Медицинская радиология. Основы лучевой диагностики и лучевой терапии

Рнс. 1.4. Автоматизированное рабочее место врача.

3. Автоматизация сбора, хранения и анализа данных, благодаря чему эти

процедуры стали более точными, надежными и высокопроизводительными.

4. Создание компьютерных информационных баз данных с их неограни-

ченной емкостью памяти, быстрым и рациональным доступом к хранящей-

ся в них информации.

5. Создание на базе персонального компьютера индивидуального автома-

тизированного рабочего места (АРМ) врача, что в значительной степени по-

вышает эффективность его работы (рис. 1.4).

6. Создание автоматизированной системы управления отделениями луче-

вой диагностики, благодаря которой значительно увеличивается производи-

тельность лечебного учреждения в целом.

7. Создание полностью (или в значительной части) компьютеризованных

отделений лучевой диагностики, связанных с внутрибольничной компьютер-

ной сетью.

8. Использование компьютеров в обучении и тестировании знаний.

9. Применение компьютера как терминала для выхода в локальные, на-

циональные и международные компьютерные сети (Интернет) для обеспе-

чения оперативного доступа к мировым информационным ресурсам в об-

ласти медицинской радиологии и общечеловеческих знаний в целом.

4 . 1 . Как устроен компьютер

При рассмотрении данного раздела учебника следует учитывать два

важных обстоятельства, накладывающих отпечаток на все его последующее
содержание.

Первое. Прогресс в компьютерных технологиях необычайно стремите-

лен. Производительность компьютеров возрастает в среднем на 10 % еже-

месячно^.). При этом стоимость их снижается ежегодно на 25—30 %(!). Пол-

ное обновление технологической базы компьютера происходит каждые

18 мес(!) Таким образом, сказанное о компьютерах сегодня уже через ко-

роткое время в значительной степени устаревает, становясь через 2 - 3 года

вообще анахронизмом. Такова плата человечества за амортизацию компью-

терных знаний Еще в далеком 1982 г. американские ученые X. 1унг и

А Гупта привели следующее яркое сравнение для иллюстрации прогрессса

в компьютерных технологиях: «Если бы за последние 25 лет авиационная

промышленность развивалась столь же стремительно, как и вычислитель-

ная техника, то Боинг-767 можно было бы приобрести за 500 долларов и

облететь на нем земной шар за 20 минут, израсходовав при этом всего 19

литров горючего». Естественно полагать, что в наше время этот прогресс

еще более стремителен.

Второе. Любой компьютер, где бы он ни был изготовлен, является сто-

процентным американским продуктом, и как таковой он несет в себе идео-

логию, культуру и язык этой страны. За всю историю развития компьютер-

ных технологий никто, ни Европа, включая Россию, ни Азия, включая Япо-

нию, не внесли в нее ничего существенного. Как ни печален этот факт, но он

таков, и его нельзя не учитывать. Конечно, компьютеры, в том числе меди-

цинского назначения, собирают во многих странах, в частности в России.

Однако это в основном «отверточная технология», хотя и достаточно качест-

венная. Важно другое: все программное обеспечение компьютеров, с помо-

щью которого человек общается с ними, в большинстве случаев выполняется

на английском языке (точнее — американском, а это не одно и то же).

Правда, существует достаточное число удачных русифицированных

программных приложений, но они относятся главным образом к програм-

мам общего назначения, например текстовому редактору или элементар-

ным графическим пакетам. Что же касается узкоспециализированных ме-

дицинских программ, особенно управляющих высокими медицинскими

технологиями, то они русских вариантов, как правило, не имеют. В полной

степени это относится и к медицинской радиологии. Из этого факта выте-

кает важное следствие: врач, если он хочет быть грамотным специалистом в

области медицинской информатики, обязан знать основы английского языка.

Без этого трудно полноценно использовать Интернет, предоставляющий

врачу огромный массив информации. Однако успокоим читателя: отечест-

венные программисты в настоящее время все чаще обращают свои взоры к

медицине, вследствие чего рождаются отдельные достаточно привлекатель-

ные медицинские программные продукты. Из изложенного следует еще

один важный вывод: компьютерный лексикон чрезвычайно насыщен анг-

лийскими терминами, которые на русский язык обычно не переводятся и

употребляются в исходной транскрипции.

При рассмотрении компьютерной технологии нужно выделить две со-

ставляющие ее части: аппаратную и программную. Первая (англ. hard-

ware — «твердое изделие», иногда на компьютерном сленге ее называют

просто «железо») содержит сведения об устройстве компьютера его

структуре и характеристике отдельных составляющих его частей. Вто-

рая часть - программная (англ. software - «мягкое изделие», или сокра-

щенно «софт»), ее содержанием являются программы общего и специ-

ального назначения.

Существует большое число видов компьютеров, различающихся слож-

ностью устройства, функциональными возможностями и областью приме-

нения. По производительности и габаритам компьютеры условно можно

разделить на "»КР°-ЭВМ, мини-ЭВМ (мейнфрейм), супермини-ЭВМ, большие

ЭВМ и супер-ЭОМ. Однако нужно отметить, что стоимость и производи-

тельность вычислительных машин всех перечисленных классов варьируют

в широких пределах, а нередко по ряду показателей пересекаются между

собою. Наибольшее значение для медицинской радиологии, как и для ме-

дицины в целом, имеют микро-ЭВМ. Их в свою очередь подразделяют на

многопользовательские микро-ЭВМ, автоматизированные рабочие места,

встроенные ЭВМ и персональные ЭВМ (персональный компьютер, или ПК).

