Рис.3. Апріорні розподіли імовірностей різних клінічних становищ при первинної діагностичної непевності.
для діагностики даної групи клінічних становищ.
Вторинна діагностична непевність виявляється при підтвердженому діагнозі, коли необхідно прийняти рішення про ступінь виразності або розвитку патологічного процесу, про хід лікування. У такому випадку на форму апріорного розподілу імовірності того, що існує даний ступінь виразності клінічного стану впливає внутрішньо-індивідуальна варіація речовини, що досліджується, у даного пацієнта. Це означає, що при обчисленні параметру IM(E) імовірність  слід замінити на імовірність  того, що шукані значення речовини Е належать діапазону  , що відповідає  -му ступеню виразності становища  , а також у якості діапазону вхідного сигналу при обчисленні “параметра цілі” IM(E) і “параметру результату” IТ(E) функціонування лабораторної системи необхідно використовувати лише ту частину інтервалу значень шуканої речовини Е, у якій виявляється передбачуване клінічне становище  та його “сірі” зони. Для визначення інформаційного показника ефективності ЛКС, що функціонує і умовах вторинної непевності, під час досліджень речовини Е на усьому динамічному діапазоні системи  необхідно враховувати ваговий внесок кожного клінічного становища  у загальну кількість досліджень, що проводяться даним закладом по речовині Е за допомогою ЛКС, що оцінюється:
 (11),
де  – ваговий коефіцієнт, що характеризує частоту досліджень пацієнтів з діагнозом  та підпорядковується вимогам нормування  ,
К– кількість різних діагнозів  та відповідних діапазонів речовини Е.
У останньому пункті наведені результати чисельного експерименту по визначенню інформаційного показника ефективності функціонування лазерної нефелометричної системи, що є аналогом системи IMMAGE immunochemistry (Beckman Coulter, США), та нефелометричної ЛКС, що є аналогом системи ARRAY360 (Beckman Coulter, США). Для типів клінічних ситуацій первинної діагностичної непевності, які показані на рис.3, та при функціонування цих систем в умовах обраної вторинної діагностичної непевності інформаційний показник QI(E) має від’ємні значення, що ілюструє інформаційну надмірність існуючих ЛКС.
Таким чином, інформаційний показник ефективності дозволяє враховувати інформаційні потреби та діагностичну специфіку конкретного медичного закладу, у якому планується чи вже використовується ЛКС.
ВИСНОВКИ
1. Моделювання показників ефективності біотехнічних систем лабораторного призначення є дуже складна задача завдяки тому, що ефективність є найзагальніша та інтегральна характеристика будь-якої системи. Крім цього, до класу лабораторної техніки належить велика кількість різноманітних, складних систем. Одним з перспективних напрямків у вирішенні цієї проблеми є шлях поєднання системного аналізу та теорії інформації. У дисертації розроблено такий підхід, який дозволив ураховувати у показнику ефективності як медико-соціальний, так і технічний аспект функціонування ЛКС.
2. Визначено, що “параметр цілі” – діагностичне призначення лабораторних систем – з будь-яким біофізичним принципом дослідження властивостей біоматеріалу може бути математично визначено через інформаційний внесок лабораторного параметра, що досліджується системою, у діагностичну стратегію лише у тому випадку, коли лабораторна система розглядається з точки зору удосконаленого структурно-функціонального визначення. У відповідність з запропонованим визначенням, під лабораторною комп’ютерною системою слід розуміти інформаційно-вимірювальну систему, вхідною інформацією для якої, незалежно від рівня автоматизації технологічних операцій проведення дослідження, виявляється первинний біоматеріал та заявка на дослідження. Це визначення дозволило сформувати універсальну міру діагностичного призначення для будь-якої лабораторної системи.
3. Розроблені моделі інформаційних показників ефективності ЛКС, що з’єднують у собі внутрішні та зовнішні параметри функціонування лабораторних систем. Інформаційні показники ефективності лабораторних систем, моделі яких розроблені в даній роботі, дозволяють отримувати об’єктивну чисельну оцінку відповідності інформаційних результатів “параметру цілі” системи під час її використання у конкретній лабораторії за умов первинної чи вторинної діагностичної непевності. Крім цього, ці моделі можуть служити теоретичною базою оптимізації проектування лабораторних комп’ютерних систем.
4. Отримав розвиток метод інформаційних перетворень у лабораторних фотометричних системах, за допомогою якого синтезовані апріорна імовірність вхідної величини й умовна імовірність вихідної величини нефелометричної лазерної комп’ютерної системи. Моделі імовірності похибок перетворення корисної інформації як у межах всієї лабораторної системи цілком, так і у межах попереднього, обчислювального та керуючого блоків, що розроблені у роботі, можуть використовуватися для аналізу ефективності інших типів фотометричних систем.
