ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ПИЛИПЕНКО МИКОЛА ВАДИМОВИЧ

УДК 004.04:616-07:681.32:537.8

Моделі та алгоритми діагностики в медичних інформаційних системах

Спеціальність 05.13.06 —

автоматизовані системи управління і прогресивні

інформаційні технології

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Херсон — 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Херсонському національному технічному університеті
Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор, заслужений діяч
науки і техніки України

Ходаков Віктор Єгорович,

завідувач кафедри інформаційних технологій Херсонського національного
технічного університету.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Лубяний Віктор Захарович, завідувач
кафедри електронного машинобудування Херсонського національного
технічного університету;

доктор технічних наук, професор Бідюк Петро Іванович, професор кафедри
математичних методів системного аналізу Національного технічного
університету України (КПІ), м. Київ.

Провідна установа:

Харківський національний аерокосмічний університет ім. М.Є.Жуковського
(ХАІ), Міністерство освіти і науки України, м. Харків.

Захист відбудеться “09” грудня 2005р. о 12 годині на засіданні
спеціалізованої вченої ради Д 67.052.01 у Херсонському національному
технічному університеті, за адресою: 73008, м. Херсон, Бериславське
шосе, 24, корп. 1, ауд. 223.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Херсонського національного
технічного університету, за адресою: 73008, м. Херсон, Бериславське
шосе, 24, корп. 1.

.

Автореферат розісланий “ 7 ” листопада 2005 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради
____________________ Костін В.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. За останні роки зріс інтерес до проблем
комп’ютеризації медичної діагностики. До задач побудови медичних
інформаційних систем (МІС) відносяться задачі побудови динамічних
математичних моделей патологічних процесів, спеціалізованих баз даних і
баз знань, нових діагностичних алгоритмів оцінки функціонального стану
пацієнта.

Математичні моделі, розв’язуваних у МІС задач та способи їх реалізації
вивчалися вченими Амосовим М.М., Анікіним І.В., Марасановим В.В.,
Мінцером О.П., Вороненком Ю.В., Власовим В.В., Розенбоймом Дж.,
Масуямой М. та ін.

Системи комп’ютерної томографії, ультразвукової і тепловізійної
діагностики не виконують якісний аналіз структури зображень.
Інформатизація лабораторних методів досліджень не є досконалою. У
зв’язку з цим гостро стоїть питання створення МІС, що виконують і
функції обробки рентгенограм, термограм і ультразвукових ехограм
внутрішніх органів людини, спроможних виконувати аналіз зображень
тканин, а також із високою точністю відтворювати результати лабораторних
досліджень. Таким чином створення розвинутих медичних інформаційних
систем діагностики є актуальним завданням.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Зміст роботи, її
основні задачі відповідають державним науково-технічним програмам,
сформульованим у Законах України, а також планам найважливіших
науково-технічних робіт Міністерства освіти і науки України.

Дисертаційна робота виконана на кафедрі інформаційних технологій
Херсонського національного технічного університету в рамках
держбюджетної теми, реєстр. № 0105U000950 та “Договору про
науково-технічне співробітництво” від 3.01.2004, Херсонського
національного технічного університету з міською лікарнею ім. А. і О.
Тропіних. Автор брав участь у даній роботі як виконавець.

Мета і задачі досліджень. Метою роботи є розвиток теорії і відповідного
інструментарію формалізації, моделювання задач діагностики захворювань
жіночої репродуктивної системи, розробка методів, математичних моделей,
алгоритмів, програмного забезпечення, МІС для прийняття рішень з
виявлення патологій внутрішніх органів.

Для досягнення поставленої мети в роботі потрібно сформулювати і
вирішити наступні задачі:

— удосконалити елементи конструктивної теорії і проблемно-орієнтованого
інструментарію формалізації і моделювання діагностичних методів для МІС;

— розробити математичну модель, функціональну модель і методику
діагностики патологій у пацієнтів;

— розробити математичну модель і методику планування проведення хімічних
методів досліджень у лабораторному аналізі і їх формалізації в МІС;

— розробити математичну модель і структуру для транспортування
біологічних середовищ у лабораторних дослідженнях і їх формалізації для
МІС;

— розробити математичну модель цитологічних досліджень жіночих
репродуктивних органів і їх формалізацію для МІС;

— розробити алгоритм і програму обробки зображень рентгенограм і
ультразвукових ехограм із перетворенням їх у кодоване контрастне
забарвлення зображеннь;

— розробити метод і модель проведення тепловізійної діагностики з
виявленням чітких границь розподілених температурних полів досліджуваних
органів для МІС;

— розробити алгоритм і програму для МІС прийняття рішень при розподілі
інформації з індивідуальних параметрів об’єктів у системі з обходом
тупиків;

— розробити програму криптографічного захисту лікарської інформації від
несанкціонованого використання для МІС.

Об’єкт дослідження — процес діагностування внутрішніх органів пацієнта.

Предмет дослідження — методи збору, обробки й інтерпретації медичної
інформації.

Методи дослідження — теоретичні дослідження діагностики патологій
базуються на наступному інструментарії: цифрова обробка зображень;
методи математичного моделювання; математичний і фізичний аналіз
фізіологічних процесів внутрішніх органів пацієнтів; формалізація і
перетворення інформації.

Наукова новизна результатів. На основі запропонованих математичних і
інформаційних моделей, методів діагностичної інтерпретації медичної
інформації і їх аналізу створені математичний апарат і інструментальні
засоби, що складають основу МІС:

1. Розроблено математичну модель і метод аналізу профілактичної
діагностики пацієнтів у МІС.

