«управлять медициной, исследовать, диагностировать»: как обучают медицинской кибернетике в красгму

Будущее кибернетики

Ожидания от кибернетики как научной дисциплины, которая сотворит революцию в обществе, в середине XX века были очень велики, но не все они смогли оправдаться. По мнению ученых, это произошло не из-за ограничений самой науки, а ограниченности специалистов, не сумевших реализовать потенциал кибернетических идей из-за их технологической и экономической несвоевременности. Спустя 70 лет у кибернетики есть все шансы реабилитироваться. Сегодня мы живем во времена, когда вычислительные возможности кажутся безграничными. Уже сейчас правительства и компании соревнуются, чтобы использовать преимуществами инноваций.

По мнению профессора Колледжа естественных наук Техасского университета Энди Эллингтона, в будущем люди начнут представлять собой нечто вроде новой «жизненной» формы, более связанной чем когда-либо с вычислительными устройствами. Достижения в области нейробиологии, электрохимии и синтетической биологии позволят нам подключаться к Сети напрямую.

Доктор биологических наук, профессор физического факультета и ведущий сотрудник Центра нейротехнологий ЮФУ Борис Владимирский считает, что интеграция мозга и кибернетики приведет к созданию виртуальной доли человеческого мозга. Она будет служить не только для распознавания образов или решения логических задач. Но и сообщать информацию, предлагать варианты разумного взаимодействия, отвечать на вопросы, а порой и задавать их.

Как стать разработчиком киберпротезов

Будущему специалисту лучше определить для себя приоритетную область знаний, но обязательно следует интересоваться смежными областями.

Илья Чех рекомендует поступать на общее направление робототехники и мехатроники, которое есть почти во всех ведущих технических вузах: Московском институте электроники и математики им. А. Н. Тихонова, Национальном исследовательском ядерном университете «МИФИ», МГТУ им. Баумана, МФТИ, Университете ИТМО, московском «Политехе».

Экономика образования

В России открылась первая аспирантура в сфере искусственного интеллекта

Техническое образование поможет сформировать общее понимание робототехники и всех ее компонентов: программирования, электроники и конструирования. А уже после можно начать разбираться в медицине — пройти курсы или поступить на медицинские факультеты «медицинская кибернетика», «биотехнические системы и технологии».

Приобретаемые навыки

Выпускник направления – это специалист, который сможет решать широкий спектр профессиональных задач:

• разработка, внедрение и эксплуатация автоматизированных ИМС;
• работа с вычислительной техникой в медицине;
• лабораторные исследования при помощи новейшей аппаратуры;
• анализ неисправностей аппаратуры, поиск методов их устранения;
• прием больных: неврология, хирургия, терапия;
• планирование лабораторно-инструментального анализа;
• осуществление исследований: лабораторных, биофизических, биохимических, медико-генетических, иммунологических;
• установка диагноза, определение терапевтических мер;
• разработка и внедрение информационных технологий в деятельность медицинских учреждений;
• составление отчетов;
• организация работы медперсонала и управление им;
• соблюдение врачебной этики;
• оказание неотложной помощи;
• организация профилактических мероприятий;
• преподавательская деятельность;
• разработка учебных и методических пособий;
• владение иностранным языком.

Врач-кибернетик, это важно знать

С 1.06.2021 года изменятся правила допуска к профессиональной деятельности медицинских специалистов. Вместо документа о сертификации необходимо будет получать документ о профессиональной аккредитации. Процедура получения аккредитационного свидетельства представляет собой экзаменационную проверку знаний и навыков медицинского работника аккредитационной комиссией. 

Образовательный курс «Медицинская кибернетика» подготовлен в контексте требований аккредитационных тестов Минздрава РФ: материалы курса соответствуют аккредитационным экзаменам.

Успешной аккредитации способствуют ЗЕТ-баллы, набранные по правилам, указанным в Концепции НМиФО Минздрава РФ. Согласно Концепции, за 5 лет медицинскому специалисту необходимо набрать 250 ЗЕТ-баллов. Баллы зачисляются на счет портфолио врача в личном кабинете Портала НМиФО в зависимости от категории обучения. 

