Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание средств разработки программного обеспечения для самостоятельного формирования медицинским сообществом решений в среде симуляционных технологий в медицине с возможностью их распространения и обмена в системе здравоохранения и медицинского образования

Докладчик: Колсанов Александр Владимирович

Должность: Директор Института инновационного развития СамГМУ

Цель проекта:
1. Задачи: - Разработка концепции, базовых принципов и алгоритмов позволяющих медицинским специалистам, не обладающим специальными знаниями в сфере программирования, за счет визуализации процесса моделирования различных клинических ситуаций, разрабатывать собственные решения и продукты в сфере симуляционных и визуализационных технологий в медицине. - Создание комплекта средств разработки программного обеспечения для тренажеров по эндоваскулярной и эндоскопической хирургии входящее в состав АПК «Виртуальный хирург» и 3D атласа человеческого тела «InBody Anatomy» (далее SDK), реализующего концепцию, базовые принципы и алгоритмы, указанные в пункте 1.2.1. - Формирование перечней объектов и их свойств, необходимых для наполнения библиотек входящих в комплект средств разработки программного обеспечения (органы, ткани, патологии, медицинские инструменты, оборудование, медикаменты и пр.), в размере необходимом для создания пользователем SDK собственных обучающих кейсов (моделей клинических ситуаций), основанных на используемых им методиках обучения и оценки. - Моделирование объектов в соответствии со сформированными перечнями (органы, ткани, патологии, медицинские инструменты, оборудование, медикаменты и пр.) с целью наполнения библиотек ресурсов применяющихся при создании кейсов. - Разработка методических пособий для самостоятельного использования SDK с тренажерами по эндоваскулярной и эндоскопической хирургии входящими в состав АПК «Виртуальный хирург» и 3D атласом человеческого тела «InBody Anatomy». - Разработка методического пособия по обучению работе с SDK для специалистов по информационным технологиям в медицине, работающих в вузах, клиниках, исследовательских центрах. - Разработка технической и пользовательской документация для SDK. 2. Цели: Создание средства разработки программного обеспечения как научно-технической и методической основы: - для обеспечения медицинских специалистов возможностью создавать собственные решения в сфере симуляционной медицины применительно к аппаратно-программному комплексу «Виртуальный хирург» и высокореалистичному 3D атласу человеческого тела «InBody Anatomy»; - для обучения медицинских и IT-специалистов созданию решений в сфере симуляционных технологий и технологий визуализации в медицине. - Существенное увеличение количества решений в сфере симуляционных и визуализационных технологий в медицине, оказывающих заметное влияние на качество подготовки врачей, повышение доступности медицинских услуг населению, экономику здравоохранения, скорость создания и распространения новых методик диагностики, лечения и реабилитации. - Увеличение доли высокотехнологичных российских продуктов на новом перспективном быстрорастущем мировом рынке IT-медицины.

Основные планируемые результаты проекта:
Научные и научно-технические результаты, которые будут получены при выполнении ПНИЭР:
- Новая концепция, базовые принципы и алгоритмы создания решений и продуктов в сфере симуляционных и визуализационных технологий в медицине. Подходы, примененные в данной работе позволят создавать решения для других российских разработок.
- Средства, входящие в комплект SDK, для разработки и модификации программного обеспечения к эндоваскулярному и эндоскопическому тренажерам АПК «Виртуальный хирург», позволяющие пользователям самостоятельно осуществлять взаимодействие с программным обеспечением указанных продуктов и осуществлять визуальный контроль этого процесса. Предоставляющие, при создании обучающих кейсов, моделировать сцены и ход операции с развитием по заранее определенному или псевдослучайному сценарию, а также дающие возможность добавления или модификации предустановленных библиотек объектов.
- Средство, входящее в комплект SDK, для разработки и модификации программного обеспечения к 3D атласу человеческого тела «InBody Anatomy», позволяющее самостоятельно осуществлять взаимодействие с программным обеспечением указанного продукта и осуществлять визуальный контроль этого процесса, а также изменять предустановленные библиотеки объектов и их описаний, тем самым, открывая возможность глубокой адаптации атласа для собственных обучающих программ.
- Высокореалистичные трехмерные модели объектов (органы, ткани, патологии, медицинские инструменты, оборудование, медикаменты и пр.), предназначенные для использования в сфере симуляционных и визуализационных технологий в медицине, подготовленные в соответствии со сформированными перечнями.
- Методические пособия для самостоятельного использования пользователем разработанного SDK совместно с эндоваскулярным и эндоскопическим тренажером АПК «Виртуальный хирург», высокореалистичным интерактивным анатомическим 3D-атласом человеческого тела в норме и патологии «InBody Anatomy».
- Методическое пособие по обучению работе с SDK для специалистов по информационным технологиям в медицине, работающих в вузах, клиниках, исследовательских центрах.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Созданные средства разработки программного обеспечения будут использованы специалистами по информационным технологиям в медицине, работающими в вузах, клиниках и исследовательских центрах, для самостоятельно формирования, а также модификации существующего программного обеспечения в тренажерах по эндоваскулярной и эндоскопической хирургии, в частности, входящих в состав АПК «Виртуальный хирург» и высокореалистичного анатомического 3D Атласа человеческого тела «InBody Anatomy». Использование данного инструмента позволит пользователям указанных выше тренажеров и атласа самостоятельно адаптировать их для собственных обучающих программ, создавать и применять при подготовке врачей всё имеющееся разнообразие авторских методик диагностики и лечения, учитывать недостаточное количество стандартизированных методик образования студентов и слушателей последипломного образования, разнообразие применяемого оборудования, инструментов и медикаментов и их различие в разных странах. Распространению и коммерциализации указанных пользовательских наработок будет способствовать специализированная система распространения и обмена в системе здравоохранения и медицинского образования, создаваемая за счет внебюджетных средств в рамках данного проекта.
Наличие средств разработки программного обеспечения, созданный при его помощи пользовательский контент, улучшают потребительские качества тренажеров «Виртуальный хирург» и высокореалистичного анатомического 3D Атласа человеческого тела «InBody Anatomy», дают им дополнительное конкурентное преимущество на мировом рынке по сравнению с решениями Google, Kluwer, Johnson & Johnson и других компаний. Полученные в рамках проекта международные патенты будут способствовать защите российских продуктов на мировом рынке соответствующей продукции;Разработанная концепция, базовые принципы и алгоритмы создания решений и продуктов в сфере симуляционных технологий и технологий визуализации в медицине будут использоваться медицинским сообществом и IT-компаниями для создания новых аппаратно-программных и программных комплексов, способных занять существенную долю для нового и одного из самых перспективных мировых рынков высокотехнологичной продукции.
Разработанные методические пособия по использованию созданных в рамках проекта средства разработки, методическое пособие по обучению работе с SDK будут использованы высшими учебными заведениями для подготовки, повышения квалификации и переподготовки специалистов по IT-медицине на базе медицинским специальностей и специальностей в сфере информационных технологий. Создание соответствующих учебных программ запланировано, в том числе, в стратегической программе Центра прорывных исследований в сфере IT-медицины на базе Самарского государственного медицинского университета, является необходимым для развития в Российской Федерации такой области новой экономики как IT-медицина.
Созданные средства разработки программного обеспечения, учебно-методические материалы будут распространять совместно с тренажерами "Виртуальный хирург" и анатомическим атласом "InBody Anatomy". Кроме того, указанные результаты исследований также будут загружены на специализированный сайта в сети Интернет для свободного скачивания. За счет внебюджетных средств в рамках данного проекта будет также реализована специализированная Интернет-площадка, предназначенная для обмена разработками (моделями, кейсами, сценариями и т.д.), созданным с использованием результатов данного исследования, с возможностью как платного, так и бесплатного их распространения и загрузки в тренажеры "Виртуальный хирург" и среду атласом "InBody Anatomy".
Дополнительно к этому на базе Самарского медицинского университета будут созданы обучающие курсы по обучению работы с созданным в рамках данного проекта средствам разработки программного обеспечения.

