Назначение медицинских приборно компьютерные системы
Информационная система –организационно упорядоченная совокупность документов и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы.
Обработка информации в информационной системе может осуществляться ручным, механизированным, автоматизированным и автоматическим способом.
Применение компьютерной техники в медицине происходит на различных уровнях в структуре здравоохранения:
1) базовом (клиническом) уровне (врачами разных профилей),
2) уровне учреждений (поликлиники, стационары, диспансеры, скорая помощь),
3) территориальном уровне (специализированные службы и регион. органы управления),
4) федеральном уровне (федеральные учреждения и органы управления).
В пределах каждого уровня информационные системы обычно еще делятся по функциональному принципу, т. е. по целям и задачам, которые они решают
Медицинские информационные системы базового уровня.
МИС базового уровня – это системы информационной поддержки технологических процессов. Системы этого уровня предназначены для информационного обеспечения принятия решенийв профессиональной деятельности врачей разных специальностей. Они позволяют повысить качество профилактической и лечебно-диагностической работы, особенно в условиях массового обслуживания при дефиците времени и квалифицированных специалистов.
Цель МИС базового уровня: компьютерная поддержка работы врача-клинициста, гигиениста, лаборанта и др.
По решаемым задачам медико-технологические ИС разделяют на группы:
1) информационно-справочные системы;
2) консультативно-диагностические системы;
3) приборно-компьютерные системы;
4) автоматизированные рабочие места специалистов.
Медицинские информационно-справочные системы.
МИСС – простейший вид ИС, который используется на всех уровнях здравоохранения. Это фактически базы и банки данных, они предназначены для ввода, хранения, поиска и выдачи медицинской справочной информации по запросу пользователя, это может быть научная информация по различным медицинским дисциплинам, справочная статистическая и технологическая информация широкого профиля, учетно-документальная информация.
Информационно-справочные системы (ИСС) – это средство надежного хранения профессиональных знаний, обеспечивающее удобный и быстрый поиск необходимых сведений.
Особенность систем этого класса:
1) они не осуществляют обработку информации, а только предоставляют ее;
2) обеспечивают быстрый доступ к требуемым сведениям.
Информационно-справочные системы разделяют:
1) по видам хранимой информации (клиническая, научная, нормативно-правовая и т.д),
2) по её характеру (первичная, вторичная, оперативная, обзорно-аналитическая),
3) по объектовому признаку (ЛПУ, лекарственные средства и др.).
ИСС делят на:
- полнотекстовые информационно-справочные системы.
Документальные ИСС содержат сведения о документах, которые нужно еще изучить.
Фактографические ИСС сообщают уже готовые результаты поиска информации, например, противоядия, физиологические нормы, фармакодинамика (сочетаемые и не сочетаемые медикаменты, их дозировка, замена и т.п.), симптоматика, течение и лечение конкретного заболевания, антибактериальная терапия, антибиотики.
Т.к. в текущей работе врача, в организационно-управленческой деятельности, в научно-медицинских исследованиях оперативный доступ к фактографическим данным более важен, чем доступ к документальным данным, поэтому растёт число фактографических ИСС.
Медицинские приборно-компьютерные системы.
В настоящее время одним из основных 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 режиме реального времени и целенаправленного воздействии на пациента. Этот процесс привел к созданию медицинских приборно-компьютерных систем (МПКС), которые подняли на новый качественный уровень инструментальные методы исследования и интенсивную терапию.
Назначение МПКС: информационная поддержка и автоматизация диагностического и лечебного процесса, осуществляемого при непосредственном контакте с организмом больного (например, при проведении хирургических операций с использованием лазерных установок или ультразвуковая терапия заболеваний пародонта в стоматологии).
Особенность МПКС: работа в условиях непосредственного контакта с объектом исследования в режиме реального времени.
МПКС представляют собой сложные программно-аппаратные комплексы. Для работы МПКС, помимо вычислительной техники, необходимы специальные медицинские приборы, оборудование, телетехника, средства связи.
Системы этого класса позволяют повысить качество профилактической и лечебно-диагностической работы, особенно в условиях массового обслуживания при дефиците времени и квалифицированных специалистов. Это достигается за счет увеличения скорости и полноты обработки медико-биологической информации. Однако такие результаты стали возможны за счет определенного усложнения системы, что предъявляет дополнительные требования уже к пользователю-врачу.
