Bolyky, János

Szabó, András

Bolyky János

Szabó András

University of Szeged

- 397 -MTA Központ i F i z i ka i Kutató Intézet Rendszertechnikai megfontolások kisszámitógépes In terak t iv EKG diagnoszt ika i rendszer software fej lesztésében Bolyky János és Szabó András Bevezetés A kü lönfé le sz ív - és érrendszeri e lvál tozások morbidi tási stat iszt ikáinak riasztó adata i a hatékony megelőzést, a lakosság szűrését, de a k l i n i k a i d iagnoszt ikát is segitő szómitógépes in teg-rá l t kard io lóg ia i d iagnoszt ika i rendszerek egészségügyi hálózatba va ló bevezetése fe lé mutatnak. Felismerve a számitógépes mérésadatgyűjtő és fe ldo lgozó rendszerek alkalmazhatóságának lehetőségét, á l ta lában orvosbio ló-g i a i téren, szűkebben a kard io lóg ia i diagnoszt ikában is v i lágszerte intenzív kutatások fo lynak számitógépek d iagnoszt ika i cé lú fe lhasz-nálására. A z eredmények (1) , (2), (3), (4) áttekintése azonban azt mu-t a t j a , hogy a számitógépes orvosbiológia i mérésadatgyűjtő és f e l d o l -gozó rendszerek konstrukció ja még sok szempontból k imunká la t lan . A z a lka lmazot t alapsoftware eszközök spec i f i kác ió ja a szá-mitógép megválasztásával jórészt adottnak tek in thető . Az orvosbio-lóg ia i terület speciál is igényeinek kielégítésére a software rendsze-rek ál talában nincsenek fö lkész í tve . A z i t t f o l yó ku ta tó - fe j l esz tő munka, de a bevezetet t rendszerek célszerű, p l . in te rak t iv k iép í té -se is joggal igényelné a z t , hogy a mérésadatgyűj tő- fe ldolgozó rend-szer tel jes mélységű használata magasszintü, prob lémaor ientá l t , "em-berköze l i " nyelven valósulhasson meg. A KFKI-ban fo lyó orvosbio lógia i kutatások egy ik cé l j a egy számitógépes in tegrá l t ka rd io lóg ia i d iagnoszt ikai rendszer k i fe j l esz té -se (ó) . A kutatások során igy szükségszerűen a fent iekben vázo l t ké r -dések jó részét meg ke l l e t t vá laszo ln i , természetesen mindig szem e -lő t t tartva a konkrét d iagnoszt ika i te rü le t igénye i t . Az in tegrá l t ka rd i -- 398 -o lóg ia i d iagnoszt ika i rendszer egy ik fontos összetevője az a kis— számitógépes in te rak t iv EKG diagnoszt ika i rendszer, melynek fej lesztésében az ismertetésre kerü lő rendszer technikai meg fon to -lások a lapvetőek vo l t ak . I . Kisszómitógépes in terakt iv EKG diagnosztika? rendszer hardware Egy kisszómitógépes in terak t iv EKG d iagnoszt ika i rendszer hardware kiépítését az 1. ábrán mutat juk be . 1. ábra Kisszómitógépes in terakt iv EKG d iagnoszt ika i rendszer hardware A z a lka lmazot t számitógép TPA 1001 / i t ipusu, opera t ív me-móriá ja l ó k . A z a lap per i fér iákon k i v ü l egy sornyomtató, gyors hát tér tárolóként pedig egy 128k kapaci tású diszk a l k o t j a a rendszer hardware a l ap já t . A moduláris fe lépítésű, s ino r ien tá l t , keretszervezésű, számí-tógép típustól függet len CAMAC rendszer ésszerű módosításokkal és - 399 -kiegészítésekkel kerü l t a lkalmazásra. Ennek megfelelően az i n te r -face rendszer "két lépcsős" k ia lakí tású (5), (7), (8). Az egyik l ép -csőt a C A M A C rendszer fe ladat függet len , célszerűen tovább rnár nem bontható funkc iókat megvalósító standard interface modu l jc i a l ko t j ák . Az inter face rendszer másik lépcsőjét C A M A C kompat i -b i l i s , a számítógéppel csak