5. Розроблена математична модель імовірності власних похибок перетворення корисної інформації вимірювальним блоком нефелометричної лазерної системи. Відзначною особливістю запропонованої моделі є використання геометричних розмірів не шуканих біочасток, а тих комплексів, які утворюються під час пробопідготовчих процедур, тому, що саме вони породжують розсіяне випромінювання, що реєструється.
6. Запропоновано для оцінки ефективності лабораторних систем розрізнювати первинну та вторинну діагностичну невпевненість клінічних ситуацій. У клінічній ситуації при первинному поділенні групи з кількох діагнозів виникає первинна діагностична невпевненість. В умовах, коли треба поділити ступені відбиття чи динаміку вірогідно відомого клінічного становища слід використовувати модельпоказника для вторинної діагностичної невпевненості. Запропонований розподіл клінічних ситуацій дозволяє урахувати у показнику ефективності і призначення лабораторної системи, і специфіку лабораторії, в котрій планується її експлуатація.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Карабанова (Козина) О.А., Мустецов Н.П. Возможности лазерных методов в лабораторной диагностике // Радиотехника: Сб. науч. Тр. – Харьков:ХГТУРЭ. – 1997. – вып.104. – С.192-195.
2. Козина О.А. Основы моделирования показателя эффективности фотометрических диагностических систем // Радиоэлектроника и информатика. – 1998. – №2. – С.60-62.
3. Козина О.А. Информационный подход в лабораторном анализе// Электроника и связь. – 1999. –Т.2, №6. – С.284-287.
4. Козина О.А. Метод оценки эффективности лабораторных систем// Медицинская техника. – 2000. – №1. – С.43-45.
5. Козина О.А. Моделирование некоторых параметров информационного показателя эффективности компьютерных систем лабораторной диагностики // АСУ и приборы автоматики.– 2000. – №111. – С.128-131.
6. Карабанова (Козина) О.А. Критерии технической эффективности компьютерных технологий в лабораторных исследованиях // Труды 1-го Междунар. молодежного форума “Электроника и молодежь в ХХI веке”. – Харьков: ХГТУРЭ. –1997. – С.
7. Козина О.А., Мустецов Н.П. Критерии технической эффективности компьютерных технологий в медицинской диагностике // Труды 2-й Междунар. конф. “Радиоэлектроника в медицинской диагностике: оценка функций и состояний организма”. –Москва: . – 1997. – С.
8. Kozina O.A. Informational approach in the model of computer laboratory systems efficiency estimation // Clin. Chem. Lab. Med. – 1999. – Vol.37. Special Supplement. – pp.S247.
9. Kozina O.A., Mustestov N.P. Informational Approach in the Model of Computer Laboratory Systems Efficiency Estimation // Proc. 12th IEEE Symposium on Computer-Based Medical Systems. CBMS’99. – Connecticut (USA). – http://dlib.computer.org/conferen/cbms/0234/pdf/02340086.pdf
АНОТАЦІЇ
Козіна О.А. Інформаційний показник ефективності функціонування лабораторних комп'ютерних систем на прикладі нефелометричних систем.- Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.17 – медичні прилади та системи. – Харківський державний технічний університет радіоелектроніки, Харків, 2000.
У дисертації розроблені моделі інформаційних показників ефективності лабораторних комп'ютерних систем, у яких зіставляються призначення лабораторної системи, виражене через діагностичну значимість лабораторного параметра в даній клінічній ситуації, та кількість інформації, що міститься у вихідній величині системи. Лабораторна комп'ютерна система розглядається як інформаційно-вимірювальна система, на вхід якої незалежно від ступеня автоматизації процедур дослідження, надходять первинний біоматеріал та заявка на дослідження. Запропоновано моделі імовірностних характеристик похибок перетворення корисної інформації як в окремих блоках: попередньому, вимірювальному, обчислюючому та керуючому, так і у всій нефелометричній лазерній системі. Розроблено моделі інформаційних показників ефективності лабораторних систем при первинної і вторинної діагностичної непевності клінічної ситуації. Основні результати праці знайшли впровадження при формуванні стратегій переобладнання лікувальних закладів України, а також в учбовому процесі.
Ключові слова: показник ефективності, лабораторна комп'ютерна система, діагностична значимість, кількість інформації, похибка перетворення інформації.
Коzina О.А. An information index of efficiency of operation of laboratory computer systems on an example nephelometric systems.- Manuscript.
Thesis for candidate of technical science degree by speciality 05.11.17 – medical instruments and systems. – Kharkov state technical university of radioelectronics, Kharkov, 2000.