2. Вперше розроблена математична модель і структурна схема алгоритму
діагностики патологій у пацієнтів шляхом детектування і порівняння
нейросигналів.

3. Вперше розроблена математична модель і формалізація проведення
цитологічного дослідження жіночих репродуктивних органів для МІС.

4. Вперше запропонований концептуальний підхід і розроблені математична
модель і алгоритм для планування експериментальних досліджень у
лабораторному аналізі і їх формалізація в МІС.

5. Вперше розроблені математична модель і структура транспортування
біологічних середовищ у лабораторних дослідженнях і їх формалізація в
МІС.

6. Розроблені алгоритм і програма перетворення рентгенограм і
ультразвукових ехограм у контрастне забарвлення, що підвищують точність
розпізнавання патологій.

7. Вперше розроблені алгоритм, принцип і функціональна модель
тепловізійної системи одержання чітких границь розподілених
температурних полів досліджуваних органів.

8. Розроблено модель і програму “MedIS”, що дозволяють розподіляти
інформацію за індивідуальними параметрами об’єктів у системах з обходом
тупиків.

9. Розроблено алгоритм, програму “WOLKEY” для захисту від
несанкціонованого використання медичної інформації.

Практичне значення результатів.

1. Розроблено і впроваджено в Херсонській лікарні ім. А. і О. Тропіних
(акт від 05.10.2005р.) програмне забезпечення МІС для обробки
рентгенограм, термограм і ультразвукових ехограм печінки, легенів,
порожнини матки, що дозволяє по чорно-білих зображеннях інтерпретувати і
візуально розрізняти здорові тканини від тканин із патологіями,
використовуючи кодування з контрастним забарвленням.

2. У рамках держбюджетної теми, реєстр. № 0105U000950 та “Договору про
науково-технічне співробітництво” від 3.01.2004, Херсонського
національного технічного університету з міською лікарнею ім. А. і О.
Тропіних, — завершена “Розробка програмного забезпечення і комп’ютерної
системи медичної діагностики”, де розроблена методика побудови МІС для
аналізу патологій в організмі пацієнтів (акт від 05.10.2005р.).

3. Програмне забезпечення і методика застосовуються в навчальному
процесі, при виконанні курсових робіт, дипломних проектів студентів і
магістрів (акти від 30.08.2005 р., 31.08.2005 р. та 31.08.2005 р.)
Херсонського національного технічного університету.

Особистий внесок здобувача полягає в аналізі науково-технічної проблеми,
постановці й обґрунтуванні задач та мети дослідження, створенні
адаптованих до задач дисертаційних досліджень інформаційних технологій,
розробці нових моделей і алгоритмів діагностики пацієнтів медичної
інформаційної системи, розробці програмних продуктів, узагальнені
одержаних при дослідженні результатів.

Наукові положення, висновки, рекомендації, практичні результати належать
авторові і не містять результатів, що належать співавторам, разом з
якими опубліковано роботи.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи
доповідалися на міжнародних конференціях “Динаміка наукових досліджень”
(28 жовтня — 4 листопада 2002 року, Дніпропетровськ — Дніпродзержинськ —
Черкаси), “Наука й освіта ‘2003” (20-24 січня 2003 року, Дніпропетровськ
— Мелітополь), “Інформаційні системи в управлінні й освіті” (травень
2004 і 2005 року, м. Н-Каховка).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 18 наукових праць, з них 7
— у виданнях, що входять до переліку, затвердженого ВАК України.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох
розділів, висновку, списку літератури з 232 джерела і 20 додатків. Вона
містить 63 ілюстрації і 5 таблиць. Загальний обсяг дисертації складає
216 сторінок, у тому числі 170 сторінок основного тексту.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність задачі, рішенню якої присвячена
робота. Сформульовано основну мету і задачі досліджень. Викладено
основні результати, одержані в роботі, їхня новизна, відзначена їх
наукова і практична значимість.

У першому розділі розглянуто стан питань із проблем розробки і
реалізації математичних моделей, медичних інформаційних систем для
діагностики і прогнозування патологічних станів пацієнтів. Виконано
огляд існуючих методів і постановка задачі досліджень.

В другому розділі проведені теоретичні дослідження фізичних процесів
медичних інформаційних діагностичних систем. Досліджено моделі фізичних
процесів у біологічних об’єктах і в технічних пристроях діагностики
біологічних об’єктів. Проведено теоретичні дослідження технічних засобів
діагностики на предмет їхньої ефективності і методів підвищення
надійності медичних інформаційних систем. У висновку наголошено, що
усунення небажаного впливу багатьох фізичних параметрів на пацієнта є
розв’язуваною задачею.

Розглянуто фізичні процеси турбулентності в пристінному шарі, як
параметри що впливають і викликають загибель біологічного середовища в
медичному дослідницькому лабораторному устаткуванні. Розроблено алгоритм
процедури транспортування аналізів біологічних матеріалів, який усуває
недоліки існуючих методів.

На прикладі вивчення принципу роботи термодинамічної системи показана
доцільність його використання в медичному лабораторному устаткуванні для
збору цитологічного матеріалу з внутрішньо-порожнинних органів.

Дослідження методів обробки рентгенограм і ехограм дозволили виявити
недоліки існуючих методів, усунути які можливо кодуванням з контрастним
забарвленням чорно-білих зображень для наступного аналізу.

Розглянуто фізичний принцип проведення тепловізійної діагностики
інфрачервоним (ІЧ) випромінюванням від біологічних тканин. Вивчено
фізичні процеси впливу на об’єктивність оцінки досліджуваних об’єктів у
МІС.

