Информационные технологии цифровой адаптационной медицины
Ключевые слова:
цифровая медицина, цифровое здравоохранение, медицинская информатика, адаптационная медицина, профилактическая медицина, социокиберфизическая системаАннотация
В статье дана комплексная характеристика информационных технологий цифровой адаптационной медицины. Акцент сделан на применимость к разработке специализированных автоматизированных комплексов, программных моделей и систем изучения адаптационных возможностей человека к условиям внешней среды. Сформулированы требования к информационным технологиям повышения этих возможностей. Отражены особенности информационных технологий применительно к проведению прикладных системных исследований обеспечения жизнедеятельности, сохранения профессионального здоровья и продления долголетия человека.
Охарактеризованы шесть базовых концепций адаптационной медицины с акцентом на особенности математического обеспечения обработки информации, определены приоритеты совершенствования информационных технологий, применяемых в этих концепциях.
Рассмотрены информационные технологии, применяемые в задачах обеспечения профессиональной работоспособности человека с акцентом на необходимость применения адекватных методов диагностики состояния человека на всех этапах профессиональной деятельности и необходимости разработки технологий цифровых двойников, адекватно моделирующих адаптационные процессы и реакции организма в реальных условиях.
Дана характеристика информационных технологий персонифицированного мониторинга рисков здоровью, позволяющих объективизировать воздействия физических факторов условий деятельности и реализовать индивидуальное и коллективное информирование персонала об опасности окружающей среды.
Показана насущная необходимость стандартизации методов обработки информации при разработке информационных технологий цифровой адаптационной медицины в интересах обеспечения физиологической адекватности и математической корректности подходов к получению и обработке информации о состоянии человека.
Сделаны выводы о том, что приоритеты совершенствования информационных технологий цифровой адаптационной медицины связаны с внедрением достижений четвёртой промышленной революции, в том числе, концепции социокиберфизических систем.
Литература
2. Зарубина Т.В. Актуальные вопросы внедрения информационных технологий в здравоохранении // Вестник Росздравнадзора. 2018. № 3. С. 20-25.
3. Карпов О.Э., Субботин С.А., Шишканов Д.В., Замятин М.Н. Цифровое здравоохранение: необходимость и предпосылки // Врач и информационные технологии. 2017. № 3. С. 6-22.
4. Гусев А.В., Плисс М.А., Левин М.Б., Новицкий Р.Э. Тренды и прогнозы развития медицинских информационных систем в России // Врач и информационные технологии. 2019. № 2. С. 38-49.
5. Mathews S.C., McShea M.J., Hanley C.L., Ravitz A., Labrique A.B., Cohen A.B. Digital health: a path to validation // Digital Medicine. 2019. No. 2. P. 38. Doi: 10.1038/s41746-019-0111-3.
6. Meldo A., Utkin L., Kovalev M., Kasimov E. The natural language explanation algorithms for the lung cancer computer-aided diagnosis system // Artificial Intelligence in Medicine. 2020. Vol. 108. Pp. 101952. Doi: 10.1016/j.artmed.2020.101952
7. Столяр В.П., Крайнюков П.Е., Калачёв О.В. Цифровая трансформация здравоохранения и ведомственной медицины. М.: Планета, 2020. 200 с.
8. Nazarenko G.I., Kleimenova E.B., Yashina L.P., Payushchik S.A., Konstantinova M.V., Mokin M.V., Otdelenov V.A., Molodchenkov A.I., Sychev D.A. Development of the ontology of patient management technological records for modeling of clinical workflows in a general hospital // Scientific and Technical Information Processing. 2015. Vol. 42. No. 6. Pp. 455-462.
9. Atreja A., Francis S., Kurra S., Kabra R. Digital Medicine and Evolution of Remote Patient Monitoring in Cardiac Electrophysiology: A State-of-the-Art Perspective // Current Treatment Options in Cardiovascular Medicine. 2019. Vol. 21. No. 12. P. 92. Doi: 10.1007/s11936-019-0787-3.
