Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 198

Для управления процессом искусственной комы, введения в неё, поддержания на заданной глубине и в течение должного времени, а потом и безопасного выведения из неё применён базовый принцип автоматического управления и кибернетики — обратная связь. Управление подачей медикаментов, Infusion Rate, осуществляется на основании EEG Signal — данных о состоянии головного мозга, получаемых от электроэнцефалографа (прибора, позволяющего фиксировать ЭДС долей и областей мозга от единиц до десятков микровольт, частотой от единиц до десятков герц).

Электроэнцефалографы очень стары, восходят к приборам на катодных лампах с фиксацией результатов шлейфными осциллографами. Но — для обратной связи были выбраны именно они, а не более современные томографы. Дело в том, что энцефалографы показывают ритмы мозга — а каждый, кому довелось выполнить некоторое число лабораторных по теории автоматического регулирования, знает, насколько важны для любой системы её колебания — и собственные, и вынужденные. Ведь ещё в 3-м издании БСЭ сказано: «Запись ЭЭГ во время операции помогает следить за состоянием больного и строго регулировать глубину наркоза». И ещё, там же: «Точный автоматический анализ ЭЭГ при помощи ЭВМ открывает новые перспективные возможности перед Э[лектроэнцефалографией]».

Сигнал ЭЭГ фильтруется обычными методами с последующей оцифровкой, а затем байесовской стохастической фильтрацией. Теорема, выведенная преподобным Томасом Байесом в середине восемнадцатого века, очень важна для описания вероятностных процессов. Она позволяет определить вероятность случайного события при условии, что произошло другое, статистически связанное с ним событие. Её, скажем, используют фильтры спама, знающие, что если со случайного адреса пришло нигерийское «письмо счастья», то вероятность получения с него же чего-либо полезного рушится к нулю…

Так вот, байесовская оценка функционирования головного мозга, полученная на основе обработки оцифрованных электроэнцефалограмм, сравнивается с целевой функцией желаемого состояния головного мозга. Будь то при вводе в кому, при поддержании её и при выводе из этого крайне рискованного состояния. Разница оценки с ЭЭГ и заданной функции как раз и служит основанием для включения насоса (или насосов), подающего лекарства, варьирующего их состав. Повторим ещё раз: ритмы мозга используются потому, что их анализ позволяет очень много узнать о состоянии мозга. Ну, давайте вспомним, как в самых разных отраслях используется Фурье-анализ.

И вот к такой работе компьютерный анестезиолог приспособлен лучше, чем человек. Дело в том, что у нас в мозгу нет ни фильтра для ЭЭГ, ни вычислителя рекурсивных байесовских функций. То есть для расшифровки энцефалограммы человеку нужен либо дополнительный инструмент (тоже компьютерный), либо накопленный долгими годами практики опыт. Ну а в программное обеспечение эти знания закладываются изначально. И потом — человек устаёт, при этом растёт вероятность ошибок. Вспомним зарплату анестезиолога, с которой мы начали. И вспомним продолжительности искусственной комы. Лечение недешёвое получается, для многих недоступное.

Делить анестезиолога между пациентами? Так каждому достанется меньше внимания… И возрастёт вероятность ошибок… Так что технология, работоспособность которой продемонстрирована на крысах, может оказаться в высшей степени полезной. Правда, по мнениюМарка Ньюмана (Mark F. Newman), заведующего отделением анестезиологии Университета Дьюка, к петле регулирования ЭЭГ необходимо добавить контуры, следящие за работой сердца и почек. И тогда работу анестезиолога сможет исполнять сестра реанимационного отделения, а лечение медикаментозной комой станет более безопасным и эффективным.