Один из способов получения ЗЕТ-баллов – это обучение по образовательным программам НМО. За прохождение этих краткосрочных курсов можно получить до 36 ЗЕТ-баллов, причем организация, где проходил обучение медработник, сама внесет их на его счет.

Курс «Медицинская кибернетика» включает обучение по программе НМО «Базы биомедицинских данных», таким образом по окончании обучения 36 ЗЕТ-баллов будут зачислены на счет обучавшегося.

Подробнее об этом можно узнать на странице «Как пройти аккредитацию врача в 2021 году с помощью НМО»

Кто такой разработчик киберпротезов

Это человек, который разрабатывает протезы конечностей и органы, совместимые с живыми тканями. Он работает на стыке медицины, нейрофизиологии, инженерии и программирования. Разрабатывает протезы вместе с дизайнерами, инженерами-робототехниками и пилотами-тестировщиками.

Разработчик киберпротезов — профессия будущего

По словам основателя компании «Моторика» Ильи Чеха, миллионы людей в мире живут без рук и только 20% из них пользуются протезами. Разработчики киберпротезов создают искусственные руки, которые по возможностям почти не уступают настоящим. Человек с протезом может взять даже мелкие предметы, например, чайную ложку.

Посмотрите, как живет человек с киберпротезом

Что такое кибернетика?

Кибернетика — это междисциплинарная наука об общих закономерностях получения, хранения, преобразования и передачи информации в сложных управляющих системах, будь то машины, живые организмы или общество. Это попытка ученых создать общую математическую теорию управления сложными системами, совместить на первый взгляд несовместимое и найти общность там, где ее не может быть.

Сло­во «ки­бер­не­ти­ка» впер­вые упот­ребил Пла­то­н в диа­ло­ге «За­ко­ны» (4 в. до н. э.) для обо­зна­че­ния «принципов управ­ле­ния людь­ми». В научный оборот термин «кибернетика» ввел французский физик и математик Андре-Мари Ампер, чьим именем мы измеряем силу электрического тока. В 1834 году в своем фундаментальном труде «Опыт о философии наук, или аналитическое изложение естественной классификации всех человеческих знаний» он определил кибернетику как науку об управлении государством, которая должна обеспечить гражданам разнообразные блага.

В том виде, в каком мы понимаем его сегодня, термин «кибернетика» ввел американский математик Норберт Винер в своей книге «Кибернетика, или Управление и связь в животном и в машине», опубликованной издательством MIT Press/Wiley and Sons в 1948 году. Он создал совершенно новую область исследований и совершенно новый взгляд на мир.

Уникальность его идей в том, что он показал: животные, как и машины, могут быть включены в более обширный класс объектов, отличительной особенностью которого является наличие систем управления.

Винера называют «отцом кибернетики». Однако большой вклад в развитие науки внесли и другие ученые — английский психиатр Уильям Эшби, американский нейрофизиолог Уоррен Маккалок, английский математик Алан Тьюринг, мексиканский физиолог Артуро Розенблют, советские математики Андрей Колмогоров и Виктор Глушков и другие.

Академик Виктор Глушков — ключевая фигура советской кибернетики

(Фото: ТАСС)

Основные принципы кибернетики

Как и в любой науке, у кибернетики есть свои законы и принципы. Основные из них — это принцип «черного ящика» и закон обратной связи.

Принцип «черного ящика» ввел английский психиатр, специалист по кибернетике и пионер в исследовании сложных систем Уильям Эшби. Этот принцип позволяет изучать поведение системы, то, как она реагирует на внешние воздействия, и в то же время абстрагироваться от ее внутреннего устройства. То есть кибернетики соглашаются с когнитивными ограничениями человека и невозможностью понять всех состояний системы, которые она может принимать прямо сейчас.

Закон обратной связи заключается в простом факте: если есть объект управления и субъект управления, то для выработки адекватных управляющих воздействий, имея информацию о состоянии объекта, субъект может принимать адекватное решение по его управлению. То есть манипулируя входными сигналами, мы можем наблюдать некий результат работы системы на выходе. При этом принципы и законы кибернетики одинаково применимы к управлению автомобилем, крупным предприятием, поведением толпы или бионическим протезом.

