Размещено на http://www.allbest.ru/

ГАПОУ «Волгоградский медицинский колледж»

«Компьютерные модели в медицине»

По дисциплине «Информатика»

Выполнила:

Тажутдинова З.

Проверила:

Недолуга И.А.

Волгоград 2019

Модель -- это создаваемое человеком подобие изучаемого объекта (макет, изображение, схема, карта, словесное описание, математическое представление и т.п.). Метод моделирования состоит в исследовании объекта, явления или процесса путем построения моделей и их изучения. Модель всегда проще реального объекта, но она позволяет выделить главное, не отвлекаясь на детали. Необходимость моделирования объясняется принципиальной невозможностью исследования многих объектов или большой ресурсоемкостью их изучения.

В медицине модели применяются для исследования структур, функций и процессов на разных уровнях организации живого организма: атомарно-молекулярном, субклеточном, клеточно-тканевом, органно-системном, организменном, биоценотическом.

В медицине, как и в биологи, используются в большинстве случаев биологические, физико-химические, математические модели. Исторически сложилось, что в медицине до сих пор широко распространены словесные описания объектов и процессов пр(например, заболеваний), а в последние десятилетия все чаще применяются информационные модели.

Биологические модели в медицине применяются для воспроизводства на лабораторных животных заболеваний или состояний, встречающихся у человека. Таким образом, в эксперименте исследуются механизмы возникновения заболевания, его этиология, патогенез, течение, изучаются варианты воздействия на протекание болезни, сравнивается эффективность применения различных лечебных пособий. В эксперименте, например, моделируются ишемические нарушения и гипертоническая болезнь, злокачественные новообразования и генетические заболевания, инфекционные процессы и др.

Для реализации биологических моделей экспериментальным животным вводят токсины, заражают их микробами, перевязывают сосуды, исключают из пищи определенные вещества, помещают в искусственно создаваемую среду обитания и др. Подобные экспериментальные модели применяются в нормальной и патологической физиологии, генетике, фармакологии, хирургии, реаниматологии.

Физикохимические модели имитируют сложные акты поведения, например формирование условного рефлекса.

Удачным следует признать опыт построения электронных схем, моделирующих биоэлектрические потенциалы в нервной клетке и синапсе на основе данных электрофизиологических исследований.

В настоящее время в медицине самое широкое распространение получили математические модели. Они используются практически во всех ее областях. Математические модели применяются для изучения сложных физиологических процессов, диагностики патологических состояний, исследования взаимодействия систем организма в норме и патологии, при изучении эпидемических процессов, в клинической иммунологии, фармакокинетике.

Из математических моделей, известных в физиологии, следует упомянуть модель возбуждения нервного волокна, предложенную А.Ходжкином и А.Хаксли.

Модель сердечной деятельности Ван дер Пола и Ван дер Марка, основанная на теории релаксационных колебаний, позволила предсказать возможность особого нарушения сердечного ритма, впоследствии обнаруженного у человека.

Ярким примером использования математической модели для обобщения накопленных экспериментальных знаний является модель кровообращения Ф. Гродинза. Построением и исследованием моделей кровообращения, применяющихся в практике российской сердечно-сосудистой хирургии, занимается В.А.Лищук.

В медицинской информатике широко используется моделирование, особенно часто математическое и информационное. Математические модели используются для расчета клинически значимых показателей при обработке сигналов и изображений, для описания заболеваний и состояний при вычислительной диагностике и прогнозировании. Информационное моделирование все чаще применяется при описании деятельности ЛПУ и их подразделений. И информационное, и математическое моделирование применяется в задачах, связанных с управлением здравоохранением.

Типы математических моделей в медицине* Детерминированные - формула описывает функциональную связь между показателями.

Например, минутный объем крови - это произведение фракции выброса крови левым желудочком сердца на частоту сокращений сердца.

* Описательные - описывают поведение некоторой системы и не предназначены для целей управления. Например, формулы, описывающие изменение концентрации лекарственного вещества в крови после его введения .

Классификация моделей по способу представления

* Предметные модели - воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальном мире. Например, искусственный хрусталик, искусственный тазобедренный сустав, скелет человека

* Информационные модели - отражают свойства объектов, предметов или процессов с помощью ассоциативных знаков (слова, рисунки, схемы, чертежи, формулы и т.д.). Например, схема кровоснабжения сердца.

Типы информационных моделей: словесные, графические, математические.

В зависимости от структуры информационные модели делятся на табличные, иерархические и сетевые.

Классификация информационных моделей в зависимости от временного фактора

* Статические - модель описывает систему в определенный момент времени.

Например, классификации заболеваний, методов исследования.