У микро-ЭВМ в лучевой диагностике два назначения. Встроенные в

диагностические аппараты микро-ЭВМ (специализированные ЭВМ) позволя-

ют выполнять компьютеризованный сбор, хранение и обработку диагнос-

тической информации. В частности, такими машинами оснащены специ-

альные аппараты для послойного исследования органов человека, рентге-

новские и магнитно-резонансные компьютерные томографы, радионуклид-

ные, ультразвуковые, а также некоторые другие диагностические аппараты.

Архитектура этих ЭВМ строго определена заводом — изготовителем диа-

гностического аппарата, их программы имеют узкоспециализированную

направленность, и большинство из них прочно «зашито» в память компью-

тера. Универсальные микро-ЭВМ предназначены для решения общих, те-

кущих задач службы лучевой диагностики и лучевой терапии.

Большое распространение в медицинской радиологии (и не только в

ней, но и во всей современной человеческой информационной культуре)

получил персональный компьютер — ПК

(рис. 1.5). Его достоинствами явля-

ются децентрализация работы с вычислительной техникой, возможность

решения широкого круга информационных, логических, научных и самых

разнообразных прикладных задач, простота конструкции и низкая стои-

мость, возможность работы с обширным периферийным оборудованием.

В противоположность встроенным микро-ЭВМ персональные компью-

теры имеют, во-первых, открытую архитектуру, т.е. их можно модифициро-

вать, подбирать на свой вкус в зависимости от решаемых задач; во-вторых,

модульный характер, т.е. состоят из отдельных блоков — модулей, которые

можно менять и надстраивать («производить апгрейд» — от англ. upgrade —

подъем).

Программы для этих компьютеров преимущественно универсальные,

т.е. предназначены для решения широкого круга задач, как медицинских,

так и немедицинских. Таким образом, обращаясь к ПК, пользователь впра-

ве избрать оптимальный вариант, исходя из стоящих перед ним задач и, ес-

тественно, стоимости вычислительной машины.

Среди персональных компьютеров выделяют серверы, рабочие (графи-

ческие) станции, настольные и портативные модели — так называемые ноут-

буки (от англ. notebook — записная книжка; рис. 1.6). Сервер — это компью-

тер, встроенный в компьютерную сеть и управляющий ее ресурсами, при

этом он предоставляет свои вычислительные ресурсы в коллективное поль-

Подробнее см.: Борзенко A. IBM PC: устройство, ремонт, модернизация- М:

Компьютер-пресс, 1997.

Рис. 1.5. Персональный компьютер.

Рис. 1.6. Портативный ком-
пьютер.

зование. Рабочая станция — компьютер, играющий роль терминала в ком-

пьютерной сети. Графические станции представляют собой разновидность

рабочих станций. Это, как правило, высокопроизводительные компьютеры

с мощными вычислительными ресурсами и большим набором сервисных

программ, которые позволяют эффективно работать с графикой, в том

числе с медицинскими изображениями.

Настольные модели в свою очередь можно разделить на машины для

корпоративных пользователей (например, одного отделения больницы) и

однопользовательские компьютеры для дома и рабочего места врача. По-

следние иногда метко называют SOHO-компьютер (Small Office, Home Of-

fice — маленький офис, домашний офис). Небезынтересно отметить, что

интенсивная миниатюризация компьютерной техники позволила создать

сверхпортативные персональные модели (карманные компьютеры): палм-

топ (от англ. palm — ладонь) и Wallet PC (от англ. wallet — бумажник). По-

следний, по мнению его создателей, должен заменить калькулятор, кредит-

ную карту, пейджер и карманный компьютер с модемом.

Персональный компьютер может обеспечить выполнение многих

функций в работе врача. Главными из них являются следующие.

1 • ПК — универсальная база данных. В процессе своей деятельности врач

получает огромное количество информации. В настоящее время медицине

известно около 10 тыс. болезней и около 100 тыс. симптомов. Еще есть

справочники лекарств, радиофармпрепаратов, большое количество ин-

струкций, приказов и т.д. Держать эту информацию в голове невозможно,

пользоваться многочисленными справочниками — трудно и долго. Эту ру-

тинную работу по поиску нужной информации может взять на себя ПК.

Другими вариантами специализированных баз данных являются:

1) 'записная книжка", в которую удобно вносить и из которой при необхо-

димости можно получить нужные адреса и телефоны, расписание текущих

дел, списки больных, которым нужно провести исследование, и др.; 2) «ра-

бочая тетрадь» с конспектами прочитанных книг и лекций, черновиками

или окончательными вариантами писем, отчетов, статей и др.; 3) «лабора-

торный журнал,, в который удобно заносить текущие материалы научных

исследовании, списки обследованных больных, полученные данныёиТд

2. ПК - текстовой процессор, позволяющий редактировать тексты го-

товить различные документы: статьи, справки, отчеты и др

3. ПК -средство для выполнения различных графических работ, в том

числе для обработки диагностических изображений (рентгеновских ульт-

развуковых, радионуклидных и др.), а также для решения задач по их архи-

вированию, транспортировки на другие компьютеры и изготовления их

твердых копий (обычно на бумаге).

4. ПК — средство для решения научно-исследовательских задач: анализа

данных, в том числе диагностических изображений, статистической обра-

ботки результатов, построения графических изображений и др.

