Троеглазов Александр Федорович. Обеспечение эксплуатационной метрологической надежности приборов и систем медицинского назначения

Краткое описание

Троеглазов Александр Федорович. Обеспечение эксплуатационной метрологической надежности приборов и систем медицинского назначения : диссертация... кандидата технических наук : 05.11.17 Томск, 2007 167 с. РГБ ОД, 61:07-5/3479

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
на правах рукописи
Троеглазов Александр Федорович
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Специальность 05.11.17-Приборы, системы и изделия медицинского
назначения
Научный руководитель: Доктор техн. наук, профессор Кулешов Валерий Константинович
Томск
2007 
СОДЕРЖАНИЕ
1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДУЕМОЙ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 10
1.1 Состояние и проблемы технического обеспечения
здравоохранения Восточного Казахстана 10
1.2 Надежность и техническое обслуживание медицинской техники 20
1.3 Контроль и принятие решений в системе технического
обслуживания медицинской техники 35
2 МОДЕЛИ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ МЕДИЦИНСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 48
2.1 Методологические предпосылки и общая методика
исследований 48
2.2 Концептуальная модель эксплуатации медицинского
оборудования 51
2.3 Количественная оценка ошибок контроля в системе технического
обслуживания медицинской техники 60
2.4 Модель оптимизации стратегии технического обслуживания и
ремонта медицинской диагностической аппаратуры 83
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-СТАТИСТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И
РАЗРАБОТКА ПРАКТИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ 98
3.1 Экспериментальная оценка эксплуатационной надежности
лабораторно-диагностического медицинского оборудования 98
3.2 Оптимизация стратегии технического облуживания медицинского
оборудования 105
4 ПРОГРАММНЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
КАЧЕСТВА КОНТРОЛЯ МЕДИЦИНСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 107
4.1 Общее описание программных приложений 107
4.2 Описание диалога программного пакета 112
4.3 Машинный эксперимент оптимизации процесса эксплуатации медицинского оборудования в условиях Восточно-Казахстанского
медицинского областного управления 125
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 130
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 132
ПРИЛОЖЕНИЯ 143
ВВЕДЕНИЕ
В связи с бурным развитием новых информационных технологий, все более широким привлечением математических методов и искусственного интеллекта в практическую медицину доминирующая роль инструментальной лабораторной диагностики в постановке диагноза становится очевидной. Современная инструментальная диагностика позволяет выявлять причины возникновения заболеваний на клеточном, молекулярном и субмолекулярном уровнях. Сегодня около 70% всей объективной диагностической информации поступает к клиницистам из клинико-диагностической лаборатории. Больше половины затрат на диагностику принадлежит лабораторной диагностике, до 35-50% всех затрат в медицине должно приходиться на клиническую лабораторную диагностику. С ростом парка и сложности лабораторно-диагностического оборудования стала очевидной проблема технического обслуживания медицинской техники. Техническое состояние медицинского оборудования стало играть важную, а порой и решающую роль в достоверности поставленного диагноза. Затраты на техническое обслуживание медицинского оборудования по своему объему становятся заметной строкой в бюджете медицинского учреждения. Технико-экономические показатели эксплуатации медицинской техники по аналогии с некоторыми другими отраслями могут быть значительно улучшены в случае внедрения новых научно-обоснованных методов оценки качества контроля и новых организационных моделей в техническое обслуживание медицинского оборудования.
