Медицинская кибернетика — обучение профессии, где и кем работать специалисту

Профессии будущего

IT медик. Специалист с хорошим знанием ИТ, создаёт базы физиологических данных и управляет ими, создаёт программное обеспечение для лечебного и диагностического оборудования. Сейчас в медицине происходит «революция больших данных» – у исследователей появилась бесценная возможность быстро собирать и анализировать огромное количество информации. А значит, человек, способный управлять медицинскими базами данных, точно не останется без работы.

Клинический биоинформатик. В случае нестандартного течения болезни строит компьютерную модель биохимических процессов болезни, чтобы понять первопричины заболевания (выявляет нарушения на клеточном и субклеточном уровнях). На Западе эта специальность существует уже не первый год и направлена на то, чтобы по максимуму использовать весь багаж накопленной информации – генетической, биологической и медицинской для того, чтобы подобрать индивидуальный метод лечения для конкретного пациента. Трансляционная медицина есть и в России, и специалисты прогнозируют появление большого количества рабочих мест в этой области.

IT-генетик. Специалист, который занимается программированием генома под заданные параметры. В последнее десятилетие одним из бурно развивающихся направлений в медицине стала генотерапия – внесение в генетический аппарат человека изменений для борьбы с заболеваниями. Пока этот метод в основном тестируют на животных, однако есть уже и успешные случаи применения генотерапии и для людей. Например, в 2014 году в Великобритании объявили, что у 6 пациентов, больных хороидеремией (наследственным генетическим заболеванием, до настоящего момента неизлечимым и ведущим к слепоте), в результате генотерапии улучшилось зрение. Но это лишь первый шаг. Следующий шаг – модификация генома: эксперимент с целенаправленным изменением двух генов уже провели на обезьянах.

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».

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.

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.

Кем я буду в будущем

Специалитет Врачебная специальность Должности
«Медицинская биохимия», «Медицинская биофизика», «Медицинская кибернетика» Бактериология Врач-бактериолог
«Медицинская биохимия», «Медицинская биофизика», «Медицинская кибернетика» Вирусология Врач-вирусолог
«Медицинская биохимия» Генетика Врач-генетик
«Медицинская биохимия», «Медицинская биофизика», «Медицинская кибернетика» Клиническая лабораторная диагностика Врач клинической лаборатории
«Медицинская биохимия», «Медицинская биофизика», «Медицинская кибернетика» Лабораторная генетика Врач-лабораторный генетик
«Медицинская биофизика», «Медицинская кибернетика» Радиология Врач-радиолог
«Медицинская биофизика», «Медицинская кибернетика» Рентгенология Врач-рентгенолог
«Медицинская биохимия» Судебно-медицинская экспертиза Врач-судебно-медицинский эксперт
«Медицинская биофизика», «Медицинская кибернетика Ультразвуковая диагностика Врач ультразвуковой диагностики
«Медицинская биофизика», «Медицинская кибернетика Функциональна диагностика Врач функциональной диагностики

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.

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»

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

Литература[]

  • Винер Н. Кибернетика. — М.: Советское радио, 1968.
  • Винер Н. Некоторые моральные и технические последствия автоматизации.
  • Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике. — М.: Изд. иностр. лит., 1963. — 830 с.
  • Эшби У. Р. Введение в кибернетику. — М.: Изд. иностр. лит., 1959. — 432 с.
  • Пекелис В.Д. (сост.) Возможное и невозможное в кибернетике, Наука, 1964, 222 с.
  • Пекелис В.Д. (сост.) Кибернетика ожидаемая и кибернетика неожиданная, Наука, 1968, 311 с.
  • Пекелис В.Д. (сост.) Кибернетика. Итоги развития, Наука, 1979, 200 с.
  • Пекелис В.Д. (сост.) Кибернетика. Современное состояние, Наука, 1980, 208 с.
  • Марков А. А. Что такое кибернетика. — В кн.: Кибернетика, мышление, жизнь. — М.: Мысль, 1964
  • Петрушенко Л. А. Самодвижение материи в свете кибернетики. — М.: Наука, 1971
  • Кузин Л. Т. Основы кибернетики (в 2-х томах). — М.: Энергия, 1973
  • В. М. Глушков, Н. М. Амосов и др. «Энциклопедия кибернетики». Киев. 1975 г.
  • Герович В. А. Человеко-машинные метафоры в советской физиологии // Вопросы истории естествознания и техники. № 3, 2002. С. 472—506.
  • Гринченко С. Н. История человечества с кибернетических позиций // История и Математика: Проблемы периодизации исторических макропроцессов. — М.: КомКнига, 2006. — С. 38—52.
  • Грэхэм, Л. Естествознание, философия и науки о человеческом поведении в Советском Союзе. — М.: Политиздат, 1991. — 480 с.

Клаус Г. Кибернетика и философия = Kybernetik in philosophischer Sicht / Перевод с немецкого И. С. Добронравова, А. П. Куприяна, Л. А. Лейтес; редактор В. Г. Виноградов; Послесловие Л. Б. Баженова, Б. В. Бирюкова, А. Г. Спиркина. — М.: ИЛ, 1963.

Основы кибернетики. Математические основы кибернетики / Под ред. профессора К. А. Пупкова. — М.: Высшая школа.

Основы кибернетики. Теория кибернетических систем / Под ред. профессора К. А. Пупкова. — М.: Высш. школа, 1976. — 408 с. — (Учеб. пособие для вузов). — 25000 экз.

  • Поваров Г. Н. Ампер и кибернетика. — М.: Советское радио, 1977.
  • Теслер Г. С. Новая кибернетика. — Киев: Логос, 2004. — 401 с.
  • Кибернетика и информатика // Сборник научных трудов к 50-летию Секции кибернетики Дома ученых им. М. Горького РАН. — Санкт-Петербург, 2006. — 410 с.
  • Игнатьев М. Б. Информационные технологии в микро-, нано- и оптоэлектронике. — изд. ГУАП, Санкт-Петербург, 2008. — 200 с.

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

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.

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

Медицинская кибернетика

Медицинская кибернетика – это наука, исследующая закономерности получения, хранения, передачи и преобразования информации в организме человека. Основанная на создании имитационных моделей, в том числе математических, медицинская кибернетика позволяет сопрягать сложные технические устройства с системами управления, что помогает создавать новые решения для улучшения качества жизни больных людей.

В широчайший спектр интереса этой новой науки входит вычислительная диагностика заболеваний. В частности, математическое моделирование процессов, которые происходят при развитии болезни и поиск решений по её лечению в виртуальном мире. Кроме того, есть другая область вычислительной диагностики, которая связана с обработкой огромного массива персонализированных данных и построению возможных вариантов развития патологии по результатам этой обработки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector