Методическое пособие для самостоятельной внеаудиторной работы студентов профессиональный модуль



Дата07.04.2017
Размер0.81 Mb.
Просмотров456
Скачиваний0
ТипМетодическое пособие

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ

«БАРАБИНСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»



МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

ПРОФЕССИОНАЛЬНый МОДУЛь

ПМ 06. Организационно-аналитическая деятельность
Раздел 1. Организация деятельности персонала, планирование и анализ деятельности на ФАПе, здравпункте промышленных предприятий, детских дошкольных учреждениях, центрах общей врачебной (семейной) практики с контролем выполнения требований техники безопасности

МДК 06.01. Организационно-аналитическая деятельность
Тема 1.27.

Программное и аппаратное обеспечение вычислительной техники



Специальность

31.02.01 Лечебное дело

Курс – четвёртый

2016

Одобрена на заседании цикловой
методической комиссии _________________

Протокол №___от_______________________

Председатель___________________________
Разработчик: О.А. Потемкина

 преподаватель первой квалификационной категории






Методический лист


Вид занятиякомбинированное занятие

Продолжительность90 мин.

Требования к результатам освоения темы в соответствии с ФГОС по специальности среднего профессионального образования 31.02.01 Лечебное дело:

В результате изучения темы обучающийся должен уметь:



  • применять информационные технологии в профессиональной деятельности (АРМ – автоматизированное рабочее место);

В результате изучения темы обучающийся должен знать:

  • программное и аппаратное обеспечение вычислительной техники;

  • базовые, системные, служебные программные продукты и пакеты прикладных программ.

В результате изучения темы обучающийся должен иметь практический опыт:

  • работы с прикладными информационными программами, используемыми в здравоохранении.

Данная тема способствует формированию ПК 6.5. Повышать профессиональную квалификацию и внедрять новые современные формы работы.

Цели занятия:

1. Учебные цели:

  • способствовать формированию умения применять информационные технологии в профессиональной деятельности (АРМ – автоматизированное рабочее место).

2. Развивающие цели:

  • способствовать получению и развитию практического опыта работы с прикладными информационными программами, используемыми в здравоохранении.

3. Воспитательные цели:

способствовать

  • развитию информационной культуры;

  • формированию стремления к повышению профессиональной квалификации и внедрению новых современных форм работы.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, мультимедийных технологий.

Место проведения занятия: аудитория колледжа.

Интегративные связи: дисциплины, требующие знания компьютера и информационных технологий.

Список используемых источников:

  1. Калабухова, Г.В. , Титов, В.М. Компьютерный практикум по информатике. Офисные технологии: учеб. пособие [Текст] – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2008. – 336 с.: ил. – (Высшее образование).

  2. Королюк И.П. Медицинская информатика : Учебник / И.П. Королюк. – 2 изд., перераб. и доп. – Самара : ООО «Офорт»: ГБОУ ВПО «СамГМУ». 2012.— 244 с; ил.

  3. Михеева, Е. В. Практикум по информатике: учебное пособие для студ. сред. проф. образования [Текст] / Е.В. Михеева. – 5-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 192 с.

  4. Омельченко, В.П. Математика: компьютерные технологии в медицине: учебник [Текст] / В.П. Омельченко, А.А. Демидова. – Изд. 2-е, испр. – Ростов н/Д: Феникс, 2010. – 588 с.: ил. – (Среднее профессиональное образование)

Оснащение занятия:

  1. Мультимедиа

  2. Проектор

  3. Раздаточный материал

Домашнее задание:

  1. Подготовка ответа на контрольные вопросы.

  2. Повторение материала по конспектам теоретического занятия.



Мотивация


Технической базой медицинской информатики является вычислительная система. Под вычислительной системой понимают совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих выполнение компьютерных технологий. В медицинской практике, кроме того, выделяют две группы вычислительных систем: общего назначения и медицинские аппаратно-компьютерные комплексы. К вычислительным системам общего назначения относят системы, базирующие на компьютерах разной производительности и конфигурации. К вычислительным системам специального медицинского назначения относят медицинские аппаратно-компьютерные комплексы, состоящие из компьютеров различной архитектуры и производительности и собственно медицинского аппарата.

Информационно-справочный материал


1. АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Любой компьютер в своем составе имеет набор аппаратных средств, принятых объединять термином аппаратной конфигурации компьютера. Как правило, компьютеры имеют блочно-модульную структуру, что облегчает понимание их работы.

Архитектуру компьютера, предельно упрощая, можно представить себе как шину, с которой связаны различные функционирующие элементы, каждый из которых имеет свое назначение.

Основным устройством, в котором происходит обработка информации, является процессор. Существует большое число процессоров, отличающихся своей производительностью. Наиболее популярными являются процессоры фирм Intel, AMD и IBM. При этом 80% их рынка составляет линейка Intel: Pentium, Core 2, Celeron, i5, i7, Xeon, Itanium, и около 20% рынка приходится на процессоры AMD: Athlon, Duron, Sempron. В большинстве персональных компьютеров используются двухъядерные процессоры. Но в рабочих станциях и серверах применяются 4- и 8-ядерные процессоры.

Основными параметрами процессора, определяющими его производительность, является разрядность, тактовая частота и размер кэш-памяти.

Разрядность процессора показывает величину информации в битах, которую он может обработать за один раз. В настоящее время наибольшее распространение получили 32- и 64-разрядные процессоры. Производительность последних выше.

Другой параметр процессора – рабочая тактовая частота, показывающая, с какой скоростью обрабатывается информация в процессоре. Современные процессоры имеют тактовую частоту порядка 1-3 ГГц. Находящаяся в микросхеме процессора кэш-память существенно ускоряет его работу, сокращая время обращения процессора к относительно медленно работающей оперативной памяти. Для большего ускорения на современных компьютерах применяется кэш-память 2-го и 3-го уровней. Объем кэш-памяти может достигать нескольких сот Кбайт.



Оперативная память (RAM – Random Access Memory – память со свободным доступом) – предназначена для временного хранения программ и данных и представляет собой набор микроячеек, состоящих из микроконденсаторов (DRAM-память) или транзисторов (SRAM-память). У каждой из этих видов памяти свои преимущества и недостатки. Оперативная память – энергозависимая, т. е. с выключением компьютера все данные и программы в ней стираются. Поэтому при работах с высокой ответственностью, например, при компьютерной томографии, на входе вычислительной системы обязательно устанавливается источник бесперебойного питания (ИБП), который аккумулирует электроэнергию и при аварийном прекращении электроснабжения позволяет компьютерной системе находиться некоторое время в работоспособном состоянии. Емкость оперативной памяти составляет несколько сот Мбайт, иногда выше – до 1-2 Гбайт. В отдельных случаях, как, например, в системах с реконструкцией трехмерных и четырехмерных изображений оперативная память может составлять несколько десятков Гбайт. Время доступа к данным оперативной памяти очень мало и составляет всего 2–5 нс (миллиардных долей секунды).

Долговременная внешняя память – жесткий диск, или винчестер, представляет собою набор пластин, быстро вращающихся в герметическом корпусе. Это энергонезависимая память и, следовательно, программы и данные хранятся в ней неопределенно длительное время, даже при выключенном компьютере. Емкость современных винчестеров составляет сотни Гбайт. Время доступа к данным у современных винчестеров составляет 5–10 мкс.

Устройствами ввода информации в компьютер обычно являются клавиатура и мышь. В некоторых случаях используются сканер, фотокамера, аналого-цифровой преобразователь, дигитайзер.

К устройствам вывода информации относится монитор. В настоящее время используются главным образом жидкокристаллические (LCD) мониторы, предпочтительно с фотодиодной подсветкой. Важным свойством монитора является его разрешение. Если пользователь работает в офисном режиме, т. е. с обычными документами, то разрешение 17-дюймового LCD-монитора должно составлять не менее 1024х768 пикселей. При работе же с медицинскими изображениями применяют мониторы большего размера – 19–21 дюйм. При этом минимальное разрешение допускается 1280х1024 пикселей.

Важной характеристикой мониторов является частота регенерации кадров. Для LCD-мониторов частота смены кадров 85 Гц является пределом. Важной характеристикой монитора является «шаг маски», так как он определяет четкость изображения. Обычно шаг маски не превышает 0,24 мм.

Для специальных видов работ (в том числе и в медицине) применяют мониторы с горизонтальной ориентацией дисплея – «ландшафтный монитор» или с вертикальной его ориентацией – «портретный монитор».



В практике работы с медицинскими изображениями на рабочих станциях и в медицинских аппаратно-компьютерных комплексах используются специальные «медицинские мониторы». Размер их диагонали составляет 19–21 дюйм. У таких мониторов разрешение весьма высокое, не менее 2560х2048 пикселей. Высока также яркость изображения: при фотодиодной подсветке она может достигать 1000 кд/м2, при этом контрастность составляет 1000:1. Они работают, как правило, в 24-разрадном режиме, что позволяет передать 16,5 млн оттенков цветов – «полноцветный режим» (режим True Color), частота смены кадров достигает 100 Гц, а шаг маски не превышает 0,2 мм. Некоторые типы медицинских мониторов имеют встроенные программы коррекции изображений, позволяющие имитировать рентгеновскую пленку.

В отдельную группу выделяются дисплейные консоли. Они предназначены для визуализации большого объема медицинских данных в операционных залах или местах пребывания большого количества персонала, например, в ординаторских.

В качестве устройств вывода в офисной работе обычно используют принтеры – лазерные или струйные, реже светодиодные. Разрешающая способность лазерных и струйных принтеров колеблется в зависимости от модели изготовителя в пределах 600 dpi (dots per inch – точек на дюйм). В практической деятельности медицинского учреждения с работами офисного характера следует отдать предпочтение черно-белым лазерным принтерам.

Необходимо учесть, что некоторые медицинские изображения имеют цветной характер. В таких случаях для получения такого изображения на бумаге предпочтительнее использовать цветной струйный или лазерный принтер. В сложных медицинских аппаратно-компьютерных системах, таких как, например, рентгеновские компьютерные или магнитно-резонансные томографы, распечатку результатов исследования осуществляют на лазерных или инфракрасных камерах. Данные ультразвукового исследования обычно представляются в виде светодиодных копий.

Существенная роль в работе медицинского служащего отводится средствам ввода данных в компьютер. В офисной работе чаще всего используются сканеры, обычно планшетного типа, которые позволяют вводить в компьютер, а затем в документ как графическую, так и текстовую информацию. Планшетный сканер обычно имеет формат А3 или А4. Он может быть транспарентным или работать в отраженном свете. С помощью транспарентного сканера можно водить в компьютер слайды или рентгенограммы, затем их программно обрабатывать и сохранять в цифровом виде, передавать по телекоммуникационным каналам связи. Сканер, работающий в отраженном свете, предназначен для введения в компьютер документов и графических изображений с бумажных носителей.

Преобразование бумажного документа в электронную форму выполняют с помощью программы распознавания текста – FineReader, которая работает через драйвер TWAIN. Он открывает окно, позволяющее производить тщательную настройку сканера. На втором этапе производится распознавание текста, т. е. превращение его из электронной копии в электронный документ.

