Інновації, здобутки

Застосування "Інформаційної системи фізичної реабілітації" для планування та оцінки ефективності реабілітаційних заходів

опубліковано 22 січ. 2017 р., 06:40 Дмитро Вiкторович Вакуленко   [ оновлено 22 січ. 2017 р., 06:45 ]

    Стрімкий розвиток інформатизації медичної галузі в Україні та світі спонукав колектив кафедри розробити методичні рекомендації для студентів напрямку Здоров'я людини. На занятті з медичної інформатики пропонується студентам познайомитись  з існуючими інформаційними системами для фізичних реабілітологів та застосувати отримані знання з інших дисциплін для планування та оцінки ефективності індивідуально підібраної реабілітаційної програми.
Спочатку студентам пропонується ситуаційна задача де для пацієнта з відомими клінічними та функційними даними оцінити ситуацію, визначити можливість проведення реабілітаційних заходів, період захворювання та етап реабілітації, оцінити спроможність пацієнта до участі у реабілітаційних заходах (Рис. 1). 

Рис. 1. Інтерфейс Інформаційної системи фізичної реабілітації, закладка Анамнез

Майбутнім реабілітологам пропонується провести оцінку функційних можливості хворого на основі проведених раніше експериментів (або провести самостійно), провести розрахунок показників заданих функційних проб та призначити реабілітаційну програму. Під час проведення Ранкової, Лікувальної (Рис. 2) гімнастики Самостійних занять та Масажу є можливість завантажувати біосигнали та інформацію про візуалний огляд хворих в "Інформаційну систему фізичної реабілітації" для моніторингу сприйняття хворим  призначеної реабілітаційної програми.
Рис. 2. Інтерфейс Інформаційної системи фізичної реабілітації, закладка Лікувальна гімнастика

    Після проведенної реабілітаційної програми відбувається оцінка показників проведених функційних проб, для побудови подальшої тактики реабілітаційної програми.
Згідно режиму лікування, етапу реабілітації студентам пропонується обрати необхідні функційні проби серед: Індекс Робінсона, Адаптаційний потенціал (за Р.М. Баєвським), За показниками АТсист та ЧСС, Ортостатична проба, Індекс Кердо та інші . На рисунку 3 представлено інтерфейс проведення Ортостатичної проби та заключення Експертної системи.

Рис. 3. Інтерфейс Інформаційної системи фізичної реабілітації, закладка Ортостатична проба

 

 

ЕКГ з відкритих баз данних та застосування для них методів часового та спектрального аналізу

опубліковано 22 січ. 2017 р., 05:23 Дмитро Вiкторович Вакуленко   [ оновлено 22 січ. 2017 р., 06:44 ]

    Розроблено колективом кафедри методичні рекомендації з теми аналіз біосигналів для студентів медичного та стоматологічного факультету - предмет медична інформатика та  студентів фармацевтичного факультету - предмет інформаційні технології у фармації.
    В роботі передбачається знайомство з форматами збереження біосигналів. Використання для навчальних та в майбутньому для науково-дослідницьких цілей відкритої бази данних біосигналів https://physionet.org (Рис. 1), яка дає можливість студентам познайомитись з структурою біосигнала та підходами для його аналізу.
Рис. 1. Інтерфейс Physiobank ATM для вибору груп досліджень та налаштувань для завантаження біосигналів

На наступному етапі заняття передбаченно знайомство з часовим та спектральним методами аналізу електрокардіограми. 
Студентам пропонується завантажити електрокардіограму з бази данних  https://physionet.org та імпортувати в середовище Microsoft Excell. 
Спочатку студенти будують графік електрокардіограми, проводять розрахунок RR-інтервалів, завантаженної кардіограми  після чого розраховують показники часового та спектрального аналізу (Рис. 2).
Рис. 2. Вигляд листа Microsoft Excell після проведених розрахунків

На наступному єтапі студентам пропонується порівняти розраховані показники зі значеннями норми.


Дисперсійний аналіз у фармацевтичних дослідженнях

опубліковано 23 груд. 2016 р., 11:52 Дмитро Вiкторович Вакуленко

Розроблено нову методичну вказівку з дисципліни «Вища математика» для студентів 1 курсу фармацевтичного факультету на тему «Дисперсійний аналіз у фармацевтичних дослідженнях».

Оскільки план експерименту та модель дисперсійного аналізу взаємозумовлені метою та можливостями досліджень, то для фармацевтичних досліджень дуже важливо визначати істотність якісного й кількісного впливу фактора на досліджувану ознаку.

