Измерительные медицинские системы. Источники погрешностей при аппаратурных измерениях в медицине, страница 2

При создании медицинских измерительных систем используют физические и математические модели. Математическая модель – это совокупность абстрактных математических объектов и математических отношений (функция, эквивалентность и т. д.), заменяющая объект реального мира. Множество математических моделей образует тезаурус – некий словарь языка, имеющегося в распоряжении теоретиков-исследователей.

Физическая модель – овеществленная математическая модель исследуемого объекта. Физические устройства, осуществляющие овеществление математической модели, называются «мерой» [17].

При медицинских измерениях используют оба типа моделей. Так, при измерениях физических величин используют физические модели (эталоны). При измерении же таких характеристик, как состояние здоровья, состояние иммунной, сердечно-сосудистой или иной системы, уровень интеллекта, глубина памяти и т. п. использование эталонов в виде физических моделей невозможно – их не существует. В данном случае можно говорить лишь о математических моделях в виде описаний, совокупности характеристик – часто их также именуют эталонами, что удобно, хотя и не совсем корректно с метрологической точки зрения. В этом смысле нозологическая форма является разновидностью математической модели болезни.

Элементарное измерение представляет собой процедуру сравнения значения оцениваемой характеристики (ток, освещенность и т. д.) с набором эталонных значений, в результате чего выбирается единственное эталонное значение, минимально отличающееся от значения измеряемой характеристики. Структура процедуры элементарных измерений показана на рис. 9.3.

Комплексное измерение главной своей целью преследует выбор вида модели, попутно решая и задачу конкретизации значений ее параметров (задачу элементарных измерений).

Рис. 9.3 – Структура процедуры элементарных измерений

Схема процедуры комплексных измерений, представленная на рис. 9.4, таким образом, включает в себя как частный случай и схему процесса элементарных измерений.

Рис. 9.4 – Схема процедуры комплексных измерений

Так, в задаче медицинской диагностики, к элементарным можно отнести измерения температуры, веса, частоты сердечных сокращений и других характеристик физического и психического состояния человека, представляющих собой скалярные и векторные величины. К элементарным измерениям, по определению [17], относятся и задачи медицинской, психологической диагностики. Как измеряемая величина, здесь фигурирует состояние органа, системы, организма, психики человека, представляемое множеством (вектором) значений симптомов, а результатом измерений является нозологическая форма (математическая модель болезни). Примером сложных математических моделей могут служить изменения патологических состояний во времени, генезис, этиология, прогнозирование таких изменений.

Проблема измеримости явлений, которыми занимаются гуманитарные науки, более сложна, по сравнению с техническими науками. Принципиальной особенностью измерений в гуманитарных науках является то обстоятельство, что человек – составная часть средства измерения, иногда являющаяся и единственной. Отличительная особенность человека от технических средств измерений – нестабильность качеств. Уровень физического и психического здоровья, уровень квалификации, адаптационные возможности, концентрация внимания, объем памяти, уровень интеллекта, личностные и межличностные характеристики и т. д. – все эти свойства меняются во времени для конкретной личности, а в данный фиксированный момент времени различны для различных людей.

Другая проблема - человек, как измерительная система, оперирует с «нефизическими» (умозрительными) моделями, т. е. математическими. Допустимо ли вообще в этом случае говорить об измерениях? Ведь физические модели (эталоны), состояние которых относительно легко поддается контролю, в этом случае отсутствуют.