Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние исследований по теме диссертации 8
1.1. Развитие языков, методов и технологии программирования 8
1.2. Развитие справочно-информационных систем 14
Глава 2. Управление взаимодействием функциональных элементов в прикладных программах 22
2.1. Элементы языка управления заданиями в ОС ЕС 24
2.2. Абстрактное пространство состояний 26
2.3. Структура прикладной программы 33
2.4. Контроллер состояния 36
2.5. Событийное управление и взаимодействие функциональных элементов 38
Глава 3. Принципы организации и построения справочной системы 43
3.1. Недостатки справочников, построенных по гипертекстовой технологии 43
3.2. Ссылочный подход организации справочной системы... 47
3.3. Достоинства ссылочного подхода организации справочной системы 50
Глава 4. Разработка и применение Автоматизированных рабочих мест в медицине, образовании и промышленности
4.1. Графический пакет для построения и исследования различных зависимостей 54
4.2. Контроллер памяти 61
4.3. Справочная подсистема 62
4.4. Рабочее место врача кардиолога 65
4.5. Использование управления функциональных элементов при администрирование SQL сервера 81
5.Приложение 83
Литература
- Развитие справочно-информационных систем
- Абстрактное пространство состояний
- Ссылочный подход организации справочной системы...
- Рабочее место врача кардиолога
Развитие справочно-информационных систем
Среди недостатков справочников, построенных по гипертекстовой технологии можно выделить следующие: невозможность быстрого изменения и дополнения справочной информации, жесткие связи между элементами гипертекста, невозможность одновременного ведения нескольких справочников, весь текст, представлен в виде отдельных элементов сетки или дерева, а это не позволяет справочную информацию просматривать как книгу. Рассмотрим эти недостатки более подробно. При изменении или дополнении справочной информации необходимо новую или измененную информацию представить в древовидном или сеточном виде, необходимо заново формировать гипертекст, установить связи между элементами гипертекста, а это труд нескольких высококвалифицированных программистов. Это особенно злободневно при формировании справочников медицинских, юридических, экономических. Рассмотрим на примере юридического справочника. Пусть сформирован юридический справочник основных законов. Пока он формировался или доходил до пользователя изменился один из пунктов, какого то закона. Справочник уже не отражает действительность. Для того, чтобы привести справочник в соответствии с законами, необходимо изменять структуру дерева, менять его элементы, изменять связи между добавленным элементом и убирать между удаленным. Это означает, что весь справочник надо переделывать заново, а для этого нужны высоко квалифицированные специалисты, а лучше непосредственно разработчики старого справочника, т.к. новому человеку разобраться в связях не простая задача.
Жесткие связи не позволяют делать переходы между всеми элементами гипертекста. Поясним это на примере: пусть у нас есть гипертекстовая древовидная модель части раздела динамики обучающего справочника по физике (см. рис.3.1).
Справочник состоит из определения раздела физики, изучающего динамику поступательного движения и ссылок на основные определения и законы. По справочнику можно двигаться только по линиям со стрелками. Пусть мы пришли к определению второго закона Ньютона. В определении фигурируют понятия: масса тела, сила и ускорение. Допустим, мы забыли или не знаем Динамика поступат. движения
Древовидная модель элемента справочника по физике одно или все эти понятия. В данном случае пусть мы не можем понять 2-й закон Ньютона. Для того, чтобы узнать определения вышеуказанных понятий, мы должны по стрелочкам подняться на основании дерева - "Динамика постулат, движения" и из него перейти к узлу дерева "основные определения", а потом уже выбрать интересующее понятие. Когда справочник имеет простую структуру, как в разобранном примере, то, в принципе, можно догадаться, как это сделать. В реальной жизни справочники имеют гораздо большие размеры и переход от одного понятия к другому становится проблематичным. После того, как мы выяснили смысл основных понятий, мы идем опять через основание дерева ко 2-му закону Ньютона. С другой стороны, было бы интересно и полезно непосредственно из узла дерева с определением второго закона Ньютона непосредственно перейти к определению массы или силы, но жесткая древовидная структура гипертекста этого не позволяет.
