line	130±38	минуты
Время подготовки запроса эксперту в режиме off-line	20±4	минуты
Время подготовки ответа экспертом в режиме off-line	28±12	часы
Общее время консультации в режиме off-line	36±14	часы
Время подготовки консультации on-line	42±15	минуты
Объем передаваемой информации в режиме on-line консультации	44±16	Мегабайты
Время принятия решения провайдером в режиме on-line	18±12	минуты
Время подготовки запроса эксперту в режиме on-line	4±1	минуты
Общее время консультации в режиме on-line	28±11	минуты

и внутренних параметров системы - Таблица 4.

Параметр системы		Варианты
Поддерживаемые стандарты обмена информацией		HL7, UN/ENDIFACT,, MIME, SSL
Поддерживаемые протоколы обмена информацией		TCP/IP, POP, HTTP, FTP, ISDN, IP
Поддерживаемые стандарты аппаратного интерфейса подключения медицинских приборов		RS-232, USB/USB-2, RGB,
Поддерживаемые стандарты программного интерфейса подключения медицинских приборов		CORBAmed, COM, Java.Net
Стандарты представления данных и способ сжатия и кодирования информации в сообщении	Изображений	DICOM, JPEG, GIF
	Общей информации	HTML, XML, ZIP, RAR, специальное
Способ организации программы диспетчера ТМК		On-line (24 часа)
Время разворачивания мобильного АРМ		1,2±0,25 часа
Время разворачивания стационарного АРМ		6±1 часов

Электронные медицинские приборы, используемые абонентом ТМС ПЗ, должны удовлетворять ряду конструктивных и эксплуатационных требований. Одно из основных требований вызвано необходимостью использования унифицированного способа подключения электронных приборов, чтобы добиться гибкости при изменении задач медицинского обследования.

Показательным опытом внедрения результатов научной работы стала ТМС в Российском Заполярье. Результаты анализа процесса адаптации трудовых коллективов островных территорий Крайнего Севера (архипелаг Шпицберген) к климатическим условиям этих территорий дали научный материал для формирования теории разработки мобильных ТМС удаленного мониторинга состояния здоровья экспедиций дрейфующих станций "Северный Полюс".

В конце главы рассматриваются перспективы развития ТМС ПЗ. Указывается на факт общей тенденции развития ТМ технологий в область индивидуального непрерывного контроля состояния здоровья, который может быть обеспечен ТМС с функциями удаленного мониторинга, базирующегося на положениях, подобных положениям представленной концепции комплексного решения задачи профилактики заболеваний, и структурой, повторяющей представленную структуру ТМС ПЗ.

Результаты практической реализации опытных и действующих образцов ТМС ПЗ доказывают правильность теоретических положений и результатов исследований изложенных в диссертационной работе.

В приложении представлены акты внедрения результатов исследований диссертационной работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе разработаны и созданы автоматизированные инструментальные средства ТМС, способные обеспечить охрану здоровья в ПЗ. Для проведенных исследований был создан опытный образец ТМС, обеспечивающий автоматизированный удаленный медицинский мониторинг, обеспечивший профилактический контроль процесса адаптации людей к условиям обитания в ПЗ. При этом контроль осуществляется с учетом индивидуальных особенностей адаптации каждого человека. В итоге исследовательской деятельности сделаны следующие выводы:

