Симулятор реєстратора даних про опромінення

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний технічний університет України «КПІ»

Факультет біомедичної інженерії

Кафедра біомедичної інженерії

РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНА РОБОТА

з дисципліни «Технологія створення програмних продуктів»

на тему: «Симулятор реєстратора даних про опромінення»

Виконала Студентка 3 курсу

ФБМІ групи БМ-12

Кіяшко Олена Олександрівна

Перевірила

Старший викладач кафедри ЛДК ФБМІ

Кисельова Ольга Геннадіївна

Киев 2013



Зміст

1. Системний аналіз

1.1 Назва програми

1.2 Актуальність теми

1.3 Ціль створення програмного продукту

1.4 Область застосування

1.5 Споживачі такого апарату

2. Аналіз вимог

2.1 Вимоги до функціональних характеристик

2.2 Вимоги до надійності

2.3 Вимоги до складу і параметрів технічних засобів

2.4 Вимоги до кваліфікації та чисельності персоналу

2.5 Вимоги до програмної документації

2.6 Стадії розробки

2.7 Product Backlog

3. Проектування

3.1 Структурна схема

3.2 Схема ієрархічної структури системи

3.3 Діаграма Ганта

3.4 Блок-схеми основних алгоритмів

3.5 Діаграма сутність-зв'язок (ERD)

3.6 Діаграма функціонального моделювання (SADT)

3.7 Діаграма потоків-даних (DFD)

3.8 Діаграма USE CASE (діаграма варіантів використання)

4. Керівництво користувача з результатами тестування ПП

4.1 Запуск програми

4.2 Встановлення норми опромінення

4.3 Результати програми

4.4 Висновок за результатами програми і завершення роботи

Висновки і пропозиції

Список використаної літератури



1. Системний аналіз

1.1 Назва програми

Назва програми: «Симулятор реєстратора даних про опромінення».

1.2 Актуальність теми

Променева терапія є одним з основних методів лікування хворих із злоякісними пухлинами. У сучасній онкології хірургічні та променеві методи являються одними з основних при лікуванні хворих на злоякісні пухлини, а поєднання цих методів при багатьох формах пухлин значно покращують результати лікування. За ефективністю лікування променева терапія в неоперабельних випадках займає перше місце.

Необхідною умовою ефективного лікування онкологічних хворих є індивідуальний підхід, який включає: оцінку клінічного стану хворого, вибору виду та методу променевої терапії, доз та методик опромінення залежно від характеру і поширення патологічного процесу. Таким чином, головним завданням променевої терапії є підведення оптимальної дози опромінення до патологічного вогнища (з метою отримання терапевтичного ефекту), при мінімальних ушкодженнях нормальних тканин, розташованих в зоні опромінення.

1.3 Ціль створення програмного продукту

Даний стимулятор реєстратора даних про опромінення створений для порівняння з нормою величини дози випромінювання, що надходить на поверхню тіла хворого, реєстрації тривалості сеансу опромінення. Так при даній процедурі (дистанційної променевої терапії) хворий знаходиться в окремому блоці телегамматерапії, куди не може зайти медичний працівник, тому повна інформація з проведення опромінення повинна приходити лікаря або медсестри на гаджет, щоб з легкістю стежити за ходом лікування.

Променева терапія в Україні проводиться у радіологічних відділеннях обласних і міських онкологічних диспансерів та науково-дослідних інститутах. В арсеналі засобів, які застосовуються для лікування злоякісних новоутворень, променева терапія посідає одне з провідних місць і часто буває єдино можливим методом лікування. У 80% хворих з онкологічними захворюваннями променева терапія проводиться у поєднанні з хірургічним або хіміотерапевтичним методами лікування, а у 40% хворих вона являється методом вибору, і використовується як самостійний радикальний метод лікування. При багатьох формах злоякісних пухлин поєднання цих методів значно покращує результати лікування, а в неоперабельних випадках променева терапія за ефективністю - займає перше місце. Покращились як безпосередні, так і віддаленні результати променевого лікування за рахунок стійкої регресії пухлини із збереженням функції ураженого органу.

Сучасний технічний арсенал медичної апаратури для далекодистанційної променевої терапії з різними джерелами випромінювання дає можливість значно підвищувати ефективність променевої терапії злоякісних пухлин.