При постановці експертної оцінки стану організму пацієнта, щоб уникнути
збою в медичній інформаційній системі, вивчені можливі причини
підвищення ефективність роботи МІС.

Третій розділ присвячений розробці математичних моделей компонентів
інформаційних систем медичної діагностики.

Розроблено метод і математичну модель порівняння результатів діагностики
патологій в організмі пацієнтів для прийняття рішень.

-тому обстеженні, за умови, що являють собою деякі множини засобів або
методів діагностики, представлених у виді мікроциклів, що складають
каркас циклу (рис. 1) із точками входу і точками виходу.

Рис. 1. Образ каркаса циклу із сукупністю мікроциклів :

— точки входу в мікроцикл; — точки виходу з мікроциклу

Тому що каркас циклу є множиною мікроциклів, то:

При проходженні пацієнтом періодичних профілактичних діагностичних
обстежень виникає необхідність порівняння результатів обстежень за низку
періодів (рис. 2).

Рис. 2. Ілюстрація порівняння результатів періодичних профілактичних
діагностичних заходів з різних періодів за образами циклів

Порівняння результатів багаторічних даних з використанням
запропонованого методу дозволяє за рахунок поетапного порівняння,
представленого на рис. 2 у зрізах після кожного мікроциклу (рис. 3),
визначити, на якому етапі виявлялися патології або після прийняття яких
лікувальних процедур починалася ремісія.

Рис. 3. Ілюстрація використання даних за зрізами після відповідних
мікроциклів

— індекс образу каркаса циклу, а кількість родинних зрізів дорівнює.
Дані за родинними зрізами аналізуються з метою виявлення етапу
виникнення або патології, або ремісії, тоді як загальний зріз (рис. 3)
дає повне уявлення всього циклу проведених діагностичних заходів.

Якщо прийняти, що загальний зріз останнього мікроциклу, то загальна
ідентифікація буде матрицею.

Формалізація діагностичної процедури. Стан пацієнта з кожного виду
діагностики визначається вектором.

Для формалізації процедури пошуку діагнозу відповідним параметрам стану
пацієнта й прийняття експертного рішення в МІС введемо еталонний вектор
для постановки діагнозу:

де кількість компонентів векторів діагностики дорівнює кількості
мікроциклів. Порівняння векторів виявляє збіг або розбіжність параметрів
мікроциклу за еталоном у кожному компоненті.

Суміщення компонентів, що збіглися, відповідає будь-якому діагнозові,
який може бути поставлений пацієнтові. Причому, різні суміщення таких
збігів можуть відповідати тому самому діагнозові. Тому потужність
множини діагнозів менше числа різноманітних суміщень різних збігів.

Результат порівняння векторів позначимо:

.

Множину усіх діагнозів, які можуть бути поставлені пацієнтові,
представимо у вигляді:

Існує відображення:

деякий діагноз.

Запропонований метод не виключає застосування існуючих методів аналізу,
а лише формує їх в організовану структуру для експертної оцінки стану
патологій порівнянням результатів періодично проведених діагностичних
досліджень пацієнтів.

Розроблені математична модель, структурна схема алгоритму і методика
діагностики патологій в організмі пацієнтів. Виявлення патологій
виконується виміром гармонік частот терапевтичних меридіанів, на предмет
визначення парності.

Схематично можна показати, що пацієнт є простором для здійснення зв’язку
між окремими його компонентами, а сукупність терапевтичних меридіанів —
каналом зв’язку (сукупність засобів, призначених для передачі інформації
від джерел повідомлення).

У розробленому методі, попарно досліджуються терапевтичні меридіани,
виявляється меридіан, що генерує частоти, які створюють парні гармоніки,
тобто не відповідають рядові непарних частот. Крім того, визначається
його девіація.

Розроблені концепція, математична модель і принцип проведення хімічних
методів дослідження дозволяють підвищити точність результатів у
клінічних і бактеріологічних лабораторіях.

Імовірність одержання визначеної послідовності результатів E1, E2, …, En
при проведенні повторних експериментів позначимо:

Імовірність здійснення хоча б одного з двох експериментів E1 і E2 буде
дорівнювати:

Приймаючи, що подія E відбувається при наявності вхідних компонентів
InComp, обставин Oper які діють і результуючих компонентів OutComp,
можна записати, що:

причому, як InComp, так і OutComp характеризуються якісними Qual і
кількісними n параметрами:

які далі позначимо як і відповідно.

Так, як і InComp, і OutComp містять ряд компонентів з різними якісними і
кількісними параметрами:

та

де Ci — компонент.

Діюча обставина Oper :

— коефіцієнт впливу невідомих випромінювань.

представимо у виді:

можна знехтувати.

— на час планування (повтору) вдалого експерименту.

Знаходимо показник відмінності:

(концентрація речовин, кількість компонентів, типи каталізаторів,
інгібіторів, значення і параметри спектра електромагнітних випромінювань
та ін.).

Розроблено алгоритм і модель загальних параметрів для опису принципу
функціонування вузлів транспортування біологічних середовищ. При
транспортуванні аналізів, взятих у пацієнтів, виникає задача у виявленні
збудників інфекцій, які нерідко гинуть при перенесенні їх із середовища
“in vivo” у середовище “in vitro” унаслідок деформації в пристінному
шарі лабораторних інструментів і внаслідок градієнта температур.

Фактори, які впливають на транспортування біологічних середовищ
виявлені, що послужило основою для розробки моделі і структури
лабораторного пристрою.