* Динамические - описывает процессы изменения и развития систем. Например, схематическое описание развития физиологических систем в процессе развития ребенка

Математическое моделирование при разработке лекарств Сегодня создание новых лекарств является очень сложной и рискованной областью для инвестиций. Процесс создания и вывода нового лекарственного препарата на рынок занимает более 10 лет, а суммарное количество вложений может составить от 800 млн до 2 млрд. долл. Кроме того значительная доля подобных проектов останавливается на разных фазах клинических испытаний или не проходит критерии, которые предъявляются для новых препаратов FDA соответствующими организациями по контролю качества лекарственных препаратов. Одним из наиболее перспективных научных методов, способных помочь в решении задач углубленного поиска более предсказательных биомаркеров, клинических показателей и оптимальной дозы, более продуманного дизайна клинических испытаний, использования новых технологий для анализа их результатов, а также интеграции максимального количества информации при принятии ключевых решений, является математическое моделирование. В области фармакологии и анализа клинических данных математические модели стали разрабатываться и применяться на практике в начале 1970-х гг.. Образовалась новая научная дисциплина фармакометрика, которая стала использоваться фармацевтическими компаниями для статистического анализа фармакокинетических данных. В середине 1980-х гг. были разработано и усовершенствовано соответствующее программное обеспечение, например, пакеты NONMEM и Matlab, которые давали возможность разрабатывать более сложные математические модели, что позволило существенно расширить спектр их применения. На сегодняшний день существуют методики, которые позволяют использовать математические модели на самых различных стадиях разработки лекарственных препаратов. Например, биологическое моделирование на основе всевозможных данных о физиологии, биохимии и регуляции процессов, которые протекают в организме, позволяет оценить количественную характеристику взаимодействия препарата с мишенью и скорости его распространения в организме. При разработке лекарственных препаратов также используется статистическое моделирование. Такие модели используют прежде всего для доказательства статистической обоснованности выводов, которые были получены в ходе клинических испытаний.

Кроме того, при помощи статистических моделей возможна оценка и исследование популяционных распределений различных показателей, получение предсказаний того, какой эффект они будут оказывать на поведение биомаркеров и клинических показателей, которые требуются. Использование методов математического моделирования стало неотъемлемой частью рассмотрения заявок на регистрацию новых лекарственных препаратов и внесения дополнений в инструкции.

сть компьютерные программы, позволяющие врачу изучить особенности артикуляционных движений и окклюзионных контактов пациента в анимированном объемном виде на экране монитора. Это - так называемые виртуальные, или 3D артикуляторы. Например, программы для функциональной диагностики и анализа особенностей окклюзионных контактов: MAYA, VIRA, ROSY, Dentcam, CEREC 3D, CAD (AX Compact). Для выбора оптимального метода лечения с учетом особенности клинической ситуации разработаны автоматизированные системы планирования лечения. Даже проведение анестезии может контролировать компьютер. [8]-

Компьютерное моделирование в протезировании зубов

Компьютерное моделирование, как уже становится ясно из самого названия технологии, позволяет использовать при протезировании зубов обычный компьютер. При помощи него создается модель протезов, выбирается точное место их фиксации. При этом пациент также активно участвует в процессе - вместе с врачом выбирает цвет эмали и даже форму будущих зубов.

Что позволяет компьютерное моделирование в протезировании зубов?

• создать идеально подходящие зубные протезы (с отклонением не более нескольких десятых миллиметра), подобрать форму, наиболее соответствующую натуральным зубам пациента, и необходимый цвет эмали,

• заранее увидеть зубные протезы «в действии» - то есть в челюсти пациента, с которой сделан компьютерный снимок,

• заранее увидеть будущую улыбку - с установленным зубным протезом,

• рассмотреть челюсть перед имплантацией, увидев все полости, все пазухи, все корни соседних зубов, все нервы и сосуды, все опухоли, если таковые имеются. В результате врач получает возможность спланировать имплантацию зубов заранее.

Применение компьютерного моделирования в протезировании зубов быть единичная коронка, съемная или постоянная конструкция, рассчитанная на пару зубов или весь зубной ряд, подбирается цвет коронок,

• пациент приходит к врачу: проводится предварительная оценка состояния челюсти и зубов,

• зубы при необходимости залечиваются,

• снимаются слепки - но не восковые, а электронные: компьютер сканирует челюсть и создает ее трехмерную проекцию на экране,

• внутри компьютера создается модель протеза - это может

• модель переносится на автоматический станок, на котором из заданных материалов создается зубной протез.

Раньше все станки, которые вытачивали зубные протезы, настраивались человеком вручную, по меркам, также снятым вручную. Поэтому о точности, особенно с первого раза, говорить не приходилось. Сегодня стоматологические приборы настраиваются автоматически, в соответствии с параметрами, которые задает компьютер после анализа фотографии челюсти пациента. Поэтому неточности и человеческие ошибки тут исключены. биологический математический компьютерный стоматология

Сегодня зубные коронки, тончайшие виниры и люминиры выпиливаются станками в автоматическом режиме - быстро и с первого раза. В результате врач просто фиксирует протез, без предварительной его примерки и последующей подгонки.

Стоит отметить, что данный вид дополнительного протезирования, заметно увеличивает стоимость общего лечения, да и доступно моделирование далеко не в каждой клинике. Однако в современном мире за получение продукта высочайшего сорта всегда необходимо дополнительно платить, к тому же правильно спроектированный и созданный протез не только не доставит дискомфорт владельцу, но и прослужит в разы большее количество времени.

Размещено на Allbest.ru