Устрій, оснащення та організація роботи гамма-терапевтичного відділення здійснюється на підставі законодавчих актів норм радіаційної безпеки (НРБУ) та основних санітарних правил (ОСП).

Гамма-терапевтичне відділення у своєму складі має: кабінет для топометричної підготовки хворого та кабінет для проведення променевого лікування. Гамма-терапевтичний кабінет (кабінет для проведення променевого лікування) складається із пультової та процедурної кімнат. Пульт гамма-терапевтичної установки розташовується у пультовій кімнаті і забезпечує контроль за роботою апарату та дозування робочого пучка. Візуальний контроль за хворими здійснюється при допомозі телевізійних установок.

Гамма-терапевтичний апарат знаходиться у процедурній кімнаті. Стіни і стеля цього приміщення побудовані із баритобетону, що забезпечує захист від гамма-випромінювання основних і суміжних кімнат, а металеві двері виготовлені із свинцю товщиною не менше 8 см. Приточно-витяжна вентиляція забезпечує в процедурній і пультовій кімнатах трикратний обмін повітря протягом години.

На сучасному етапі для лікування злоякісних пухлин використовують гамма-терапевтичні апарати: АГАТ-С, ЛУЧ (для статичного опромінення), АГАТ-Р, РОКУС, Тератрон (для статичного та динамічного опромінення) та апарати з джерелами високих енергій (від 6 до 23 МеВ). Відстань від джерела випромінювання до поверхні шкіри хворого складає від 75 см до 2 м.

Даний симулятор дозволяє, в разі яких-небудь неполадок з основним пультом управління, визначити отриману дозу опромінення, що є найважливішим аспектом у ході всієї процедури, простежувати хід процедури, захищає медичний персонал у разі відхилення від поставленого плану лікування, проводить контроль робочого місця та індивідуальної дозометріі.

Таким чином, не тільки лікуючий лікар, а й молодший медичний персонал зможе контролювати хід такої небезпечної процедури, що може набагато полегшити, убезпечити процес опромінення людського організму.

променевий медичний апаратура технічний

1.4 Область застосування

Система може служити базою для розробки засобів комплексного моніторингу стану пацієнта в ході повного опромінення організму, контролю стану пацієнта при проведенні даної процедури. Адже, для успішного лікування хворих при проведенні променевої терапії необхідно виконувати такі головні принципи:

* Променева терапія призначається суворо за показаннями.

* Обов'язковими умовами є достовірність діагнозу, верифікація процесу та відсутність протипоказань.

* Вибір оптимальної дози опромінення патологічного вогнища з метою отримання терапевтичного ефекту.

* Мінімальне опромінення нормальних тканин (органів), що оточують пухлину, та збереження реактивності всього організму.

* Променева терапія повинна бути проведена в оптимальні строки.

* Курс променевого лікування повинен бути, у міру можливості, однократним та максимально радикальним.

* Проведення променевої терапії повинно супроводжуватися лікувальними заходами для підвищення захисних сил організму з метою отримання мінімальної реакції з боку органів і систем.

1.5 Споживачі такого апарату

Такий ВП знадобиться старшому і молодшому медичному персоналу для полегшення їх роботи в ході процедури, для додаткового контролювання стану пацієнта, і технологам, які будуть стикатися з роботою на апаратах такого типу. Можна буде протестувати такий апарат і зрозуміти які параметри можна регулювати, коли виводитися тривога і яка її причина, уникнути будь-яких небезпечних наслідків у ході лікування, чому сприяє особливий контроль над проведенням процедури.



2. Аналіз вимог

2.1 Вимоги до функціональних характеристик

Програма повинна забезпечувати виконання перерахованих нижче функцій:

занесення встановленої лікарем-радіологом норми опромінення для конкретного плану лікування ;

занесення рекомендованого часу продовження процедури ;

розрахунок оптимального плану проходження процедури ;

генерація показника отриманої дози опромінення протягом певного часу ;

контроль відмінності отриманої дози опромінення від встановленої ;

вивод на екран графіків, що відображають посекундно дози випромінювання ;

вивод на екран тривоги у разі відхилення від поставленої норми ;

Запис результатів аналізу у файл і збереження результатів.