Розроблено алгоритм і концептуальні моделі існуючого методу збору
цитологічного матеріалу і розробленого методу. У результаті отриманої
моделі з’ясовані недоліки збору цитологічного матеріалу існуючим методом
з різних частин жіночих відтворюючих органів (методом мазка).

-тої локалізації можна охарактеризувати множиною:

багатокомпонентний і різнорідний.

) ? внутрішній базальний шари, представлені базальними клітинами.

Рис. 4. Структура зібраного цитологічного матеріалу

Таким чином, виконується відношення порядку:

Тоді пропонований інструментальний метод представимо структурою причому:

— базальні внутрішні клітини, а:

тобто вміст шарів не перемішується, а це означає, що при наявності в
будь-якому шарі руйнувань можна висновувати про патологію. У МІС
дослідження внутрішньо-порожнинних органів можна робити, локалізуючи
дослідження з високим рівнем дискретизації.

Сформовано вихідні параметри для інформаційного методу обробки
рентгенограм і ехограм. Вибору цього методу сприяли фізіологічні
характеристики рівня яскравості і колірного сприйняття людини.
Розроблено метод, алгоритм і програма обробки рентгенограм і
ультразвукових ехограм. Загальна блок-схема алгоритму перетворення
зображень представлена на рис. 5.

Рис. 5. Блок-схема алгоритму перетворення зображень

Розроблений метод дозволяє виявити візуально нерозрізнені зміни рівнів
градацій сірого за рахунок застосовуваних алгоритмів і методів
забарвлення контрастними кольорами, що дозволить у процесі прийняття
лікарського рішення дати об’єктивну оцінку зображуваних патологій.

Сформовано модель фізичного процесу корекції зображень для методів
тепловізійної діагностики біологічних об’єктів. Визначено вплив
дифракції на результуючий сигнал. Цей аналіз дозволив вибрати шлях
рішення проблеми дифракційних витрат, що забезпечує високу якість
виявлення границь запалених тканин при тепловізійній діагностиці
внутрішніх органів пацієнтів.

Розроблено метод і побудована математична модель захисту лікарської
інформації від навмисного спотворення і несанкціонованого доступу.

На рис. 6 представлений приклад зміни форми тривимірного геометричного
об’єкта шляхом переміщення його елементів (початковий етап).

Рис. 7 ілюструє початок взаємодії масиву вихідної інформації і ключового
масиву на прикладі тривимірних геометричних об’єктів.

Тому на підготовчому етапі з бітових елементів 1 вихідної інформації
(матроїд 2) і ключі (матроїд 3) дискретно формують масиви у виді
тривимірних геометричних об’єктів 2 і 3 (рис. 7):

кожний з яких, із заданою дискретною орієнтацією в тривимірному просторі
(координати).

З заданою дискретністю всі елементи 1 мають дійсні значення просторового
розташування в системах координат, тобто:

Керування дискретною зміною кроку в МІС виконується за додатковим
параметром періодичності.

Під параметром періодичності розуміється участь (або неучасть) елемента
1 або групи елементів 1 у даній конкретній операції (переміщення,
обертання, взаємодія вихідної інформації 2 із ключем 3). Керування
незалежним дискретним обертанням деяких елементів 1 тривимірних об’єктів
2 і 3 навколо вершини осі координат одного з елементів 1 зазначених
об’єктів виконується за параметром періодичності:

Цей метод захисту не дозволить розкрити інформацію навіть при наявності
ключа.

У четвертому розділі представлені результати моделювання та розробки
компонентів МІС діагностики патологій в організмі пацієнтів.

< I A ae >

@

???????e

j

j

@

@

@

??????????роблені математична модель, структура, а також виконаний
розрахунок вузлів транспортування біологічних середовищ, при яких
травмування клітин у пристінному шарі лабораторного устаткування
зводиться до мінімуму.

На рис. 8 представлено алгоритм процедури транспортування біологічних
середовищ.

Рис. 8. Алгоритм процедури транспортування біологічних середовищ

Розроблені структура формування медичної діагностичної системи і
математична модель формування вихідних діагностичних параметрів в
інформаційний формат бази даних (рис 9, 10).

Розроблена структура і розрахунок технічних параметрів пристрою для
збору цитологічного матеріалу. Показано, що проведений збір
цитологічного матеріалу за допомогою розробленого інструмента дозволяє
об’єктивно оцінювати наявність зміни клітинної структури організму, у
порівнянні з методами і засобами, які використовуються в даний час.

Рис. 9. Алгоритм виконання процедури діагностичних досліджень пацієнтом

Виконані розрахунок і розробка структури пристрою для тепловізійної
діагностики біологічних об’єктів. Запропонована методика дозволяє з
високою чутливістю виявляти границі запалених тканин усередині організму
біологічного об’єкта.

Розроблено алгоритм рішення задач з обходом тупикових ситуацій для
підвищення надійності інформаційних діагностичних систем (рис. 11).

Рис. 11. Блок-схема алгоритму прийняття рішень про виділення ресурсів

Розроблені методика, структурна схема алгоритму і програма для
перетворення лікарської інформації з метою захисту від навмисного
спотворення і несанкціонованого доступу.

У висновку викладені наукові і практичні результати, які були отримані в
дисертаційній роботі.

У додатках наведені матеріали, що містять результати досліджень, які
приводяться в роботі: тексти програм і алгоритмів, розроблених і
використаних при моделюванні параметрів медичної діагностики; результати
фізичних і технічних розробок, а також розрахункові матеріали
конструктивних елементів розроблених пристроїв; документи, що
підтверджують впровадження розроблених компонентів МІС; словник термінів
предметної області.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі дане нове рішення актуальної наукової задачі
побудови математичних моделей, алгоритмів, інформаційних технологій МІС
діагностики.