Классификация МПКС.
По функциональным возможностям МПКС подразделяются на:
1) Специализированные (однофункциональные) системы предназначены для проведения исследований одного вида (например, электрокардиографических).
2) Многофункциональные системы позволяют проводить исследования нескольких видов (например, электрокардиографические и электроэнцефалографические).
3) Комплексные системы обеспечивают комплексную автоматизацию. Например, мониторная система для автоматизации палаты интенсивного наблюдения, позволяющая отслеживать важнейшие физиологические параметры пациентов, а также контролировать функционирование аппаратов искусственной вентиляции легких.
По назначению МПКС разделяют на ряд классов:
1) системы для проведения функциональных и морфологических исследований;
2) мониторные системы предназначены для длительного непрерывного наблюдения за состоянием пациента в первую очередь в палатах интенсивной терапии, операционных и послеоперационных отделениях;
3) системы управления лечебным процессом и реабилитации – это автоматизированные системы интенсивной терапии, системы биологической обратной связи, а также протезы и искусственные органы, создаваемые на основе микропроцессорной технологии;
4) системы лабораторной диагностики – системы, предназначенные для автоматизированной обработки данных лабораторных исследований (системы для анализа крови, мочи, клеток, тканей человека и т.п., данных для микробиологических и вирусологических исследований и др.);
5) системы для научных медико-биологических исследований, позволяющих осуществлять более детальное и глубокое изучение состояния организма больного.
Структура МПКС.
МПКС – это сложный программно-аппаратный комплекс, в нём выделяют три основные составляющие: медицинское, аппаратное и программное обеспечение.
Медицинское обеспечение – это комплекс медицинских предписаний, нормативов, методик и правил, обеспечивающих оказание медицинской помощи посредством этой системы. Это могут быть наборы используемых методик, измеряемых физиологических параметров и методов их измерения (точность, пределы и т. д.), определение способов и допустимых границ воздействия системы на пациента.
Подаппаратным обеспечением понимают способы реализации технической части системы, включающей средства получения медико-биологической информации, средства осуществления лечебных воздействий и средства вычислительной техники (специализированные микропроцессорные устройства или универсальные ЭВМ).
В самом общем виде блок-схема аппаратной части МПКС представлена на рис. 1.
Рис. 1. Общая структура МПКС.
К программному обеспечению относят математические методы обработки медико-биологической информации, алгоритмы и собственно программы, которые обеспечивают функционирование всей системы.
Медицинское обеспечение разрабатывается постановщиками задач – врачами соответствующих специальностей, аппаратное – инженерами, специалистами по медицинской и вычислительной технике. Программное обеспечение создается программистами или специалистами по компьютерным технологиям.
Перспективы развития МПКС.
1) создание систем, осуществляющих диагностику заболеваний на всё более ранних стадиях;
2) появление систем, обеспечивающих возможности инструментальной диагностики ранее не диагностируемых патологий;
3) создание систем, оптимизирующих лечебный процесс.
Развитие компьютерной техники создало предпосылки для мощного рывка в развитии медицинской визуализации. В последнее время в медицинскую практику широко внедряются детекторы, позволяющие переходить от аналоговых изображений полученные при рентгено-, радиологических, ультразвуковых, магниторезонансных и других исследованиях к цифровым, с последующей обработкой данных. Компьютерная программа может по-разному преобразовывать полученное исходное изображение: изменять его контрастность и яркость, уменьшать или увеличивать, сделать изображение более четким, провести угловые и линейные измерения, вычислить относительную плотность, обратить негативное изображение в позитивное или цветное. Все это позволяет существенно повысить диагностическую эффективность снимка. Благодаря своим высоким диагностическим возможностям и наиболее адекватному для врача представлению данных, методы визуализации постепенно занимают все более важное место среди инструментальных методов.
Сложно представить современную больницу без высокоточной медицинской техники: томографа, аппарата УЗИ, приборов для эндоскопии, ну или самого простого рентгена. Не говоря уже про оснащение палат для интенсивной терапии, где за жизненно важными показателями больного в режиме реального времени следят десятки автоматических датчиков. Все эти устройства входят в особую группу информационных систем, которая получила название «медицинские приборно-компьютерные системы», или МПКС. Попробуем дать ей определение.