1. Выработанная концепция комплексного решения задачи профилактики заболеваний с использованием средств удаленного автоматизированного медицинского мониторинга в ПЗ способна обеспечить решение задач автоматизации диспансерного наблюдения за счет перехода от традиционной практики эпизодических медицинских осмотров группами врачей, выезжающих к месту осмотров, к использованию средств телемедицинского мониторинга. Полученная в результате синтеза ранее разработанных структур ТМС ПЗ, техническая структура системы диспансеризации наследует свойства первой, и позволяет унифицировать использование разнородных технических средств связи со стороны абонентов сети, привлекать потенциал неограниченного круга ЭС со стороны ТМК с учетом накапливаемых знаний использования ЭС и эксплуатации средств коммуникаций.
2. Системный анализ, связанный со спецификой задач полярной медицины, особенностей географического и геофизического влияния, в предметную область разработки ТМС позволил сформулировать принципы построения аппаратных и программных инструментов нового класса – ТМС ПЗ.
3. Ввод в структурный состав ТМС ПЗ дополнительного компонента - ТМК, решающего несвойственный медицинским специалистам круг задач, позволяет в значительной мере упростить, унифицировать и автоматизировать процессы подготовки и обмена информацией в ходе удаленных медицинских консультаций и организовать профилактический телемедицинский мониторинг охраны здоровья населения ПЗ.
4. Проведенный системный анализ элементов ТМС ПЗ позволил сформулировать общие технические требования, предъявляемые к такому классу системам. В частности, удалось выяснить специфику работы полярных амбулаторий и разработать требования к АРМ полярного врача, как базовому терминалу ТМС ПЗ. Для оперативности выработки диагностических решений и минимизации передаваемой экспертному сервису информации целесообразно перенести большую часть обработки результатов клинических измерений и наблюдений на уровень абонента ТМС, иметь здесь анализирующее передавая в ТМК только полученные результаты вычислений по ряду изменившихся параметров состояния наблюдаемого человека.
5. Моделирование перемещения потоков информации и выполненные экономические расчеты с учетом внедрения в структуру ТМС ПЗ компонента ТМК позволило показать существенный экономический эффект, выразившийся в сокращении финансовых затрат на этапе создания и эксплуатации системы, при сохранении диагностических и терапевтических результатов организации ТМ консультаций.
6. Для проведения оперативного удаленного мониторинга состояния здоровья населения ПЗ требуется разработка специальных эффективных методов и алгоритмов контроля состояний человека в процессе адаптации к условиям изменения среды обитания по результатам обработки физиологических сигналов. Использование имитационного моделирования существенно облегчает поиск информативных признаков, переносимых физиологическими сигналами организма в ходе процесса адаптации человека к изменяющимся условиям среды обитания. Опираясь на информационное представление о механизме управления восстановительными функциями организма, разработанная модель позволила сопоставить ФС человека набору вычисляемых параметров модели. Выбор параметров и критериев их сравнения в рамках информационного представления позволили создать аппарат анализа, который превосходит по чувствительности традиционные методы обработки сигналов. Разработанные методы и алгоритмы анализа, ориентированные на принятое модельное представление, объединены в вычислительный аппарат, названный лингвистическим анализом физиологических сигналов. Полученные в диссертационной работе результаты исследований с использованием этого аппарата анализа показывают правомерность выбранной модели и преимущества применяемых методов анализа физиологических сигналов.
7. В результате синтеза всех полученных научных результатов, удалось разработать ряд действующих опытных образцов ТМС ПЗ. Показательным примером, такой системы является ТМС Российской антарктической экспедиции, успешно проходящей опытную эксплуатацию с 2003 года. Результаты эксплуатации опытных образцов ТМС ПЗ, закрепленные патентами РФ и актами внедрения, подтверждают выводы, сделанные на основании научных исследований.

Приведенные в диссертационной работе результаты исследований доказывают, что в данной работе решена крупная научная и народнохозяйственная проблема, связанная с разработкой теоретических основ построения автоматизированных инструментальных средств, методов и алгоритмов для телемедицинских систем охраны здоровья населения в полярных зонах. В условиях мирового энергетического кризиса и вызванной в этой связи тенденции освоения энергоресурсов полярных территорий и континентального шельфа возникает необходимость охраны здоровья быстро нарастающего числа людей мигрирующих в эти зоны. Сокращение затрат на медицинское обслуживание этих людей вносит значительный вклад в развитие экономики страны.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в изданиях, определенных ВАК РФ