a standard egységeken keresztül kap-csolatban levő cé lor ientá l t in ter face modulok a l k o t j á k . Ezek az egységek maximálisan fe ladatspeci f ikusak, fe ladatuk a kisszámító-gép tehermentesítése érdekében á l ta lában preprocesszólási funkc iók ellátása (p l . referencia időpontok kiválasztása, minfavéte lvezér iés, hitelesítés s tb . ) . A C A M A C rendszer i lyen kétlépcsős kialakítása - ame l l e t t , hogy megtart ja a modularitás minden e lőnyét és jelentős megtakar í -tást tesz lehetővé az e lek t ron ika i konstrukcióban - az a lap ja a c é l -szerű hardware-software arány megválasztásának. A z analóg ( f i z io lóg ia i ) jelek és a d ig i tá l i s státusz információ busz szervezésű jel forgalomban teszi lehetővé a sokcsatornás mágnes-szalagos analóg je l rögz i tő segítségével az o n / o f f - l i n e működést. A sokcsatornás analóg display alkalmazása a rendszerben hár-mas célt szolgál . Lehetővé teszi fe lvé te lek készítése közben a sok-csatornás monitorozást, mérésadatgyűjtés közben a számítógépbe j u t t a -tot t információ v izuá l is kon t ro l l j á t , in terakt ív processzálásnál a p o z i -c ionáló egység segítségével egy nagyméretű képernyőn megje lení te t t EKG jel d iagnoszt ikai szempontból k i tün te te t t pon t ja inak , jelszakasza-inek meghatározását. A páciens EKG je le i az e lekt ródákró l egy moduláris fe lépítésű kard io lóg ia i je lkond ic ioná ló egységbe, onnan a későbbi hi telesítést l e -hetővé tevő státusz információval együt t a PARALLEL A N A L O G , i l l . STÁTUSZ MIN IBUSZ- ra kerü lnek. A fe lvéte lek jegyzőkönyvezését a jövőben az orvos a kisérő információk je l rögzi tőre való f ö l v i t e l éve l végz i az alfanumerikus ada tbev i te l i egység segítségével. I I . A kisszámitógépes in terak t iv EKG diagnoszt ika i rendszer a -lapsoftware háttere Az orvosbio lógia i terü le t fe lhasználói igényei az alapsoftware eszközök fej lesztésében is számos fe ladato t hoztak. - 400 -A viszonylag nagy kezelendő adatha lmaz, a k i f e j l esz te t t EKG diagnoszt ikai programrendszer bonyolul tsága és hossza e g y f e -l ő l , a kisszámítógép és a diszk csekély memória kapaci tása más-f e l ő l , je lentet te a fe ladat egyik nehézségét. A másik, nem k e v e -sebb fe ladatot • je lentő fontos szempont az v o l t , hogy a mérésadat-gyűjtés és a d iagnoszt ikai célú fe ldo lgozás összes f unkc ió j a egysé-ges rendszerben, magas szintű nye lven legyen e lé rhe tő . (A k l i n i k u s , de még a kutató orvos is joggal vár ja e l , hogy különösebb számí-tástechnikai , műszaki előképzettség né lkü l is te l jes mélységében használhasson egy mérésadatgyűjtő és fe ldo lgozó rendszer t . ) SOFTWARE FUNkCIO 'GYORS MÁGNÍSLEMC-X Z£S HÁTTÉRTÁR FILE \ SZERVEZÉSE ) PROGRAMOK FUTTATÁSA / {RENDSZER SZUGÁLTATASOLJ J OS/I RENDSZER HASZ: [ NALATA < MAGASSZINTlj MPCSOLAr \ RTSH - VEL \ PROGRAMOK, ADATOK PEAL-TIME DERIFEPLA KEZELÉS (CAMAE) SZÁMÍTÓGÉP EELUGVCLET SOFTWARE iDÓzirés 2. ábra Kisszőmitógépes in terak t ív EKG d iagnoszt ika i rendszer a lapso f t -ware háttere A 2. ábrán a kisszómitógépes in te rak t í v EKG d iagnosz t i ka i rendszer alapsoftware vázlata látható a legfontosabb f u n k c i ó k k a l . Az alapsoftware eszköz a lapvetően két e lemből tevőd ik ösz-sze, az általános cé lú O S / i , és a rea l - t ime fe lada toka t e l v