Специалисты различных специальностей в процессе своей работы пользуются множеством различных профессиональных справочников, поэтому кроме справочника по системе необходима поддержка профессиональной справочной информации. Рассмотрим это на примере деятельности врача. Врач в процессе своей деятельности использует множество различных справочников. Для простоты рассмотрим некоторые из них. При назначении лекарства врач использует рецептурный справочник, чтобы более точно рассчитать дозу лекарства. Доза зависит от множества факторов, например возраста, веса, тяжести заболевания. Для того чтобы правильно поставить диагноз врач проводит различные исследования и анализы. Затем он использует диагностические справочники. При расшифровки кардиограммы или энцефалограммы использует другие справочники. Рассмотрим, как устроен библиографический справочник. Материал в нем представлен последовательно по разделам. Информация о том, где находится тот или иной раздел или подраздел, содержится в оглавлении. Кроме этого, хороший справочник снабжен различными указателями, например алфавитным, предметным, указателем важнейших обозначений, именным. Логически весь материал библиографического справочника находится на одной плоскости, и его можно последовательно изучать, как книгу. Справочник, построенный на основе гипертекстовой структуры, не может быть прочитан в виде книги, т.к. разбит на элементы, а элементы друг с другом стыкуются заранее установленными связями.
Абстрактное пространство состояний
На основе предлагаемых подходов создан АРМ врача-кардиолога. Целью создания этого АРМа является разработка инструмента практикующего врача, предназначенного для использования, как в повседневной, так и в исследовательской деятельности врача. Эффективно использование данного АРМа для "скринингового", т.е. массового обслуживания пациентов, где требуется максимальная скорость проведения осмотров, предварительный сбор информации в виде анкеты, минимальный диалог врача с компьютером, грубая классификация пациентов: практически здоров, требуется медицинское лечение и группа, где индивидуальный диагноз должен поставить врач.
Электрические явления в сердце объясняет мембранная тео-рия[96-98] возникновения биопотенциалов, согласно которой возможно проникновение ионов калия, натрия, кальция, хлора и других веществ через мембрану мышечной клетки. Первые электрофизиологические исследования были проведены Гальвани в 1786 году. Гальвани установил, что электрический импульс может вызывать сокращение мышцы. Позднее было установлено и обратное явление, когда при мышечном сокращении возникает электродвижущая сила. В 1856 году впервые была зарегистрирована электродвижущая сила сердца.
Для точной записи электрокардиограммы Эйнтховен применил в 1903 году чрезвычайно чувствительный измерительный прибор -струнный гальванометр, построенный по тому же принципу, что и аппараты для приема трансатлантических депеш.
Струнный электрокардиограф построен по принципу гальванометра (амперметра)- прибора для измерения силы тока, получающегося при присоединения к электрокардиографу двух точек поверхности тела с различными потенциалами, возникшими в результате электродвижущей силы сердца. С развитием усилительной и регистрирующей техни 66 ки стало возможным изучение биоэлектрических явлений в сердце, что привело к созданию электрокардиологического метода диагностики сердечной деятельности. За продолжительную историю развития электрокардиографии были сконструированы различные типы электрокардиографов, но все они отличаются друг от друга несколькими параметрами: по типу регистрации электрокардиограмм, по коэффициенту усиления и отношению сигнал/шум, по инерционности записывающих устройств, числу записываемых одновременно каналов и т.д. Принципиально кардиографы можно разбить на два класса: кардиографы, регистрирующие ток, и кардиографы, регистрирующие ЭДС. Регистрация напряжения точнее характеризует электродвижущую силу сердца, чем регистрация токов. Кривая напряжения сердца, хотя и весьма близка к кривой токов сердца, однако с ней не совпадает ни в отношении амплитуды зубцов, ни в отношении отдельных фаз. Обусловлено это тем, что кривая токов сердца зависит от сопротивления тела и внешней цепи, а на кривую напряжения эти факторы не влияют.
Электрокардиологические измерения основаны на исследовании биопотенциалов человека. Сигналы биологической активности снимаются с различных пар точек тела человека, образуя стандартные отведения.