5. ПК — средство для решения издательских задач: подготовки, редакти-

рования, макетирования и даже окончательного тиражирования научных

публикаций, отчетов, методических рекомендаций, брошюр и даже книг.

6- ПК — помощник руководителя. Он позволяет проанализировать боль-

шие массивы информации, определить направление развития и возникаю-

щие трудности, подготовиться к совещаниям, конференциям, включая

производство иллюстративного материала для лекций, докладов и презен-

таций — слайдов, графиков, рисунков, «проиграть» различные ситуации и

варианты. В последние годы появились специальные проекционные систе-

мы — микропроцессорные проекторы, позволяющие иллюстрировать до-

клады перед аудиторией непосредственно из памяти компьютера (без изго-

товления слайдов), включая анимацию (с показом движущихся изображе-

ний — своеобразного «компьютерного кинофильма»).

7. ПК — обучающее средство. Он позволяет лучше представить суть изу-

чаемого явления, создать «среду обитания» изучаемого процесса. В настоя-

щее время существует большое количество электронных версий учебников,

в том числе по медицинской радиологии, которые рассчитаны на интерак-

тивное обучение с применением ПК. Через Интернет широко распростра-

няются различные учебные материалы, в частности касающиеся медицин-

ской радиологии.

8. ПК — средство общения врачей между собою. Подключаясь к обще-

больничной, общегородской, национальной или международной (глобаль-

ной) компьютерной сети, ПК помогает врачу оперативно получать от своих

коллег точную информацию по всем интересующим его вопросам, связаны

ли они с лечебным процессом, научными исследованиями или организаци-

онными мероприятиями, через Интернет принимать активное и непосред-

ственное участие в телеконференциях по различным интересующим его

проблемам. Имея «электронный почтовый ящик», врач может оперативно

получать всю направляемую ему корреспонденцию, как официальную, так

и частного порядка, как текстовую, так и изобразительного характера, и

одновременно отправлять корреспонденцию в любую точку планеты, где

есть телефон и соответствующим образом оборудованный ПК.

9. ПК - средство для выхода в Интернет - всемирную компьютерную

сеть (Всемирную Паутину). При этом врачу становятся доступны все миро-

вые информационные ресурсы: культурные, профессиональные, научные,

просветительские и др.

В зависимости от производительности и цены ПК различают компьюте-

ры начального уровня (low end) и высокопроизводительные модели (High

end). Все компьютеры, независимо от их назначения и типа, имеют одинако-

вую архитектуру и включают в себя микропроцессор, память, шину, каналы

ввода-вывода информации, диск и дисплей. Эти элементы являются обязатель-

ными, так как в случае отсутствия хотя бы одного из них компьютер переста-

ет быть самим собою. В компьютере обычно имеются клавиатура, «мышь» и

другие вспомогательные аксессуары, которые можно менять или дополнять в

зависимости от назначения и области применения компьютера.

Схема действия компьютера представлена на рис. 1.7. Микропроцессор

получает из памяти информацию в виде инструкций, которые предписыва-

ют ему, что нужно делать. Затем из оперативной памяти он извлекает зало-

женные в них данные, обрабатывает их и отсылает обратно в эту память и

далее, если необходимо,— во внешнюю память или на дисплей. Все эти

операции выполняются циклами с определенной тактовой частотой, обу-

словленной особенностью устройства микропроцессора и пропускной спо-

собностью шины. Частоту работы микропроцессора определяют в мегагер-

цах — МГц (обычно от 100 до 300 МГц и даже выше). Тип микропроцессо-

ра, тактовая частота его работы и разрядность «прокачки» информации по

шинам в основных чертах определяют производительность компьютера и

таким образом обусловливают сферу его применения в медицине. Совре-

менные компьютеры могут выполнять до нескольких сотен миллионов и

даже миллиардов операций в секунду, что позволяет использовать их во

всех сферах деятельности человека, в том числе медицинской.

Рис. 1.7. Принципиальная схема устройства компьютера.

Для врача, особенно специалиста в области лучевой диагностики, важ-

ное значение имеет тип процессора. Дело в том, что по исторически сло-

жившейся традиции существует два основных стандарта компьютеров ко-

торые имеют различные основные программные средства (так называемые

платформы) и вспомогательные, или прикладные, программные средства

(приложения). Подавляющее большинство применяемых в мире, особенно

в России, компьютеров относится к типу IBM-совместимых, называемых

так по имени индустриального компьютерного гиганта - International Busi-

ness Machines, впервые наладившего массовый выпуск высокопроизводи-

тельных машин и до сих пор удерживающего лидирующие позиции в этом

секторе рынка. Компьютеры этого типа характеризуются исключительно

большим диапазоном возможностей (а следовательно, и цен), начиная от

наиболее простых и доступных для всех пользователей, к которым можно

отнести и врача, и кончая супермощными ЭВМ, например типа «Deep

Blue», обыгравшей недавно чемпиона мира по шахматам Г. Каспарова.

IBM-совместимые компьютеры составляют значительную часть — до

80 % — компьютерного парка нашей страны.

Однако есть еще один компьютерный стандарт — фирмы «Apple». Это

компьютеры «Макинтош» («Macintosh»), или сокращенно «Мае», которые

даже при их серийном изготовлении отличаются большим набором функ-

ций, прекрасной графикой, удобным интерфейсом, но они существенно

дороже, чем IBM-совместимые компьютеры. На их платформе собирают

графические станции, издательские системы, терминалы для обработки

изображений, получаемых с помощью средств лучевой диагностики. При-

мечательно, что именно в медицинской радиологии доля этих компьютеров

значительно выше — до 30 %, чем в среднем по России, благодаря их вы-

соким графическим возможностям. В последнее время созданы программы,

в равной степени пригодные для работы на обеих названных выше плат-

формах.