é g z ő RTS/i rendszerből. A két rendszer közö t t a kapcsolatot a magas s z i n -tű rea l - t ime BASIC nye l v b iz tos í t ja . - 401 -1. Az O S / i operációs rendszer Az O S / i rendszert k i t e r j ed t programkönyvtára révén prog-ramfej lesztési eszköznek használ tuk. Ezen k ívü l ez a rendszer ve -z é r l i és szervezi a gyors mágneslemezes háttér tár t (diszk), f e l ü -gyelete a la t t kerülnek információk és programok f i l e formájában el táro lásra, i l l . lehet ezeket f i l e nevük a lap ján visszakeresni. Az O S / i operációs rendszer vezérlése a la t t működnek a BASIC magas szintű nye lv programja i . Ezek is a diszken fog la lnak he l ye t , szükség esetén az operációs rendszer szolgáltatásai segítsé-gével a számitógép memóriájába tö l thetők és fu t ta tha tók . Az O S / i rendszer és a BASIC képes már igen kis központ i egységgel rende lkező számitógépen is működni . Ezt egy további O S / i alapszolgáltatás segi tségével, a program láncolással érhet jük e l . Ugyanígy ezen szolgáltatás igénybevéte lével lehet a memória kapacitást messze meghaladó BASIC nye lvű fe lhasználó i programo-kat Is fu t ta tn i . 2. Az RTS/i rea l - t ime rendszer Ez az operációs rendszer egy f i x pr ior i tású, modulár is,gyors és igen kicsi rea l - t ime rendszer, melynek segitségével több feladat egy ide jű leg történő végrehajtása, a fe ladatok fontosságuk a lap ján tör ténő rangsorolása és a rea l - t ime C A M A C per i fér iák kezelése va -lósitható meg. Jelen felhasználásban az RTS/i gondoskodik még a rendszer ujrafelélesztőséről áramkimaradás után, e l lenőrz i a számítógép eset-leges hardware meghibásodását és hozza létre a rendszerben szüksé-ges software időzí téseket. A rendszer alapszolgál tatásai mel le t t lehetőséget nyú j t speci -á l i s , a lkalmazásor ientál t fe lhasználó i programok megírására, be i l lesz-tésére és működtetésére. I lyen programok közvet lenül az RTS/ i -ben helyezkednek e l és assembler nyelven írhatók meg. A z in te rak t iv EKG diagnoszt ikai rendszerben erre a lehetőségre példaként eml í the t jük a sokcsatornás mérésadatgyüjtést és tárolást, ugyanis ezt a bonyo lu l t mü-ve le te t is egy egyszerű, BASIC tipusu utasítással tettük e lérhetővé. - 402 -3. A REAL-UME BASIC Nagyobb volumenű, va lamin t nagymértékben számitásokat végző programok megírása célszerűen egy magas sz intű nye lven tö r tén ik . Az O S / i rendszerben a FORTRAN és a F O K A L n y e l v e -ket mel lőzve a nagysebességű és igen egyszerűen keze lhe tő , ha -tékonyan in te rak t iv ember-gép kapcsolatban működő BASIC n y e l -vet választottuk a fe ladat megoldás magas sz intű n y e l v é v é . Egyfelől a BASIC, mint O S / i rendszerprogram lehetőséget nyú j t az O S / i tel jes " fegyver tárának" használatára, igy a program-fej lesztésre, az adatok és programok kényelmes tárolására a mágnes-lemez hát tér táron, va lamint a hosszú programok szegmentálására. Másfe lő l alkalmas olyan bővitésekkel va ló kiegészítésekre is, ame-lyek a kényelmes magas szintű kapcsolatot b iz tos i t j ák az RTS/i f e l é . Ezek a bővítések - melyek formál isan speciál is fe lhaszná ló i f ü g g v é -nyek beépítését je lentet ték a BASIC-be - lehetőséget nyú j tanak az RTS/í rea l - t ime szolgáltatásainak igénybevéte lére a BAS IC-bő l . A legfontosabb- i lyen szolgál tatások a C A M A C keze