У методичній вказівці проведено порівняльну оцінку плівкоутворюючих розчинів на основі оксипроплцелюлози по їх впливу на розклад таблеток екстракту валеріани. Для випробовування використовувалися наступні матеріали: 5 % спиртовий розчин оксипроплцелюлози,той же розчин з подальшим обсипанням аеросилом та з додаванням аеросилу в розчин і цукровий сироп.

За результатами проведеного дисперсійного аналізу наведено достовірність відмінностей розпадання таблеток екстракту валеріани між різними факторами.


Застосування пакету Comsol MultiPhysics для моделювання в медицині та фармації

опубліковано 23 груд. 2016 р., 11:48 Дмитро Вiкторович Вакуленко   [ оновлено 23 груд. 2016 р., 12:15 ]

COMSOL Multiphysics® - це заснована на передових чисельних методах універсальна програмна платформа для моделювання і комп'ютерного моделювання задач з електричними, механічними, хімічними системами і потоками рідин. Сайт виробника. Декілька прикладів застосування:

Дослідження росту мікробів в продуктах харчування на прикладі Росту золотистого стафілококу в хлібі.
Стафілококи можуть викликати багато хвороб, зокрема стафілококову інфекцію, у людей та тварин або через виробництво токсину, або через проникнення до організму.
Стафілококові токсини — загальна причина харчових отруєнь. Бактерії часто ростуть в харчових продуктах при неналежному зберіганні. Хоча процес кип'ятіння вбиває бактерій, ентеротоксини теплостійкі і легко витримують кип'ятіння протягом кількох хвилин. Стафілококи можуть рости в продуктах з відносно низьким вмістом вологи (наприклад, в сирах і ковбасах).
В моделі бактеріальних життєвих циклів можуть бути включені, хімічні механізми реакцій. Чотири етапи представлені на малюнку

Малюнок 1: життя і смерть золотистого стафілокока.

  • Перший крок відповідає активації клітин лаг-фази (М) до фази зростання (мс).

  • Другий крок являє розмноження клітин через постійний поділ.

  • В третьому кроці  виробляється антагоністичне метаболіту (а), який взаємодіє з активними частками (MS), щоб викликати загибель клітин (D), також має місце природна смерть клітин.

  • Четвертий крок - незворотні реакції, показані на малюнку 1 перетворенно на наступні вирази швидкості реакції: с – швидкість реакції

(1)

(2)

(3)

(4)

Приклад завдань: 1. Дослідіть зміну концентрації золотистого стафілокока для фази множення клітин Ms залежно від часу при t= 1 рік для температури 40ºС. Та зробіть висновок про необхідний час досягнення стабільного розвитку.
2. Дослідіть зміну концентрації золотистого стафілокока для фази множення клітин Ms залежно від часу при t= 1000000 c для температури 30ºС, 20ºС, 10ºС.
3. Оцінити як зміна типів камер впливає на розвиток стафілокока.

Електрохімічне лікування пухлин
    Електрохімічне лікування пухлин означає, що хворі тканини піддають впливу постійного струму за допомогою металевих електродів, поміщених в пухлину. Коли тканина 
піддається електролізу, відбувається дві конкуруючих реакції, на аноді: виділення кисню і утворення хлору. Під час реакції кисню також виробляє виділення іонів Н +, які знижують рН довкола анода. Слід підкреслити, що утворення хлору і призводить до знижених рН шляхом гідролізу хлору. Одним з наслідків низькому рН є постійним руйнування гемоглобіну в тканини, що призводить до руйнування пухлинної тканини. 
Малюнок: Схема циліндричної області моделювання всередині пухлини.

Це спрощена модель розглядає тільки модель 1D в транспорті між двома точками, тобто, між двома електродами. Матеріальний баланс для виду я дається

Приклади деяких завдань: 
Побудуйте графік зміни рН довкола анода в наступні моменти часу (0,600,3600) в залежності від віддалі від анода. Дослідіть як впливає на зміну рН діаметр анода (3 мм та 5 мм). Дослідіть як впливає на зміну рН температура (278° К, 298° К, 318° К)
Побудуйте графік щільності струмів на аноді від реакцій по утворенню кисню, хлору, та суми обох реакцій j_I+j_II в інтервалі часу від 0 до 3600 с. опис читайте вище.
Дослідіть як впливає на зміну рН діаметр анода (3 мм та 5 мм). Дослідіть як впливає на зміну рН температура (278° К, 298° К, 318° К)



Впровадження практики он-лайн трансляції лекції

опубліковано 23 груд. 2016 р., 02:46 Андрій Семенець   [ оновлено 23 груд. 2016 р., 02:47 ]


З початку 2015 року на кафедрі впроваджено практику здійснення он-лайн трансляції лекцій, що читаються співробітниками кафедри. Транляції здійснюються засобами сервісу Google Hangout on Air (тепер Youtube Live), по завершенню - відеоролик автоматично публікується на Youtube-каналі викладача та добавляється в кафедральну бібліотеку. 