Рассмотрим основные составляющие части компьютера, не вдаваясь в

сложные технические детали и обращая внимание при этом лишь на те из

них, которые непосредственно влияют на потребительские качества маши-

ны в целом.

Центральным узлом любого персонального компьютера является мик-

ропроцессор (или просто процессор). Для IBM-совместимых ПК, а именно о

них пойдет речь в дальнейшем, такими процессорами являются Pentium,

Pentium II, Pentium Pro, Кб. Иногда в название процессора включают его

тактовую частоту (в МГц), например Pentium-233. Понятно, что чем она

выше, тем выше производительность компьютера в целом.

Следующее важное устройство (или, точнее, группа устройств, опреде-

ляющих потребительские свойства компьютера) — это память. Выделяют

три вида памяти: постоянную, оперативную и внешнюю (хранилище).

Единицей памяти (как и информации) в компьютере является I бит,

т.е. двоичный разряд, который может принимать значение 0 или 1. Во-
семь битов составляют 1 байт, в нем можно закодировать значение
одного символа (цифры, буквы) из 256 возможных. 1024 байт составля-

ют 1 килобайт (кбайт). Один мегабайт (Мбайт) равен 1024 кбаит, 1 ги-
габайт (Гбайт) - 1024 Мбайт.

В постоянной памяти хранится такая информация, которая не меняется

в ходе выполнения программ компьютером. Информация в ней «зашита»

навсегда на заводе-изготовителе и сохраняется даже в отключенном ком-

пьютере, т.е. является энергонезависимой. Ее иногда называют также ROM

(Read Only Memory — память только <Эля считывания), т.е. она работает

только в режиме считывания и хранения.

Большой интерес для врача представляет оперативная память, или КАМ

(Random Access Memory ~ память со свободным доступом). В ней хранится

вся информация, с которой работает процессор: операционная система,

пользовательские прикладные программы, промежуточные и окончатель-

ные результаты работы. В отключенном компьютере она пуста и начинает

заполняться одновременно с включением прибора, т.е. является энергоза-

висимой. Необходимую для работы информацию она черпает из внешней

памяти. Чем больше оперативная память, тем выше производительность

компьютера. Существующие в настоящее время прикладные программы, в

том числе медицинские, начинают работать лишь при объеме оперативной

памяти не менее 4 Мбайт. Однако оптимальный объем оперативной памяти

для медицинских целей составляет 16—32 Мбайт.

На производительность компьютера влияет также наличие дополни-

тельного, но весьма существенного блока памяти, находящегося между

процессором и оперативной памятью. Этот блок носит название «кэш-па-

мять» (от англ. cache — тайник). Ее назначение — ускорить обмен данны-

ми между быстро работающим процессором и более медленно функциони-

рующей оперативной памятью. Кэш-память старается как бы предвосхи-

тить запросы процессора и забирает из оперативной памяти те данные, ко-

торые потребуются процессору в ближайшее время. Объем такого «акселе-

ратора» может достигать 512 кбайт. Для того чтобы еще больше ускорить

работу компьютера, вводят еще одну дополнительную память — кэш-па-

мять второго уровня, которую встраивают между кэш-памятью первого

уровня и оперативной памятью.

Внешняя память компьютера многообразна. Это прежде всего встроен-

ный в системный блок жесткий диск, или винчестер,— основная кладезь

информации компьютера. На одном диске хранятся все программы, с кото-

рыми работает компьютер,— операционная система, вспомогательные сис-

темные продукты (драйверы, утилиты и пр.), прикладные программы, все

промежуточные и окончательные результаты — тексты, рисунки, медицин-

ские изображения органов, протоколы и т.д. К достоинствам жесткого

диска следует отнести большую емкость хранимой в нем информации (со-

временные диски имеют емкость памяти до 10 Гбайт — это около 1 млн

страниц печатного текста), возможность сохранения информации при от-

ключенном питании компьютера, невысокую стоимость хранения инфор-

мации.

Накопители на магнитных дискетах позволяют переносить информа-

цию с одного компьютера на другой, делать архивные копии информации,

содержащейся на жестком диске. Емкость дискеты диаметром 3,5 дюйма

составляет 1,44 Мбайт, т.е. около 100-150 страниц печатного текста Пре-

имущество у дискеты одно — ее портативность.

Потребность в переносе с компьютера на компьютер большого количе-

ства информации, например рисунков, профессиональных изображений (в

медицине - рентгенограмм, томограмм и др.), каждое из которых обычно

занимает объем памяти от одного до нескольких мегабайт, обусловила не-

обходимость создания новых технологий переносных накопителей на маг-

нитных дискетах с повышенным объемом памяти - от 100 Мбайт до

1 Гбайт. Такую технологию хранения информации иногда называют Iomega

Zip (по названию фирмы, производящей эти накопители). Для специалиста

в области лучевой диагностики такие диски очень удобны: на одном диске

диаметром всего 3,5 дюйма можно перенести (по существу в кармане) сразу

несколько десятков рентгенограмм или книг такого объема, как та, кото-

рую вы держите в руках.