1. Удосконалено елементи конструктивної теорії і проблемно-орієнтованого
інструментарію формалізації і моделювання діагностичних методів для МІС.

2. Вперше розроблені метод і математична модель порівняння результатів
діагностики пацієнтів, що дозволяє вирішувати задачі формування якісної
оцінки стану пацієнта.

3. Вперше розроблені математична модель і методика діагностики патологій
пацієнтів у МІС.

4. Вперше розроблені концептуальна модель і принцип проведення хімічних
методів дослідження з використанням у МІС, що дозволяє підвищити
точність одержання результатів хімічних реакцій.

5. Вперше розроблені математична модель, алгоритми, а також виконаний
розрахунок вузлів транспортування біологічних середовищ у системі
лабораторних досліджень для МІС, що дозволило підвищити вірогідність
лабораторних досліджень до 90%.

6. Вперше розроблені концептуальна модель і алгоритм збору і структури
цитологічного матеріалу для обробки в МІС, що дозволяє підвищити
точність локалізації патологій.

7. Вперше розроблені метод тепловізійної діагностики, алгоритм і
програма обробки рентгенограм і ультразвукових ехограм, що в процесі
прийняття лікарського рішення дає об’єктивну оцінку патологій.

8. Розроблено алгоритм і програма вирішення задач з обходом тупикових
ситуацій у МІС, що дозволяють оперативно обробляти великі масиви
інформації.

9. Розроблено моделі, алгоритми і програми захисту лікарської інформації
від навмисного спотворення і несанкціонованого доступу в МІС.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ:

1. Ходаков В.Е., Пилипенко Н.В., Соколова Н.А. Введение в компьютерные
науки: Учебное пособие. — Херсон: Издательство ХГТУ, 2004. — 610 с.

Дисертант запропонував метод прийняття рішень і організаційні методи
захисту інформації.

2. Ходаков В.Є., Пилипенко М.В., Соколова Н.А. Вступ до комп’ютерних
наук: Навчальний посібник. — К.: Центр навчальної літератури, 2005. —
496 с.

Дисертант запропонував метод прийняття рішень і організаційні методи
захисту інформації.

3. Пилипенко Н.В., Шеховцов А.В., Илюк Т.А., Рыбак Е.А. Метод
структурного анализа проведения профилактических диагностических
мероприятий //Вестник Херсонского национального технического
университета. — 2005. — № 1 (21). — C. 390-396.

Внесок співавторів:

Пилипенко М.В. — сформулював методику аналізу результатів діагностичних
профілактичних заходів та розробив математичну модель діагностики
патологій;

Шеховцов А.В., Рибак Є.О. — запропонували практичне використання та
шляхи вирішення;

Ілюк Т.А. — виконано постановку проблеми та етапи побудови лікарських
рішень.

4. Пилипенко Н.В., Дощенко Г.Г., Соколова Н.А. Концептуальный подход к
диагностике патологий в биологических системах // Наукові праці
Донецького національного технічного університету. Серія: «Обчислювальна
техніка та автоматизація». Випуск 74. — Донецьк: ДонНТУ. — 2004. — С.
294-298.

Дисертант розробив концептуальну модель і структуру системи діагностики
біологічних об’єктів.

5. Pylypenko Myck.V., Hodakov V.Yeg., Povstyanoy M.V., Sokolova N.A.,
Abramov G.S. Revealing of the Principle and its Influence on Recurrence
of Successful Experiments in Chemistry //Восточно-Европейский журнал
передовых технологий. — 2004. — № 6 (12). — С. 200-203.

Внесок співавторів:

Pylypenko Myck.V. — розроблено основну структуру математичної моделі та
вплив геофізичних параметрів на здійснення експериментальних досліджень;

Hodakov V.Yeg. — виконано постановку проблеми та проаналізовано шляхи її
вирішення;

Povstyanoy M.V. — запропоновано стан кількісних і якісних параметрів
хімічних складових;

Sokolova N.A., Abramov G.S. — запропонували етапи впровадження моделі.

6. Пилипенко Н.В., Цивильский Ф.Н., Дощенко Г.Г. Оптическая система для
идентификации антропологических характеристик субъектов // Вестник
Херсонского государственного технического университета. — 2002. — № 3
(16). — C. 239-241.

Дисертантом була побудована модель, з’ясовані фактори, що впливають на
якість тепловізійної діагностики і запропоновані: ешелет, імерсійне
середовище, як компоненти оптичної системи і піроелектричний кристал як
приймач випромінювання.

7. Пилипенко Н.В., Цивильский Ф.Н., Дощенко Г.Г. Система управления
доступом и аутентификации по антропологическим характеристикам персонала
//Вестник Херсонского государственного технического университета. —
2002. — № 3 (16). — C. 242-245.

Дисертантом були розроблені концептуальна схема системи, алгоритм і
математична модель, з’ясовані фактори, що впливають на якість
тепловізійної діагностики і запропоновані: ешелет, імерсійне середовище,
як компоненти оптичної системи і піроелектричний кристал у якості
приймача випромінювання.

8. Пилипенко Н.В., Цивильский Ф.Н., Дощенко Г.Г., Бараненко Р.В.,
Граб М.В., Глухова В.И., Натарова Н.Г. Комплексное решение задачи
получения четких границ распределенных температурных полей исследуемых
объектов //Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и
системы. — 2004. — № 2(14). — С. 123-130.