Важной характеристикой сканера является его разрешение. Типичным вариантом планшетного сканера для офисного применения является разрешение 600 dpi. Сканеры профессионального типа, а именно их рекомендуется использовать в медицине при работе с транспарентными изображениями, например, рентгенограммами, должны иметь разрешение 1200 dpi. Другой важной характеристикой планшетного сканера является динамический диапазон, обозначаемый D – логарифм отношения яркости наиболее светлых участков изображения к наиболее темным его участкам. Офисный сканер имеет диапазон около 1,5–2,0D, динамический диапазон профессионального сканера, предназначенного для транспарентных изображений при оцифровке рентгенограмм, составляет 2,5–3,5D.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРОВ.

Выполнение медицинских задач с помощью компьютеров требует их особой классификации, несколько отличающейся от общепринятых группировок. Если исходить из максимально достигнутых компьютерных технологиях, то следует выделить, прежде всего, суперкомпьютер. Это – особый класс приборов, предназначенный для решения задач глобального характера. Максимальная производительность суперкомпьютера достигла в 2011 г. 10,51 петафлопс (квадриллионов операций в секунду с плавающей запятой) – компьютер Kei Института физико-химических исследований (Япония). Число процессоров в нем впечатляюще огромно – 88128 (!), которые расположены в 864 вычислительных стойках. Суперкомпьютер – очень дорогое и сложное вычислительное устройство.

Основные его назначения – это моделирование природных процессов, ядерных реакций, прогнозирование стихийных бедствий, в частности, землетрясений, анализ процессов изменения климата, а также космические исследования. Применительно к медицине с помощью суперкомпьютера был разгадан геном человека, что, по понятным причинам, привело к большому числу важных решений в сфере науки и практического здравоохранения.

Второй вариант увеличение производительности компьютеров – создание кластеров. Кластер – это набор вычислительных узлов (самостоятельных компьютеров), связанных высокоскоростной сетью и программно объединенных в единое целое. Кластеры значительно дешевле суперкомпьютеров и проще в обслуживании. Их задача – выполнение высокоскоростных параллельных вычислений, которые используются в сетевых технологиях, в том числе в медицине.

Значительным прорывом в информационных технологиях, в том числе и в медицине, явился персональный компьютер (ПК). Впервые его создали в 1976 г. Стив Джобс и Стив Возняк (в буквальном смысле в гараже). Впоследствии они основали знаменитую ныне фирму Apple.

Однако точкой отсчета триумфального шествия персональных компьютеров по планете принято считать 1981 год, когда фирма IBM презентовала широкой публике компьютер IBM 5150. С тех пор компьютер IBM PC стал стандартом персонального компьютера. Он буквально революционизировал информационное состояние общества, позволив впервые сделать вычислительную технику доступной для широких масс населения.

Роль персонального компьютера в медицине трудно переоценить. В настоящее время он повсеместно распространен практически во всех лечебных учреждениях. ПК стал основным индивидуальным инструментом для всей офисной работы медицинского работника, которая резко преобразилась. Она стала продуктивнее и более качественной. ПК явился основой для создания рабочих станций, локальных компьютерных сетей. Особенно широкую популярность приобрел ПК в связи с развитием Интернета, когда он стал основным инструментом выхода в Глобальную компьютерную сеть, средством общения людей на расстоянии и доступа к мировым достижениям культуры, науки, образования.

В принципе, независимо от конкретного предназначения, ПК имеет стандартные составные части: системный блок, клавиатура, монитор и мышь. В качестве дополнительных атрибутов к нему могут прилагаться динамики, сканер, принтер, видеокамера и некоторые другие вспомогательные устройств.

В зависимости от размеров и других форм-факторов различают настольные (desktop) и портативные ПК: ноутбуки (notebook), планшетные ПК и карманные ПК (palmtop).

По уровню специализации ПК делят на универсальные, т.е. предназначенные для широкого класса работ и специализированные. В медицинской практике широко используется оба этих типа.

Общепринятой классификации ПК не существует. До последнего времени действует сертификационный стандарт РС99-РС2002, в соответствии с которым ПК делятся на следующие типы:

1. Массовый компьютер(Consumer PC).

2. Деловой ПК (Office PC).

3. Портативный ПК (Mobile PC).

4. Рабочая станция(Workstation PC).

5. Развлекательный ПК (Entertainment PC).

Конечно, подобное деление весьма условно и давно переросло свои рамки. Массовые (домашние) компьютеры теперь по производительности не уступают офисным (деловым), а портативные могут превосходить офисные. Все зависит от архитектуры компьютера и его микропроцессорной оснащенности. Современный ПК обладает исключительно высокой производительностью, обусловленной многоядерными процессорами и развитым программным обеспечением. Он имеет, как правило, разветвленную сеть приложений, включающих в себя системы поддержки мультимедиа, «тяжелой» потоковой трехмерной графики, разнообразных офисных приложений, возможностью работать со сторонними пользователями через Wi-Fi. Нередко ПК служит терминалом при работе в Глобальной или локальной компьютерной сети.



Рабочие станции, которые используются в медицинской практике, представляют собою мощный ПК, оснащенный высокопроизводительной системой визуализации (видеоадаптер, медицинский монитор) и развитым программным обеспечением, предназначенным для обработки медицинских данных. Рабочими станциями комплектуются все современные сложные медицинские аппараты, предназначенные для визуализации внутренних органов – рентгеновские и магнитно-резонансные компьютерные томографы, ультразвуковые сканеры, гамма-камеры. В программное обеспечение некоторых современных рабочих станций встроены интеллектуальные механизмы решения медицинских диагностических задач и функции управления сбором информации online. Рабочие станции, как правило, замыкаются на высококачественные устройства создания твердых копий документов – обычно медицинских изображений органов.