В качестве переносных носителей внешней памяти применяют также

оптические компакт-диски (Compact Disk ROM. или сокращенно CD-ROM)

Благодаря небольшим размерам (их диаметр 5,25 дюйма), большой емкости

(640 Мбайт), надежности и долговечности хранимой на этих дисках инфор-

мации они стали одним из наиболее часто используемых портативных но-

сителей информации. На них записывают все системные и прикладные

программы, в том числе медицинские, электронные версии книг и учебни-

ков и даже полноформатные документальные и художественные кинофиль-

мы. К недостаткам оптических компакт-дисков можно отнести невозмож-

ность повторной записи (или перезаписи) информации (отсюда и его на-

звание ROM — Read Only Memory — память только для чтения). Этот недо-

статок отсутствует у магнитно-оптических компакт-дисков, на которых ин-

формацию можно перезаписывать многократно, как на магнитную дискету

или винчестер. Емкость магнитно-оптических дисков около 2 Гбайт.

Общение человека с компьютером происходит, как известно, с помо-

щью монитора, и его характеристика имеет для врача большое значение.

Особую роль качество монитора играет в лучевой диагностике, где работа с

изображением составляет значительную часть профессиональной деятель-

ности врача.

В компьютерах, за исключением портативных, в которых используют

жидкокристаллические дисплеи, как правило, применяют мониторы на

базе электронно-лучевых трубок. Их соединяют с компьютером с помощью

видеоадаптера SVGA — наиболее прогрессивного в настоящее время видео-

стандарта. Из всех характеристик монитора для врача наиболее важны:

1) диаметр экрана (не менее 15 дюймов); 2) частота вертикальной разверт-

ки луча (не менее 75 Гц); 3) размер между точками люминофора (не более

0,25 мм); 4) разрешение (не менее 1024x768 точек при 256-цветном режиме).

В заключение отметим, что в настоящее время используют только LR-MO-

ниторы (Low Radiation), которые имеют очень низкий уровень излучения,

поэтому дополнительный защитный экран не требуется.

Говоря о мониторе, следует коснуться некоторых санитарных правил,

которых нужно придерживаться при работе с компьютером. Дело в том, что

даже при исключительно низком радиационном выходе современных мо-

ниторов, практически исключающем какое-либо вредное электромагнит-

ное облучение, имеется определенная опасность его нежелательного воз-

действия на орган зрения, в основном из-за мерцания (хотя и неосознавае-

мого) видеоэкрана. Напомним, что частота смены кадров в современных

мониторах составляет в среднем 75 Гц, поэтому наиболее качественные (но

и наиболее дорогие) мониторы имеют более высокую частоту кадров — до

100 Гц. Небезынтересно отметить, что все изложенное относится также к

бытовым телевизорам. И все же, невзирая на высокую частоту покадровой

развертки рекомендуется после каждых 50 мин работы за экраном делать

перерыв продолжительностью 10 мин. Кстати, это положение, касающееся

работы на персональных компьютерах, в некоторых отраслях хозяйства

России (например, на Аэрофлоте) закреплено законодательно.

Еще одна опасность при работе с компьютером - утомление кистей

рук Иногда оно даже переходит в повреждение связочного аппарата кис-

тей, вплоть до развития артрозов. Об этом обязательно нужно помнить и

давать рукам, так же как и глазам, периодически отдыхать.

Видеокарта, или видеоадаптер,- это своеобразный буфер, который уп-

равляет монитором; он «захватывает» изображение из процессора, обраба-

тывает его, например редактирует, раскрашивает, а затем подает на мони-

тор. Качество видеокарты измеряют в единицах памяти — мегабайтах. Хо-

рошие карты могут иметь память до 4—8 Мбайт. Напомним, что емкость

одной страницы печатного текста составляет около 10—20 кбайт, а одного

рисунка или диагностического изображения, например рентгенограммы,—

в среднем 1—5 Мбайт. В последнее время в ПК начали применять дополни-

тельные видеокарты — так называемые ЗО-акселераторы (трехмерные ус-

корители). Они позволяют значительно улучшить компьютерную графику,

в частности дают возможность работать с трехмерными (объемными) изо-

бражениями, которые постепенно входят в компьютерную практику, в том

числе в области лучевой диагностики.

В последнее время появилось понятие 'мультимедийный компьютер»,

или сокращенно «мультимедиа:». Эта технология позволяет объединить в

одном компьютере текстовые данные, звук, графические изображения и

даже их анимацию. Это обеспечивается либо программно, либо, что гораз-

до лучше, аппаратно с помощью дополнительно присоединяемой к процес-

сору микросхемы ММХ. Для создания звукового сопровождения программ

в компьютере дополнительно устанавливают звуковую карту. Основное на-

значение мультимедийных компьютеров в лучевой диагностике — озвучивание

учебных фильмов и обучающих программ.

К системам ввода информации в компьютер относятся клавиатура,

«мышь» и некоторые другие электромеханические средства. Отметим, что в

последнее время появились модели компьютеров с речевым вводом инфор-

мации, т.е. они работают «с голоса» пользователя. Специфическим устрой-

ством ввода информации в компьютер являются аналого-цифровые преоб-

разователи, или АЦП. Их задача — превратить аналоговый сигнал, напри-

мер изображение, получаемое на гамма-камере, или электрокардиографи-

ческую кривую, в упорядоченный набор цифр, с тем чтобы их можно было

использовать в вычислительной технике.