Внесок співавторів:

Пилипенко М.В. — побудував математичну модель, розробив метод
дослідження і запропонував: ешелет, імерсійне середовище, як компоненти
оптичної системи і піроелектричний кристал як приймач випромінювання;

Бараненко Р.В., Граб М.В. — запропонували методи захисту
піроелектричного кристалу від енергетичних перевантажень та від впливу
інших фізичних полів;

Дощенко Г.Г. — запропонувала структурні компоненти геометричної оптики;

Цивільський Ф.М. — запропонував практичне використання та кількісні і
якісні параметри при побудові математичної моделі;

Глухова В.І., Натарова Н.Г. — запропонували розрахунки фізичних явищ при
перетворенні неелектричних величин в електричні.

9. Перистальтический насос: А.с. СССР № 1726844, МКИ-5 — F 04 B 43/12, F
03 G 7/06 / Н.В.Пилипенко, С.В.Стамплевский, И.Г.Скобелева,
Т.В.Башлакова // Заявитель: Научно-производственное медико-социальное
объединение “Аргус”. Опубл. 15.04.92, Бюл. № 14. — 4 с.

Внесок співавторів:

Пилипенко М.В. — виконав постановку проблеми, математичну постановку
задачі, запропонував методику побудови лабораторного устаткування та
компоненти пристрою, які здатні виконувати перистальтичний рух за
рахунок теплової пружної деформації;

Стамплєвський С.В. — запропонував тепловий випромінювач;

Скобелєва І.Г., Башлакова Т.В. — виконали розрахунки фізичних параметрів
та запропонували оптичний комутатор.

10. Математическая модель планирования удачных экспериментов в
естествознании с целью их повторения: Свідоцтво про реєстрацію
авторського права № 9025 на наукову статтю. Україна / М.В.Пилипенко,
О.В.Дощенко, Н.М.Капустіна, М.М.Пилипенко // Опубл. 19.12.2003. Бюл. №
4.

Внесок співавторів:

Пилипенко М.В. — розроблено основну структуру математичної моделі та
вплив геофізичних параметрів на здійснення експериментальних досліджень;

Дощенко О.В., Капустіна Н.М., Пилипенко М.М. — запропонували етапи
впровадження моделі.

11. Перетворення некольорових рентгенівських знімків у гаму кольорів
“COBWIRSIC”: Свідоцтво ПА № 5131 про державну реєстрацію прав автора на
комп’ютерну програму. Україна / О.С.Безрукавий, Г.Г.Дощенко,
М.В.Пилипенко, А.А.Кошовий // Опубл. 10.01.2002. Бюл. № 1.

Внесок співавторів:

Безрукавий О.С., Кошовий А.А. — запропонували практичне використання;

Дощенко Г.Г. — запропонувала впровадження у різні категорії зображень;

Пилипенко М.В. — виконав постановку проблеми, розробив алгоритми
перетворення рівнів сірого у контрастне забарвлення.

12. Комп’ютерна програма “Автоматизована система прийняття рішень про
розподіл інформації за індивідуальними параметрами об’єктів в системах з
обходом тупиків “MedIS””: Свідоцтво про реєстрацію авторського права
№8645 на твір. Україна / Р.В.Бараненко, Т.А.Ілюк, М.В.Пилипенко,
Ю.Ю.Синицький, С.Ю.Синицький // Опубл. 23.10.2003. Бюл. № 2.

Внесок співавторів:

Бараненко Р.В. — розробив алгоритм введення вихідної інформації до
програми і структуру модулю MEDIS;

Ілюк Т.А. — розробила базу даних збору та систематизації діагностичних
параметрів пацієнтів;

Пилипенко М.В. — розробив концептуальну схему алгоритму програми
прийняття рішень про розподіл інформації за індивідуальними параметрами
об’єктів в системах з обходом тупиків “MedIS””;

Синицький Ю.Ю. — розробив алгоритм виводу інформації структури
розподілу;

Синицький С.Ю. — розробив інтерфейс користувача програми.

13. Комп’ютерна програма криптографічного перетворення інформації
«Wonderful Key» («WOLKEY»): Свідоцтво про реєстрацію авторского права
№ 12097 на твір. Україна / М.В.Пилипенко, М.В.Граб, Р.В.Бараненко,
Ф.М.Цивільський, С.М.Шаганян, Lunegov Maksim (Лунегов Максім) // Опубл.
24.01.2005. Бюл. № 1.

Внесок співавторів:

Пилипенко М.В. — розробив концептуальну схему алгоритму програми;
алгоритм перетворення інформації в матрицях, що перебудовуються;
розробив концептуальну схему алгоритму програми взаємодії інформаційних
матриць; розробив алгоритм створення матриць вихідної та ключової
інформації;

Бараненко Р.В. — розробив алгоритм шифрування інформації;

Граб М.В., Цивільський Ф.М. — розробили алгоритм дешифрування
інформації;

Шаганян С.М., Lunegov Maksim — розробили алгоритм введення-виведення
інформації та користувальницький інтерфейс.

14. Перистальтичний насос: Деклараційний Патент України № 71305 А, МПК-7
— F 04 B 43/12, F 03 G 7/06 / М.В.Пилипенко, Г.Г.Дощенко, В.Є.Ходаков,
Ф.М.Цивільський // Заявник: Херсонський державний технічний університет.
Опубл. 15.11.2004, Бюл. №11. — 5 с.