ЗАСТОСУВАННЯ ВІДКРИТОГО ПРОГРАМНОГО КОМПЛЕКСУ IMAGEJ В КУРСІ ВИВЧЕННЯ МЕДИЧНОЇ ІНФОРМАТИКИ

опубліковано 22 груд. 2016 р., 23:56 Андрій Семенець   [ оновлено 14 січ. 2017 р., 15:32 користувачем Дмитро Вiкторович Вакуленко ]


Медичне зображення є одним з важливих засобів отримання візуальної інформації про внутрішню структуру й функції людського тіла. При встановленні діагнозу і проведенні лікування лікарі все частіше використовують медичні зображення, які дають основний обсяг інформації про пацієнта і його захворювання.

Комп’ютеризовані методи аналізу медичних зображень можуть забезпечити ефективні інструменти для кількісної та якісної інтерпретації медичних зображень з метою постановки диференційних діагнозів, спостереження під час хірургічного впливу та лікування. Існує ряд програмних продуктів, що дозволяють підняти проблему обробки медичних зображень  на якісно новий рівень.

Одним із інструментів, що дозволяє відображати, редагувати, аналізувати, опрацьовувати, зберігати та друкувати медичні зображення є програма Image. Тому, на кафедрі медичної інформатики ТДМУ при викладанні дисципліни «Медична інформатика» для студентів 2 курсу медичного та стоматологічного факультетів було впроваджено використання програми ImageJ при вивченні  теми «Обробка та аналіз медичних зображень».

Програма ImageJ дозволяє працювати з дво- та три- вимірними зображеннями, отриманими за допомогою різних методів та джерел.

Студентам запропоновано задачі, які демонструють діапазон  можливостей ImageJ при роботі з різними видами зображень.

  •     Перш за все,  це обрахунок кількості та аналіз клітин на прикладі набору ехімодерних ембріонів.
  • Завдання з обчислення фотосинтезованої частини листка дозоляє навчитися обчислювати площу об’єкта неправильної форми.
  • Цікавою та інформативною є задача з визначення довжини окремого ланцюжка РНК на основі зображення електронної мікроскопії.
  • В медичній практиці важливе місце займає дослідження рідин організму. ImageJ надає можливість проводити плямово-крапковий аналіз. Це дозволяє перехід від якісної ознаки (інтенсивність забарвлення) до кількісної (цифрового еквівалента)
  •  При проведенні гістологічних та наукових досліджень вагомим показником є інтенсивність забарвлення тієї чи іншої тканини. Студентам запропоновано показати вплив високожирної дієти  на ушкодження печінки у мишей. ImageJ має можливості розкладати колір в спектр і на основі цього зробити висновок про щільність забарвлення.
  • Використання програми  ImageJ в курсі медичної інформатики дозволяє майбутнім лікарям отримати ряд навиків з обробки медичних зображень, з подальшим застосуванням в різних галузях медицини. Запланованими завданнями з вивчення програми є розширена обробка зображень, отриманих з  різних  типів цифрової  діагностичної апаратури, а, також, обробка тривимірних зображень.
    У роботі підкреслено провідну роль медичних зображень у процесі діагностики. Показано актуальність вивчення 
методів аналізу медичних зображень у курсі медичної інформатики. 
У статті описано досвід використання програми ImageJ при вивченні методів аналізу та обробки медичних зображень 
на кафедрі медичної інформатики Тернопільського державного медичного університету ім. І. Я. Горбачевського. 

ЗАСТОСУВАННЯ ВІДКРИТОГО ПРОГРАМНОГО КОМПЛЕКСУ ДЛЯ ОБРОБКИ МЕДИЧНИХ ЗОБРАЖЕНЬ MEVISLAB ПРИ ВИВЧЕННІ КУРУ "МЕДИЧНА ІНФОРМАТИКА"

опубліковано 22 груд. 2016 р., 23:53 Андрій Семенець   [ оновлено 14 січ. 2017 р., 15:18 користувачем Дмитро Вiкторович Вакуленко ]


Обробка зображень є багатоплановим завданням. Сюди включають рішення задач фільтрації шумів, геометричної корекції, характеристичної корекції, посилення локальних контрастів, різкості, відновлення зображень та ін.

Для вирішення всіх перерахованих вище завдань в останні роки активно використовуються відповідні прикладні засоби. Існує ряд програмних продуктів, що дозволяють підняти проблему обробки медичних зображень  на якісно новий рівень

Одним із них є MeVisLab - гнучкий і простий в управлінні засіб для обробки зображень і візуалізації з акцентом на медицину. До його переваг відносять:

·        можливість роботи з великими, шестивимірними зображеннями (Х, у, z, колір, час, параметр користувача);

·        модульний принцип розробки алгоритмів;

·        ефективні прийоми візуального моделювання;

·        швидка і легка інтеграція в клінічних умовах завдяки стандартному інтерфейсу;

·        висока продуктивність.

