4 СУЧАСНІ ВИМОГИ ДО БІОМЕДИЧНОЇ АПАРАТУРИБіомедична апаратура (БМА) – це сукупність технічних систем, об’єднаних єдиною цільовою функцією і внутрішньою архітектурою, що забезпечують реалізацію заданих характеристик, визначених у технічному завданні або медико-технічних вимогах (МТВ). Структура вимог, які висувають до БМА наведена на рисунку 11. При проектуванні БМА, крім зазначених, необхідно враховувати також загальні, спеціальні, експлуатаційні та метрологічні вимоги. Загальні вимоги: - ефективне, відповідно до ТЗ (або МТВ), вирішення поставлених задач в автоматичному та автоматизованому режимах; - надійність складових вузлів та блоків, а також загальна надійність БМА відповідно до ГОСТ 23.256-86; - висока уніфікація і ремонтоздатність БМА; - можливість послідовного нарощування апаратних засобів та збільшення їх продуктивності в процесі експлуатації та розвитку; - можливість з’єднання з потужними обчислювальними комплексами; - повна електробезпека пацієнта за ГОСТ 12.2.025-76. Спеціальні вимоги включають в себе: - вимоги до режиму оброблення даних; - вимоги до амплітудних, часових та частотних характеристик вхідних засобів, їх чутливості, рівня шумів та ін.; - допустимі похибки до кожного фізіологічного показника; - вимоги до інтерфейсів; - вимоги до мікрокомп’ютера, в тому числі – до продуктивності процесора, об’ємів внутрішньої та зовнішньої пам’яті; розрядності та швидкодії АЦП; - вимоги до маси і габаритів; - захист оперативної пам’яті від зникнення напруги живлення та несанкціонованого доступу; - наявність самодіагностувальної функції. Існуючі конструктиви медичної апаратури дозволяють визначити деякі тенденції в її проектуванні: - введення сенсорних та псевдосенсорних органів керування, в тому числі клавіатур, що дозволяє підняти рівень комфортності приладів та забезпечити зручну дезінфекцію їх поверхні; - зменшення числа оперативних органів керування, що, по-перше, підвищує надійність в цілому і, по-друге, забезпечує необхідну комфортність та зручність експлуатації; - підвищення безпеки лікарів і пацієнтів за рахунок максимального використання пластмас та спеціальних схемотехнічних рішень. Вимоги до метрологічного забезпечення включають в себе комплекс правил, положень і вимог технічного, економічного і правового характеру, що визначають організацію і порядок проведення робіт з повірки засобів вимірювань, метрологічної ревізії та експертизи. Кількісне оцінювання апаратних засобів повинно проводитись за рядом критеріїв, наприклад, за завадостійкістю, яка відображає здатність БМА працювати з заданою ефективністю в умовах дії перешкод та характеризується формулою [1]: де – ефективність дії перешкод,
Ступінь складності апаратних засобів визначається так [2]: де T – складність БМА; Основною вимогою до програмних засобів є вимога колективного розроблення, яке передбачає обов’язкову участь та взаємодію в розробленні спеціальних алгоритмів та програм математиків, програмістів і медиків. Тільки виконання цієї вимоги дозволяє: - забезпечити повноцінну реалізацію мети та задач, сформульованих в ТЗ або МТВ; - оптимізувати структуру апаратно-програмних засобів відповідно до конкретних умов їх функціонування; - забезпечити потрібний рівень психологічної сумісності комплексу "лікар-ЕОМ-пацієнт". З урахуванням цього деякі вимоги до програмного забезпечення можуть бути подані таким чином: - вимоги перенесення – характеризують здатність розробленої програми бути перенесеною на різні процесори при умові використання однієї операційної системи та малих витратах; - вимоги гнучкості – це ступінь відповідності розробленого програмного забезпечення таким критеріям: часу написання, часу виконання, обсягу пам’яті; - ефективність роботи – характеризує можливість роботи програми при наявності обмежень на пам’ять; - вимога перевірності – характеризує структуру програми і організацію введення-виведення, що дозволяє здійснювати оперативний контроль програми; - складність програми – характеризує ступінь сприйняття програми іншим програмістом та можливість її вдосконалення в процесі роботи; - вимоги функцій довжини програми, що передбачають таку її структуру, при якій вона забезпечує реалізацію зазначеної в ТЗ функції та займає при цьому мінімально можливий об’єм пам’яті; - вимоги автономності, які визначають, що дана програма повинна бути пов’язана з іншою мінімальною кількістю вхідних та вихідних даних. Бібліотеки програм за своїм значенням можуть бути класифіковані на бібліотеки вихідних програм, бібліотеки спеціальних програм, бібліотеки сервісних програм і т. д. Кінцева точність роботи апаратно-програмних засобів (АПЗ) обумовлена точністю системи алгоритмів та елементів апаратури, що реалізує вибрану систему алгоритмів [2]. Ідеальною апаратурою будемо називати таку, що реалізує систему алгоритмів і працює без помилок в процесі контролю та управління при максимальній невизначеності стану оператора [2]. Реальною апаратурою будемо називати таку, що працює з кінцевою точністю за алгоритмом, вибраним із умови отримання максимуму інформації [2]. Природно, що реальні апаратно-програмні засоби мають в процесі роботи деякі втрати, сумарна кількість яких складає: ∆V(t0,t1) = ∆Vалг (t0,t1) + ∆Vап (t0,t1) + ∆Vінф (t0,t1) + ∆Vарт (t0,t1), де ∆Vалг – втрати, що обумовлені недосконалістю алгоритмів; ∆Vап – втрати, що обумовлені кінцевою точністю апаратури; ∆Vінф – втрати, що обумовлені кінцевою точністю інформаційного забезпечення; ∆Vарт – втрати, що обумовлені впливом артефактів в процесі функціонування АПЗ; Сумарні втрати, в свою чергу, обумовлюють три види помилок: невиявлені відмови, помилкові відмови і реальні відмови, що впливають на загальну надійність і точність функціонування апаратно-програмних засобів.
Контрольні запитання:
1. В чому різниця між ергономічними та естетичними вимогами до БМА? 2. Як маркується апаратура при транспортуванні до користувача? 3. Що таке показники призначення? 4. В чому різниця між поняттями уніфікація, стандартизація і технологічність БМА? 6. Які сучасні тенденції в конструюванні БМА ви можете назвати? 7. Які критерії використовуються для оцінювання БМА? 8. Чи пов’язані між собою вимоги перевірності та складності програм? |