Развлекательный компьютер приобрел черты мультимедийного аппарата с великолепной полифонией и визуальной системой представления данных. Следует учитывать, что многие развлекательные программы идут сейчас в режиме online (естественно, при широкополосном доступе в Интернет), и, кроме того, всегда имеют, трехмерную графику.

Значительную нишу в медицинских компьютерных технологиях занимают портативные ПК. Традиционно значительное место в них отводится ноутбукам. С их помощью врач имеет доступ через Всемирную сеть ко всем нуждающимся данным – медицинским, социальным, юридическим. Использую доступ Wi-Fi, медицинский работник может осуществлять свою офисную деятельности из любого места нахождения.

На смену ноутбуками постепенно приходит новое поколение компьютерных устройств – планшетный персональный компьютер (tablet PC). Он представляет собою полноразмерный ноутбук, оборудованный сенсорным экраном, который позволяет работать при помощи стилуса или пальцев. Одновременно возможна работа с помощью клавиатуры и мыши. Важная их отличительная особенность – совместимость с IBM PC-компьютерами. На них установлены полноценные операционные системы, используемые в настольных компьютерах, такие как семейство Microsoft Windows NT (Windows XP Tablet PC Edition, Windows 7, Windows 8); Apple Mac OS X; Linux. Это позволяет использовать без ограничений всю широту программного обеспечения, доступного на настольном компьютере. Пользователь может также вводить текст, используя встроенную программу распознавания рукописного ввода, экранную (виртуальную) клавиатуру, распознавание речи, либо физическую клавиатуру.

Важной вехой в развитии планшетных ПК стал 2010 год, когда фирма Apple представила миру принципиально новый тип устройств – планшет iPad.

Этот ПК является классическим примером интернет-планшетов и принципиально отличается от прежних ПК. Многие аналитики относят интернет-планшеты к устройствам посткомпьютерной эпохи, которые проще и понятнее привычных персональных компьютеров и со временем могут вытеснить прежние ПК с рынка информационных технологий. На презентации этого ПК 27 января 2010 г. в Сан-Франциско Стив Джобс сказал: «… Технологии неотделимы от гуманитарных наук — и это утверждение как никогда справедливо для устройств посткомпьютерной эпохи. Конкуренты пытаются нащупать оптимальный баланс в новых моделях персональных компьютеров. Это не тот путь, который выбирает Apple — на самом деле, будущее за посткомпьютерными устройствами, которые проще и понятнее привычных PC».

В последнее десятилетие возникло новое поколение переносных аппаратов, так называемых гаджетов – портативных устройств, сочетающих в себе набор разнообразных приспособлений для работы и связи – смартфона, портативного ПК, телефона, органайзера, телефона, фото- и видеокамеры. Типичным представителем такого устройства является iPhone – четырехдиапазонный мультимедийный смартфон фирмы Apple. Он совмещает в себе функциональность плеера iPod, коммуникатора и интернет-планшета. Смартфоны последнего поколения имеют встроенную память 64 Гбайт, что обеспечивает комфортную работу с различными приложениями. В аппарате предусмотрено также возможность его управления голосом («голосовая помощница» – Siri). Аналогичные смартфоны выпускаются также другими корпорациями (Samsung, Google и др.).



Создание высокопроизводительных портативных компьютерных устройств открыло широкие возможности для их использования в телемедицине.

В последние годы на рынке мобильных устройств появилась еще одно новинка – ридеры, или «читалки». Они основаны на технологии электронных чернил (e-ink). Вместо кремниевой основы в них используются полимеры.

Ридеры работают в отраженном свете, поэтому текст на них выглядит столь же контрастно, как и на обычной бумаге. Благодаря отсутствию электронной подсветки экрана потребляемая мощность ридера чрезвычайно мала: заряда батареи хватает на одну-две недели работы устройства. Ридеры имеют низкую частоту смены кадров: всего 3-4 в 1с. Поэтому воспроизводить на них потоковые файлы невозможно. Наличие модулей Wi-Fi и 3G позволяет пользователю загружать в него электронные издания: книги (e-book), журналы (e-journal), различные документы из электронных библиотек и архивов. Сенсорный монохромный или, реже, цветной экран ридера имеет размер до 9,7 дюйма с разрешением 1280х825 пикселей.

Основное назначение ридеров в медицине – это замена бумажной документации, а также использование его в образовательном процессе в качестве электронных учебников. По существу, ридеры – это те же планшетные ПК, но с усеченными функциями. Привлекательной их чертой является низкая стоимость и простота пользования. Близко к ридерам по технологии изготовления и пользованию лежит электронная бумага (e-paper).

3. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ

Программное обеспечение компьютера представляет собой взаимосвязь программ разного уровня сложности и подчинения. При этом можно выделить программы различных уровней подчиненности. Совокупность программного обеспечения, функционирующего во взаимосвязи с различными аппаратными устройствами компьютера, называют программным обеспечением.

Программное обеспечение компьютера можно разделить на ряд уровней:

базовый,

системный,

служебный,

прикладной.

Базовый уровень программ – самый низкий. На этом уровне происходят инициация работы компьютера после его включения и связь между различными аппаратными составляющими. Физически базовый уровень реализован в виде микросхемы ПЗУ – постоянного запоминающего устройства. В нее «зашита» программа BIOS – Basic Input Output System (базовая система ввода-вывода). ПЗУ проверяет работу компьютера и осуществляет взаимодействие периферических его устройств: клавиатуры, мыши, жесткого диска и дисководов. ПЗУ является энергонезависимой памятью, поэтому информация в ней сохраняется постоянно, даже при выключенном компьютере.