1. Сенкевич Ю.И. Концепция медицинского обслуживания в регионах с низкой плотностью населения и компьютерные станции в структуре консультативной помощи / Лясковик А.Ц., Часнык В.Г., Сенкевич Ю.И., Яшин А.В.// Информационные технологии в здравоохранении. - 2001.- №8-9.-С.28-29.
2. Сенкевич, Ю.И. Автоматизация системы удаленной диспансеризации населения// Программные продукты и системы. -2007.-№3.-С.94-96.
3. Сенкевич, Ю.И. Автоматизация удаленных медицинских наблюдений за участниками полярных экспедиций // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника.-2007.-№.-С.61-70.
4. Сенкевич, Ю.И. Экстремальные телемедицинские системы/ Сенкевич Ю.И., Вайкуленко С.В. //Проблемы управления риском в техносфере.-2007.- №2.C.157-164
5. Сенкевич, Ю.И. Алгоритмы лингвистического анализа динамических систем // Вопросы радиоэлектроники. Серия: Электронно-вычислительная техника.-2007.-Вып.4.-С.88-96.
6. Сенкевич, Ю.И. Автоматизация системы диспансеризации населения / Сенкевич Ю.И., Власов Д.Ю.//Системный анализ и управление в биомедицинских системах.-2007.-Т. 6.-№ 4.-С.880-886.
7. Сенкевич, Ю.И. Моделировании капиллярного кровотока с использованием алгоритма распределенных вычислений / Копыльцов А.В., Сенкевич Ю.И., Крыленков Л.В., Альжасем Х.И.// Приложение к журналу «Мехатроника, автоматизация, управление»: Мехатроника и информационные технологии в медицине.-2008.-№ 3.-С.8-10.
8. Сенкевич, Ю.И. Лингвистическое описание сигналов нелинейной динамической системы // Информационно-измерительные и управляющие системы.-2008.-№4.-С.55-57.
9. Сенкевич Ю.И. Метод лингвистического анализа сигналов// Информационные технологии.-2008.-№6.-С.22-26
10. Сенкевич Ю.И. Лингвистический анализ физиологических сигналов //Цифровая обработка сигналов.-2008.-№2.С.