2.2 Вимоги до надійності

Безвідмовна робота в особливо складних умовах ;

захист від раптового відключення живлення внаслідок помилки користувача або зовнішнього впливу ;

забезпечувати час відновлення після відмови (збоїв) ;

бути стійким до хибних дій користувача (помилки у діях персоналу не повинні приводити до збоїв (відмов) у роботі програмного забезпечення ;

забезпечувати гарантований контроль вхідної та вихідної інформації ;

малогабаритні формати.



2.3 Вимоги до складу і параметрів технічних засобів

До складу технічних засобів повинен входити IBM - сумісний персональний комп'ютер який включає в себе:

Процесор Pentium-2.0Hz, не менше;

Оперативна пам'ять обсягом не менше 1 Гігабайт;

HDD, 40 Гігабайт, не менше;

Операційну систему Windows, 2003/2007/Vista;

Середовище розробки лабораторних віртуальних приладів NI LabVIEW2011.

2.4 Вимоги до кваліфікації та чисельності персоналу

Мінімальна кількість персоналу , необхідного для роботи програми , має становити не менше 2 штатних одиниць - системний адміністратор і кінцевий користувач програми - лікар - радіолог або молодший медичний персонал. Системний адміністратор повинен мати вищу профільну освіту та сертифікати компанії-виробника операційної системи. У перелік завдань, що виконуються системним адміністратором , повинні входити:

а ) завдання підтримки працездатності технічних засобів ;

б) завдання установки (інсталяції ) і підтримки працездатності системних програмних засобів - операційної системи і розробленої програми;

в) завдання установки (інсталяції ) програми ;

г) завдання створення резервних копій.

2.5 Вимоги до програмної документації

Системний аналіз

Аналіз вимог

Структурна схема розробки

Ієрархічна структура розробки

Діаграма Ганта

Блок-схеми основних алгоритмів

Діаграма сутність-зв'язок (ERD)

Діаграма функціонального моделювання (SADT)

Діаграма потоків-даних (DFD)

Життєвий цикл процесу розробки.

Додаткові інструментарії

Опис програмного коду (Інструкція програміста)

Керівництво користувача з результатами тестування ПП.

Рекомендації

Висновки

Список літератури

2.6 Стадії розробки

Розробка даного програмного продукту проводиться по каскадній (класичній) моделі життєвого циклу. Переваги цієї моделі:

дає точний послідовний план ;

дає точний часовий графік ;

дає можливість на кожному етапі отримувати закінчений пакет документації.

Розробка включає в себе такі стадії:

1.Системний аналіз;

2.Аналіз вимог;

3.Проектування;

4.Кодування;

5.Тестування;

6.Супровід.



2.7 Product Backlog

Product Backlog - документ, що містить список вимог до функціональності ПП, які впорядковані за ступенем важливості. З нього все починається. При цьому всі вимоги описані зрозумілою для замовника мовою.Елементи цього документа називаються «історіями», user story, а іноді елементами backlog'a. Найбільш зручним буде застосування табличній форми Backlog'а (частіше використовується Excel).

Таблица 2.1

ID	Name	Impor-tance	Initial Estimate	Как применять	Примечания
1.	Введення параметрів для проведення процедури	21	2	Занесення встановленої лікарем-радіологом норми опромінення для конкретного плану лікування; занесення рекомендованого часу продовження процедури.
2.	Розрахунок оптимального плану проходження процедури	55	8	Знаючи точний діагноз пацієнта розрахувати потрібні для лікування дози випромінювання і час впливу.	Розрахунок повинен виробляти безпосередньо лікуючий лікар.
3.	Генерація показника отриманної дози опромінення протягом певного часу	48	3	Генеруємо довільним чином потік та встановлену норму.	Потрібно збереження сигналу в файл.
4.	Висновок на екран графіків, відповідних проведенню процедури	17	10	Після обробки всіх параметрів виводимо на екран графік зіставлення норми з отриманою кількістю опромінення.	Всі отримані результати повинні зберігатися в БД на випадок повторного лікування.
5.	Контроль правильності проведення процедури	35	15	Перевіряємо відповідність параметрів, дотримання норми. При відхиленні загоряється кнопка тривоги, що свідчить про порушення в ході процедури.