Одно из важнейших достижений кибернетики — разработка и широкое использование метода математического моделирования. Он позволяет проводить эксперименты не с реальными физическими моделями изучаемых объектов, а с их математическим описанием в виде компьютерных программ.

Степень: Специалист

Наиболее распространенные экзамены при поступлении:

• Русский язык
• Математика (профильный) — профильный предмет, по выбору вуза
• Биология — по выбору вуза
• Физика — по выбору вуза

Появление новых технологий приводит к возникновению профессий, которые сложно было представить в недавнем прошлом. Примером тому является специальность 30.05.03 «Медицинская кибернетика». Она собрала в себе знания из разных сфер, которые даже не соприкасаются друг с другом, с первого взгляда. Это биология и информатика, физика и медицина. Такое направление является молодым и очень перспективным, ведь оно соединяет в себе все последние достижения человечества.

Специалисты направления обладают широким спектром профессиональных компетенций. Они стоят впереди медицинской науки, способствуя ее развитию и движению вперед. Их миссия заключается в том, чтобы всесторонне способствовать интеграции дисциплин для достижения важнейшей задачи – обеспечения профилактики и лечения человека от недугов, используя инновационные технологии и методики.

Учебные заведения, проводящие набор по специальности «Медицинская кибернетика»

• Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н. И. Пирогова , где на медико-биологическом факультете впервые начали готовить этих специалистов
• Сибирский Государственный Медицинский Университет (г. Томск)
• Пензенский государственный университет
• Северный федеральный университет (г. Архангельск)
• Казанский (Приволжский) федеральный университет
• Псковский государственный университет (ПсковГУ, г. Псков)
• #перенаправление Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В. Ф. Войно-Ясенецкого
• Юго-западный Государственный университет (ЮЗГУ г. Курск)
• ДВФУ , г. Владивосток (от 2015 года)
• СКГГТА, г. Черкесск (от 2016 года)

Ранее существовала инженерная специальность «Медицинская кибернетика», соответствующая ныне существующему направлению образования «Биотехнические системы и технологии». Сейчас с названием «Медицинская кибернетика» существует направление специалитета высшего медицинского образования. Выпускники его — врачи-кибернетики — получают право работать врачом только после окончания интернатуры или ординатуры. Но из-за того, что они изучают большой объём технических дисциплин, невозможно обеспечить изучение ими одного и того же медицинского предмета не менее трёх раз под руководством трёх разных преподавателей, как правило, разных кафедр, что по международным стандартам требуется от будущих врачей-клиницистов. Поэтому они не могут работать по особо ответственным медицинским специальностям в сфере хирургии, акушерства, терапии и т. д, поступать в интернатуры и ординатуры по этим специальностям. Круг их областей специализации в медицине, соответственно, ограничен. Это — клиническое лабораторное дело, функциональная диагностика, лучевая диагностика, медицинская физика. Но зато, в отличие от обычных выпускников по специальности «Лечебное дело», они без последипломного образования могут работать инженерами. 29 апреля 2010 года Ученым Советом Пензенского государственного университета была открыта новая специальности 060114 — «Медицинская кибернетика» по подготовке специалистов «Врач-кибернетик». Продолжительность обучения по специальности — 6 лет. Вступительные испытания: Математика — профильный предмет, биология, русский язык. Врач-кибернетик подготовлен для осуществления практической и научной деятельности, направленной на разработку, внедрение и эксплуатацию автоматизированных технологических и административных систем управления в целях повышения качества медицинского обслуживания населения и эффективного использования ресурсов здравоохранения. Специалисты предназначены для работы в учреждениях, здравоохранения, учреждениях РАМН и других ведомств, заинтересованных в специалистах данного профиля. Врач-кибернетик по специальности 060114 готовится для работы:

1) в медицинских лечебно-диагностических организациях (больницах, поликлиниках, амбулаториях); 2) в научно-исследовательских медицинских и биологических центрах, лабораториях и институтах, связанных с эксплуатацией медицинской техники и проведением медико-биологических экспериментов; 3) в территориальных и региональных коммерческих структурах здравоохранения.

Чему нас учит кибернетика

Медицинская биофизика: молекулы и болезни / МГУ

Школа науки управления. Кибернетика Норберта Винера.