Статьи, опубликованные в других изданиях

11. Сенкевич, Ю.И. Результаты исследования сообществ микромицетов, заселяющих жилые и рабочие зоны полярных станций, а также составляющих естественную микробиоту на территории Южно Шетландских островов в летнем сезоне 2002-2003 гг. / Крыленков В.А., Власов Д.Ю, Лукин В.В.,Сенкевич Ю.И.//Проблемы медицинской микологиии.-2003.-Т5.-№ 2.-С.70-71.
12. Сенкевич, Ю.И. Особенности микробиоты антарктических полярных станций / Власов Д.Ю., Горбунов Г.А., Крыленков В.А., Лукин В.В., Сенкевич Ю.И., Малышев В.В., Сафонов Е.В.// Проблемы медицинской микологиии -2004.-Т6.-№ 2.-С.67.
13. Сенкевич Ю.И. Микромицеты из районов полярных станций в западной Антарктике [Текст]/ Власов Д.Ю., Горбунов Г.А., Крыленков В.А., Лукин В.В., Сафонов Е.В., Сенкевич Ю.И.// Микология и фитопатология. -2006.-Т40.-№ 2.-С..
14. Сенкевич, Ю.И. Подготовка врачей к работе в медицинской информационной системе Российской антарктической экспедиции // Известия Российского государственного педагогического университета им. Герцена А.И. (серия: естественные и точные науки).-2008.-№9(48).-С.164-176.
15. Сенкевич, Ю.И. Программа разработки и внедрения новейших средств и методов медицинского обеспечения безопасности человека в Российской антарктической экспедиции. Обоснование и первые итоги ее осуществления / Сенкевич. Ю.И., Крыленков В.А., Горбунов Г.А., Яшин А.В., Мартьянов В.Л., Лукин В.В.// Межвузовский сборник научных трудов: Информатика-исследования и инновации.-1999.-Вып.3.-С.167-170.
16. Сенкевич, Ю.И. Концепция оказания консультативной медицинской помощи в Российской антарктической экспедиции с использованием новейших информационных технологий / Сенкевич, Ю.И., Крыленков В.А., Горбунов Г.А., Козак В.Ф., Лукин В.В., Мартьянов В.Л.,.Соломатина М.В.//Бюллетень Российской антарктической экспедиции.- Санкт-Петербург, 1999.-№4.-С.28-33.
17. Сенкевич, Ю.И. Программа разработки и внедрения новейших средств и методов медицинского обеспечения безопасности человека в Российской антарктической экспедиции. Обоснование и первые итоги ее осуществления / Сенкевич Ю.И., Крыленков В.А., Горбунов Г.А., Яшин А.В., Мартьянов В.Л., Лукин В.В.// Жизнь и безопасность.-1999.-№3-4.- С. 285-286.
18. Сенкевич Ю.И. Результаты практического использования компьютерных станций оказания консультативной медицинской помощи в Российской антарктической экспедиции и северном Заполярье / Лукин В.В., В.Г., Мартьянов В.Л., Крыленков В.А., Сенкевич Ю.И., Горбунов Г.А., Козак В.Ф., Лясковик А.Ц., Частнык В.Л.// Бюллетень Российской антарктической экспедиции.-Санкт-Петербург, 1999.-№5.-С. 11-15.
19. Сенкевич, Ю.И. Компьютерные станции в структуре консультативной медицинской помощи в регионах Крайнего Севера / Сенкевич Ю.И., Яшин А.В., Крыленков В.А.// Научный вестник: Медико-биологические проблемы.- Салехард, 1999.-Вып.1.-Часть 2.-С.82 - 87.
20. Сенкевич, Ю.И. Опыт практического использования компьютерных станций консультативной медицинской помощи на удаленных объектах / Сенкевич Ю.И., Крыленков В.А., Яшин А.В., Часнык В.Г., Лясковик А.Ц., Шеповальников В.Н.// Научный вестник: Медико-биологические проблемы.- Салехард, 1999.-Вып.1.-Часть 2.-С.88 - 92.
21. Сенкевич, Ю.И. Развитие информационных технологий медицинского обеспечения полярных экспедиций РАЭ и ААНИИ // Сборник научных трудов Ленинградского государственного университета им. А.С. Пушкина. Математическое моделирование: естественнонаучные, технические и гуманитарные приложения. Санкт-Петербург, 2004.-С.97-105
22. Сенкевич, Ю.И. Проведение телемедицинских сеансов из районов Антарктики / Сенкевич Ю.И, Нестеренко А.В.// Вестник Харьковского национального университета им. В.Н.Каразина, серия «Медицина».-2004.-Вып.8.-№ 617
23. Сенкевич, Ю.И. Развитие информационных технологий медицинского обеспечения полярных экспедиций // Украинский журнал телемедицины и медицинской телематики.- Донецк, 2004.-Т.2.-№1.-С.22-28.
24. Горбунов, Г.А., Опыт применения экстремальной телемедицинской системы в обеспечении спортивной антарктической экспедиции. Часть I / Горбунов Г.А., Сенкевич Ю.И.// Украинский журнал телемедицины и медицинской телематики.- Донецк, 2005.-Т.3.-№1.-С.41-50.