Отведением в электрокардиографии называется метод измерения разности потенциалов между двумя участками поверхности тела человека. Стандартные отведения измеряют разность потенциалов между двумя точками электрического поля, удаленными от сердца и расположенными во фронтальной плоскости тела - на конечностях. Электроды накладывают на правой руке (R - красная маркировка), на левой руке (L - желтая маркировка) и на левой ноге (F - зеленая маркировка). Эти электроды попарно подключают к электрокардиографу для регистрации І, II, и III отведения. Электрод N (черная маркировка) устанавливается на правую ногу, и к нему подключается заземляющий провод. Как видно из рисунка, три стандартных отведения образуют равносторонний треугольник. В центре треугольника расположен электрический центр сердца, или точечный единичный сердечный диполь, одинаково удаленный от всех трех стандартных отведений. Усиленные однополюсные отведения измеряют разность потенциалов между одной из конечностей и средним потенциалом двух других. Отрицательным электродом является так называемый объединенный электрод. Обозначения отведений происходят от первых букв английских слов: augmented (усиленный), voltage (потенциал), right (правый), left (левый), foot (нога): aVR, aVL, aVF. Грудные отведения измеряют разность потенциалов между активным положительным электродом, установленным на грудной клетке, и отрицательным объединенным электродом. Последний образуется при соединении через сопротивления трех конечностей, объединенный потенциал которых близок к нулю. Грудной электрод С (chest - грудь) маркируется белым цветом. На грудной клетке измеряют шесть отведений и соответственно обозначают С1 -Сб.
Анализ ЭКГ, как и анализ любых квазислучайных процессов заключается в статистической обработке данных измерений, включающий в себя этапы выявления характерных закономерностей и параметров процесса, создание архива измеряемых параметров и разработку алгоритма, позволяющего по характерным параметрам описать ход события (процесса) в целом. В традиционной медицинской практике, как правило, все эти этапы осуществляются врачом, а следовательно, зависят от субъективных факторов, снижая тем самым информационную эффективность ЭКГ и затрудняя порой использование ЭКГ в процессе массовой диспансеризации населения городов или обследования жителей сельских районов.
На рис. 4.6 приведен один цикл нормальной ЭКГ, с принятыми обозначениями элементов сигнала и фаз электрических процессов в сердце. Основными элементами цикла ЭКГ являются зубцы и сегменты. Зубцами являются местные экстремумы ЭКГ, а сегментами пологие участки ЭКГ. Рассмотрим основные элементы ЭКГ. Кардиограмма схематически состоит из трех направленных вверх положительных зубцов Р, R и Т, двух направленных вниз зубцов Q и S и непостоянно направленного вверх зубца U.
Электрокардиограмма начинается небольшим, направленным вверх зубцом Р. Зубец Р состоит из полого поднимающегося восходящего колена, закругленной верхушки и несколько более круто опускающегося нисходящего колена.
За зубцом Р следует горизонтальная или почти горизонтальная линия, которая заканчивается непостоянным, обычно очень небольшим, круто опускающимся вниз зубцом Q - интервал P-Q. Восходящее колено зубца Q непосредственно переходит в наиболее высокий, направленный вверх зубец R.
Восходящее колено зубца R поднимается очень круто, образует заостренную верхушку и переходит в несколько менее круто опускающееся нисходящее колено. Нисходящее колено зубца R непосредственно переходит в направленный вниз непостоянный, небольшой зубец S.
За зубцом S, а при его отсутствии за зубцом R обычно следует горизонтальная или почти горизонтальная линия - интервал (сегмент) RS. Иногда же зубец S непосредственно переходит в Цикл нормальной ЭКГ полого поднимающийся и полого опускающийся с обычно закругленной верхушкой зубец Т. За зубцом Т с небольшим интервалом иногда следует зубец U. На рисунке показаны также характерные интервалы между зубцами: PQ, QT, RR. Обозначение зубцов были даны Эйнтховеном и представляют взятые подряд буквы латинского алфавита с указанием отведения, где эти параметры измерялись. Эти обозначения являются общепринятыми. Из всех биоэлектрических сигналов электрокардиосигнал - самый характерный по форме и упорядоченности. Тем не менее, форма, амплитуда и длительность интервалов и сегментов зависит от многих факторов: места расположения электродов, положения сердца и орга
Ссылочный подход организации справочной системы...