Внесок співавторів:

Пилипенко М.В. — виконав постановку проблеми, математичну постановку
задачі, запропонував методику побудови лабораторного устаткування для
транспортування біологічних середовищ та компоненти пристрою, які здатні
виконувати перистальтичний рух за рахунок теплової пружної деформації;

Дощенко Г.Г. — запропонувала тепловий випромінювач та антифрикційний
шар;

Ходаков В.Є., Цивільський Ф.М. — виконали розрахунки фізичних параметрів
та запропонували оптичний комутатор і тепловий захисний шар.

15. Гiнекологiчний iнструмент Iлюк Т.А.: Декларацiйний патент України
№ 71230, МПК-7 — A 61 B 10/00, A 61 F 5/44, A 61 F 5/451 / Т.А.Iлюк,
М.В.Пилипенко, В.О.Ардашев, Ю.Ю.Синицький, С.Ю.Синицький, В.I.Глухова
//Заявник: Херсонський державний технічний університет. Опубл.
15.11.2004, Бюл. № 11, 2004. — 8 с.

Внесок співавторів:

Iлюк Т.А. — запропонувала зовнішні конструктивні компоненти;
обґрунтувала медичні та гігієнічні чинники конструктивних параметрів;

Пилипенко М.В. — виконав постановку задачі; розробив алгоритм виконання
процедури збору цитологічного матеріалу; розробив загальну структуру
інструменту; розробив метод проведення цитологічного накопичення
матеріалу; запропонував капілярні компоненти інструменту;

Ардашев В.О. — запропонував термодинамічний градієнт, як принцип дії
інструменту;

Синицький Ю.Ю., Синицький С.Ю. — запропонували внутрішні компоненти
інструменту та гнучку оболонку зовнішнього резервуару;

Глухова В.I. — запропонувала захисний шар та виконала математичні
розрахунки.

16. Оптическое устройство тепловизионной сканирующей системы: Патент
Российской Федерации № 2239215 C2, МПК-7 — G 02 B 26/12 / Н.В.Пилипенко,
Ф.Н.Цивильский, Г.Г.Дощенко // Опубл. 27.10.2004, Бюл.№30. — 11 с.

Дисертантом була виконана постановка задачі, з’ясовані фактори, що
впливають на якість тепловізійної діагностики і запропоновані: ешелет,
імерсійне середовище, як компоненти оптичної системи і піроелектричний
кристал як приймач випромінювання.

17. Пилипенко Н.В., Безрукавый А.С., Дощенко Г.Г., Соколова Н.А.,
Цивильский Ф.Н., Кошевой А.А. Программный метод колорографического
анализа рентгенограмм // Матеріали Міжнар. науково-практичної конф.
«Наука і освіта ‘2003» — 20 січня — 24 січня 2003 року. —
Дніпропетровськ — Мелітополь. — Том 30: Сучасні інформаційні технології.
— Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2003. — С. 32-34.

Внесок співавторів:

Пилипенко М.В. — виконав постановку проблеми, розробив алгоритми
перетворення рівнів сірого у контрастне забарвлення;

Дощенко Г.Г., Соколова Н.А., Безрукавий О.С., Кошовий А.А. —
запропонували практичне використання;

Цивільський Ф.М. — запропонував методи впровадження у різні категорії
зображень.

18. Пилипенко Н.В., Цивильский Ф.Н., Дощенко Г.Г. Иммерсионные
компоненты тепловизионных сканирующих систем // Матеріали Міжнар.
науково-практичної конф. «Динаміка наукових досліджень» — 28 жовтня — 4
листопада 2002 року. — Дніпропетровськ — Дніпродзержинськ — Черкаси. —
Том 6: Медицина та охорона здоров’я. — Дніпропетровськ: Наука і освіта,
2002. — С. 45-46.

Дисертантом була побудована концептуальна модель взаємодії хімічних
сполук імерсійного середовища з базовим тепловим випромінюванням.

Усі положення, що виносяться на захист, належати авторові й не містять
результатів, що належати співавторам, разом з якими опубліковані наукові
праці.

АНОТАЦІЯ

Пилипенко М.В. Моделі та алгоритми діагностики в медичних інформаційних
системах. — Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за
спеціальністю 05.13.06 — автоматизовані системи управління та
прогресивні інформаційні технології. — Херсонський національний
технічний університет, Херсон, 2005.

Дисертаційна робота присвячена новому вирішенню актуальної наукової
задачі побудови математичних моделей й алгоритмів компонентів
діагностики МІС. У роботі створені математичні моделі, які формалізують
раніше не інформатизовані параметри предметної області. Розроблені
моделі, алгоритми та програми інтенсифікації роботи діагностичного
устаткування та лабораторного устаткування у клінічних і
бактеріологічних дослідженнях, а також дозволяють забезпечити якісний
захист лікарської інформації від її спотворення. Розроблений
інструментарій формалізації, моделювання задач діагностування патологій
в організмі пацієнтів забезпечує підвищення точності й оперативності
обробки інформації для прийняття рішень у МІС.

Ключові слова: патології, каркас циклу, мікроцикл, біопотенціал,
девіація, еритроцит, тепловізійний, ешелет, тривимірний.

АННОТАЦИЯ

Пилипенко Н.В. Модели и алгоритмы диагностики в медицинских
информационных системах. — Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по
специальности 05.13.06 — автоматизированные системы управления и
прогрессивные информационные технологии. — Херсонский национальный
технический университет, Херсон, 2005.

