Изобретение относится к области медицинских облучающих устройств, разработано для автоматизации рабочего места врача-исследователя-аналитика, может быть использовано для диагностики и динамического мониторирования с виртуальным отображением органов пациента и процедуры разрешения проблемных диагностических и лечебно-реабилитационных ситуаций, а также при повышении квалификации и в научной деятельности.The invention relates to the field of medical irradiating devices, is designed to automate the workplace of a doctor-researcher-analyst, can be used for diagnostics and dynamic monitoring with a virtual display of the patient’s organs and the procedure for resolving problematic diagnostic and treatment-rehabilitation situations, as well as advanced training and scientific activity.
В литературе описаны ядерно-медицинские установки-аналоги (см., например, «Лучевая диагностика (МРТ, КТ, УЗИ, ОФЭКТ и ПЭТ) заболеваний печени» / под ред. Г.Е.Труфанова, - М.: ИГ ГЭОТАР-Медиа, 2008, - 264 с.).The literature describes nuclear medical facilities-analogues (see, for example, “Radiation diagnosis (MRI, CT, ultrasound, SPECT and PET) of liver diseases” / edited by G.E. Trufanov, - M .: IG GEOTAR-Media , 2008, 264 p.).
Известна также ядерно-медицинская установка (Ter-Pogossian M.M., Raichle M.E., Sobel B.E. Position-emission tomography. Scientific American. 1980; 243(4): 170-81.), содержащая позитронно-эмиссионный томограф-сканер, циклотрон и радионуклидный комплекс. Известная установка-прототип имеет ограничения в части визуализации результатов сканирования, не обеспечивает интеллектуальную подсказку по разрешению врачебно-исследовательской ситуации и ее визуализацию, не позволяет врачу-исследователю-аналитику опереться на системно-интегративную и интеллектуально-информационную поддержку в виде новейших средств системотехники и когнитологии, не соответствует современному уровню научных исследований, не обеспечивает должного уровня повышения квалификации, что в конечном итоге негативно сказывается на результатах научной и практической деятельности, в т.ч. на качестве жизни больных.Also known is a nuclear medical facility (Ter-Pogossian MM, Raichle ME, Sobel BE Position-emission tomography. Scientific American. 1980; 243 (4): 170-81.) Containing a positron emission tomography scanner, cyclotron and radionuclide complex . The well-known prototype installation has limitations in terms of visualizing scan results, does not provide an intelligent hint for resolving a medical research situation and its visualization, and does not allow a doctor-researcher-analyst to rely on system-integrative and intellectual-informational support in the form of the latest systems engineering and cognitive tools , does not correspond to the modern level of scientific research, does not provide the proper level of advanced training, which ultimately negatively based on the results of scientific and practical activities, including on the quality of life of patients.
Задача настоящего технического решения состоит в повышении качества научных исследований и лечения пациентов за счет применения новых инструментальных средств, улучшения организации рабочего места, организации диалога с системой искусственного интеллекта.The objective of this technical solution is to improve the quality of research and treatment of patients through the use of new tools, improving the organization of the workplace, organizing a dialogue with the artificial intelligence system.