3. Проектування

Проектування програмного забезпечення -- це процес розроблення, що виконується після етапу аналізу і формування вимог. Задача проектування -- перетворення вимог до системи у вимоги до ПЗ і побудова на їхній основі архітектури системи.

3.1 Структурна схема

Це структурна схема компонентів системи, взаємодіючих між собою через інтерфейси. Компоненти можуть складатися з послідовності більш дрібних компонентів та інтерфейсів. Розроблення архітектури ґрунтується на загальних довідниках, класифікаторах та ін. У ній ідентифікуються загальні частини системи, у тому числі готові програмні продукти і заново розроблені компоненти, а також багаторазово використовувані в інших застосуваннях.

Побудова архітектури системи здійснюється шляхом визначення цілей системи, її вхідних і вихідних даних, декомпозиції системи на підсистеми, компоненти або модулі та розроблення її загальної структури.

Основні розв'язки щодо структури системи приймаються групою архітекторів і аналітиків. Вони передають окремі частини системи для реалізації невеликим групам розробників.

3.2 Схема ієрархічної структури системи

Ієрархічна структура - структура складної системи, в якій існує підрозділ безлічі складових її елементів на підмножини і елементи різних рівнів, що володіють певним ступенем саморегулювання і пов'язані багатоступінчатими відносинами підпорядкування одних підсистем рівнів (“нижчих”) іншим - більш “високим”.



3.3 Діаграма Ганта

Діаграма Ганта - це тип діаграм, який використовується для ілюстрації плану, графіка робіт за будь-яким проектом. Є одним з методів планування та управління проектами. Діаграма Ганта представляє собою відрізки (графічні плашки), розміщені на горизонтальній шкалі часу. Кожен відрізок відповідає окремому завданню або підзадачі. Завдання і підзадачі, складові плану, розміщуються по вертикалі. Початок, кінець і довжина відрізка на шкалі часу відповідають початку, кінцю і тривалості завдання. На деяких діаграмах Ганта також показується залежність між завданнями.

Рис. 3.3.1.

Рис. 3.3.2.



3.4 Блок-схеми основних алгоритмів

Основна мета програми - контролювати хід процедури, а саме кількість випромінювання. Отже, основним елементом є модуль порівняння кількості випромінювання з встановленим (нормою). Блок-схема даного алгоритму:

Програмний код даного алгоритму:

Рис 3.4.2.

Загальний алгоритм програми :

Програмний код даного алгоритму:

Рис. 3.4.4.

3.5 Діаграма сутність-зв'язок (ERD)

Діаграма сутність-зв'язок - діаграма, призначена для графічного представлення моделі даних, що розробляються програмною системою; за допомогою цього виду нотацій можна описати окремі компоненти концептуальної моделі даних і сукупність взаємозв'язків між ними, що мають важливе значення для розроблюваної системи.

3.6 Діаграма функціонального моделювання (SADT)

Функціональна модель SADT відображає структуру процесів функціонування системи та її окремих підсистем, тобто виконувані ними дії і зв'язки між цими діями. Для цієї мети будуються спеціальні моделі, які дозволяють у наочній формі представити послідовність певних действій. модель SADT являє собою серію ієрархічно взаємопов'язаних діаграм із супровідною документацією, яка розбиває вихідне уявлення складної системи на окремі складові частини.

3.7 Діаграма потоків-даних (DFD)

DFD представляється у вигляді деякої інформаційної моделі, основними компонентами якої є різні потоки даних, які переносять інформацію від однієї підсистеми до іншої. Кожна з підсистем виконує певні перетворення вхідного потоку даних і передає результати обробки інформації у вигляді потоків даних для інших підсистем.

3.8 Діаграма USE CASE (діаграма варіантів використання)

Діаграма прецедентів в UML - діаграма , що відображає відносини між акторами і прецедентами і є складовою частиною моделі прецедентів , що дозволяє описати систему на концептуальному рівні. Суть діаграми варіантів використання полягає в наступному. Проектована система представляється у вигляді безлічі сутностей або акторів , що взаємодіють з системою за допомогою варіантів використання . При цьому актором (actor) або дійовою особою називається будь сутність , що взаємодіє з системою ззовні. Це може бути людина , технічний пристрій , програма або будь-яка інша система , яка може служити джерелом впливу на модельовану систему так , як визначить сам розробник. Варіант використання служить для опису сервісів , які система надає акторові. Діаграма варіантів використання може доповнюватися пояснювальним текстом , який розкриває зміст або семантику складових її компонентів.