Теперь попробуем расшифровать информацию о компьютере, кото-

рый находится, например, на Вашем рабочем столе: Pentium-233

MMX/PCI/ 16 Mb RAM/512 KB cache/8 Gb HDD/FDD 3,5"/12xCD-

ROM/2 MB/15" 0,25/SB 16. В этом компьютере установлен процессор

Pentium с мультимедийным расширением ММХ, работающий на частоте

233 МГц, имеются 32-разрядная шина PCI, оперативная память 16 Мбайт,

кэш-память 512 кбайт, жесткий диск емкостью 8 Гбайт, магнитный нако-

питель для дискет диаметром 3,5 дюйма, 16-скоростной привод для ком-

пакт-дисков, видеокарта на 2 Мбайта, а также 16-разрядная звуковая

карта Sound Blaster. Компьютер оснащен 15-дюймовым монитором с раз-

мером ядер люминофора 0,25 мм. Отметим, что приведенная конфигура-

-50

Рис. 1.8. Лазерный принтер.

Рис. 1.9. Модем.

ция компьютера оптимальна для работы врача — специалиста в области

лучевой диагностики.

Для вывода информации на бумагу применяют различные типы печата-

ющих устройств — принтеров. Печатающая головка матричного принтера

оснащена 24 или 48 иголками. Обычная печать — черно-белая. Скорость

печати — одна страница за 10—40 с. Недостатком принтера является высо-

кий уровень шума, преимуществами — низкая стоимость, надежность и

простота в обслуживании.

Струйные принтеры более комфортны в работе, так как работают абсо-

лютно бесшумно. Изображение в них формируется с помощью микрока-

пельниц, выдувающих специальные чернила с помощью сопел, количество

которых варьирует от 12 до 64. Печать, которая может быть черно-белой

или цветной (достаточно просто сменить картридж принтера), отличается

высоким качеством, скорость печати — одна страница за 20—30 с.

Лазерные принтеры (рис. 1.8) обеспечивают наиболее высокое качество

печати, соизмеримое с качеством типографской печати, но они и самые

дорогие. В этих принтерах используется принцип ксерографии: первона-

чально изображение получается на специальном барабане путем его элек-

тризации лазерным лучом по команде с компьютера, откуда оно затем

переносится на бумагу. Обычно применяют черно-белые принтеры, однако

в лучевой диагностике для выполнения цветных изображений можно

использовать цветные принтеры. Стоимость их, однако, чрезвычайно вы-

сока.

Модем — это устройство, сопрягающее компьютер с линией связи, на-

пример телефонной сетью (рис. 1.9), путем преобразования цифровой ин-

формации компьютера в аналоговую (электрическая модуляция). В таком

виде информация передается по телефонным сетям в любую точку больни-

цы, города, страны или за ее пределы. На другом конце телефонной линии

модем работает в обратном режиме — демодуляции: аналоговый сигнал пре-

образуется в цифровой, после чего подается на принимающий компьютер.

Одновременно модем может выполнять сжатие и декомпрессию пересылае-

мой информации, а также заниматься поиском и исправлением ошибок, ко-

торые нередко возникают при преобразовании информации и передаче ее по

каналам связи. Таким образом,

модем — это устройство, обеспе-

чивающее связь врача с внешним

миром через компьютер. Важной

характеристикой модема является

его пропускная способность, ко-

торая измеряется в битах в секун-

ду (бит/с) или водах. Обычно про-

пускная способность модема на

проволочных линиях связи со-

ставляет несколько тысяч (10—30)

бит/с. При волоконно-оптичес-

кой связи она значительно выше.

Сканер — это устройство, предназначенное для считывания графичес-

кой или текстовой информации и передачи ее в компьютер. Сканеры быва-

ют настольные (планшетные или барабанные) и ручные. Для врача наибо-

лее приемлем настольный планшетный сканер, желательно цветной (рис.

1.10). Качество сканера определяется его пространственным разрешением,

измеряемом количеством точек на 1 дюйм — dpi (dot per inch). Хорошим

считается сканер с разрешением не менее 400 dpi. Для того чтобы ввести в

компьютер рентгеновское изображение, т.е. рентгенограмму, необходим

специальный сканер — транспарентный.

4.2. Программное обеспечение компьютеров

Для того чтобы компьютер работал, нужны, как известно, программы

(software). Их можно условно разделить на две большие группы — систем-

ные и прикладные. Есть еще так называемые инструментальные, но они ин-

тересны только для специалистов в области программирования.

Системные программы сами по себе не решают никаких пользователь-

ских задач. Их назначение — управлять компьютером. К системным про-

граммам относятся операционные системы, драйверы и утилиты. Централь-

ное место в системных программах, естественно, отводится операционной

системе. Среди них длительное время, вплоть до конца 80-х годов, главной

была программа MS-DOS. Затем на смену этой операционной системе при-

шли другие, более развитые и функциональные.

Драйвер (от англ. drive — управлять) — это программа, обеспечивающая

связь между операционной системой и различными периферийными уст-

ройствами (принтером, клавиатурой, «мышью» и др.) и управление ими, а

также регулирующая поток данных, проходящий через эти устройства.

Если к компьютеру подключают какое-нибудь новое устройство, необходи-

мо одновременно установить и новый, соответствующий этому устройству

драйвер. С некоторыми оговорками можно считать драйвер частью опера-

ционных систем, тем более что в некоторых из них обязательно имеется

большой пакет готовых к употреблению драйверов для наиболее распро-

страненного периферийного оборудования. Утилита — это также вспомо-

гательная программа, позволяющая пользователю выполнять манипуляции

с различными периферийными устройствами, например форматировать

диски, оценивать состояние отдельных частей компьютера и т.д. Как и

Рис. 1.10. Планшетный сканер.