10. Győrffy Z., Radó N., Mesko B. Digitally engaged physicians about the digital health transition // PLoS One. 2020. Vol. 15. No. 9, e0238658. Doi: 10.1371/journal.pone.0238658.
11. Kvedar J.C. Evidence for the effectiveness of digital health // Digital Medicine. 2020. No. 3. P. 34. Doi: 10.1038/s41746-020-0231-9.
12. Стефанова Н.А., Андронова И.В. Проблемы цифровизации сферы здравоохранения: российский и зарубежный опыт // Вестник Самарского университета. Экономика и управление. 2018. Т. 9. № 3. С. 31-35.
13. Mentsiev A.U., Yunaeva S.M. Advantages and disadvantages of digital technology in healthcare system // Medical Institute Bulletin. 2019. Vol. 16. No. 2. Pp. 122-124.
14. Orlov O.I., Perevedentsev O.V., Mamonova E.Y., Levanov V.M. An integrated automated method for analyzing occupational health and medical provision under the extreme conditions of industrial activity // Human Physiology. 2018. Vol. 44. No. 7. Pp. 819-823.
15. Engelhard M.M., Oliver J.A., McClernon F.J. Digital envirotyping: quantifying environmental determinants of health and behavior // Digital Medicine. 2020. Vol. 12. No. 3. P. 36. Doi: 10.1038/s41746-020-0245-3.
16. Labrique A., Agarwal S., Tamrat T., Mehl G. WHO Digital Health Guidelines: a milestone for global health // Digital Medicine. 2020. No. 3. P. 120. Doi: 10.1038/s41746-020-00330-2.
17. Смагулов С.М., Смагулова В.К. Новейшие технологические тренды в медицине // Инновации и инвестиции. 2019. № 3. С. 289-290.
18. Аллабергенов Р.Д., Махмуджанов С.У. Интернет вещей в медицине: цифровые больницы // Интернаука. 2019. Т. 11. № 93. С. 6-7.
19. Sandle T., Chesca A., Abdulina G. Digital advances in modern pathology // Bulletin of the Karaganda university. Biology. Medicine. Geography Series. 2018. Vol. 90. No. 2. Pp. 86-94.
20. Zhuravlev Yu.I., Nazarenko G.I., Vinogradov A.P., Dokukin A.A., Katerinochkina N.N., Kleimenova E.B., Konstantinova M.V., Ryazanov V.V., Sen'ko O.V., Cherkashov A.M. Methods for discrete analysis of medical data on the basis of recognition theory and some of their applications // Pattern Recognition and Image Analysis (Advances in Mathematical Theory and Applications). 2016. Vol. 26. No. 3. Pp. 643-664.
21. Howarth A., Quesada J., Silva J., Judycki S., Mills P.R. The impact of digital health interventions on health-related outcomes in the workplace: A systematic review // Digit Health. 2018. No. 4, 2055207618770861. Doi: 10.1177/2055207618770861.
22. Kobrinskii B.A., Grigoriev O.G., Molodchenkov A.I., Smirnov I.V., Blagosklonov N.A. Artificial intelligence technologies application for personal health management. IFAC-PapersOnLine // 19th IFAC Conference on Technology, Culture and International Stability, TECIS 2019. Pp. 70-74.
23. Кобринский Б.А. Системы искусственного интеллекта в медицинской практике: состояние и перспективы // Вестник Росздравнадзора. 2020. № 3. С. 37-43.
24. Истомина Т.В. Современное состояние и перспективы применения инфокоммуникационных технологий в российской медицине // Медицинская техника. 2021. № 1. С. 30-33.
25. Гальцова О.М., Пронькин Н.Н. Современные информационные технологии для здравоохранения будущего // International Journal of Professional Science. 2020. № 1. С. 39-44.