Другим устройством базового программного уровня компьютера является CMOS, который относится также к энергонезависимой памяти. Он предназначен для подгонки программного обеспечения к конкретной архитектуре компьютера и программируется при первоначальной сборке компьютера. При изменении архитектуры компьютера CMOS может вызываться на экран монитора и перепрограммироваться. Данная микросхема постоянно подпитывается от небольшой аккумуляторной батарейки, заряда которой хватает на довольно продолжительное время, когда компьютер находится в выключенном состоянии.



Системный уровень программного обеспечения компьютера составляет операционная система, в состав которой входят ядро операционной системы и некоторые части служебных программ. В частности, в состав системного программного обеспечения входят драйверы (программы согласования) устройств, которыми оснащен компьютер. Современная операционная система опознает большую часть внешних устройств компьютера (монитора, клавиатуры, принтера и др.) автоматически, по умолчанию. Здесь действует принцип, удачно названный plug-and-play – включай и работай.

Наиболее популярными в нашей стране являются операционные системы Windows XP, Windows 7, Windows NT, Linux, MacOS X, Unix и некоторые другие. Часть ОС, такие как, например, Linux, являются открытыми. Это означает, что коды ее свободно размещены в Интернете, доступны для пользования и возможной модификации. Другие ОС относятся к закрытым системам. 90% персональных компьютеров, находящихся в пользовании у медицинских работников нашей страны, работают по управлением операционной системы Windows XP и Windows 7.

Важной составной частью операционной системы являются драйверы, обеспечивающие взаимодействие аппаратных устройств, а также программные средства для связи человека с компьютером. Совокупность аппаратно-программных устройств, обеспечивающих связь между аппаратной частью компьютера, его программным оснащением и пользователем, называется интерфейсом. Различают интерфейсы аппаратно-программные, программные и пользовательские.

Аппаратно-программные интерфейсы обеспечивают связь между аппаратным устройством и программным обеспечением. Программные интерфейсы предназначены обеспечить внутрипрограммную связь в компьютере. Пользовательские интерфейсы призваны обеспечить взаимодействие человека с компьютером.

Они могут быть сгруппированы следующим образом:

Оконные интерфейсы:

WIMP-интерфeйс (Windows, Icons, Menu, Point-and-Click – окна, пиктограммы, меню, «укажи и щелкни») OpenOffice.org 1.1.5-интерфейс.

Интерфейс командной строки (MS-DOS).

Файловый менеджер (FAR, NC).

SILK-интерфейс (Speech, Image, Language, Knowledge – речь, образ, язык, знания).

Биометрический интерфейс (радужка глаза, отпечаток пальца, фотоснимок лица).

Наибольшую популярность получили оконные интерфейсы, в частности интерфейсы, имеющие оконную графику – WIMP-интерфейсы. Среди них наибольшей популярностью пользуется MS Windows и Mac OS X.

Слайд 22

Служебный уровень программного обеспечения предназначен для автоматизации работы по проверке, наладке и настройке компьютерной системы. Обычно служебные программы (их иногда называют утилитами) являются внешними по отношению к операционной системе. К служебным относятся такие программы, как файловые диспетчеры, средства сжатия данных и диска, очистки и дефрагментации диска, средства просмотра, контроля и коммуникации, восстановление системы и некоторые другие.

Операционные системы позволяют создавать комплексные документы, состоящие из фрагментов различных приложений.

Так, в текст можно вставлять рисунки, графики, таблицы. Это свойство ОС получило название концепции связывания и внедрения объектов OLE (Object Linking and Embedding). При внедрении объекта, например, рисунка в текстовый документ (эта операция носит название «импорт») обе части документа – и текст и рисунок приобретают свойство единого документа (с соответствующим увеличением его объема). При сохранении документа в памяти ПК сохраняются все его части.

При связывании объекта сам объект не вставляется в документ, а вместо этого в указанное зарезервированное для него место вставляется лишь указатель на месторасположение объекта. Сам объект находится в другом приложении или в памяти ПК. Таким путем удается значительно уменьшить итоговый объем документа. При выводе документа на печать импортированный объект будет отображен на бумаге.

Метод внедрения объекта применяется при передаче документа в распечатанном или электронном виде во внешние структуры. При работе в локальной сети удобнее объекты связывать. Особенно эффективен этот метод при работе с бланками, циркулирующими в лечебном учреждении по локальной сети. При этом создается возможность централизованно отслеживать формы бланков и вносить в них необходимые коррективы.

Прикладной уровень программ обеспечивает выполнение всех пользовательских задач, для которых и предназначен компьютер. По характеру выполняемой работы прикладные программы подразделяются на две большие группы: программы общего назначения и специальные программы.

Программы общего назначения предназначены в основном для выполнения работ, имеющих офисный характер. В принципе такие работы могут иметь характер производственной (медицинской) деятельности пользователя.



Текстовый редактор. Предназначен для создания тестовых документов, их редактирования и оформления. Более сложную функцию несет текстовый процессор, который позволяет дополнительно вводить в документ графику, таблицы, оформлять стили документов, проводить форматирование документа в целом. Наиболее популярным в России в настоящее время является тестовый процессор Microsoft Word 2010, который входит в состав пакета Microsoft Office.

Графические редакторы предназначены для создания и обработки графических изображений. Различают три типа графических редакторов: растровые, векторные и редакторы для создания и обработки трехмерной графики (3D-редакторы).