Для решения поставленной задачи ядерно-медицинская установка содержит позитронно-эмиссионный томограф-сканер (при необходимости сопряженный с компьютерным томографом, с магнитно-резонансным томографом, с УЗИ и т.п.) с программным обеспечением, циклотрон и радионуклидный комплекс, проекционно-оптический блок, проекционно-голографический блок, блок супервычислительной мощности и блок системной интеграции. При этом проекционно-оптический блок включает в себя несколько (по числу покрываемых компьютерными изображениями плоскостей лаборатории виртуальной реальности) короткофокусных компьютерных проекторов и сервер. Проекционно-голографический блок включает в себя аппаратуру получения и восстановления динамической голограммы объекта сканирования и исследования. Блок супервычислительных мощностей включает в себя многопроцессорную параллельную вычислительную систему, суперхранилище информации и высокоскоростные каналы доступа к ним. Блок системной интеграции включает в себя узел мониторирования когнитивного потенциала врача-исследователя-аналитика, узел ресурсов, систему знаний с подсказчиком и коммуникатор.To solve this problem, a nuclear medical installation contains a positron emission tomography scanner (if necessary coupled with a computer tomograph, a magnetic resonance imager, ultrasound, etc.) with software, a cyclotron and a radionuclide complex, a projection-optical unit , projection-holographic block, super-computational power block and system integration block. In this case, the projection-optical unit includes several (according to the number of planes of the virtual reality laboratory covered by computer images) short-focus computer projectors and a server. The projection-holographic block includes equipment for obtaining and restoring a dynamic hologram of a scan and research object. The super-computing power unit includes a multiprocessor parallel computing system, a super-storage of information and high-speed access channels to them. The system integration unit includes a node for monitoring the cognitive potential of a doctor-researcher-analyst, a resource node, a knowledge system with a prompt and a communicator.
Сущность предложенного решения заключается в том, что врачу-исследователю-аналитику обеспечена системно-интегративная и интеллектуально-информационная поддержка для объемной динамической визуализации объекта и пространственной динамической визуализации процесса разрешения диагностической, лечебной и исследовательской проблемных ситуаций за счет введения в структуру установки дополнительных блоков.The essence of the proposed solution lies in the fact that the doctor-researcher-analyst is provided with system-integrative and intellectual-informational support for volume dynamic visualization of the object and spatial dynamic visualization of the process of resolving diagnostic, therapeutic and research problem situations by introducing additional blocks into the installation structure.
Технический результат, который может быть достигнут при реализации заявленного решения, состоит в расширении функциональных возможностей рабочего места врача-исследователя-аналитика, улучшении качества его работы, более высоком значении информационной производительности (в кбайтах с единичной поверхности в единицу времени), повышении наглядности объяснения пациенту его проблем и, в конечном итоге, в обеспечении требуемого качества жизни больных.The technical result that can be achieved by implementing the claimed solution consists in expanding the functional capabilities of the workplace of a doctor-researcher-analyst, improving the quality of his work, a higher value of information productivity (in kbytes from a single surface per unit time), increasing the visibility of the explanation to the patient its problems and, ultimately, in ensuring the required quality of life for patients.
Предлагаемое решение иллюстрирует рисунок, где изображены основные структурные единицы установки и связи между ними. Установка состоит из позитронно-эмиссионного томографа-сканера 3, циклотрона 1, радионуклидного комплекса 2, технологических каналов 4 и 5, проекционно-оптического блока 8, проекционно-голографического блока 7, блока супервычислительной мощности 10, блока системной интеграции 9, а также информационных каналов 6, 11-20. При этом вход циклотрона 1 связан с внешним источником рабочего газа, выход циклотрона 1 соединен с входом радионуклидного комплекса 2 через технологический канал 4, выход радионуклидного комплекса 2 соединен с входом позитронно-эмиссионного томографа-сканера 3 через технологический канал 5, причем первый выход томографа 3 представлен информационным каналом 6, второй выход связан информационным каналом 11 с входом проекционно-голографического блока 7, третий выход томографа 3 соединен через информационный канал 12 с третьим входом блока системной интеграции 9, первый выход блока 7 представлен информационным каналом 13, второй выход блока 7 связан через информационный канал 14 со вторым входом блока 9, первый вход блока 9 соединен с первым выходом проекционно-оптического блока 8 через информационный канал 15, первый выход блока 9 соединен