драйвер, наиболее распространенные утилиты входят в состав многих опе-

рационных систем.

В операционной системе MS-DOS врачу работать очень неудобно: для

того чтобы выполнить на компьютере какие-либо действия, например на-

печатать протокол диагностического исследования, необходимо набрать на

клавиатуре ряд слов — имена команды, файла, каталога, их путь. Это все

нужно помнить, поэтому были созданы специальные программы-оболочки,

которые позволяют просто с помощью клавиатуры или «мыши» выбрать

определенное место на экране, и компьютер начнет выполнять желае-

мые действия. Одной из наиболее распространенных подобных оболочек

стала программа Norton Commander, разработанная американским ученым

P. Norton.

В 1990 г. американская компания «Microsoft» под руководством ее со-

здателя В. Gates выпустила новый программный продукт — графический ин-

терфейс Windows (окна)

, который значительно облегчил работу с компью-

тером, сделал ее доступной для самого широкого круга людей. Операцион-

ная среда Windows стала поистине всенародной. За короткий отрезок вре-

мени сменилось несколько версий Windows. Последними из них являются

Windows-95 и Windows-98; в настоящее время разрабатывается Windows-

2000. Под их управлением работает большинство прикладных программ —

как общего назначения, так и медицинских. С созданием операционной

системы Windows-95 (именно уже системы, а не оболочки) осуществилась

мечта о полном «дружеском отношении» между человеком и компьютером.

При этом значительно упростилась процедура подключения к компьютеру

различных периферийных устройств (принтеров, сканеров и др.). Подобная

концепция получила меткое название — «plug and play» («включай и рабо-

тай»).

Профессиональным вариантом данной операционной системы являет-

ся Windows-NT, которым оснащаются сложные вычислительные комплек-

сы, серверы, в том числе используемые в медицине. Главными преимуще-

ствами Windows стали не только его простота и доступность, но и многоза-

дачность, т.е. возможность работать одновременно с несколькими про-

граммными приложениями (рис. 1.11). Каждой выполняемой программе в

Windows отводится одно окно. Все компоненты окон стандартизованы,

окна могут свободно перемещаться по экрану с помощью «мыши» (техно-

логия «drag and drop» — «тащи и бросай»), занимать весь экран, часть его

или вообще сворачиваться, освобождая тем самым рабочую поверхность

экрана для других приложений. Обычно окно содержит несколько стан-

дартных элементов: заголовок с именем приложения или документа, строку

меню, содержащую перечень основных направлений работы с компьюте-

ром. Каждый пункт меню определяет подменю, в котором содержится

набор раскрывающихся по команде диалоговых окон. Каждое из окон

предназначено для выполнения определенного приложения — подготовки

документа, таблицы, рисунка и др.

Обычными элементами экрана являются панели, содержащие набор

кнопок для выполнения отдельных задач, например печати, копирования,

запоминания и др. Таких панелей около десятка, например стандартная па-

Подробнее см.: Ахметов К. Windows для всех — Μ.: Компьютер-пресс, 1996.

Рнс. I. I I . Обработка медицинских изображений на автоматизированном рабочем

месте врача.

нель, панель для форматирования текста, рисования, создания базы дан-

ных и др. Управлять кнопками очень просто: нужно лишь нажать на них

курсором «мыши». Кроме окон и панелей, на «рабочем столе» монитора

имеются мнемонические картинки (или иконки) для управления програм-

мами. Нажав на иконку, можно вызвать соответствующее ей Windows-при-

ложение. Все изложенное делает работу на компьютере не только простой и

удобной, но и весьма приятной.

Существует набор наиболее важных и распространенных Windows-при-

ложении, которые объединены в так называемый офисный пакет Microsoft

umce . в него входит прежде всего текстовой процессор Word Эта програм-

ма предназначена для работы с текстом; с ее помощью можно создавать все

виды документов, например истории болезни, письма, служебные заметки

™ т Т

Д о

у м е н т ы

и ч е м о ч е

н ь сложные, состоящие одновременно и з

п о е д н ^ ^ Г

0 8

Т а К КЦ

р и с у н к о в

- Программа электронных таблиц Excel

TZ пп 2

о б

а б о т к и

числовых данных, при этом она дает возмож-

Х П

Т Ь

рематические расчеты любой сложности. Программа

ш сложГе

';,и*пп

П т е Ш

и P

Wer РоЫ1 п м в о

™ е т превращать текс-

в и ^ ь н ы е Ι π η κ . "

Т а б Л И Ч Н Ы е Д а И Н Ы е 8

д о б н ь

'е Для восприятия

визуальные формы - картинки, слайды, оформлять их для показа зрителям

' ю Я

е С

1 9 9 б :

КиИКОфФ Ш M i C T O S O f t O m c e : Π ε

с а н г л

: Компьютер

База данных Access предназначена для сортировки и организации больших

объемов данных, при этом можно оперировать любыми, сколь угодно об-

ширными массивами информации, например результатами обследования

больных за год или десятилетие. Наконец, программа электронной почты In-

ternet-Mail служит для посылки и приема электронной почты через ком-

пьютерную сеть. Дополнительно к офисному пакету может быть приложен

один из графических редакторов, например PhotoShop, который позволя-

ет работать с рисунками и медицинскими изображениями, подвергая их

всевозможной обработке: изменять форму и содержание отдельных их

частей, характер контуров и фона, раскрашивать и т.д. Имеется ряд других

интересных для врача программ-приложений. Например, программа рас-

познавания текста FineReader дает возможность, отсканировав печатный

текст (книгу, статью и т.д.), перевести его сразу же в электронный фор-

мат для дальнейшего редактирования на компьютере. При этом не нуж-

но пользоваться утомительным набором этого текста посредством клавиа-

туры.