Качество клинических лабораторных аналитических исследований в значительной мере зависит от нормативных метрологических показателей медицинской техники и, в частности, от метрологической надежности оборудования. Требования к метрологическому обеспечению в современной медицине предъявляются исключительно высокие, так как от этого зависит здоровье и жизнь человека. Тем не менее несмотря на широкое внедрение цифровых технологий, имеющих высокую инструментальную точность, количество неправильных диагнозов на аналитическом этапе достигает 40¬60%. Метрологическая надежность - свойство средства измерений сохранять соответствие нормируемых метрологических характеристик установленным нормам. Метрологический отказ средства измерений - выход метрологической характеристики средства измерений за установленные пределы. Метрологическая надежность закладывается на стадии проектирования и производства медицинского оборудования и поддерживается в процессе его эксплуатации. Эксплуатационная метрологическая надежность сложной медицинской техники зависит от целого ряда факторов, среди которых важное место занимает профессиональный уровень как обслуживающего технического персонала, так и специалистов-медиков, эксплуатирующих данное оборудование. Под процессом эксплуатации медицинской техники в подобном контексте следует понимать получение клинического результата при установленных метрологических нормах в синергии всех этапов и ресурсов контроля. Поэтому к эксплуатационной метрологической надежности медицинского оборудования следует подходить как к показателю сложной организационно¬технической системы. При моделировании организационно-технического процесса эксплуатации медицинского оборудования с целью прогнозирования его метрологической надежности и оптимизации условий эксплуатации необходимо учитывать обратную связь в виде процедур восстановления метрологической надежности системы в функции всех имеющихся ресурсов.
Исследование данной проблемы в подобной формулировке при всей ее очевидной важности, судя по публикациям, находится на начальном этапе, что делает ее актуальной.
Цель работы состоит в повышении метрологической надежности контроля процессов организационно-технических систем
Основными задачами в диссертационной работе, в соответствии с поставленной целью, являются следующие:
1. Анализ современных методов повышения эксплуатационной надежности сложных технических медицинских систем.
2. Разработка имитационной модели оценки и прогнозирования
эксплуатационной метрологической надежности медицинского
лабораторного оборудования в условиях статистической неопределенности.
3. Разработка имитационной модели оценки и прогнозирования
эксплуатационной метрологической надежности медицинского
лабораторного оборудования с учетом нечеткости профессиональных качеств персонала.
4. Разработка имитационной модели оценки и прогнозирования
эксплуатационной метрологической надежности медицинского
лабораторного оборудования в условиях нечеткой эффективности параметрических регулировок.
5. Провести экспериментально-статистические исследования и
реализовать компьютерный эксперимент с целью оценки качества математического и программного обеспечения.
Объектом исследования является процесс контроля качества эксплуатации медицинского оборудования.
Предметом исследования являются прогнозирование метрологической надежности клинического лабораторного оборудования и оптимизация условий его эксплуатации.
По степени изученности задачи диссертационной работы можно отнести к новым исследованиям. Имеются разработки по оценке и прогнозированию метрологических показателей технических средств как в клинических лабораторных исследований, так и в других областях научно¬практической деятельности, где рассматривается метрологическая надежность средств неразрушающего контроля, метрологического обеспечения приборов анализа состава веществ, в которых решаются локальные метрологические задачи на примере определенного звена в процессе управления качеством контрольно-измерительных процедур. В указанных исследованиях решается пассивная задача контроля и не рассматривается его активная сторона - обратная связь по корректирующим и регулирующим воздействиям на объект контроля. При решении задач диссертации использовались работы ученых, практиков, нормативные документы по управлению качеством измерений и контроля, работы по организации лабораторных исследований в лечебно-диагностической деятельности медицинских учреждений. Среди работ по исследуемым вопросам следует отметить труды по теории надежности Барлоу Р., Прошан Ф., Шейнина А.М., Шишонка Н.А., Шора Я.Б., Кульсеитова Ж.О., Савостенко В.В., по прогнозированию технического состояния машин работы Михлина В.М., Рахутина Г.С., Селиванова А.И., по управлению качеством медицинских лабораторных исследований Назаренко Г.И., Кишкун А.А., по математической статистике и моделированию работы Болынева Л.Н., Смирнова Н.В., Вентцель Е.С., Моисеева Н.Н., Китаева Н.Н., Ларичева О.И, Нейлора К. и других авторов. В числе работ, рассматривающих метрологичекие аспекты повышения качества контроля и принятия решений следует назвать труды Корнева В.А., Кулешова В.К.
Методологическая база и методы исследований. Методологической базой диссертационного исследования является системный подход. Методика исследований предполагает теоретические и экспериментальные исследования. В теоретических исследованиях использованы методы моделирования на базе теории вероятностей и математической статистики, имитационного моделирования, регрессионного и корреляционного анализа и экспертных оценок. Экспериментальные исследования опираются на методику пассивного и компьютерного экспериментов. Достоверность результатов поддерживается нормами Государственной системы обеспечения единства измерений и специальными программными средствами статистической обработки и имитационного моделирования.