МПКС – это диагностическое, лечебное, лабораторное оборудование, аппараты мониторинга и биотехнические устройства, которые с помощью компьютеров и специального программного обеспечения (ПО) могут собирать, обрабатывать, хранить информацию о текущем состоянии пациента, а в некоторых случаях – управлять его лечением, минимально вовлекая в этот процесс медицинский персонал.
Классы МИС и функции каждого класса
Заложенные принципы классификации применяются и в существующей структуре единого цифрового контура здравоохранения в России. Сохраняется вертикальная иерархия по территориальному признаку, вводится отраслевое деление на медицинские (МИС МО) и фармацевтические организации (ИС ФО). При этом уровень развития, если говорить про архитектуру системы, должен быть не менее третьего поколения. А учитывая интеграцию МИС по отдельным медорганизациям в глобальную сеть, нужно вести проектирование с использованием модуля сопровождения принятия врачебных решений.
Откуда пошли МИС: базовое понятие информационной системы
Может показаться, что термин «информационная система» возник относительно недавно, с появлением и развитием компьютерных технологий. Но это не совсем так. Технологии — ответ на потребность общества облегчить и упростить работу с непрерывно растущим объемом информации. Примером такой технологии докомпьютерной эпохи может служить обычная библиотека: именно в библиотеках были выработаны первые принципы классификации и систематизации данных (книг, газет и журналов), относящихся к разным предметным областям и даже эпохам.
МИС являются одним из множества видов информационных систем, обеспечивающих функционирование определенной области. Под информационной системой вообще, без привязки к сфере использования, понимают ряд связанных между собой элементов: электронных устройств, технических платформ, людей, материальных и нематериальных ресурсов, действующих сообща с единой целью — создать некий массив данных и возможность оперировать ими (вносить, хранить, обрабатывать, находить и распространять).
Базовый уровень
Здесь осуществляется информационная поддержка работы специалистов — врачей разного профиля.
Кадр из телесериала «Доктор Хаус» (House, M.D.)/Телеканал Fox
Сюда относят такие системы как:
- информационно-справочные — аккумулируют в себе большое количество данных и выдают их пользователю
- консультативно-диагностические (КДС) — в широком смысле, системы ППВР и экспертные МИС
- приборно-компьютерные — совокупность медицинского, лечебного и диагностического оборудования
- автоматизированные рабочие места специалистов (АРМ)
Классификация МИС по иерархии управления
В зависимости от особенностей решения, МИС относят к различным типам информационных систем. Рассмотрим две наиболее известные классификации — по иерархической структуре и по внутренней организации системы (классификация Gartner).
Классификация МИС по иерархии управления была предложена в начале 2000‑х годов. Согласно ей выделяется четыре уровня отрасли: базовый, уровень учреждения, территориальный и федеральный (государственный). Внутри каждого уровня МИС дополнительно дифференцируются исходя из спектра решаемых задач.
Уровень учреждения
МИС уровня «учреждение» предполагает большее количество участников процесса, разветвленную структуру подразделений и необходимость взаимодействия как в рамках отдельного подразделения, так и между ними. В базу вносятся данные не только о пациенте, получающем медицинскую помощь, но и обо всех потенциальных пациентах, прикрепленных к этому учреждению (например, если речь идет о поликлинике), а также о составе и численности его работников.
Кадр из телесериала «Доктор Хаус» (House, M.D.)/Телеканал Fox
Кроме того, этот тип МИС аккумулирует в себе определенное число систем базового уровня. В разрезе учреждения выделяют информационные системы:
- консультативных центров
- ЛПУ
- НИИ и медвузов
- банки данных медицинских служб, персонифицированные регистры
- скрининговые системы
МПКС для работы с медицинскими изображениями
Изображения, полученные в ходе врачебных исследований, представляют существенный пласт информационного массива в здравоохранении. Развитие компьютерных технологий и внедрение их в медицинскую сферу позволило не только улучшить сами методы исследования, но и повысило качество визуальных данных.