Растровые редакторы. К ним принадлежит входящий в пакет Microsoft Office редактор Adobe Photoshop 2010. Такие редакторы широко применяются в тех случаях, когда изображение насыщено цветами и имеет различную глубину яркости. К таким изображениям относится большинство медицинских образов – внутренних органов, тканей, поверхности тела человека и др. Матричные изображения состоят из элементарных объектов – точек, или пикселей, и имеют разрешение по горизонтали и вертикали. В качестве упрощенного варианта в MicrosoftOffice входят растровые редакторыPaint и PaintNET.

Векторные редакторы Adobe Illustrator, CorelDraw, Microsoft Visio. Они предназначены в основном для художественной и профессиональной рисованной графики. Элементарным объектом такого редактора является не точка, как в растровом редакторе, а линия. В медицинской практике они используются очень редко.

Табличные процессоры. Их относят к одним из важных средств офисной работы, в том числе в медицинской практике. К числу наиболее распространенных программных средств принадлежит пакет Microsoft Excel 2010. В медицинской практике он используется очень широко, в основном для построения таблиц, диаграмм. С его помощью можно осуществлять статистическую обработку информации, поддерживать базу данных.

Система управления базами данных Microsoft Access 2010. Она предназначена в основном для работы с большим массивом близких по характеру данных. Эта система облегчает ведение и анализ значительных массивов данных. В медицинской практике применяется в основном на уровне крупных управлений здравоохранением.

Презентационный пакет PowerPoint – 2010. Позволяет создавать и художественно оформлять демонстрацию лекций, отчетов, научных докладов, выступлений на конференциях. Этот пакет используется также в презентациях рекламного характера.

Редактор HTML (Web-страниц). Применяется главным образом для создания и редактирования Web-документов. Важность этого для медицины сейчас огромна в связи с широким развитием Интернета и представительства в нем медицинских учреждений.

Браузеры. Эти программы предназначены для просмотра электронных документов в Интернете, выполненных в формате HTML. Браузеры являются, как правило, мультимедийными приложениями. Они могут воспроизводить, наряду с текстом и графикой, звук (речь, музыку) и видеоряд (видеоклипы различной продолжительности). Наиболее распространенные браузеры в настоящее время: Mozilla Firefox, Google Chrome, Internet Explorer.

Программы создания трехмерных изображений (3DMax и др.). Стали внедряться в медицинскую практику только в последнее время, когда возникла потребность в трехмерной графике, например, при выполнении стереотаксических операций или пластических хирургических вмешательств. Определенное значение трехмерная графика получила в средствах визуализации внутренних органов средствами лучевой диагностики.

Прикладные программы специального назначения призваны обеспечить качественную медицинскую деятельность. Обычно они являются частью медицинских информационных систем. По каждой медицинской специальности можно встретить также большое количество специальных программ, носящих разнообразный характер: информационный, справочно-библиографический, обучающий. Нередко специальные прикладные программы медицинского назначения являются составной частью аппаратно-компьютерных медицинских комплексов. На слайде представлены пакеты прикладных программ компании Сименс для диагностики ряда патологических состояний при компьютерной томографии.

4. АППАРАТНО-КОМПЬЮТЕРНЫЕ. МЕДИЦИНСКИЕ СИСТЕМЫ

Аппаратно-компьютерные медицинские системы представляют собою комплекс, состоящий из двух частей – медицинского аппарата и специализированного компьютера. В качестве медицинских аппаратов могут быть представлены диагностические, лечебные или контролирующие (мониторинговые) устройства. Компьютерная часть системы может базироватьcя на любой аппаратной платформе, находящейся под управлением специализированных медицинских программ.

Аппаратно-компьютерные медицинские системы по своему назначению подразделяются на 5 основных групп:

для получения медицинских изображений органов человека,

для получения параметрических данных,

для получения функциональных данных,

для выполнения мониторинга,

терапевтического направления.

Системы для получения медицинских диагностических изображений представляют собой сложные технические устройства, в которых установлены мощные компьютеры. Они работают, как правило, под управлением сложных операционных систем, таких, например, как Unix, Windows NT, Linux, и имеют развитое прикладное программное обеспечение.

Для получения медицинских диагностических изображений используются аппаратно-компьютерные комплексы двух типов. В первом из них первоначальное изображение получается в аналоговом виде, затем оно оцифровывается в АЦП и далее существует в матричном виде.

Так устроены рентгенодиагностические аппараты с цифровым терминалом. В них аналоговое изображение оцифровывается ПЗС-матрицей и затем передается в процессор для дальнейшей обработки и анализа. Итоговое изображение представляет собою рентгенограмму с высокой четкостью и большой фотографической широтой.

Отметим, что в настоящее время, помимо рентгеновских аппаратов вышеуказанного типа, существуют рентгенографические системы, работающие без аналогового этапа. В таких системах цифровое рентгеновское изображение формируется сразу же на цифровом плоском детекторе. Подобная технология носит название прямой цифровой рентгенографии (ddR – direct digital Radiography). В настоящее время рентгенография – один из наиболее распространенных методов рентгенологического исследования. Нередко она применяется в комбинации с искусственным контрастированием органов.

Ультразвуковые аппаратно-компьютерные комплексы содержат датчик ультразвуковых излучений, формирующий первоначально аналоговый образ органа. Затем в модуле оцифровки аналоговые изображения преобразовываются в цифровые.http://knigilib.net/pictures/books/s2-2012.files/image097.jpg

Итоговые образы (они носят названия сонограмм) отображают структуру исследуемого органа. Этот ультразвуковой комплекс при необходимости путем встраиваемой компьютерной программы позволяет визуализировать кровоток, причем раздельно – артериальный и венозный, что имеет большое значение в диагностике облитерирующих поражений сосудов. Ультразвуковые исследования вследствие дешевизны, отсутствия противопоказаний получили широчайшее распространение во всех областях медицины.

