Специализированные медицинские информационные системы
Как уже отмечалось, информационные процессы присутствуют во всех областях медицины и здравоохранения. Важнейшей составляющей информационных процессов являются информационные потоки. Потоки состоят из отдельных сообщений, воплощенных в сигналах и документах, и движутся в пространстве и времени от источника информации к получателю.
Для работы с информационными потоками предназначены информационные системы (ИС).
Информационная система - организационно упорядоченная совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий (в том числе, с использованием средств вычислительной техники и связи), реализующих информационные процессы.
Существуют различные подходы к классификации медицинских информационных систем (МИС). Мы остановимся на одном из них, основанном на иерархическом принципе и соответствующем многоуровневой структуре здравоохранения (рис. 2.1):
Рис. 2.1. Классификация МИС.
МИС базового уровня
Целью МИС базового уровня является компьютерная поддержка работы непосредственно медицинского работника (врача-клинициста, гигиениста, лаборанта и др.). К ним относятся программные продукты, перечисленные ниже.
А1. Медицинские информационно-справочные системы предназначены для поиска и выдачи медицинской информации по запросу пользователя. Необходимость накопления больших объемов профессионально ценной информации и оперирования с ними – одна из проблем, с которой приходится сталкиваться врачам. Информационно-справочные системы (ИСС) облегчают решение этой проблемы.
|
|
|
Информационные массивы таких систем (базы и банки данных) содержат медицинскую справочную информацию различного характера. Системы этого класса не осуществляют обработку информации, но обеспечивают быстрый доступ к требуемым сведениям. Это и научная информация по различным медицинским дисциплинам, и справочная статистическая и технологическая информация широкого профиля, и учетно-документальная информация.
В настоящее время имеется большое количество коммерческих ИСС, распространяемых на внешних носителях информации (например, на компакт-дисках). Примерами таких систем являются справочники лекарственных препаратов, электронные атласы, классификаторы и т.п.
А2. Медицинские консультативно-диагностические системы. Исторически консультативно-диагностические системы (КДС) были одними из первых ИС. Первая зарубежная КДС появилась в 1956 г. КДС предназначены для диагностики патологических состояний (включая прогноз и выработку рекомендаций по способам лечения) при заболеваниях различного профиля и для разных категорий больных. Входной информацией для таких систем служат данные о симптомах заболевания, которые вводят в компьютер в диалоговом режиме или в формате специально разработанных информационных карт.
|
|
|
Актуальность практического использования КДС в медицине определяется следующими обстоятельствами. В последние годы во всем мире отмечается растущее противоречие между общественной потребностью в хорошем здоровье и явственно проявляющейся деформацией биологической природы человека по мере углубления научно-технического прогресса, сопровождающегося высокими темпами социальных, экономических, техногенных, климатических и др. изменений, носящих зачастую катастрофический характер. Все это приводит к снижению функциональных резервов органов, систем, организма в целом, рождению ослабленного потомства, изменению характера и увеличению разнообразия проявлений патологии человека. Характерен рост хронических неинфекционных заболеваний, появление новых (СПИД, лихорадка Эбола и др.), а также возвращение«старых» заболеваний(туберкулез,малярия, дифтерия и др.). Возникает ситуация, когда каждый «узкий» специалист одному и тому же больному обоснованно ставит свой диагноз. Понятно, что эффективный путь радикального улучшения качества диагностики (и последующего лечения) состоит в одновременном, системном анализе всех симптомов болезни, что возможно реализовать посредством КДС.
|
|
|
Кроме того, в последнее время в медицинской науке все более отчетливо формируется убеждение о необходимости учитывать существование переходного состояния между состояниями здоровья человека и болезни, когда адаптационные возможности организма уже снижены, но манифестных проявлений болезни еще нет. В этой ситуации использование КДС при массовых обследованиях практически здорового населения принесло бы огромную пользу за счет ранней диагностики патологических процессов.
В самом общем случае КДС может содержать:
1) базу данных (БД);
2) базу знаний (БЗ);
3) механизм (машину) логического вывода (МЛВ);
4) интерфейс с пользователем.