При работе с изображениями приборно-компьютерный комплекс отвечает за их получение, представление, хранение, а также регламентирует доступ к этим данным. Переход от аналоговых носителей информации к цифровым существенно расширил возможности обработки и детализации снимков. Поэтому наибольший интерес в работе МПКС вызывает второй этап – представление изображений. В нем выделяют четыре основные операции:
- корректировка (обработка) исходного материала для улучшения его качественных характеристик или вычленения необходимых деталей
- чтение изображения (анализ снимка)
- воссоздание испорченных или некачественных файлов
- моделирование объемных изображений (2D, 3D)
Ведущая роль здесь отводится не столько аппаратному комплексу, сколько специальному программному обеспечению. Именно оно позволяет проводить все технические манипуляции с файлами. Наиболее распространенные области применения указанных систем – ультразвуковая, магнитно-резонансная, эндоскопическая диагностика, рентгенология.
Интенсивная терапия
В разрезе МПКС для интенсивной терапии выделяют два типа систем – программные и замкнутые.
Работа программных систем характеризуется меньшей автономностью от решений врача или медицинского персонала. Они направлены на осуществление заданного лечебного воздействия и не могут самостоятельно скорректировать его параметры. К таким системам относится оборудование для искусственной вентиляции легких (ИВЛ), гемодиализ, аппарат искусственного кровообращения (АИК) и другие.
Замкнутые системы решают более широкий спектр задач: наблюдают за состоянием больного, оценивают его по определенным параметрам и «принимают решение» о необходимости лечебного воздействия. В жизни такие системы более примитивны. Они применяются только в тех случаях, когда может быть выработан предельно четкий и неизменный алгоритм действий. Типичные задачи для замкнутых систем: снятие состояния острой гипертензии, управление содержанием глюкозы при диабете.
Лечебные системы
Приборно-компьютерный комплекс может применяться не только в диагностической, но и в лечебной практике. Такой симбиоз называют системами управления лечением. Их назначение – поддерживать нормальную работу всего организма или его отдельных функциональных групп.
Системы управления лечением применяются в трех основных направлениях:
- интенсивная терапия
- биологическая обратная связь (БОС)
- биологические системы компенсации жизненных функций и протезирование
Рассмотрим подробнее каждое из этих них.
МИС территориального и федерального уровня
Медицинские информационные системы территориального и федерального уровня решают ряд вопросов управления в масштабе отдельных регионов или всей страны, включая отраслевые и специализированные направления, ведут статистический мониторинг для последующей оптимизации работы сферы здравоохранения, инфоподдержку нижестоящих по иерархии ИС, а также создают общее информационное пространство в отрасли.
Класс 3: ИС фармацевтических компаний
В третий класс выделены ИС фармацевтических компаний. К их функциям относится учет рецептов (и бумажных, и электронных), учет выдачи лекарств, лечебного питания, медизделий, учет оборота лекарств, предоставление отчетности.
Системы биологической обратной связи (БОС)
Системы биологической обратной связи (БОС) применяются в терапевтических и реабилитационных целях. Здесь пациент сам становится средством воздействия на свое тело, а аппаратный комплекс позволяет установить или усилить необходимые связи между рецепторами. Примером таких систем являются сенсорные беговые дорожки с обратной связью для восстановления двигательной функции. В качестве предмета стимуляции выступают основные чувства – зрение, осязание, слух. Также могут быть задействованы когнитивные функции.
Аппаратная часть лечебных МПКС включает в себя следующие блоки:
- генератор воздействия – отвечает за воспроизведение лечебного сигнала (например, теплового излучения)
- периферийные устройства – передают сигнал на тело пациента
- устройство управления – позволяет регулировать параметры работы сигнала (время, частоту, мощность и другие)
- устройство контроля за состоянием пациента – собирает и отображает наблюдаемые физиологические параметры во время процедуры
- устройство обработки и вычислений (компьютер) – сопоставляет протокол процедуры с заданными параметрами лечения и корректирует степень воздействия
Возможности МПКС
В зависимости от заложенных в них функций, МПКС бывают клиническими и исследовательскими.
Клинические системы направлены на выполнение конкретного перечня задач по заложенной в них программе. Это очень удобно для потокового использования оборудования, когда выполнять необходимые манипуляции может медицинский персонал, не имеющий профильной квалификации: например, по сердечно-сосудистым заболеваниям.