Профстандарт врача-рентгенолога

15 апреля Минтруд утвердил профессиональный стандарт «Врач-рентгенолог» (Приказ Минтруда России от 19.03.2019 № 160н (ПС № 160н). Согласно документу, врач-рентгенолог причислен к 8 уровню квалификации и выполняет 4 основные трудовые функции:

1. Проводит рентгенологические исследования, в том числе компьютерных томографических и магнитно-резонансно-томографических с их интерпретацией.
2. Организовывает и проводит профилактические (скрининговые) исследования, предварительные и периодические медосмотры, диспансеризацию и диспансерное наблюдение.
3. Анализирует медико-статистическую информацию, ведет медицинскую документацию.
4. Оказывает медицинскую помощь пациентам в экстренной форме.

К этой части документа у медицинского сообщества вопросов нет. Все предельно понятно.

Квалификационные требования к врачам-рентгенологам

Кто имеет право работать врачом ультразвуковой диагностики? По новому профстандарту есть два варианта, как специалист может получить нужную квалификацию и работать врачом-рентгенологом.

Первый вариант: интернатура или ординатура

Согласно профстандарту, врач-рентгенолог должен иметь высшее образование — специалитет по одной из специальностей:

• «Лечебное дело»,
• «Педиатрия».

Также специалисту нужно иметь подготовку в интернатуре и (или) ординатуре по специальности «Рентгенология»

Второй вариант — курсы профессиональной переподготовки

Специалист должен пройти курс профпереподготовки по специальности «Рентгенология». Сделать это имеют право те специалисты, у которых есть подготовка в интернатуре и (или) ординатуре по одной из специальностей:

Что не так в профессиональном стандарте врача-рентгенолога

Если прочитать документ внимательно, то можно понять, что требования к образованию врача-рентгенолога в указанном профстандарте не совпадают с требованиями к данным специальностям, определенным в Приказе Минздрава России от 08.10.2015 № 707н.

В чем разница этих документов?

1. Профстандарт № 160н исключил из базового образования врача-рентгенолога специалитет по специальности «Медицинская биофизика», «Медицинская кибернетика», оставив только «Лечебное дело» и «Педиатрию».
2. Требования к дополнительному профессиональному образованию в ПС № 160н и Приказе № 707н частично также не совпадают. Новый профстандарт исключил возможность прохождения профпереподготовки по специальности «рентгенология» лицам, прошедшим подготовку в интернатуре и (или) ординатуре по специальностям «Авиационная и космическая медицина», «Водолазная медицина», «Дерматовенерология», «Детская урология-андрология», «Гериатрия», «Неонатология», «Пластическая хирургия», «Профпатология», «Челюстно-лицевая хирургия».
3. Новый профстандарт открыл доступ к профессии лицам, прошедшим подготовку в интернатуре и (или) ординатуре по специальности «Радиология», «Ультразвуковая диагностика».

Каким нормативным актом руководствоваться

По закону, большую юридическую силу имеет принятый новый профстандарт, нежели Приказ Минздрава № 707н. Поэтому ориентироваться в вопросах квалификационных требований в данном случае следует именно на положения профессионального стандарта.

Перспективы трудоустройства по профессии

С оглядкой на спектр профессиональных компетенций и багаж знаний выпускник такого направления не будет испытывать проблем с трудоустройством. Он сможет найти работу в любом медицинском учреждении. Также можно устроиться в лаборатории, исследовательские центры. Есть вариант найти себя в научных организациях.

Кем работают бывшие студенты:

• врач (биофизик, ультразвуковой/лучевой диагностики);
• врач-лаборант;
• иммунолог;
• биолог;
• врач разных направлений (терапия, невралгия, хирургия);
• врач-кибернетик;
• лаборант;
• инженер-исследователь.

Уровень оплаты труда такого специалиста достаточно высокий даже на начальном уровне. В зависимости от места трудоустройства, можно рассчитывать на зарплату от 20 и до 40 тысяч в отечественной валюте.