через информационный канал 16 с входом блока 8, второй выход которого представлен информационным каналом 17, второй выход блока 9 представлен информационным каналом 18, четвертый вход блока 9 представлен информационным каналом 19, выход блока супервычислительной мощности 10 соединен с пятым входом блока 9 и со вторым входом блока 8.The proposed solution is illustrated in the figure, which shows the main structural units of the installation and the relationship between them. The setup consists of a positron emission tomography scanner 3, cyclotron 1, radionuclide complex 2, technological channels 4 and 5, projection-optical unit 8, projection-holographic unit 7, super-calculative power unit 10, system integration unit 9, as well as information channels 6, 11-20. The input of the cyclotron 1 is connected to an external source of working gas, the output of the cyclotron 1 is connected to the input of the radionuclide complex 2 through the technological channel 4, the output of the radionuclide complex 2 is connected to the input of the positron emission tomography scanner 3 through the technological channel 5, and the first output of the tomograph 3 represented by information channel 6, the second output is connected by information channel 11 to the input of the projection-holographic block 7, the third output of the tomograph 3 is connected via information channel 12 to the third input of the system volume integration 9, the first output of block 7 is represented by the information channel 13, the second output of block 7 is connected through the information channel 14 to the second input of block 9, the first input of block 9 is connected to the first output of the projection-optical block 8 through the information channel 15, the first output of block 9 connected through an information channel 16 to the input of block 8, the second output of which is represented by information channel 17, the second output of block 9 is represented by information channel 18, the fourth input of block 9 is represented by information channel 19, the output of the superblock Call duration power 10 is connected to a fifth input of block 9 and the second input unit 8.
Ядерно-медицинская установка используется следующим образом. Врач-исследователь-аналитик сканирует орган больного с помощью ПЭТ-сканера 3, оснащенного короткоживущим радиофармизотопом, полученным в циклотроне 1 из рабочего газа и выделенным в радионуклидном комплексе 2. В штатных ситуациях врач-исследователь-аналитик ограничивается «зашитым» в компьютере ПЭТ-сканера программным обеспечением и средствами визуализации, предоставляемыми компьютерными мониторами канала 6, после чего принимает диагностическое решение. В проблемных ситуациях повышенной сложности врач-исследователь-аналитик имеет возможность по запросу через канал 19 воспользоваться анализом динамической голограммы органа больного и динамических проекций проблемной ситуации, предоставляемых блоками 7 и 8 виртуальной реальности по каналам 13 и 17. При этом естественному интеллекту врача помогает искусственный интеллект системно-интеграционного подсказчика 9, предоставляя ответ-подсказку по каналу 18. Процесс хранения массива данных и знаний обеспечивает суперхранилище информации, передачу потока информации - высокоскоростной канал, а ее обработку - параллельный вычислитель, представленные блоком 10 супервычислительной мощности. Кроме того, блок системной интеграции 9, оценивая когнитивный потенциал врача-исследователя-аналитика, может обеспечить повышение исходного уровня этого потенциала до требуемого, а также помочь в систематизации и оформлении эмпирического материала до интересного или прорывного научного результата.A nuclear medical facility is used as follows. The research analyst researches the patient’s organ using a PET scanner 3 equipped with a short-lived radiopharmisotope obtained in the cyclotron 1 from the working gas and isolated in the radionuclide complex 2. In normal situations, the research analyst is limited to the “wired” PET scanner software and visualization tools provided by computer monitors of channel 6, after which it makes a diagnostic decision. In problematic situations of increased complexity, the research analyst can, upon request through channel 19, take advantage of the analysis of the dynamic hologram of the patient’s organ and the dynamic projections of the problematic situation provided by virtual reality blocks 7 and 8 through channels 13 and 17. At the same time, artificial intelligence helps the doctor’s natural intelligence system-integration hint 9, providing a hint response over channel 18. The process of storing an array of data and knowledge provides a super warehouse of information Achu information flow - high speed channel, and its processing - Parallel calculator 10 shown supercomputing power unit. In addition, the system integration unit 9, evaluating the cognitive potential of a research analyst, can provide an increase in the initial level of this potential to the required level, as well as help to systematize and format empirical material to an interesting or breakthrough scientific result.