Исследовательские системы обладают более полным набором инструментов. Они позволяют использовать разные методики обследования и комбинировать их, визуализировать результаты и выполнять объемное моделирование.
Работа с такими устройствами требует от специалиста высокого профессионального уровня и досконального знания предметной области. Интересно, что полученные наработки в использовании исследовательских систем могут быть запротоколированы в формате более простой инструкции и в дальнейшем применяться по определенному алгоритму, как в случае с клиническими системами.
Кроме того, МПКС могут быть специализированными, многофункциональными и комплексными. В первом случае система может выполнить только один тип исследования, например, энцефалограмму. Во втором случае – несколько процедур, имеющих общую методологию. Комплексная МПКС охватывает каждый аспект исследования в рамках одного медицинского случая.
Класс 1: региональный уровень медицинских систем (ГИС СЗ)
Первый уровень (класс) МИС — региональный, поддерживается государственной информационной системой здравоохранения субъектов Российской Федерации (коротко ГИС СЗ).
Кадр из телесериала «Доктор Хаус» (House, M.D.)/Телеканал Fox
В ранее принятой терминологии ему соответствуют РМИСы. ГИС СЗ объединяет сведения подчиненных ИС и выполняет следующие функции:
- поддержку в принятии решений управленческого уровня
- регистрация пациентов в электронной базе
- управление службами «Скорой помощи» различного назначения
- заполнение ЭМК
- статистический учет разных срезов
- ведение регистров
- управление информацией о льготных категориях граждан и положенной им социально-медицинской поддержке
- телемедицина
- организация профосмотров, иммунопрофилактических мероприятий
- диспансеризация
- управление информацией по лабораторно-диагностическим исследованиям
- автоматизация предоставления врачебной и иной помощи пациентам с онкологией, болезнями сердца и сосудов, беременным женщинам
- регулирование оборота медицинской документации, электронный документооборот
- методологическая (нормативно-справочная) и другие функции
Какие ИС бывают
В зависимости от архитектуры, степени участия персонала в работе, характера взаимодействия с данными и области решаемых задач, выделяют следующие типы информационных систем:
- десктопные — все компоненты расположены на одном устройстве
- дистрибутивные — системы, распределенные по нескольким устройствам. Бывают файл-серверными и клиент-серверными. В первом случае база данных находятся на сервере, а системы управления базой (СУБД) и приложения — на устройстве пользователя. Во втором случае и база данных, и СУБД размещены на сервере.
- автоматизированные — для работы ИС необходимо участие персонала
- автоматические — работают самостоятельно или с минимальным участием персонала
- справочные или поисковые — ищут и выдают информацию по запросу
- решающие — обрабатывают и анализируют информацию
- персональные — однопользовательские
- групповые — многопользовательские
- корпоративные — многопользовательские в рамках одного предприятия
Инфосистемы успешно применяются во многих сферах. Например, массовое распространение получили геоинформационные системы (Яндекс.Карты, Google.Карты), которые собирают и публикуют пространственные данные (координаты) различных объектов (улиц, зданий, организаций) в масштабе всей планеты. Государственной ИС является портал «Госуслуги», который позволяет удаленно оформить ряд документов и получить справку о работе госучреждений.
Зачем нужны МИС
Создание систем данных обычно преследует две глобальные цели:
- автоматизировать рутинные процессы (например, получение документа установленной формы — больничный лист, справка о состоянии здоровья)
- улучшить организацию бизнес-процессов внутри компании, чтобы подняться на новый уровень развития — увеличить прибыль, повысить качество оказания услуг, выйти на дополнительные рынки и так далее. С этой точки зрения медицина — одно из очень перспективных направлений для информатизации.
Первые МИС в России появились в 2000‑х гг. Их использование было личной инициативой отдельных лечебных учреждений. Эти системы, за редким исключением, решали локальные задачи: например, позволяли записаться на прием к врачу через интернет.
Кадр из телесериала «Доктор Хаус» (House, M.D.)/Телеканал Fox
В 2011 году цифровизация медицины в России стала одним из приоритетных направлений государственной политики. Была утверждена Концепция создания единой государственной информационной системы в сфере здравоохранения и цели ее внедрения. На каждом уровне эти цели различаются.