Крім загальних алгоритмів обробки зображень і графічного підходу до програмування, MeVisLab включає в себе передові медичні модулі візуалізації для сегментації, реєстрації, кількісних морфологічних оцінок і функціонального аналізу..

На рис представлено результати кожного кроку в конвеєрі обробки з  використанням Output Inspector .


 
 
 
 Pис. 1. Вихід фільтра Convolution Рис.2. Вихід фільтра Morphology Рис. 3. Вихід фільтра Arithmetic2



провадження сучасних програмних продуктів, зокрема
MeVisLab, в навчальний процес та лікувальну практику сприяє оптимізації процесу опрацювання та представлення медичних зображень

Про оновлення "Інформаційної системи перевірки знань в медичній освіті"

опубліковано 22 груд. 2016 р., 23:48 Андрій Семенець


Розглянуто деякі аспекти інформатизації галузі медичної освіти. Показано необхідність оновлення програмного забезпечення ІСПЗМО при внесенні змін у методику проведення семестрового іспиту. Розроблено методику оновлення ПЗ ІСПЗМО, що полягає в створенні окремої підсистеми обробки результатів оцінювання тестових робіт студентів та усної співбесіди. Наведено приклад реалізації вказаної підсистеми у складі ІСПЗМО, як веб-додатку – ІС CSE. Показано практичну методику реалізації вказаного веб-додатку на мові програмування PHP з використанням відкритого веб-фреймворку Laravel.

Читати публікацію

Застосування МІС ЕМК при вивченні курсу "Медична інформатика"

опубліковано 22 груд. 2016 р., 23:42 Андрій Семенець


Показано актуальність впровадження МІС ЕМК в галузі охорони здоров’я України. Представлено короткий огляд комерційних та вільно-розповсюджуваних МІС ЕМК в рамках альтернативних підходів до автоматизації інформаційних процесів у лікувально-профілактичних закладах. Розроблено методику застосування комерційних та вільно-розповсюджуваних МІС ЕМК при викладанні окремих тем з курсу "Медична інформатика" для студентів медичного та стоматологічного факультетів. Створено набір типових завдань для вивчення функціональних можливостей МІС ЕМК "Доктор Елекс", OpenEMR, OpenMRS, OpenDental. Розглянуто можливості застосування вільно-розповсюджуваних МІС ЕМК в науково-дослідній роботі.

ЗАСТОСУВАННЯ РЕСУРСУ WOLFRAMALPHA ДЛЯ МАТЕМАТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ФАРМАКОКІНЕТИЧНИХ ПРОЦЕСІВ

опубліковано 22 груд. 2016 р., 05:24 Дмитро Вiкторович Вакуленко   [ оновлено 14 січ. 2017 р., 15:37 ]


На кафедрі медичної інформатики при  вивченні предметів «Комп’ютерні технології  у фармації» для студентів 4 курсу та «Вища математика» для студентів 1 курсу запропоновано ряд практичних занять, що базуються на вивченні методів системного аналізу. Вони передбачають дослідження хімічних реакцій першого та другого порядку, процесів розчинення лікарської речовини  з таблетки та рідин в організмі людини. Метою його вивчення є оволодіння теорією математичного моделювання фармацевтичних процесів і оволодіння методами їх дослідження. На сьогоднішній час є можливість використання програмного забезпечення спеціалізованого призначення.   Найбільш доцільним  є використання ресурсу математико-орієнтованого пошукового web-сервісу – WolframAlpha.

На рис. представлено графічні залежності кількості введених лікарських препаратів від часу для моделі одноразового введення препарату в орган з використанням ресурсу WolframAlpha.

Очевидно, що використання Wolfram|Alpha при вивченні вищої математики  дозволяє майбутнім фармацевтам отримати ряд навиків з подальшим застосуванням у практичній фармації, а саме коректо формулювати прикладну задачу, перекладати цю задачу на мову математики, розв’зувати за допомогою відповідного програмного пакету  та  інтерпретувати результат її розв’язку на реальну ситуацію.



Використання сучасних новітніх технологій в процесі викладання вищої математики, компютерних технологій у фармації сприяє формуванню вмінь та навичок роботи в умовах компютерного середовища, створенню, дослідженню математичних моделей різноматнітних явищ та процесів, демонстрації застосування математичних методів та їх дослідження. У статті розглянуто переваги та недоліки застосування математичної компетенції майбутніх фармацевтів та медиків. посилання на публікацію 

1-10 of 11