База данных предназначена для хранения совокупности фактов, конкретных данных об объектах в сфере деятельности КДС. База знаний содержит знания, относящиеся к конкретной прикладной области, в том числе, отдельные факты, правила, а также, возможно, эвристики, относящиеся к решению задач в этой прикладной области.
|
|
|
МЛВ с использованием правил, методов БЗ преобразует конкретную информацию об объекте к виду, соответствующему назначению КДС (диагноз, план действий и т.п.). Интерфейс с пользователем обеспечивает бесперебойный обмен информацией между пользователем и системой; он также дает пользователю возможность наблюдать за процессом решения задач, протекающим в МЛВ. Принято рассматривать МЛВ и интерфейс как один крупный модуль, обычно называемый оболочкой КДС.
По способу реализации МЛВ различают экспертные КДС и вероятностные КДС. В основе МЛВ могут лежать методы теории вероятностей или методы искусственного интеллекта, являющиеся теоретическим базисом, так называемых, экспертных систем.
В экспертных системах реализуется логика принятия решения опытным врачом-клиницистом. Экспертные системы (ЭС), строго говоря, принадлежат к классу систем «искусственного интеллекта», включающих базу знаний с набором эвристических алгоритмов.
Такие системы представляют собой, как правило, компьтерные программы, решающие задачи примерно так же, как их решает эксперт в реальной обстановке. ЭС позволяют накапливать, систематизировать и сохранять знания и профессиональный опыт тех экспертов, которые решают конкретные задачи наилучшим образом. Они применяются, в первую очередь, в тех областях, где задачи и их решения либо формализованы слабо, либо не формализованы вовсе. Это касается медицины, биологии, вычислительной техники, информатики, геологии, ядерной энергетики, экономики, социальных наук и т.д.
Практическое применение таких систем дает возможность:
1) предложить врачу квалифицированного консультанта, быстро и на высоком профессиональном уровне перерабатывающего всю поступающую информацию об объекте и выдающего распределение вероятностей возможных состояний;
2) оперативно принимать решение о неотложныхмерах в критическихситуациях;
3) сократить общее число процедур и время предварительного анализа состояния объекта;
4) обеспечить тренировку и обучение персонала методике оценки результатов анализа состояния объекта и принятия соответствующих решений.
ЭС «дружелюбно» настроены к пользователю, что объясняется их способностями делать логические выводы и заключения, объясняя при этом пользователю, на каком основании выдаются такие, а не иные заключения и рекомендации, что резко повышает доверие пользователя к своему «электронному советчику»; просить пользователя выполнить те конкретные процедуры, которые необходимы для получения ответа; быстро, полно и точно отвечать на вопросы пользователя, причем, по мере накопления новых знаний и опыта, ответ ускоряется и становится более точным и полным; представлять пользователю обобщенные результаты в наиболее удобной и понятной форме.
Высокая «квалификация» ЭС и обеспечиваемая ими полная доступность любого пользователя к банку знаний, накопленных специалистами самого высокого уровня, позволяют, в какой-то мере, понизить требования к уровню профессиональной грамотности пользователя, исключить или минимизировать возможные ошибки и неправильные выводы, повысить производительность труда и качество принятых решений.
Приведем несколько примеров успешного применения медицинских ЭС.
Экспертная система AI/Rheum позволяет диагностировать различные ревматологические заболевания на основе системы правил, отображающих наборы типовых случаев и классические примеры проявления каждого заболевания. Система использует симптомы пациента и результаты лабораторных анализов для дифференциальной диагностики таких болезней как ревматоидный артрит, прогрессивный системный склероз и болезнь Шегрена.
Экспертная система МYСIN помогает врачам выбирать подходящую антимикробную терапию для больных бактериемией, менингитом и циститом. Система определяет характер инфекции (например, тип инфицирующего микроорганизма), применяя знания, связывающие этот характер с симптомами и результатами лабораторных исследований. Система рекомендует медикаментозную терапию.
Другой подход к построению МЛВ состоит в применении теории вероятностей и, в частности, теоремы Байеса. Это, так называемые, вероятностные КДС. Для построения базы знаний такой системы необходимо иметь набор априорных вероятностей возможных состояний объекта и, для каждой пары параметр-состояние, априорную вероятность того, что параметр примет соответствующее значение при условии нахождения объекта в этом состоянии. Применение теоремы Байеса позволяет по результатам анализа контролируемых параметров объекта получить апостериорное распределение вероятностей состояний.