Биологические системы компенсации жизненных функций и протезирование
Еще одним направлением для применения МПКС в лечебных целях является замена неработающих или неверно работающих систем организма на искусственные устройства, воспроизводящие их функции. Существует два основных типа таких устройств – для временной компенсации работы внутренних органов и постоянные внешние протезы с сохранением функции управления.
Первый тип применяется при проведении операций или на то время, когда пациент находится в листе ожидания на получение донорских органов.
Биологически управляемые протезы применяются тогда, когда есть сохранившиеся нервные волокна, которые могут провести побуждающий сигнал от мозга к конечности. Биопротез оснащен преобразователем, который переводит биоэлектрический сигнал от нервных окончаний в сигнал управления, и специальными датчиками, которые считывают внешний сигнал — например, от прикосновения к поверхности стола — проводят его обратно. Но чаще всего в устройстве реализована только функция управления, без обратной связи.
Открытие новых методов исследования сильно продвинуло медицину вперед. С помощью рентгена и ультразвука врачи получили возможность увидеть пациента изнутри без инвазивного вмешательства. Развитие компьютерных технологий и внедрение их в лечебную практику повысило качество диагностики. На смену оптике пришла электроника, а с ней – многократное разрешение приборов, их автономная и дистанционная работа, а также возможность детальной обработки результатов обследования.
Сложно представить, какими возможностями будут обладать компьютерные системы нового поколения, но совершенно ясно, что их интеграция в лечебный процесс приведет к новым прорывам в медицине. И то, что сейчас кажется неосуществимым или невозможным, станет нашей повседневной реальностью.
В настоящее время одним из основных 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 режиме реального времени и целенаправленного воздействии на пациента. Этот процесс привел к созданию медицинских приборно-компьютерных систем (МПКС), которые подняли на новый качественный уровень инструментальные методы исследования и интенсивную терапию.
Назначение МПКС: информационная поддержка и автоматизация диагностического и лечебного процесса, осуществляемого при непосредственном контакте с организмом больного (например, при проведении хирургических операций с использованием лазерных установок или ультразвуковая терапия заболеваний пародонта в стоматологии).
Особенность МПКС: работа в условиях непосредственного контакта с объектом исследования в режиме реального времени.
МПКС представляют собой сложные программно-аппаратные комплексы. Для работы МПКС, помимо вычислительной техники, необходимы специальные медицинские приборы, оборудование, телетехника, средства связи.
Системы этого класса позволяют повысить качество профилактической и лечебно-диагностической работы, особенно в условиях массового обслуживания при дефиците времени и квалифицированных специалистов. Это достигается за счет увеличения скорости и полноты обработки медико-биологической информации. Однако такие результаты стали возможны за счет определенного усложнения системы, что предъявляет дополнительные требования уже к пользователю-врачу.
Классификация МПКС.
По функциональным возможностям МПКС подразделяются на:
1) Специализированные (однофункциональные) системы предназначены для проведения исследований одного вида (например, электрокардиографических).
2) Многофункциональные системы позволяют проводить исследования нескольких видов (например, электрокардиографические и электроэнцефалографические).
3) Комплексные системы обеспечивают комплексную автоматизацию. Например, мониторная система для автоматизации палаты интенсивного наблюдения, позволяющая отслеживать важнейшие физиологические параметры пациентов, а также контролировать функционирование аппаратов искусственной вентиляции легких.
По назначению МПКС разделяют на ряд классов:
1) системы для проведения функциональных и морфологических исследований;
2) мониторные системы предназначены для длительного непрерывного наблюдения за состоянием пациента в первую очередь в палатах интенсивной терапии, операционных и послеоперационных отделениях;
3) системы управления лечебным процессом и реабилитации – это автоматизированные системы интенсивной терапии, системы биологической обратной связи, а также протезы и искусственные органы, создаваемые на основе микропроцессорной технологии;
4) системы лабораторной диагностики – системы, предназначенные для автоматизированной обработки данных лабораторных исследований (системы для анализа крови, мочи, клеток, тканей человека и т.п., данных для микробиологических и вирусологических исследований и др.);
5) системы для научных медико-биологических исследований, позволяющих осуществлять более детальное и глубокое изучение состояния организма больного.