Диссертационная работа посвящена новому решению актуальной научной
задачи построения математических моделей и алгоритмов компонентов
диагностики МИС. Разработаны метод и модель сравнения результатов
диагностики пациентов. Модель выполняет задачу формирования объективной
оценки состояния организма пациента при сравнении результатов
профилактических диагностических мероприятий, проводимых в различное
время. Математическая модель позволяет за счет поэтапного сравнения, по
срезам после каждого микроцикла, определить на каком этапе проявлялись
патологии или после принятия каких лечебных процедур начиналась
ремиссия. Разработаны метод, математическая модель и структурная схема
алгоритма диагностирования патологий в организме пациента. Смысл данного
вида диагностики заключается в существовании Природного пространства
распределения частотных диапазонов, где несущие частоты не имеют четных
гармоник с ближайшими несущими частотами. Выявление патологий
выполняется измерением гармоник частот терапевтических меридианов, на
предмет определения четности, а также девиации частот. Разработаны
математическая модель и принцип проведения химических методов
исследования. Структура модели позволяет повысить точность повторяемости
химических реакций, проводимых в клинических и бактериологических
исследованиях. Разработана математическая модель, структура, а также
выполнен расчет узлов транспортирования биологических сред. Выполненная
разработка математической модели, структуры алгоритма для
транспортирования биологических сред показывает, что полученный метод
позволяет поддерживать свойственную транспортируемой среде температуру и
свести травмирование клеток (на примере эритроцитов и др. при
транспортировании крови) в пристенном слое лабораторного оборудования до
минимума за счет физических свойств используемых конструктивных
материалов. Разработана концептуальная модель и принцип работы
устройства для сбора цитологического материала. Показано, что в процессе
накопления цитологического материала имеет место конвективный
массоперенос. Существующие методы забора цитологического материала
обладают рядом недостатков. Приведена формула содержимого мазка, по
которой видно, что его содержимое многокомпонентно и разнородно.
Разработан метод, алгоритм и программа преобразования черно-белых
рентгенограмм и ультразвуковых эхограмм в цветоконтрастное кодирование.
Выполнено формирование исходных параметров математической модели для
метода обработки рентгенограмм и эхограмм. Выполнена разработка метода,
алгоритма и программы обработки рентгенограмм и ультразвуковых эхограмм.
Результаты работы алгоритма могут быть приближены к идеальному методу
раскраски, определяемому в каждом конкретном случае отдельно.
Разработанный метод позволяет выявить незаметные изменения уровней
градаций серого за счет применяемых алгоритмов и методов раскраски
контрастирующими цветами. Это позволит в процессе принятия врачебного
решения дать объективную оценку изображаемых патологий. Выполнен расчет
и разработка структуры алгоритма и стуктуры для тепловизионной
диагностики внутренних органов пациентов. В существующих технических
средствах в процессе тепловизионной диагностики большая часть полезного
ИК-сигнала теряется за счет поглощения компонентами измерительной
системы. Предложенные структура алгоритма и метод выполнения
тепловизионной диагностики позволяют с высокой точностью выявлять
границы температурных полей воспаленных тканей внутренних органов.
Разработан алгоритм решения задач с обходом тупиковых ситуаций для
повышения надежности информационных диагностических систем. Предложенный
алгоритм принятия решений о выделении ресурсов эффективно справляется с
поставленной задачей с помощью программы, которая реализует процесс
принятия решений о выделении ресурсов в системах с обходом тупиковых
состояний. Данный алгоритм может использоваться как для оптимизации
работы операционных систем, так и во всех иных сферах, которые требуют
контролируемого выделения ресурсов в системах с обходами тупиков.
Разработаны структурная схема устройства, алгоритм и программа для
преобразования врачебной информации с целью защиты от преднамеренного
искажения и несанкционированного доступа. Использование предлагаемого
способа преобразования открывает возможность существующие методы
преобразования информации заменить более совершенными. Разработаны
математические модели, методы и структуры устройств лабораторного
анализа для получения объективных данных, вводимых в информационную
диагностическую систему. Разработанный инструментарий формализации,
моделирования задач диагностирования патологий в организме пациентов
обеспечивает объективность и оперативность обработки информации для
принятия решений в МИС.

Ключевые слова: патологии, каркас цикла, микроцикл, биопотенциал,
девиация, эритроцит, тепловизионный, эшелетт, трехмерный.

ABSTRACT

Pylypenko Myck.V. The Models and Algorithms of Diagnostics in the
Medical Information Systems. — Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate
of engineering science on a speciality 05.13.06 — “The Automated Control
Systems and Progressive Information Technologies”. — Kherson National
Technical University, Kherson, 2005.

The dissertation work to the new decision of an urgent scientific task
of the construction of mathematical models and algorithms of the
components diagnostics MIS is devoted. In work the mathematical models
formalizing earlier not informatization parameters of a subject domain
are created. The models, algorithms and programs of the intensification
work of diagnostic equipment both labware in clinical and
bacteriological researches are developed which provide qualitative
protection of the medical information against its distortion. The
developed toolkit of formalization, modeling of the tasks diagnosing of
pathologies in organism of patients provides objectivity and efficiency
of processing of the information for acceptance of the decisions in MIS.

Key words: pathologies, frame of a cycle, microcycle, biopotential,
deviation, erythrocyte, heat-vision, echelette, three-dimensional.

Підписано до друку 03.11.2005. Формат А5. Папір офсетний.

Друк: ризограф. Наклад 100 прим.

Замовлення № 4334

Видавництво Херсонського національного технічного університету.

м. Херсон, Бериславське шосе, 24

Тел:. (0552) 32-69-93

PAGE \* Arabic 3

Похожие записи