Байесов подход снимает проблему размерности задачи. Примером такой КДС может служить украинская разработка, предназначенная для диагностики патогенетических вариантов бронхиальной астмы.
В последние годы все больший интерес вызывает изучение и использование для решения сложных комбинаторных задач систем искусственного интеллекта принципиально нового типа – искусственных нейронных сетей, технология которых будет рассмотрена в дальнейшем.
А3. Медицинские аппаратно-программные комплексы (МАПК) предназначены для информационной поддержки и/или автоматизации диагностического и лечебного процесса, осуществляемых при непосредственном контакте с организмом больного или объектом исследования.
В настоящее время одним из направлений информатизации медицины является компьютеризация медицинской аппаратуры. Использование компьютера в сочетании с измерительной и управляющей техникой в медицинской практике позволило создать новые эффективные средства для обеспечения автоматизированного сбора информации о состоянии больного, ее обработки в реальном масштабе времени и управления его состоянием.
Типичными представителями МАПК являются медицинские системы мониторинга за состоянием больных, например, при проведении сложных операций или в условиях высокого риска развития тяжелых осложнений; системы компьютерного анализа данных томографии, ультразвуковой диагностики, электроэнцефалографии (ЭЭГ), электрокардиографии (ЭКГ), радиографии; системы автоматизированного анализа данных микробиологических и вирусологических исследований, анализа клеток и тканей человека.
По назначению МАПК могут быть разделены на ряд классов:
* системы для проведения функциональных и морфологических исследований;
* мониторные системы;
* системы управления лечебным процессом;
* системы лабораторной диагностики;
* системы для медико-биологических исследований.
К системам для проведения функциональных и морфологических исследований относятся системы для исследования системы кровообращения, органов дыхания, головного мозга и нервной системы, органов чувств (зрение, слух), рентгенологические исследования, УЗИ-диагностика и др.
Мониторные системы позволяют отслеживать состояние больного в реанимационных палатах (палатах интенсивной терапии) и операционных.
К системам управления процессами лечения и реабилитации относятся автоматизированные системы интенсивной терапии, биологической обратной связи, протезы и искусственные органы, создаваемые на базе микропроцессорной техники. Кроме того, к системам управления процессами лечения относятся также системы биологической обратной связи - системы, предназначенные для представления пациенту текущей информации о функционировании его внутренних органов и систем, что позволяет путем сознательного волевого воздействия пациента достигать терапевтического эффекта при определенном виде патологий.
Общая структура медицинской приборно-компьютерной системы имеет вид, изображенный на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Структура медицинской приборно-компьютерной системы.
В аппаратуре съема медико-биологической информации осуществляется преобразование физических характеристик состояния пациента в форму аналоговых электрических сигналов. Одним из стандартных устройств для преобразования непрерывного электрического сигнала в серию отдельных цифровых сигналов для ввода информации в компьютер или микропроцессорное устройство служит аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Под цифровой формой здесь понимается представление сигнала в двоичной системе счисления, где наличие электрического сигнала соответствует цифре 1, а отсутствие - 0. Данные, полученные через интерфейс АЦП, обрабатываются компьютером и затем пересылаются в форме двоичного кода в интерфейс цифрово-аналогового преобразователя (ЦАП).
Программное обеспечение (ПО) МАПК не менее важно, чем аппаратное, т.е. техническое. Наиболее совершенные устройства оснащены, так называемым, «интегрированным» ПО, которое контролирует весь процесс исследования, включая этапы подготовки и проведение исследования, а также этап обработки данных. В таком ПО выделяют шесть основных функциональных разделов (модулей):
1) подготовка обследования;
2) проведение обследования;
3) просмотр и редактирование записей;
4) вычислительный анализ;
5) оформление заключения;
6) работа с архивом.
А4. Автоматизированное рабочее место (АРМ) врача. Это компьютерная информационная система, предназначенная для автоматизации всего технологического процесса врача соответствующей специальности и обеспечивающая информационную поддержку при принятии диагностических и тактических (лечебных, организационных и др.) врачебных решений. Все рассмотренные выше информационные системы клинического уровня могут и должны входить в структуру АРМ, обеспечивая автоматизацию всего технологического процесса медика: лечебно-профилактическую и отчетно-статистическую деятельность, ведение документации, планирование работы, получение справочной информации разного рода.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 546; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!