Этот метод имеет ряд изюминок при выделении диагностических признаков, менее пригоден для кардиологического обследования больных в различных учреждениях здравоохранения, т.к. требует дополнительной подготовки кадров. Первый метод давно апробирован здравоохранением различных стран. Имеются соответствующие нормативные акты его использования и медперсонал подготовлен для его использования. В предложенном АРМе используется именно этот метод, хотя принципиальных ограничений нет и для использования другого метода. Рассмотрим первый метод более подробно. Обследование пациента происходит в несколько этапов, изображенных на рис. 4.5.
На первом этапе происходит снятие кардиограммы в одном или нескольких стандартных отведениях. В момент снятия кардиограммы происходит процесс оцифровывания и ввод в ЭВМ. Этот процесс описан в работах [87-99]. После снятия кардиограммы проходит второй процесс - это предварительная обработка кардиограмм заключающаяся в фильтрации полезного сигнала и освобождения его от шумов различной природы. Этот процесс полностью автоматизирован. На следующем этапе происходит выделение сердечного комплекса и его обмер во всех снятых отведениях. Результаты обмера выводятся в виде таблицы. (см. приложение). В АРМе этот процесс может происходить как автоматически, так и вручную. Средства для ручного измерения описаны выше. Снятие кардиограммы
Процесс обработки и анализа ЭКГ Для выделения сердечного ритма производится дифференцирование ЭКГ сигнала. Продифференцированный сигнал подвергается медианой фильтрации. После этого сигнал делят на участки по 0,37 с. каждый. Затем на сигнале отыскиваются точки, с наибольшей отрицательной производной. Эти точки отмечаются как возможного расположения комплекса QRS, Причем обычно точка располагается на нисходящей ветви, соединяющей пики зубцов R и S. Если несколько из этих отрицательных значений производной окажутся на расстоянии s 0,187 С. друг от друга, то предполагается, что они определяют один и тот же комплекс. Меньшими, чем 0.8 от абсолютной величины производными пренебрегаем. Амплитуды и длительности исследуются с целью фильтрации экстрасистол и аритмических отведений. После этого выбирается комплекс для дальнейшего измерения. Так как в процессе описанного измерения получаем частоту сердечных сокращений, то будем знать характерные длительности зубцов. После того как выбрали комплекс для обмера, произведем поиск в рамках данного комплекса локальных экстремумов, которые являются соответствующими зубцами. После нахождения экстремумов производится сопоставление с характерными параметрами зубцов и выделение и обмер амплитуд и длительностей зубцов.
После этого этапа следует либо синдромальная диагностика (ми-несотский код) либо скрининговое заключение, разработанное врачами больницы № 38 г. Н. Новгорода в котором больные делятся на здоровых, больных, нуждающихся в экстренной помощи и группа, нуждающаяся в дополнительном обследовании. После синдромальной диагностики ЭКГ следует заключительный этап - постановка диагноза. Этот этап полностью должен, проводить врач с учетом истории болезни, принимаемых лекарств и множества других факторов, влияющих на окончательный диагноз. От АРМа, требуется обеспечить соответствующие бланки документов, их хранение, возможность диагностирова 78 ния различными врачами. На этом процесс обработки и анализа кардиограммы заканчивается. Опишем подробнее составные части АРМа и его программные возможности.
АРМ кардиолога включает подсистемы: инструментальную, обеспечивающую диалог с оператором, ввода ЭКГ, документальную, справочно-информационную, анализа ЭКГ, поддержки минимальных математических операций, настройки параметров АРМа, вспомогательных операций и подсистему управления, обеспечивающую взаимодействие всех частей системы.
АРМ предоставляет возможность визуализации медицинской документации в привычном для врача виде, что значительно упрощает диалог врача с машиной. Мощная, быстро перестраиваемая БД АРМа позволяет вести архив документации целой поликлиники, где обслуживаются несколько десятков тысяч пациентов и на каждого пациента ведется несколько десятков различных документов. Наличие такого архива и возможность работы в сети позволяет значительно облегчить взаимодействие в рамках поликлиники разнообразных медицинских служб и врачей различных специализаций. Для облегчения освоения АРМа неподготовленным пользователям ЭВМ предлагается системный справочник. Кроме того, одной из составных частей АРМа являются медицинские справочники, облегчающие работу врача, а использование медицинских справочников при помощи ЭВМ позволяет более быстрое их совершенствование и дополнение более свежей информацией.
