АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для диагностики физиологического состояния организма человека. Аппаратно-программный комплекс может являться частью экспертной системы поддержки принятия врачебных решений при диагностике и лечении, в частности при заболеваниях опорно-двигательной системы и болезнях, им сопутствующих (например, болезни желудочно-кишечного тракта, кровеносной системы).

Уровень техники

Известны методы для оценки лабораторных биохимических показателей крови, включающие прямое определение состава и свойств крови биологическими, микробиологическими, физико-химическими, химическими и физическими методами с помощью комплекса лабораторного оборудования (Пустовалова Л.М. Практикум по биохимии. - Ростов-на-Дону, изд-во «Феникс», 1999. - 544 с.).

Недостатком указанных решений является ограниченный перечень определяемых биохимических показателей крови, низкая скорость процессов аналитического определения, громоздкость лабораторного оборудования.

Известен интегрированный модуль оценки здоровья семьи (патент РФ на изобретение №2125829, опубл. 10.02.1999), содержащий несколько функционально объединенных блоков, в том числе блок лабораторной диагностики, компьютерный банк данных, блок анализа, блок принятия решений.

Недостатком известного модуля оценки здоровья является его сложность, обусловленная его многозадачностью и достаточно большим количеством функциональных блоков, также имеющих в своем составе устройства и блоки различного назначения.

Известны программно-аппаратные комплексы компьютерной оценки биохимических показателей крови, включающие блок исследования расширенного числа показателей состава и свойств крови, блок обработки лабораторных данных биохимического анализа и устройства для распечатки результатов биохимических показателей крови (анализатор крови Advia 120, анализатор OLYMPUS AU400, Super GL Ambulance, ARCHITECT с 8000, анализатор электролитов 9180). При работе этих комплексов в блок обработки лабораторных данных биохимических показателей введены типовые программы статистической обработки экспериментальных данных.

Недостатком этого аналога является отсутствие в устройстве для распечатки результатов биохимических исследований графического редактора и типовой программы, представления результатов анализа в графической форме.

Существуют также методы оценки состава и свойств природных минеральных вод хлоридно-гидрокарбонатного типа с помощью характеристического показателя минеральных вод (например, Васильцева О.Н. Классификация природных минеральных вод хлоридно-гидрокарбонатного типа (математическая модель и принципы формирования состава и свойств): монография / О.Н. Васильцева, Н.И. Корнилов, Е.Н. Корнилова: Ставропольский государственный аграрный университет. - Ставрополь: АГРУС, 2009. - 180 с.), указанный метод включает использование унифицированной компьютерной программы расчета характеристического показателя минеральных вод по данным химического состава и свойств водно-солевого раствора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является программно-аппаратный комплекс компьютерного исследования биохимического состава и свойств крови (Nova Biomedical CCX6, производства NOVA BIOMEDICAL HEADQUARTERS: 200 Prospect Street, Waltham, MA 02454-9141 U.S.A.), который включает блок исследования биохимического состава и свойств крови, блок обработки лабораторных анализов, блок оформления результатов расчета биохимических показателей крови и устройства распечатки результатов биохимического анализа в табличной и графической формах, обработанных с применением методов математической статистики.

Блок обработки лабораторных анализов включает программы расчета интегральных и производных показателей в виде функциональных зависимостей первичных (прямых) экспериментальных данных биохимического анализа крови, а устройство для распечатки результатов представляет результаты исследований в табличной и графической формах.

Недостатком известного комплекса является отсутствие унифицированной программы расчета обобщенного характеристического показателя состава и свойств крови, характеризующего функциональное состояние организма и степень отклонения от нормы при различных заболеваниях человека.

Раскрытие изобретения

В основу заявляемого изобретения положена задача разработки аппаратно-программного комплекса компьютерной диагностики физиологического состояния организма с использованием унифицированной программы расчета характеристического показателя крови по данным биохимических показателей крови (содержания гемоглобина, глюкозы, показателя кислотно-щелочного состояния - pH, насыщение крови кислородом и др.).

С помощью такого комплекса возможно формирование банка данных первичных лабораторных биохимических и рассчитанных характеристических показателей состава и свойств крови с целью создания экспертной системы поддержки принятия врачебных решений при диагностике и лечении заболеваний.

Технический результат - повышение степени информативности биохимических показателей крови, а также расширение эксплуатационных возможностей устройства и области его использования при различных заболеваниях.

Указанный технический результат достигается тем, что аппаратно-программный комплекс для диагностики физиологического состояния организма содержит последовательно соединенные блок биохимического исследования состава и свойств крови, блок обработки лабораторных биохимических исследований, блок оформления результатов расчета биохимических показателей крови и устройство для распечатки результатов, причем комплекс дополнительно содержит блок расчета характеристических показателей состава и свойств крови, вход которого соединен с выходом блока обработки лабораторных биохимических исследований, который осуществляет также формирование базы данных результатов лабораторных исследований, а выход блока расчета характеристических показателей соединен со входом блока оформления результатов расчета биохимических показателей крови; причем блок расчета характеристических показателей состава и свойств крови включает компьютерную программу расчета характеристических показателей состава и свойств крови для решения аналитических зависимостей вида: , где φ_i - характеристический показатель крови, рассчитанный по i-му биохимическому показателю состава крови; B_i - лабораторный биохимический показатель определенного i-го образца крови; α и δ - постоянные величины; разработанную с использованием метода математического моделирования, включающего получение аналитических выражений на основе решения дифференциальных уравнений второго порядка, а блок оформления результатов расчета биохимических показателей крови включает типовые компьютерные программы математической обработки характеристических показателей и их представления в табличной, графической и аналитической формах.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена конструктивная блок-схема аппаратно-программного комплекса для диагностики физиологического состояния организма при заболеваниях опорно-двигательной системы человека по результатам биохимических исследований крови.

На фиг.2 представлена графическая и аналитическая зависимость функции lgφ(гемоглобин)-f[lg(pCO₂/pO₂)], характеризующая функциональное состояние организма пациентов с заболеваниями опорно-двигательного аппарата до и после принятия процедур грязелечения.

На фиг.3 и 4 представлены табличные данные первичных биохимических показателей характеристических показателей крови, полученные по расчетной формуле (2), при исследовании содержания гемоглобина в крови пациента.

Осуществление изобретения

Аппаратно-программный комплекс для диагностики физиологического состояния организма человека содержит блок 1 биохимического исследования состава и свойств крови, блок 2 обработки и формирования базы данных результатов лабораторных биохимических исследований, блок 3 расчета характеристических показателей состава и свойств крови, блок 4 оформления результатов расчета характеристических показателей крови в табличной, графической и аналитической формах, устройство 5 для распечатки результатов компьютерной диагностики физиологического состояния организма.

Блок 1 биохимического исследования состава и свойств крови, блок 2 обработки и формирования базы данных результатов лабораторных биохимических исследований, блок 3 расчета характеристических показателей состава и свойств крови, блок 4 оформления результатов расчета характеристических показателей крови в табличной, графической и аналитических формах, устройство 5 для распечатки результатов компьютерной диагностики физиологического состояния организма человека соединены последовательно.

Блок 1 биохимического исследования состава и свойств крови осуществляет лабораторное определение заданных показателей крови и может быть реализован в виде серийно выпускаемых аппаратных комплексов, например, марки CCX6 Nova Biomedical, ARCHITECT и др.

Блок 2 обработки и формирования базы данных результатов лабораторных биохимических исследований осуществляет выдачу результатов в табличной форме с использованием стандартной компьютерной программы Excel.

Блок 3 расчета характеристических показателей состава и свойств крови включает унифицированную компьютерную программу расчета характеристических показателей крови для решения аналитических зависимостей вида

где

φ_i - характеристический показатель крови, рассчитанный по i-му биохимическому показателю состава крови;

B_i - лабораторный биохимический показатель определенного i-го образца крови;

α и δ - постоянные величины.

Блок 4 оформления результатов расчета характеристических показателей крови включает представление величин φ_i, B_i, α и δ в виде таблиц, аналитической функции уравнения (1) и графической зависимости уравнения (1) в логарифмической форме вида

Устройство 5 для распечатки результатов компьютерной диагностики физиологического состояния организма включает типовые компьютерные программы: текстовый редактор, редактор электронных таблиц и графический редактор.

Предлагаемый аппаратно-программный комплекс реализует метод компьютерной диагностики физиологического состояния организма человека, сущность которого состоит в следующем.