Чем занимается разработчик киберпротезов

Сначала такой специалист создает проект бионического протеза или органа. Он изучает биоэлектрические импульсы, связывающие нервную и мышечную системы человека, и придумывает, как их соединить с протезом. Например, чтобы на протезе руки двигались пальцы, в него встраивают специальные мио-датчики. Они считывают электрический потенциал сохранившихся мышечных тканей и посылают сигнал в протез — тут и происходит движение. Затем специалист создает 3D-модель для принтера. Он моделирует устройство по индивидуальным параметрам и готовит к покраске.

Дальше разработчик подбирает подходящие материалы: биологически совместимые, с симбиотическим потенциалом, которые не отвергнет организм

Важно максимально «сроднить» человека и его протез, чтобы конструкция из пластика и металла стала полноценной частью тела

Если человек будет плавно помахивать рукой, а потом резко захочет ее опустить, протез должен считать это желание так же быстро, как живая рука.

Индустрия 4.0

Когда мы сможем печатать новые органы на 3D-принтере

Тренды и направления профессии

Киборгизация — это объединение технологий и органики, создание гибрида биологического существа и машины. По мнению Чеха, новое направление активно развивается и скоро станет одним из ключевых в медицине.

«Реабилитология — улучшение и восстановление способностей и качества жизни людей — становится междисциплинарной областью знаний, объединяющей в себе медицину, психологию, педагогику и физическую культуру. Вокруг нее формируется экосистема из инженеров и врачей, работающих с конкретным пациентом», — говорит Илья Чех.

Следующий шаг в развитии протезирования — создание вживляемых интерфейсов, которые будут считывать сигналы мозга нашему телу. Например, американские ученые разработали нейроинтерфейс, помогающий парализованным людям пользоваться планшетом. Он передает сигнал от вживленных в кору головного мозга электродов к планшету через Bluetooth. Люди с таким интерфейсом уже смогли сделать покупки, пообщаться в мессенджере и посчитать на калькуляторе.

Чтобы разрабатывать долгосрочные интерфейсы и выпускать их на рынок, текущих технологий и материалов пока не хватает. По словам Чеха, это серьезный технологический вызов, история недалекого будущего.

Индустрия 4.0

Перепрошить мозг: что такое нейроинтерфейсы и на что они способны

Группы

Условно медицинскую кибернетику можно представить следующими группами:

Вычислительная диагностика заболеваний

Эта часть связана с использованием вычислительной техники при обработке информации, поступающей с биологического объекта с целью постановки диагноза. Первым шагом является разработка методик формального описания состояния здоровья пациента, проведение тщательного анализа по уточнению клинических параметров и признаков, используемых в диагностике. Здесь имеют главное значение те признаки, которые несут количественные оценки. Кроме количественного выражения физиологических, биохимических и других характеристик больного для вычислительной диагностики необходимы сведения о частоте клинических синдромов (из априорных данных) и диагностических признаков об их классификации, оценке диагностической эффективности и т. п. Все эти данные вносятся в память ЭВМ, которые затем сопоставляются с симптомами больного. Контроль за состоянием организма необходим во многих областях человеческой деятельности (спортивной, производственной, учебной, военной), но особенно важен в стрессовых ситуациях или в таких лечебных условиях, как например хирургическое вмешательство с применением систем искусственного кровообращения и дыхания в состоянии наркоза и т. п. Для таких целей необходимо создавать информационные системы оперативного врачебного контроля (ИСОВК), которые осуществляют съем медико-биологической информации, автоматическое распознавание функционального состояния пациента, фиксацию нарушений в деятельности организма, диагностирование заболеваний, управление устройствами, регулирующими жизненно важные функции.

Автоматизированные системы управления и возможности применения их для организации здравоохранения.

Здесь преследуется цель создания отраслевых автоматизированных систем (ОСАУ)

Такие системы создаются для такой важной отрасли как «здравоохранение». Особенности ОСАУ в здравоохранении является то, что она должна включать в себя как блок управления, так и другие элементы: профилактику, лечение (с диагностикой), медицинскую науку, кадры, материальное обеспечение

В первоочередные задачи ОСАУ «Здравоохранение» входят автоматизация процессов сбора и анализа статистической информации по основным направлениям медицинской деятельности и оптимизация некоторых процессов управления.