26. Сертакова О.В. Цифровые технологии Индустрии 4.0 в системе повышения качества медицинской помощи: телемедицина // Экономика и социум: современные модели развития. 2020. Т. 10. № 4. С. 367-380.
27. Шепель Р.Н., Кутчер А.В., Ваховская Т.В., Драпкина О.М. История развития телемедицины в Российской Федерации // Неотложная кардиология и кардиоваскулярные риски. 2019. Т. 3. № 2. С. 765-771.
28. Уткин Л.В., Мелдо А.А., Ковалев М.С., Касимов Э.М. Обзор методов объяснения и интерпретации принятия решений в интеллектуальных системах диагностики онкологических заболеваний // Искусственный интеллект и принятие решений. 2020. № 4. С. 55-65.
29. Морозова Ю.А. Цифровая трансформация российского здравоохранения как фактор развития отрасли // Интеллект. Инновации. Инвестиции. 2020. № 2. С. 36-47.
30. Баевский Р.М. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. М.: Медицина, 1979. 298 с.
31. Ushakov I.B., Chernikova A.G., Baevskiy R.M., Simakova T.G., Zipa O.M. Prenosological approach to attaining the objectives of aviation medical expert assessment // Human Physiology. 2016. Vol. 42. No. 7. Pp. 724-730.
32. Баранов В.М., Баевский Р.М., Берсенева А.П., Михайлов В.М. Оценка адаптационных возможностей организма и задачи повышения эффективности здравоохранения // Экология человека. 2004. № 6. С. 25-29.
33. Baevsky R.M., Baevsky A.R., Bersenev E.Y., Isaeva O.N., Pougachev V.I., Chernikova A.G. Development of space technologies and problems of "home medicine" // Cardiometry. 2015. No. 6. Pp. 30-40.
34. Fogel A.L., Kvedar J.C. Artificial intelligence powers digital medicine // Digital Medicine. 2018. No. 1. P. 5. Doi: 10.1038/s41746-017-0012-2.
35. Монахов Д.Н., Прончев Г.Б. Политика цифровизации здравоохранения // Вопросы национальных и федеративных отношений. 2020. Т. 10. № 6 (63). С. 1582-1592.
36. Судаков К.В., Кукес В.Г., Хоманов К.З., Жестовская А.С. Возможность восстановления функционального состояния адаптационных систем организма с применением методологии персонализированной медицины // Лекарственные препараты и рациональная фармакотерапия. 2013. № 2. С. 3-5.
37. Труханов А.И., Скакун С.Г., Гречко А.В. Современная роль персонифицированной цифровой медицины в развитии медицинской реабилитации // Вестник восстановительной медицины. 2018. № 1 (83). С. 2-13.
38. Ушаков И.Б., Богомолов А.В. Информатизация программ персонифицированной адаптационной медицины // Вестник Российской академии медицинских наук. 2014. Т. 69. № 5-6. С. 124-128.
39. Пономаренко В.А., Разумов А.Н., Пискунов В.А. Здоровье здорового человека. М.: Медицина, 1997. 205 с.
40. Разумов А.Н., Пономаренко В.А. Концепция «здоровье здорового человека»: интеграция медицины, психологии и религии // Психологический журнал. 2015. Т. 36. № 6. С. 88-93.
41. Богомолов А.В., Гридин Л.А., Кукушкин Ю.А., Ушаков И.Б. Диагностика состояния человека: математические подходы. М.: Медицина, 2003. 464 с.
42. Ушаков И.Б. Комбинированные воздействия в экологии человека и экстремальной медицине. М.: Издатцентр, 2013. 442 с.
43. Прохоров Н.И., Донцов В.И., Крутько В.Н., Ходыкина Т.М. Биологический возраст как метод оценки уровня здоровья при наличии экологических рисков (обзор литературы) // Гигиена и санитария. 2019. Т. 98. № 7. С. 761-765.