По аналогичному аналого-цифровому принципу устроен аппаратно-компьютерный комплекс, предназначенный для радионуклидной визуализации органов человека – гамма-квантами.

После введения в организм пациента органотропных радиофарм препаратов они накапливаются в этих органах и сигнализируют о своем присутствии испускаемыми га-квантами. Последние улавливаются сцинтилляционным детектором и позиционируются на его плоскости в виде двухмерного изображения исследуемого органа. Далее изображение оцифровывется и передается для дальнейшей обработки в процессор. Итогом такого процесса является радионуклидная сцинтиграмма.

Другой тип аппаратно-компьютерных комплексов основан на компьютерно реконструкции первично цифровых изображений.

К таким устройствам относится компьютерный томограф (КТ) и магнитно-резонансный томограф (МРТ). Первый позволяет получать послойные снимки внутренних органов человека (компьютерные томограммы) при движении рентгеновской трубки вокруг тела пациента.
http://www.udprf.ru/sites/default/files/gamma_kamera_sovmeshchennaya_s_kt_symbia_t16_siemens.jpg

Толщина среза, видимого как отдельное изображение, составляет доли миллиметра, расстояние между срезами – 1-5 мм. Компьютерные томографы способны получать изображение за очень короткое время, измеряемое долями секунды. Современные томографы являются спиральными и многосрезовыми (одномоментно до 320 срезов). Помимо визуализации тонких срезов, такая технология позволяет реконструировать трехмерное изображение органов. Кроме того, с помощью спиральной КТ можно получить изображение полых органов – трахеи, бронхов, толстой кишки.

Аппаратно-компьютерный комплекс магнитно-резонансный томограф (МРТ) основан на исследовании магнитного резонанса ядер протонов человека, помещенного в сильное магнитное поле (до 1,5-3,0 Тл). При дополнительном воздействии кратковременными радиочастотными импульсами протоны, находящиеся в теле пациента, входят в магнитный резонанс. Последующая релаксация протонов инициирует электро-магнитные сигналы, которые улавливаются радиочастотными катушками, оцифровываются и передаются в память компьютера. Последний реконструирует МРТ-изображение.

Значительным шагом вперед, продвинувшим изобразительные методы аппаратно-компьютерных систем, стала методика так называемых мультимодальных, или «спаянных изображений» (fusion imaging). При этом на одном снимке или на экране монитора получается изображение внутренних органов, полученных разными методами исследования – МРТ, КТ и с помощью радионуклидов. Такой метод позволяет выявить мелкие очаги повышенного накопления радиоактивного вещества и привязать их к анатомическим ориентирам тела пациента.

Существует метод альтернативного подхода к манипуляциям с медицинскими изображениями – их вычитание (субтракция). При этом одну и ту же область исследуют различными методами, а затем из одного изображения вычитают другое – производят вычитание.

В качестве примера можно привести дигитальную субтракционную ангиографию (ДСА): вначале выполняют обзорный рентгеновский снимок исследуемой области, производят его компьютерную инверсию из позитива в негатив.

Затем сразу же проводят рентгеноконтрастное исследование сосудов – ангиографию. Затем из второго снимка вычитают первый (в негативе). В итоге получается контрастное изображение сосудов без наложения мешающих теней окружающих органов.



Медицинские аппаратно-компьютерные системы для получения параметрических данных позволяют с помощью компьютерных программ прижизненно определять минеральный, химический или биохимический состав органов человека. Одним из таких методов стала двухфотонная компьютерная рентгеновская остеоденситометрия.

Суть метода сводится к следующему. Больному выполняют сканирующую рентгенографию скелета рентгеновскими лучами различной жесткости на специальном рентгеновском аппарате – остеоденситометре.

Разность в адсорбционной способности рентгеновских лучей скелетом оценивается с помощью компьютера. Итоговым результатом исследования является количественный показатель минеральной плотности костей (рис. 28). Причем, компьютер позиционирует это плотность в три зоны – нормальную, зоны среднего и высокого риска переломов. Данное исследование нашло большое распространение при выявлении и изучения остеопороза – одного из наиболее частых заболеваний человека

Системы получения функциональных данных. Имеют в своем составе датчики функции органов. Сигналы с этих датчиков оцифровываются в АЦП и затем передаются в компьютер. Задача компьютера – отсечь в автоматическом режиме шумы и сигналы, выходящие за рамки доверительного интервала, выделить репрезентативную (достоверную) группу полезных данных и затем провести их анализ. Итогом анализа может служить распечатка в виде цифр или заключения, которые быть переданы по каналам связи для консультации или дальнейшего изучения. Функциональная схема медицинского аппаратно-компьютерного комплекса для регистрации нескольких параметров приведена на слайде.

Существует еще один вид медицинских аппаратно-компьютерных систем, определяющих функциональное состояние изучаемых органов. В этих системах компьютер выполняет задачу анализатора серии изображений, каждое из которых показывает функциональную активность органа. В итоге получаются результирующие кривые, отражающие характер функции этого органа. Подобным образом определяют, например, функциональную активность почек при радионуклидной визуализации или состояние кровотока в сосудах при магнитно-резонансной томографии.