Кроме названных, существует большое число прикладных программ,

предназначенных для других видов работ: статистической обработки дан-

ных, книгоиздания, проектирования и др. Следует отметить, что наряду с

Windows применяют другие операционные системы, в частности OS/2 и

Unix. Они отличаются более широким спектром предоставляемых пользо-

вателю программных услуг, но одновременно и более сложным характером

работы на компьютере под их управлением. Для компьютеров Macintosh

создана специальная операционная система MacOS.

В медицине, в частности в лучевой диагностике, применяют специали-

зированные программы: для обработки рентгенограмм, радионуклидных изо-

бражений, ведения деловой документации и др. Обычно их объединяют

по родственному признаку в отдельные пакеты специализированных про-

грамм — сокращенно ППП (пакет прикладных программ).

Набор пакетов составляет библиотеку программ. От того, насколько

богат ассортимент пакетов и насколько рационально их используют, за-

висят в конечном счете качество диагностического исследования и эф-

фективность работы всей службы компьютеризованной лучевой диагнос-

тики.

Наиболее важным информационным прорывом последнего десятиле-

тия стала Всемирная Сеть (Интернет

) — своего рода обширное сообщество

взаимосвязанных сетей и отдельных компьютеров, предоставляющих ин-

формацию для общего пользования. При этом каждый компьютер имеет

уникальный адрес, позволяющий идентифицировать и находить его в не-

объятной Всемирной Сети. Посредством провайдера — организации, ведаю-

щей распределением информационных ресурсов в отдельно взятом регио-

не,— компьютер осуществляет связь с Интернетом. Когда говорят об адре-

сах в Интернете, обычно имеют в виду IP-адрес (Internet Protocol адрес),

состоящий из набора цифр - от 4 до 12. Однако запоминать эти циф-

ры достаточно сложно, поэтому была создана система адресов, состоящая из

Подробнее см.: Пайк М. Internet в подлиннике: Пер. с англ_- СПб.: BHV,

1996; Синицын BE., Тимонина Е.А. Интернет для врача. WWW: медицинская

визуализация и кардиология— М.: ВИДАР, 1998.

слов имеющих логический смысл (например, имя или фамилия пользова-

теля' местонахождение компьютера в государстве и городе). Эти адреса яв-

ляются уникальными, т.е. отдельно взятый адрес присваивается только

одному компьютеру (как почтовый адрес). Под этим адресом понимается,

конечно не географическое месторасположение компьютера, а локализа-

ция его в глобальной компьютерной сети. Такие адреса получили названия

URL (от англ. Universal Resource Locator - универсальный указатель ре-

сурсов).

Пробиться сквозь необозримые лабиринты информационных ресурсов

компьютеру позволяют специальные программы.

Для удобства навигации по Интернету, т.е. поиска интересующей ин-

формации, служит особая структура большинства находящихся в нем доку-

ментов. Эта структура получила название формата гипертекста. Суть его

состоит в том, что отдельные ключевые слова текста или наиболее важные

ключевые детали изображений специально выделены (цветом, шрифтом

или рамкой). При обращении к этому выделению курсором «мыши» поль-

зователь автоматически попадает в другой документ, который тематически

соответствует выделенному слову или части рисунка и полностью раскры-

вает его содержание.

К основным ресурсам Всемирной Сети относятся:

• Электронная почта (E-mail). Она служит для отправки и получения

различных сообщений. Каждый абонент электронной почты имеет

свой уникальный адрес, написанный в стандартной форме, об-

щепринятой в Интернете, например ivanov@med.samara.ru, где iva-

nov — имя пользователя, @ — условный разделительный знак,

med.samara.ru — условное обозначение Самарского медицинского

университета.

• Протокол переноса файлов (FTP). Эта услуга Интернета предусмат-

ривает перенос информации с одного компьютера на другой. Такой

информацией могут быть тексты, компьютерные программы, видео-

фильмы, различные изображения, в том числе медицинские.

• Листы рассылки (Discussion lists) и Группы новостей (USENET). Листы

рассылки предусматривают получение пользователем компьютера

материалов по интересующей его и заранее заявленной проблеме

(например, по проблеме компьютерной томографии или язвенной

болезни желудка). Такая рассылка осуществляется автоматически

с помощью почтового робота. Группы новостей обслуживаются от-

дельными предназначенными для этих целей серверами (новостные

серверы). Они распределены по тематике и построены по иерархи-

ческому принципу — от общих (корневых) вопросов к более част-

ным, специальным. Например, можно обратиться к серверу

«Наука», от него перейти к серверу «Медицина», далее — к серверу

«Лучевая диагностика» и в заключение — к серверу «Компьютерная

томография». Эта же система позволяет всем пользователям Интер-

нета участвовать в групповых дискуссиях, так называемых телекон-

ференцию:, на которых обсуждаются различные вопросы.

• Всемирная паутина (WWW- World Wide Web) относится к наиболее

распространенным ресурсам Интернета. WWW дает возможность

работать с документами, содержащими текст, графические иллю-

Медицинская радиология. Основы лучевой диагностики и лучевой терапии - часть 3