44. Dontsov V.I., Krut'ko V.N. Biological age as a method for systematic assessment of ontogenetic changes in the state of an organism // Russian Journal of Developmental Biology. 2015. Vol. 46. № 5. Pp. 246-253.
45. Prilipko N.S., Turbinsky V.V., Bobrovnitsky I.P. Hygienic evaluation of personalized health risk for prevention of environmentally diseased diseases in the primary health care system: overview // Russian Journal of Rehabilitation Medicine. 2020. No.3. Pp. 5-35.
46. Крутько В.Н., Донцов В.И., Митрохин О.В., Матвеев А.А., Ермакова Н.А., Потемкина Н.С. Искусственный интеллект для здоровьесбережения и развития личностного потенциала (обзор) // Труды Института системного анализа Российской академии наук. 2020. Т. 70. № 3. С. 86-100.
47. Павлова Л.Л., Барбаков О.М. Качество жизни человека в регионе под влиянием процессов цифровизации: программы реализации, оценка // Известия высших учебных заведений. Социология. Экономика. Политика. 2021. № 2. С. 86-101.
48. Хованов Н.В. Анализ и синтез показателей при информационном дефиците. СПб: СПбГУ, 1996. 196 с.
49. Саати Т.Л. Принятие решений при зависимостях и обратных связях: аналитические сети. М.: URSS, 2021. 360 с.
50. Иванова Г.Н., Окрепилов В.В., Окрепилова И.Г. Развитие теории управления качеством с целью устойчивого развития и повышения качества жизни // Качество и жизнь. 2016. № 1 (9). С. 3-9.
51. Rakhmanin Yu.A., Bobrovnitsky I.P. Scientific and organizational-methodological bases of environmental medicine as the integrative direction of medical science and practical health care // Hygiene and sanitation. 2017. Vol. 96. No.10. Pp. 917-921.
52. Pereginya O.V., Lutsenko T.M. Translation medicine, biomedicine and medical biotechnology: the transition to personalized medicine // Biotechnologia Acta. 2020. Vol. 13. No. 2. Pp. 5-11.
53. Клеймёнова Е.Б., Назаренко Г.И., Яшина Л.П., Пающик С.А. Проблема трансляции знаний в здравоохранении: инструменты для ее решения в области безопасности пациентов // Вестник Российской академии медицинских наук. 2018. Т. 73. № 2. С. 105-114.
54. Генкин А.А., Медведев В.И. Прогнозирование психофизиологических состояний. Л.: Наука, 1973. 78 с.
55. Пятибрат А.О., Мельнов С.Б., Козлова А.С., Пятибрат Е.Д. Физиологическая оценка наследственной предрасположенности к экстремальным видам профессиональной деятельности // Медико-биологические проблемы жизнедеятельности. 2015. № 2 (14). С. 73-78.
56. Трифонова О.П., Балашова Е.Е., Маслов Д.Л., Григорьев А.И., Лисица А.В., Пономаренко Е.А., Арчаков А.И. Метаболомный анализ крови для создания цифрового образа здорового человека // Биомедицинская химия. 2020. Т. 66. № 3. С. 216-223.
57. Иванов И.В., Ушаков И.Б. Принципы экстраполяции экспериментальных данных с лабораторных животных на человека // Военно-медицинский журнал. 2019. № 12. С. 50-56.
58. Ушаков И.Б., Богомолов А.В., Драган С.П., Солдатов С.К. Методологические основы персонифицированного гигиенического мониторинга // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2017. Т. 51. № 6. С. 53-56.
59. Ронжин А.Л., Соколов Б.В., Джао В.Ю.Д., Миронова Е.Г., Стыскин М.М. Применение технологии радиочастотной идентификации для построения системы контроля оборота бортового оборудования // Вопросы радиоэлектроники. Серия: Техника телевидения. 2020. №. 1. С. 13-20.