Рабочее место врача кардиолога
Среди недостатков справочников, построенных по гипертекстовой технологии можно выделить следующие: невозможность быстрого изменения и дополнения справочной информации, жесткие связи между элементами гипертекста, невозможность одновременного ведения нескольких справочников, весь текст, представлен в виде отдельных элементов сетки или дерева, а это не позволяет справочную информацию просматривать как книгу. Рассмотрим эти недостатки более подробно. При изменении или дополнении справочной информации необходимо новую или измененную информацию представить в древовидном или сеточном виде, необходимо заново формировать гипертекст, установить связи между элементами гипертекста, а это труд нескольких высококвалифицированных программистов. Это особенно злободневно при формировании справочников медицинских, юридических, экономических. Рассмотрим на примере юридического справочника. Пусть сформирован юридический справочник основных законов. Пока он формировался или доходил до пользователя изменился один из пунктов, какого то закона. Справочник уже не отражает действительность. Для того, чтобы привести справочник в соответствии с законами, необходимо изменять структуру дерева, менять его элементы, изменять связи между добавленным элементом и убирать между удаленным. Это означает, что весь справочник надо переделывать заново, а для этого нужны высоко квалифицированные специалисты, а лучше непосредственно разработчики старого справочника, т.к. новому человеку разобраться в связях не простая задача.
Жесткие связи не позволяют делать переходы между всеми элементами гипертекста. Поясним это на примере: пусть у нас есть гипертекстовая древовидная модель части раздела динамики обучающего справочника по физике (см. рис.3.1).
Справочник состоит из определения раздела физики, изучающего динамику поступательного движения и ссылок на основные определения и законы. По справочнику можно двигаться только по линиям со стрелками. Пусть мы пришли к определению второго закона Ньютона. В определении фигурируют понятия: масса тела, сила и ускорение. Допустим, мы забыли или не знаем Динамика поступат. движения
Древовидная модель элемента справочника по физике одно или все эти понятия. В данном случае пусть мы не можем понять 2-й закон Ньютона. Для того, чтобы узнать определения вышеуказанных понятий, мы должны по стрелочкам подняться на основании дерева - "Динамика постулат, движения" и из него перейти к узлу дерева "основные определения", а потом уже выбрать интересующее понятие. Когда справочник имеет простую структуру, как в разобранном примере, то, в принципе, можно догадаться, как это сделать. В реальной жизни справочники имеют гораздо большие размеры и переход от одного понятия к другому становится проблематичным. После того, как мы выяснили смысл основных понятий, мы идем опять через основание дерева ко 2-му закону Ньютона. С другой стороны, было бы интересно и полезно непосредственно из узла дерева с определением второго закона Ньютона непосредственно перейти к определению массы или силы, но жесткая древовидная структура гипертекста этого не позволяет.
Специалисты различных специальностей в процессе своей работы пользуются множеством различных профессиональных справочников, поэтому кроме справочника по системе необходима поддержка профессиональной справочной информации. Рассмотрим это на примере деятельности врача. Врач в процессе своей деятельности использует множество различных справочников. Для простоты рассмотрим некоторые из них. При назначении лекарства врач использует рецептурный справочник, чтобы более точно рассчитать дозу лекарства. Доза зависит от множества факторов, например возраста, веса, тяжести заболевания. Для того чтобы правильно поставить диагноз врач проводит различные исследования и анализы. Затем он использует диагностические справочники. При расшифровки кардиограммы или энцефалограммы использует другие справочники. Рассмотрим, как устроен библиографический справочник. Материал в нем представлен последовательно по разделам. Информация о том, где находится тот или иной раздел или подраздел, содержится в оглавлении. Кроме этого, хороший справочник снабжен различными указателями, например алфавитным, предметным, указателем важнейших обозначений, именным. Логически весь материал библиографического справочника находится на одной плоскости, и его можно последовательно изучать, как книгу. Справочник, построенный на основе гипертекстовой структуры, не может быть прочитан в виде книги, т.к. разбит на элементы, а элементы друг с другом стыкуются заранее установленными связями.