The dissertation is devoted to design models of information indexes of efficiency of laboratory computer systems in which are compared assignment of the laboratory system expressed through a diagnostic significance of the laboratory parameter in the given clinical situation, and information content contained in the output value of the system. The laboratory computer system is surveyed as the informational - measuring system, on which input act are a primary biomaterial and request for research, irrespective of a degree of automation of procedures of research. The models of probabilities characteristics of errors of conversion of the useful information both in separate blocks: preliminary, computing, controlling and measurement, and in all nephelometric laser system are offered. The models of information indexes of efficiency of laboratory systems designed at primary and secondary diagnostic uncertainty of a clinical situation. The main results of the work have found a use at creation of the strategies of re-equipment of medical - diagnostic establishments of Ukraine, and also in the educational process.
Keywords: index of efficiency, laboratory computer system, diagnostic significance, information content, error of conversion of the information.
Козина О.А. Информационный показатель эффектинвности функционирования лабораторных компьютерных систем на примере нефелометрических систем.– Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.17 – медицинские приборы и системы.– Харьковский государственный технический университет радиоэлектроники, Харьков, 2000.
Основу синтеза показателя эффективности функционирования лабораторных компьютерных систем (ЛКС) составляет комплексный функционально-физический подход, в соответствии с которым оценка эффективности должна производится путем сравнения внешних параметров функционирования анализируемой системы с внутренними параметрами этой же системы. Внешние параметры системы, описывающие результаты деятельности системы независимо от конкретной структуры и состава, отражают вклад результатов ее функционирования в деятельность “надсистемы”, т.е. являются “параметрами цели” системы. Внутренние параметры, полностью определяемые конкретным содержанием системы, отражают реально достигаемые результаты функционирования анализируемой системы. Анализ процесса формирования диагностической стратегии, а также всего алгоритма современной медицинской помощи в условиях первичной или вторичной диагностической неопределенности позволили определить “параметр цели” в виде диагностической значимости результатов функционирования ЛКС. Предложено в качестве любой ЛКС рассматриваеть информационно-измерительную систему, на вход которой независимо от степени автоматизации процедур исследования, поступают первичный биоматериал и заявка на исследование. Это определение позволило сформировать “параметр результата” в виде количества информации, содержащееся в результатах функционирования ЛКС. Математическая формулировка степени близости количества информации, необходимого для постановки диагноза, к количеству информации, которое содержится в результатах лабораторного теста проводимого данной ЛКС, составляет структуру информационного показателя эффективности ЛКС с любым биофизическим принципом исследования свойств биоматериала. Основную математическую сложность составляет нахождение апостериорной вероятности ошибок преобразования полезной информации в ЛКС. На примере лазерной нефелометрической системы показано, что при моделировании вероятности ошибки преобразования полезной информации во всей ЛКС возможен раздельный анализ преобразований полезной информации в предварительной, измерительной, вычислительной и управляющей части системы. Предложены модели вероятностых характеристик погрешностей преобразования полезной информации в каждой части нефелометрической лазерной системы. Применение теоретических приближений в решениях обратной задачи рассеяния позволило учесть в модели вероятности ошибки преобразования информации измерительной частью нефелометрической ЛКС форму и размеры биочастиц, прошедших пробоподготовку и непосредственно взаимодействующих с лазерным излучением. Кроме того, в этих выражениях наши отражение характеристики как лазерного источника, так и приемника рассеянного излучения. Разработана модель вероятности ошибок при обработке измерительной информации, в которой учтены характеристики методологического и программного обеспечения блока обработки данных в ЛКС. Показаны особенности моделирования информационных показателей эффективности лабораторных систем при различных диагностических неопределенностях. Основным отличием моделей информационного показателя эффективности ЛКС с любым биофизическим принципом исследования свойств биоматериала является априорная вероятность предполагаемых диагнозов и допустимый интервал значений исследуемого биоматериала. Первичная диагностическая неопределенность появляется во время профосмотров или начальных визитах к врачу, поэтому интервал значений исследуемого биоматериала максимально широк и совпадает с динамическим диапазоном анализируемой ЛКС. В условиях проведения лечебных процедур или наблюдений за хроническими заболеваниями диапазон исследуемого биоматериала априорно сужен, поэтому в информационном показателе эффективности необходимо учитывать статистику проведения лабораторных тестов в конкретной лаборатории и на оставшихся диапазонах. Основные результаты работы нашли внедрение при формировании стратегии переоборудования лечебно-диагностического центра и могут использоваться как база для оптимизации характеристик проектируемых ЛКС.
Ключевые слова: показатель эффективности, лабораторная компьютерная система, диагностическая значимость, количество информации, погрешность преобразования информации.
| 