léséve l kapcsolatosak. Lehetőség van a BASIC ezen uj függvénye i segítségé-vel a C A M A C rendszer teljes mélységű használatára. A C A M A C - o n keresztül beérkező adatok automatikusan konver tá lódnak a BASIC szá-mára használható formátumba, és fo rd í t va , BASIC adatoka t lehet k ö z -vet lenül k iadn i a C A M A C moduloknak. Egy másik igen fontos RTS/í -BASIC kapcsolat a r e a l - t i m e mé-résadatgyüjtéssel kapcsolatos. Itt arra van lehetőség, hogy a BASIC programból az adot t p i l lanatban egy mérésadatgyűjtés? parancsot a d -hassunk k i , amely a müveletet meghatározó k iegész í tő in fo rmác iókka l együt t egy gyors, az RTS/i a la t t működő programot i n d í t . Ez az assembler nyelven megir t program a számitógép sebességével ha j t j a v é g -re a fe ladato t . Az adatokat az O S / í rendszerhez kompa t i b i l i s , és igy a BASIC számára hozzáférhető formában he lyez i el a há t té r tá ron, majd visszaadja a vezérlést a BASIC programnak. A mért adatok fe ldolgozása, k iér tékelése és megje lení tése ismét a magas szintű nyelven megirt program segítségével t ö r t én i k . Hasonlóan, a CAMAC rendszer és a REAL-TIME BASIC n y e l v szolgál tatásai segítségével szervezhető egyszerűen és hatékonyan az i n -terakt iv processzálás is. - 403 -I I I . Kisszómitógépes in terak t iv EKG diagnoszt ikai rendszer fe lhasználói software A kard io lóg ia i diagnoszt ikában a lapvető jelentőségű EKG analízisnek kü lönfé le gépi in terpretác ió i ugy hardware, mint soft-ware feladatot tek intve nem egyszerűek. A vázo l t hardware konf igurác ió és alapsoftware eszköz se-gítségével azonban - igen k ics iny hardwcre kapacitással - p l . ez a fe ladat is megoldható v o l t . Bár je len dolgozatnak nem tárgya az a lka lmazot t d iagnoszt ika i el járás ismertetése, a 3. ábrán, a hardwa-re-software arany i l lusztrálására á t tek in thet jük a diagnózis képzés fo lyamatát . Az ábra egyes b lokk ja i az e lvégzendő müveleteket , a zárójeles ki fejezések pedig az t j e l z i k , hogy a kérdéses müvelet hardware vagy software módon valósul -e meg. Természetesen durva elhatárolás ebből a szempontból nem lehetséges, ugyanis a rendszer - integráltságánál fogva - szinte mindig a hardware és a software együttes működése eredményeként haj t végre egy-egy müveletet . Kü -lön emlitést érdemel az ábrán " lényegkiemelés" néven e lhatáro l t rész, ahol a bonyo lu l t funkc iók t ipikusan hardware-software együttes-ben valósulnak meg. A 4 . ábrán konkrétan azt a magas szintű fe lhasználói sof twa-re rendszert mutat juk be, amely az előzőekben vázol t diagnózis kép-zési fo lyamatot az ismertetett hardware konf igurác ión, a tárgyal t a -lapsoftware eszköz segítségével r ea l i zá l j a . Az ábrán jól követhető a programrendszer d iszkor ientá l t struk-tú rá ja , az adat és a program f i l e - o k egységes kezelése, a programok közö t t i kommunikáció a diszken keresztül o programláncalás során, va -lamint az egyes programrészek legfőbb funkc ió ja . Az egyszerű prog-ramszegmentálás és láncolós, valamint a rea l - t ime BASIC lehetőségei biztosí tot ták az t , hogy a programrendszer mer egy kis hardware k o n f i -guráción is egyál ta lán létrehozható v o l t . * A rendszer sebességére nézve a tapasztalatok és a mérések a -lapjón kedvező adatok közö lhe tők , p l . a diagnózis számitás "munka-igényes" műveletére, a futási idő csökkentésére tet t lépések eredménye-kén t , bővi tet t a r i tmet ikáva l kb . 