Все аппаратно-компьютерные медицинские системы диагностического направления условно делятся на операторозависимые и операторонезависимые. К первым относятся такие системы, в которых результирующие данные в значительной степени зависят от искусства врача, его умения управлять первичным сбором данных. К таким системам можно отнести ультразвуковые сканеры. В них результирующая ультразвуковая картина исследуемого органа в значительной степени зависит от того, как врач проводит лоцирование исследуемого органа, каково расположение датчика и ракурс визуализации. Поэтому при подобных исследованиях твердые копии изображений имеют ограниченное медицинское и юридическое значение.

При цифровой рентгенографии, компьютерной рентгеновской и магнитно-резонансной томографии, радионуклидной визуализации результирующее изображение органа в первую очередь связано с настройкой аппарата и физическими параметрами его функционирования. Итоговые данные таких исследований более объективно отражают сущность изучаемого органа. Поэтому такие исследования логично отнести к операторонезависимым.



Медицинские аппаратно-компьютерные системы мониторинга включают в себя различные классы устройств, предназначенных для отслеживания на значительном промежутке времени функционального состояния различных органов. Весьма часто эти системы используются в реанимации, в кардиологических и хирургических отделениях, в операционных блоках. Примером такого мониторинга может служить холтеровская система, позволяющая установить суточные колебания артериального давления и ЭКГ в естественных условиях пребывания пациента. К поверхности тела больного прикрепляются датчики регистрирующие пульс, артериальное давление и ЭКГ в течении суток.

Датчики соединяются с запоминающим устройством – флэш-картой, на которой сохраняются все зарегистрированные сигналы. Спустя сутки данные с флэш-карты считываются компьютером, который имеет специальное программное устройство для анализа данных и их распечатки. Некоторые холтеровские системы имеют портативные компьютерные гаджеты, регистрирующие функциональную информацию и отображающую ее на дисплее. Это позволяет в режиме online отслеживать регистрируемые данные. Гаджеты имеют выход в Интернет для передачи текущих результатов в медицинский центр.



Медицинские аппаратно-компьютерные комплексы интенсивной терапии. Предназначены для компьютерного контроля и управления физиотерапевтическими процедурами, для программного вливания лекарственных препаратов и для управления перфузионными насосами, а также для оптимизации функционирования аппаратуры в процессе проведения ингаляционного наркоза и искусственной вентиляции легких. Большое значение в этом отношении имеют аппараты искусственного гемодиализа. Общий принцип работы комплексов указанного направления состоит в реализации обратной связи с регистрирующих датчиков, компьютерной обработке полученных результатов и последующим компьютерным управлением механизмом терапевтического вмешательства.

В последнее время созданы сложные аппаратно-компьютерные комплексы для выполнения микроинвазивных процедур под контролем рентгенологического исследования. С помощью подобных комплексов проводится аблация – радиочастотное выжигание мелких участков в проводящей системе сердца, которые явились причиной нарушений его ритма.

Важным аппаратно-компьютерным комплексом, применяющимся в онкологии, является система управления облучением пациента на линейном ускорителе. С ее помощью удается рассчитать необходимую дозу радиации и точно направить пучок радиоактивного излучения на опухоль.

Вопросы для самоконтроля


  1. Что такое «вычислительная система»?

  2. Что такое «аппаратно-вычислительный комплекс»?

  3. Каково назначение компьютера в аппаратно-компьютерном комплексе?

  4. Каково назначение сканера в работе врача?

  5. Какие требования к мониторам применимы в медицинской практике?

  6. Как осуществляются введение и распознавание медицинских документов?

  7. Какие виды магнитной памяти имеет компьютер, их назначение?

  8. Какова структура персонального компьютера?

  9. Какие задачи решает персональный компьютер в работе врача?

  10. Какие виды персональных компьютеров используются в медицинской практике?

  11. Что такое «рабочая станция», каково ее назначение?

  12. Уровни программного обеспечения компьютера?

  13. Какие пользовательские интерфейсы используются в медицинской практике?

  14. Какие аппаратно-компьютерные комплексы применяются в медицине?

  15. Что такое «холтеровский мониторинг»?


Тестовые задания


Первый уровень

1. Оперативная память предназначена для хранения информации:



а – постоянной;

б – временной;

в – внешней;

г – переносимой.

2. Персональный компьютер предназначен для:



а – подготовки документов;

б – для работы у постели больного;

в – для рисования изображений;

г – для выполнения глобальных вычислений.

3. Пользовательский интерфейс – это связь между:



а – компьютерами;

б – аппаратными частями компьютера;

в – пользователем и компьютером;

г –пользователями;

4. Компьютерная томография – это метод для исследования:



а – функции;

б – морфологии;

в – гистологии;

г – эмбриологии;

5. Компьютерные программы базового уровня предназначены для:



а – управления компьютером;

б – установления контактов с пользователями;

в – установления контактов между компьютерами;

г – обнаружения ошибок в работе компьютера.

Второй уровень

  1. Пользовательские программы – это

  2. Операционные системы – это

  3. Интерфейсы – это …

  4. Суперкомпьютер – это

  5. Персональный компьютер – это

  6. Аппаратно-компьютерный комплекс – это

  7. Устройства ввода информации – это

  8. Устройства вывода информации …

  9. Принтеры – это

  10. Сканеры – это

  11. «Спаянные изображения» – это


Домашнее задание


Третий уровень

  1. Опишите устройство персонального компьютера.

  2. Охарактеризуйте программное обеспечение компьютера.

  3. Какие функции выполняет персональный компьютер в работе врача?

  4. Какие пользовательские программы наиболее часто применяются в медицине?

  5. Что такое «виртуальная эндоскопия» и где ее использование имеет значение?

  6. Какие магнитные носители информации предпочтительно применять в медицине?

  7. Виды переносных компьютеров и сфера их применения в медицине.

  8. Как осуществить распознавание факсимильного медицинского документа?


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал