1.3 Медицинские изображения

Большинство медицинских изображений используют стандарт DICOM. Этот стандарт используется для сбора и хранения информации о пациенте на современном медицинском оборудовании. Формат файлов DICOM четко регламентирует принципы хранения результатов исследований, а сетевой протокол — взаимодействие между различными устройствами.

В соответствии с DICOM стандартом изображение, полученное с помощью диагностического оборудования представляет собой объектно‑ориентированный файл с теговой организацией. В этом файле кроме изображения хранится также метаинформация о пациенте, об аппарате, с помощью которого получен снимок, атрибуты медицинского учреждения, персонала, проводившего обследование, вид и время обследования и многое другое.

На основе стандарта DICOM устраивается трехуровневая инфраструктура лечебного учреждения. Первый уровень охватывает инфраструктуру отдельного отделения, например радиологического. Он связывает различное медицинское оборудование в единую систему. DICOM обеспечивает интеграцию как совместимого с ним оборудования, так и ранних моделей оборудования без коммуникационных возможностей с использованием DICOM–конверторов.

Второй уровень управляет изображениями, охватывая несколько отделений. Администратор изображений выполняет работу по управлению подчиненными архивами. На данном уровне могут также подключаться различное оборудование и серверы.

Третий уровень служит для управления всей информацией, распределения времени использования оборудования, и т.д. Он обеспечивает выход в радиологическую информационную систему, а через нее и в госпитальную информационную систему [3].

1.4 Симуляционные технологии

Современные медицинские симуляторы разнообразны и решают множество задач для обучения врачей навыкам по диагностике пациента, оказанию необходимой помощи и проведению операций. Выделяют следующие группы симуляционных технологий

1) Физический симулятор.

Исторически первый тип симуляторов. Основной задачей симулятора является имитация материального объекта, его механических и тактильных свойств. Данные симуляторы не предполагают наличие электроники, алгоритмов оценки действий оператора и вариативности. Требуют контроля со стороны инструктора.

2) Компьютерный симулятор.

Данный тип симуляторов является некоторым приложением для вычислительного устройства, для взаимодействия с которым оператор использует привычные компьютерные устройства ввода. Алгоритм чаще всего направлен на оттачивание алгоритма действий при варьировании некоторых условий без практического закрепления. При этом такие симуляторы наиболее доступны и позволяют достигнуть неплохой визуализации.

3) Электромеханический симулятор.

Представляет собой квинтэссенцию физического симулятора и электронно-вычислительного устройства. К плюсам физического симулятора добавляется возможность алгоритмов отслеживания и оценки действий оператора, представления информации на экране и реализации различных сценариев, заложенных ПО. Серьезным недостатком данного типа является высокая цена.

4) Дополненная реальность.

В рамках данного метода оператор взаимодействует с материальными объектами, однако в его зрительное поле попадает также виртуальные изображения и другая информация. Такой метод позволяет добиться лучшей визуализации и доступности, чем электромеханические методы, однако обладает меньшей тактильностью.

5) Виртуальная реальность.

Данный тип симуляторов основан на технологиях ВР для взаимодействия, с которой пользователь использует специальные контроллеры и шлем. Данный метод позволяет добиться высокого эффекта погружения одновременно с большим функционалом. Стоимость и тактильность метода занимает золотую середину между другими типами.

6) Комбинированный симулятор.

Комбинированный симулятор представляет собой сочетание технологий ранее представленных типов. Например, использование физического симулятора и дополненной реальности для достижения и высокой тактильности и эффекта погружения [4-6].

В рамках курса повышения квалификации НИИ Алмазова были подробно рассмотрены следующие симуляторы:

- Лапароскопический симулятор LapSim.

Так как хирургические операции связаны с наибольшим риском для здоровья пациентов, то в этой сфере в первую очередь начали развиваться “безопасные” способы VR-обучения. Одной из наиболее развитых сфер разработки виртуальных симуляторов – это лапароскопия.

В качестве контроллера для взаимодействия с VR миром используется аппарат, повторяющий топологию реальных инструментов для проведения лапароскопии. В симулятор заложено огромное количество различных операций, в которых оператор может получить необходимые практические навыки. Уровень компетентности обучаемых может быть оценен по большому количеству качественных и всесторонних показателей эффективности, рассчитываемых встроенным алгоритмом [7-8]. 

Основными достоинствами я бы выделил высокую тактильность и приближенность действий к реальным операциям, возможность отслеживать качество выполнения операции. К недостаткам технологии можно отнести высокую стоимость, возможность тренироваться только лапароскопии, без возможности модернизации VR контроллеров для других нужд.

- Симулятор приема врача BODY INTERACT.

Данный компьютерный симулятор позволяет имитировать различные состояния виртуального пациента, предоставляя пользователю огромное количество возможностей по определению симптомов его болезни и предоставлении необходимой помощи на основе поставленного оператором медицинского заключения [9]. 

К достоинствам я бы отнес большой функционал и широкая библиотека сценариев болезней и симптомов, на основе анализа которых ставится диагноз и определяется лечение. Также технология доступна и может быть установлена как на ПК, так и на мобильные устройства.

Основным недостатком является то, что симулятор помогает только отточить теоретический алгоритм выполнения обследования без физического взаимодействия с виртуальным миром, так как не предусмотрено использование VR контроллеров.