25. Сенкевич, Ю.И. Опыт разработки и создания экстремальной телемедицинской системы в Антарктике. Часть II // Украинский журнал телемедицины и медицинской телематики.- Донецк, 2005.-Т.3.-№2.-С.82-92.
26. Сенкевич, Ю.И. Опыт разработки и создания экстремальной телемедицинской системы в Антарктике // Информатика и управление в медицинских системах. Юбилейный сборник научных трудов.- Санкт-Петербург, 2006.-С.125-139.
27. Сенкевич, Ю.И. Организация экстренных медицинских консультаций из Антарктиды // Автоматизация, информатизация, инновация в транспортных системах. Сборник научно-технических статей Отп. В ИПЦФ ГОУ ВПОСПУВК.-Санкт-Петербург, 2006.- № 1.-С.193-196
28. Сенкевич, Ю.И. Организация экстренных медицинских консультаций из Антарктики. // Сборник научно-технических статей. Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций.- Санкт-Петербург, 2006.-С.193-196.
29. Сенкевич, Ю.И. Развитие перспективных методов обработки информации на базе конструктивного анализа / Прошин А.П., Сенкевич Ю.И.// Вестник совета главных конструкторов. Федеральное агентство по промышленности.-2006.-№3.-С.51-52
30. Сенкевич, Ю.И. Программы автоматизации диагностических измерений по методу Акабане / Павловский В.Ф., Сенкевич Ю.И.// Компьютерные учебные программы и инновации.- 2007.-№8.-С.186-192
31. Сенкевич, Ю.И. Концепция автоматизации системы диспансеризации // Украинский журнал телемедицины и медицинской телематики. - Донецк, 2007.-Т.5.-№3.-С.107-108.
32. Сенкевич, Ю.И. Метод лингвистической обработки сигналов / Прошин А.П., Сенкевич Ю.И.// Сборник трудов 2-ой Всероссийской НТК «Радиовысотометрия - 2007».-Каменск-Уральский, 2007-С.
33. Сенкевич, Ю.И. Программа автоматизации процесса электрокардиографического наблюдения «ECG4-Recorder».-М.: ВНТИЦ, 2006.-№50200602178 // Компьютерные учебные программы и инновации.-2007.-№7.
34. Сенкевич, Ю.И. Программа автоматизации процесса электроэнцефалографического наблюдения «EEG1-Recorder».-М.: ВНТИЦ, 2006.-№50200602179 // Компьютерные учебные программы и инновации.-2007.-№7.
35. Сенкевич, Ю.И. Программа биологической обратной связи по данным вариабельности сердечного ритма «BFB-GameCardio».-М.: ВНТИЦ, 2006.-№50200700038 // Компьютерные учебные программы и инновации.-2007.-№8
36. Сенкевич, Ю.И. Программа обработки и анализа электрофизиологических сигналов «EPS-Analyzer».-М.: ВНТИЦ, 2007.-№50200700148 // Компьютерные учебные программы и инновации.-2007.-№8
37. Сенкевич, Ю.И. Программа автоматизации отложенных телемедицинских консультаций «TelemedMail». -М.: ВНТИЦ, 2007.-№50200700149 // Компьютерные учебные программы и инновации.-2007.-№8
38. Сенкевич, Ю.И. Комплекс программ - Автоматизированное рабочее место полярного врача «PolarAmbulance».-М.: ВНТИЦ, 2007.-№50200700150 // Компьютерные учебные программы и инновации.-2007.-№8
39. Сенкевич, Ю.И. Программа энтропийно - синтаксического анализа электрофизиологических сигналов «ESAES ver. 3.0».-М.: ВНТИЦ, 2007.-№50200700165 // Компьютерные учебные программы и инновации.-2007.-№8
40. Сенкевич, Ю.И., Прошин А.П., Данилов В.Н. Программа обнаружение слабых отраженных гидролокационных и радиолокационных сигналов «IDetector».-М.: ВНТИЦ, 2007.-№50200700185 // Компьютерные учебные программы и инновации.-2007.-№8
41. Сенкевич, Ю.И. База данных телемедицинской системы Российской антарктической экспедиции «TelemedDB».-М.: ВНТИЦ, 2007.-№50200700269 // Компьютерные учебные программы и инновации.-2007.-№8
42. Сенкевич, Ю.И. Комплекс Программ - Автоматизированное рабочее место профилактики заболеваний «ClientProphylactics»- М.: ВНТИЦ, 2007. - №50200700939 // Компьютерные учебные программы и инновации.-2007.-№9
43. Сенкевич Ю.И., Крыленков В.А., Горбунов Г.А., Козак В.Ф. Телемедицинская система Российской антарктической экспедиции //Патент на полезную модель России №64888. -М.: РОСПАТЕНТ ФГУ ФИПС, 2007.
44. Сенкевич Ю.И. Автоматизированное рабочее место полярного врача // Патент на полезную модель России №65363.-М.: РОСПАТЕНТ ФГУ ФИПС, 2007
45. Senkevich, Y.I. The telemedicine problems of scientific researches spent on a peninsula Filds for a season 2000/2001 [Text]/ Senkevich Y.I., Sakharov O.S.// The International Conference on the Uruguay Antarctic Station ‘Artigas’ Report.-2001.-P.7.