30 s adódot t . - 404 -— < H W > — (HW) —• ĥw.SW y —^ HW'SW y _~<sw> 3. ábra diagnózis képzés folyamata a célszerű hardware-software arány megválasztásához E Z -'üL ^ ' | ¿ « I S ¡U j u ̂  — j ne/T' 8« | - ( e í s ) c — ] / \ G ^ Í - t ] — y'-- " / I sjK-— I — (r'J") fr'ÁIC 84\ I I | TlAMV*.*« I \ íi.'',"̂ / " I U ,S ̂  J I I «t»**«* J ^ S.^ — [ «fa SA | — ^ DLL. »• ^ [ •S^.'L ] L— — 1 CÍ K W l t f J » 1 UA«»»'!-* I m - ji 4 . ábra Kisszámitógépes interaktív EKG diagnosztikai rendszer felhasználói software - 405 -Összefoglalás A KFKI számitógépes kardiológiai profilú orvosbiológiai kutatásainak egyik lényeges közbülső célja egy kisszámitógépes interaktiv EKG diagnosztikai rendszer laboratóriumi példányának létrehozása. Ezen célkitűzés érdekében software oldalon kifejlesztésre került a REAL-TIME BASIC rendszer, mely segítségével - kihasz-nálva az OS/ i , az RTS/i és a CAMAC rendszerek nyújtotta le-hetőségeket - különösebb számítástechnikai vagy műszaki képzett-ség nélkül is lehetővé vált a mérésadatgyűjtő és feldolgozó rend-szer egységes, magas szintű, teljes mélységű használata. Rendszertechnikai oldalon, a hardware és a software funk-ciók célszerű megválasztásával vált lehetővé egy diagnosztikai a l -rendszer realizálása - már egy kis hardware konfiguráción is - va-lamint a hatékony interaktiv kapcsolat, és a kardiológiai diagnosz-tikai terület eredményszolgáltatósi formáivei messzemenően kompa-tibilis megoldósok alkalmazása. I r o d a l o m (1) Caceres, C . A . : How can the waveforms, of a clinical electro-cardiograms be measured automatically by a computer? IEEE BME, vol. 9 , p. 21, 1962. (2) Zywietz, CHR., Schneider, B.: Computer application on ECG and VCG analysis. IFIP TC-4 Conf. on Comp. Appl. on ECG and VCG analysis, Hannover, 1971. (3) Okajima, M . , Stark, L.: Computer pattern recognition techniques some results with real electrocardiographic data. IEEE BME, vol. 10. p. 106, 1963. (4) Wartak, J. : A practical approach to automated diagnosis. IEEE BME, vol. 17, p. 37, 1970. - 406 -(5) Bolyky, J. , Kozmann, G y . , Szlóvik, F . : A CAMAC rend-szer alkalmazási lehetőségei orvosbiológiai mérésadat-gyűjtő rendszerek kialakításában. IV. Orsz.EI.Müszer-és Méréstechnikai Konf. , 1976. (6) Szlóvik, F . , Antalóczy, Z . , Kozmann, G y . , Bolyky, J . , Maros, I . : Kisszámitógépes interaktív EKG diagnoszti-kai rendszerfejlesztés célkitűzései. Számítástechnikai és kibernetikai módszerek alkalmazása az orvostudomány-ban és a biológiában, 7. Kollokvium, Szeged, 1976. (7) Bolyky, J . , Kozmann, G y . , Szlávik, F.: Kisszámitógépes fo-nokardiográfiai mérőrendszer fejlesztésének eredményei. Számítástechnikai és kibernetikai módszerek alkalmazása az orvostudományban és a biológiában, 6 . Kollokvium, Szeged, 1975. (8) Stuckenberg, H . J . : Has CAMAC a chance in medicine? C A M . BULL. issue 9 , p. 29. 

Rendszertechnikai megfontolások kisszámítógépes interaktív EKG diagnosztikai rendszer software fejlesztésében

http://acta.bibl.u-szeged.hu/45846/1/szamtech_orvost_koll_007_397-406.pdf

Rendszertechnikai megfontolások kisszámítógépes interaktív EKG diagnosztikai rendszer software fejlesztésében

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

University of Szeged