60. Ушаков И.Б., Богомолов А.В., Драган С.П., Солдатов С.К. Методологические основы персонифицированного акустического мониторинга // Безопасность труда в промышленности. 2020. № 10. C. 33-39. Doi: 10.24000/0409-2961-2020-10-33-39
61. Kuleshov S.V., Zaytseva A.A., Ronzhin A.L. The development of soft defined distributed infocommunication systems architecture based on the active data technology // Lecture Notes in Networks and Systems. 2020. Vol. 95. Pp. 257-265.
62. Алёхин М.Д., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Методики анализа паттернов дыхания при бесконтактном мониторинге психофизиологических состояний операторов эргатических систем // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2019. Т. 53. № 2. С. 99-101.
63. Максимов И.Б., Столяр В.П., Богомолов А.В. Прикладная теория информационного обеспечения медико-биологических исследований. М.: Бином, 2013. 312 с.
64. Ушаков И.Б., Богомолов А.В. Диагностика функциональных состояний человека в приоритетных исследованиях отечественных физиологических школ // Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. 2021. № 3. С. 91-100. Doi: 10.25016/2541-7487-2021-0-3-91-100
65. Luzhnov P.V., Pika T.O., Shamaev D.M. Developing the structure of a hardware and software system for quantitative diagnosis of microhemodynamics // International Journal of Biomedicine. 2015. Vol. 5. No. 4. Pp. 228-230.
66. Ильин Е.П. Психофизиология состояний человека. СПб: Питер, 2005. 412 с.
67. Ушаков И.Б., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Психофизиологические механизмы формирования и развития функциональных состояний // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2014. Т. 100. № 10. С. 1130-1137.
68. Sandercock G., Shelton C., Bromley P., Brodie D. Agreement between three commercially available instruments for measuring short-term heart rate variability // Physiological Measurement. 2004. Vol. 25. No. 5. Pp. 1115-1124.
69. Kukushkin Y.A., Bogomolov A.V., Maistrov A.I. Rhythmocardiogram approximation methods for calculation of spectral parameters of cardiac rhythm variability // Biomedical Engineering. 2010. Vol. 44. No. 3. Pp. 92-103.
70. Nunan D., Jakovljevic D., Donovan G. Levels of agreement for RR-intervals and short-term heart rate variability obtained from the Polar S810 and an alternative system // European Journal of Applied Physiology. 2008. Vol. 103. No. 5. Pp. 529-537.
71. Lytaev S. Modeling and estimation of physiological, psychological and sensory indicators for working capacity // Advances in Intelligent Systems and Computing. 2021. Vol. 1201 AISC. Pp. 207-213. Doi: 10.1007/978-3-030-51041-1_28
72. Bogomolov A.V., Maistrov A.I. Theoretical-experimental analysis of convergence of heart rate variability spectral measures estimated via heart rate and heart period signals // Biomedical Engineering. 2009. Vol. 43. No. 2. Pp. 75-80.
73. Воробьев К.П., Паламарчук Е.А. Результаты независимого тестирования трех программ вычисления показателей вариабельности сердечного ритма // Український медичний часопис. 2007. Т. 3. № 59. С. 45-51.
74. Майстров А.И., Богомолов А.В., Алехин М.Д., Зарецкий А.П. Математическое моделирование ритмокардиографических сигналов для стандартизации методов их спектрального анализа // Труды Московского физико-технического института (национального исследовательского университета). 2015. Т. 7. № 3 (27). С. 116-130.
75. Maystrov A.I., Alekhin M.D., Bogomolov A.V., Zaretskiy A.P. Mathematical modeling of rhytmocardiografic signals spectrum // Proceedings - The Second International Conference on Engineering and Telecommunication. En&T-2015. 2015. Pp. 85-86. Doi: 10.1109/EnT.2015.27
Опубликован
Как цитировать
Раздел
Copyright (c) Алексей Валерьевич Богомолов
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями: Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале. Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале. Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу (Смотри The Effect of Open Access).