Структура МПКС.
МПКС – это сложный программно-аппаратный комплекс, в нём выделяют три основные составляющие: медицинское, аппаратное и программное обеспечение.
Медицинское обеспечение – это комплекс медицинских предписаний, нормативов, методик и правил, обеспечивающих оказание медицинской помощи посредством этой системы. Это могут быть наборы используемых методик, измеряемых физиологических параметров и методов их измерения (точность, пределы и т. д.), определение способов и допустимых границ воздействия системы на пациента.
Подаппаратным обеспечением понимают способы реализации технической части системы, включающей средства получения медико-биологической информации, средства осуществления лечебных воздействий и средства вычислительной техники (специализированные микропроцессорные устройства или универсальные ЭВМ).
В самом общем виде блок-схема аппаратной части МПКС представлена на рис. 1.
|
Рис. 1. Общая структура МПКС.
К программному обеспечению относят математические методы обработки медико-биологической информации, алгоритмы и собственно программы, которые обеспечивают функционирование всей системы.
Медицинское обеспечение разрабатывается постановщиками задач – врачами соответствующих специальностей, аппаратное – инженерами, специалистами по медицинской и вычислительной технике. Программное обеспечение создается программистами или специалистами по компьютерным технологиям.
Современная медицина немыслима без широкого применения приборов и устройств. В последнее время наметилась тенденция компьютеризации медицинской аппаратуры. Использование компьютеров в сочетании с измерительной и управляющей техникой позволило создать новые эффективные средства для обеспечения автоматизированного сбора, обработки и хранения информации о больном и управлении его состоянием – медицинские приборно-компьютерные системы (МПКС).
Рассмотрим классификацию современных МПКС.
По функциональным возможностям выделяют клинические и исследовательские системы. Первые ориентированы на выполнение строго очерченного круга типовых медицинских методик. Ограниченность таких систем является их бесспорным достоинством, так как позволяет максимально упростить работу с ними, сделав ее доступной для среднего медперсонала. Исследовательские системы содержат широкий набор управляющих, аналитических, изобразительных и конструкторских средств, позволяющих реализовывать разнообразные методики, как клинического, так и научно-исследовательского назначения. Поэтому работа с такими системами с полнотой использования предоставляемых возможностей требует повышенной профессиональной квалификации и творческого мышления. В тоже время после реализации конкретной методики, она может быть зафиксирована, и последующее ее исполнение по своей трудоемкости и требованию квалификации персонала не будет существенно отличаться от работы с клинической системой.
Существует и другая классификация по функциональным возможностям. Согласно ей выделяют специализированные, многофункциональные и комплексные системы. Первые предназначены для проведения исследований одного типа, например, электрокардиографических. Многофункциональные системы позволяют проводить исследования нескольких типов, основанных на схожих принципах, например, электрокардиографические и электроэнцефалографические. Комплексные системы обеспечивают комплексную автоматизацию многогранной медицинской задачи.
По назначениюМПКС можно разделить на несколько классов: системы для проведения функциональных исследований, системы лучевой диагностики, мониторные системы, системы управления лечебным процессом, системы лабораторной диагностики, системы для научных медико-биологических исследований.
Наибольшее развитие получили МПКС для функциональной диагностики. Показатели, изучаемые в рамках функциональной диагностики, по способу измерения могут быть разделены на три группы.
1. Биоэлектрические показатели прямого измерения – это электрические потенциалы, генерируемы организмом человека:
- электроэнцефалограмма (ЭЭГ), отражающая изменение биопотенциалов головного мозга;
- вызванные потенциалы (ВП) - фоновые изменения среднего уровня ЭЭГ в ответ на внешние раздражители;
- электрокардиограмма (ЭКГ) - электрическая активность сердца, вызывающая сокращения сердечных мышц;
- электромиограмма (ЭМГ) представляет электрическую активность, связанную с сокращением скелетных мышц;
- электрокулограмма (ЭОГ) является электромиограммой мышц, управляющих движениями глазного яблока.