Научная новизна. В ходе исследования были получены следующие результаты, имеющие определенную научную новизну:
- разработаны теоретические основы оценки и прогнозирования
эксплуатационной метрологической надежности медицинского
лабораторного оборудования;
-разработана имитационная модель оценки и прогнозирования
эксплуатационной метрологической надежности медицинского
лабораторного оборудования в условиях статистической неопределенности системного обеспечения;
-разработана имитационная модель оценки и прогнозирования
эксплуатационной метрологической надежности медицинского
лабораторного оборудования с учетом нечеткости профессиональных качеств персонала.
-разработана имитационная модель оценки и прогнозирования
эксплуатационной метрологической надежности медицинского
лабораторного оборудования в условиях нечеткой эффективности параметрических регулировок.
Практическая ценность результатов работы состоит в возможности использования разработанных математических моделей в программной реализации для прогнозирования метрологической надежности, как эксплуатирующегося, проектируемого и приобретаемого оборудования для лабораторных исследований и лечебно-диагностической деятельности.
Реализация результатов. Результаты исследований по теме диссертации нашли применение в проекте внедрения корпоративной информационной сети Восточно-Казахстанского Областного медицинского объединения и в проекте технического развития и переоснащения лабораторного комплекса диагностического центра объединения.
Апробация работы. Основные положения исследования апробировались на республиканских и международных научных и научно¬практических конференциях: Томского Государственного политехнического университета; Новосибирской Государственной Академии экономики и управления; Восточно-Казахстанского государственного технического университета. Диссертация обсуждалась на объединенном заседании профилирующих кафедр ТГПУ, ВКИЭиС и ВКТУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, из них две монографии.
Основные положения, выносимые на защиту. На публичную защиту выносятся следующие научные положения:
-имитационная модель оценки и прогнозирования эксплуатационной метрологической надежности медицинского лабораторного оборудования в условиях статистической неопределенности.
- имитационная модель оценки и прогнозирования эксплуатационной метрологической надежности медицинского лабораторного оборудования с учетом нечеткости профессиональных качеств персонала.
-имитационная модель оценки и прогнозирования эксплуатационной метрологической надежности медицинского лабораторного оборудования в условиях нечеткой эффективности параметрических регулировок.
-результаты экспериментально-статистических исследований и компьютерного эксперимента
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения, списка литературы. Работа содержит 166 страниц, 54 рисунка, 6 таблиц. Список литературы включает 130 наименований.

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Общим результатом работы является дальнейшее развитие теории управления метрологической надежностью приборов и аппаратов лабораторно-аналитического исследования и диагностирования в медицинской практике.
При решении задач исследования получены следующие результаты:
1. Разработаны теоретические основы с системных предпосылок к количественной оценке и прогнозированию метрологической надежности и режимов эксплуатации приборов и аппаратов медицинского назначения, открывающие возможность оптимальной организации и технического обеспечения клинических лабораторных исследований.
2. Разработаны математические модели оценки и прогнозирования метрологической эксплуатационной надежности процедур лабораторного контроля с учетом качества процесса восстановления работоспособности оборудования в условиях статистической неопределенности эксплуатационных технологических условий контроля.
3. Разработана математическая модель оценки и прогнозирования качества эксплуатации медицинского лабораторного оборудования с учетом профессиональной подготовки обслуживающего персонала, что обеспечивает оптимальное использование кадровых и материальных ресурсов.
4. Экспериментально исследованы статистические характеристики эксплуатационной надежности рентген аппаратов.
5. Разработано программное обеспечение для расчета метрологической надежности процедуры контроля при вариации входных и внутренних технологических статистических параметров.
6. На основе экспериментальных статистических данных, математической модели и программного обеспечения оценена метрологическая надежность контроля лабораторного оборудования, что дало основания скорректировать межповерочные интервалы в системе технического обслуживания.
По результатам исследований можно сделать вывод, что предлагаемое математическое и программное обеспечение может быть использовано для оценки и прогнозирования метрологической надежности контроля для широкого спектра средств и технологий, как в медицинской практике, так и в других несмежных с медициной отраслях профессиональной деятельности.