4. Керівництво користувача з результатами тестування ПП

4.1 Запуск програми

Програму можна запустити в програмі LabVIEW 11 за допомогою пункту меню, що випадає вкладки «Operate» - «Run» (Рис. 4.1.1.) Або за допомогою клавіш CLTR + R.

Рис. 4.1.1.

4.2 Встановлення норми опромінення

Медичний працівник встановлює норму випромінювання, яка прописана лікарем-радіологом в результаті обстеження пацієнта, як показано на малюнку 4.2.1.

Рис. 4.2.1.

4.3 Результати програми

Результати програми відображаються в трьох видах: показниками значень отриманого випромінювання та установленой норми, графіками відхилення показників, активації кнопки тривоги. За допомогою пересування повзунка користувач може змінити величину показників.

Рис. 4.3.1.

4.4 Висновок за результатами програми і завершення роботи

Після аналізу отриманих результатів користувач може зробити свій висновок про проведеній процедурі. Всі дані автоматично зберігаються в архів, Всі дані автоматично зберігаються в архів, що може завжди стати в нагоді при повторному обстеженні. Прилад дозволяє, в разі яких-небудь неполадок з основним пультом управління, визначити отриману дозу опромінення, простежувати хід процедури, захищає медичний персонал у разі відхилення від поставленого плану лікування, проводить контроль робочого місця та індивідуальної дозометріі.

Завершення програми можливо натисканням кнопки «СТОП» або шляхом вибору пункту меню, що випадає вкладки «Operate» - «Stop» (Рис.4.4.1.).

Рис. 4.4.1.



Висновки і пропозиції

У сучасній медицині існує велика безліч різноманітних технологій, направлених на поліпшення якості медицини, зменшення витрат часу і полегшення процесів. Променева терапія в Україні проводиться у радіологічних відділеннях обласних і міських онкологічних диспансерів та науково-дослідних інститутах. В арсеналі засобів, які застосовуються для лікування злоякісних новоутворень, променева терапія посідає одне з провідних місць і часто буває єдино можливим методом лікування. Покращились як безпосередні, так і віддаленні результати променевого лікування за рахунок стійкої регресії пухлини із збереженням функції ураженого органу.

Сучасний технічний арсенал медичної апаратури для далекодистанційної променевої терапії з різними джерелами випромінювання дає можливість значно підвищувати ефективність променевої терапії злоякісних пухлин. Поставленим завданням РГР було створення симулятора регістратора даних про опромінення, який, так само, у своєму роді, спрямований на полегшення процесу дистанційного опромінення. Це обладнання створено для порівняння з нормою величини дози випромінювання, що надходить на поверхню тіла хворого, реєстрації тривалості сеансу опромінення, для того, щоб не тільки лікуючий лікар, а й молодший медичний персонал контролював хід такої небезпечної процедури, для забезпечення правильності та ефективності лікування.

З часом така система може служити базою для розробки засобів комплексного моніторингу стану пацієнта в ході повного опромінення організму, контролю стану пацієнта при проведенні даної процедури.

Удосконалення даної програми можливо в додаванні безлічі інших важливих параметрів, які відповідають даним критеріям, в розширенні обстежуючої області та удосконаленні інтерфейсу.



Список використаної літератури

1. Кисельова О. Г., Практикум з програмування в NI LabVIEW: навч. Посібю., О.Г. Кисельова, А.В. Соломін. - К.: НТУУ «КПІ», 2012.-200с. - 100пр.

2. Оксанич А.П. Програмні засоби систем управління (LabVIEW) : Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів. Кривий Ріг: Мінерал, 2007. - 503 с.

3. Вершинина Е.В., Гонченко М.С. Обзор моделей жизненного цикла разработки программного обеспечения.

4. Визильтер Ю. В., Желтов С. Ю. Обработка и анализ цифровых изображений с примерами на LabVIEW и IMAQ Vision. Москва, 2007, с. 78-312.

5. Трэвис Дж., Кринг Дж. LabVIEW для всех. Москва, 2008.

Размещено на Allbest.ru

...