Текущие результаты проекта:
Проведены работы по теоретическому исследованию поставленных перед ПНИ задач, соответствующие этапам эскизного проектирования СРПО, а именно: разработаны технические принципы и методические подходы к созданию СРПО, разработаны и формализованы функциональные и технические требования к СРПО, разработана архитектура СРПО (перечень и состав компонентов). Параллельно произведены работы в рамках мероприятия "Разработка структур входных и выходных данных СРПО". В результате получено описания требований к общим (универсальным) компонентам СРПО и специализированным компонентам, предназначенным для использования в СРПО эндоваскулярного тренажера, эндоскопического тренажера и трехмерного анатомического атласа.
Формализация требований и описание архитектуры выполнено на языке UML.
В рамках этой работы выделены и специфицированы автономные программно-аппаратные модули (Эндоваскулярный манипулятор, Рабочее место лапароскопии, Манипулятор С-дуги, Эмулятор шприца, Устройство накачки баллонного катетера, Блок педалей) и программные модули (Модуль 3D визуализации, Модуль расчета физических моделей, Интерпретатор сценариев операций, Загрузчик моделей и сценариев, Модуль ЭКГ, Модуль «Медикаменты», Модуль «Команды пациенту»). Сформирован перечень необходимых для реализации трехмерных моделей.
В рамках работ и мероприятий, выполняемых за счет внебюджетных средств:
- Разработано техническое задание на систему распространения и обмена разработанных решений в системе здравоохранения и медицинского образования. Выполнение требований этого ТЗ позволит реализовать взаимодействие разработчиков и пользователей симуляционных технологий в едином информационном пространстве на основе использования облачных технологий.
- Разработано техническое задание по адаптации и защите программного и аппаратного обеспечения эндоскопического и эндоваскулярного тренажеров под требования СРПО. Выполнение требования этого ТЗ позволит обеспечить безопасность и надежность использования разработанного СРПО в условиях распределенного взаимодействия в едином информационном пространстве в многопользовательском режиме.
В рамках мероприятия "Создание и поддержка специализированного сайта, посвященного проводимым исследованиям" создана и в введена в эксплуатацию первая версия специализированного сайта, посвященный проводимым исследованиям. Сайт находится в открытом доступе по адресу http://npo-leader.ru/. В рамках следующего этапа планируется наполнение данного сайта и его поддержка.
Научная новизна проведенной работы состоит в том, что на основе имеющегося опыта по разработке аппаратно-программного комплекса «Виртуальный хирург» и трехмерного анатомического атласа, а также в результате анализа разработок в сфере симуляционных технологий, представленных на рынке, впервые разработана архитектура, сформированы функциональные и технические требования, определены механизмы обмена информацией для средств разработки программного обеспечения для самостоятельного формирования медицинским сообществом решений в среде симуляционных технологий. Новым является использования облачных технологий для реализации распространения и обмена симуляционных решений в системе здравоохранения и медицинского образования, а также использование игрового подхода при реализации медицинских тренажеров.
Дальнейшее направление исследований состоит в проработке этапов эскизного проекта СРПО и написании частных технических заданий на СРПО для эндоскопического, эндоваскулярного тренажеров и трехмерного анатомического атласа.