Результат компьютерной оценки физиологического состояния организма при заболевании опорно-двигательной системы человека получают из первичных данных лабораторного исследования крови, сданной пациентом на биохимический анализ, в виде показателя B_i. Затем данные биохимического исследования крови обрабатывают с помощью уравнения (2), находят значения величин характеристического показателя крови φ_i и постоянных α и δ. Экспериментальные и рассчитанные значения величин B_i, α, δ и φ_i оформляют в табличной, графической и аналитической формах с указанием их соответствия нормальному физиологическому состоянию или отклонению в ту или иную область значений изучаемых показателей. Компьютерное заключение передается лечащему врачу для принятия врачебного решения по установлению диагноза и назначения лечебных мероприятий.

Программно-аппаратный комплекс функционирует следующим образом.

Образцы крови пациента, взятые на биохимический анализ, обрабатываются на аппаратном комплексе, например, марки CCX6 Nova Biomedical (блок 1), который выдает первичные данные показателей крови в табличной форме.

Перечень и объем определяемых показателей крови и производительность комплекса определяются возможностями выбранной марки аппаратного комплекса. Полученные данные передаются в блок обработки (2) первичных биохимических данных, где с помощью стандартной программы Excel формируются таблицы, содержащие первичные данные биохимического анализа и расчетные величины показателя B_i. Данные электронных таблиц поступают в блок 3, включающий унифицированную компьютерную программу расчета характеристического показателя крови φ_i с использованием показателя B_i и уравнения (2). Полученные значения характеристического показателя φ_i и показателя B_i передаются в блок 4 для расчета величин α и δ и функциональной зависимости функции φ_i=f(B_i) в виде уравнения (2). Рассчитанные значения B_i, φ_i, α и δ передаются в устройство 5 для распечатки результатов компьютерных исследований φ_i=f(B_i) в табличной, графической и аналитических формах.

На фиг.2 показана графическая и аналитическая зависимость функции lgφ(гемоглобин)-f[lg(pCO₂/pO₂)]. Из графика видно, что функция аппроксимирована в виде линейной зависимости с помощью метода наименьших квадратов, регрессионного и корреляционного анализов.

На фиг.3 представлены табличные данные первичных биохимических показателей характеристических показателей крови, полученные из уравнения (2) при исследовании содержания гемоглобина в крови пациента (до принятия процедур грязелечения).

На фиг.4 представлены табличные данные первичных биохимических показателей характеристических показателей крови, полученные из уравнения (2) при исследовании содержания гемоглобина в крови пациента (после принятия процедур грязелечения). Величины pCO₂ и pO₂ характеризуют значения парциальных давлений углекислого газа (CO₂) и кислорода (O₂) в крови пациента.

Представленные табличные данные подтверждают, что параметры характеристического показателя крови φ (гемоглобин) существенно различаются между собой при биохимическом исследовании крови пациентов до и после принятия процедур грязелечения. При этом как следует из первичных данных, приведенных на фиг.3 и 4, так и из расчетных данных, приведенных на фиг.1, в результате проведения курса грязелечения содержание гемоглобина в крови увеличивается.

Таким образом, заявленный аппаратно-программный комплекс для диагностики физиологического состояния организма обеспечивает повышение извлечения дополнительной информации из первичных лабораторных биохимических исследований в виде характеристического показателя крови, расширяет области применения полученных расчетных характеристических показателей крови для всех экспериментально получаемых биохимических показателей крови, позволяет оценивать наличие, характер и степень заболеваний у пациента и, тем самым, обеспечивает углубленную диагностику физиологического состояния организма до и после принятия лечебных процедур, вследствие чего достигается эффективная поддержка принятия врачебных решений.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения показал, что совокупность существенных признаков заявленного комплекса не известна из уровня техники и значит соответствует условию патентоспособности «Новизна». В уровне техники не было выявлено признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного изобретения и влияющих на достижение заявленного технического результата, поэтому заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «Изобретательский уровень».

Приведенные сведения подтверждают возможность применения заявляемого аппаратно-программного комплекса для диагностики физиологического состояния организма человека, в частности при заболеваниях опорно-двигательной системы и болезнях, им сопутствующих, и поэтому соответствуют условию патентоспособности «Промышленная применимость».