2. Показатели косвенного электроизмерения выражаются в изменении электрического сопротивления участков кожи и тела человека, для измерения которого необходимо дополнительное пропускание тока через исследуемый орган:
- реограмма (РГ) характеризует изменение объемного сопротивления участков тела и органов, вызванное движением крови по сосудам, то есть изменением кровенаполнения;
- кожно-гальваническая реакция (КРГ) - изменение сопротивления кожи как реакция на раздражения эмоционального и болевого характера, отражающиеся на деятельности потовых желез.
3. Показатели преобразовательного измерения отражают различные процессы биохимического или биофизического происхождения, требующие предварительного преобразования в изменение электрического тока и напряжения посредством специализированных датчиков:
- фонокардиограмма (ФКГ), характеризующая акустические явления, возникающие при работе сердца;
- спирограмма (СГ), отражающая динамику изменения скорости воздушного потока в дыхательных путях при вдохе и выдохе;
- динамика дыхательного ритма - обычно измеряется при помощи пьезодатчиков по изменению длины нагрудных эластичных ремней;
- пульсоксиметрия (ПО) фиксирует изменения насыщения крови кислородом по отраженному свету с использованием светочувствительных датчиков;
- плетизмограмма – описывает изменение кровотока, регистрируемое фотодатчиками по отраженному от мелких сосудов свету.
Основные этапы компьютеризированного функционального исследования:
Первый этап – подготовительный, заключается в соответствующей подготовке пациента и аппаратуры: закреплении на теле пациента датчиков, подключении к биоусилителю, регистрации паспортных данных пациента и т.д.
Второй этап - планирование исследования: устанавливают частоту дискретизации, определяют число отведений, настраивают усилитель, выбирают интервал наблюдений (временной промежуток, в течение которого регистрируемые биосигналы заносятся в протокол исследования), назначают параметры экспресс-анализа данных (это вычисление некоторых характеристик изучаемого показателя непосредственно в процессе исследования). При выполнении типовых клинических исследований используются заранее созданные и сохраненные в памяти компьютера планы.
Третий этап – это собственно выполнение исследования. Во время регистрации изучаемых параметров можно наблюдать соответствующие графики на мониторе компьютера в реальном временном масштабе и вносить коррективы в процесс исследования. Результатом исследования в реальном времени является запись биосигналов за определенный промежуток времени. В дальнейшем эту запись можно просматривать и редактировать, например, удалять артефакты, выделять наиболее интересные существенные фрагменты записи и т.д.
Четвертый этап – это вычислительный анализ. Его методы и средства зависят от области исследования. В результате вычислительного анализа исследователь получает ряд интегральных или статистических величин, облегчающих и уточняющих трактовку результатов исследования.
Пятый этап – это компьютерная диагностика. Программное обеспечение ПКС может содержать специальные алгоритмы, позволяющие автоматизировать клиническую интерпретацию результатов исследования. Однако, следует помнить, что вычислительные машины на современном этапе не могут полностью решить эту проблему. Для корректного клинического заключения требуется не формализуемый профессиональный опыт врача.
Что такое информационные системы (ИС), и какое отношение они имеют к медицине? Разбираемся, как появились медицинские ИС, для чего они нужны и почему правильный выбор системы так важен каждой клинике.
Что такое медицинская информационная система или МИС? Это глобальное информационное поле, внутри которого объединены и связаны между собой все элементы и участники сферы здравоохранения: пациенты, врачи, оборудование и исследовательский комплекс, органы управления отраслью.
Какие задачи позволяют решать МИС
Становится очевидно, что для каждого ответвления отрасли внедрение масштабной сети, объединяющей всех ее участников, позволит решить большое количество накопившихся проблем.
В первую очередь речь идет об экономии и более рациональном использовании рабочего времени врачей и медперсонала, — это будет происходить за счет автоматизации большого количества административных обязанностей. Также использование специальных компьютерных программ повысит прозрачность и точность учета оборудования, техники, лекарств, денежных средств и иных ресурсов. Кроме того, согласованность и оперативное взаимодействие всех участников сферы здравоохранения повысит качество медицинской помощи, а качество управленческих решений вырастет за счет составления проактивной аналитики и понимания состояния отрасли в режиме реального времени. И самое главное: все это будет работать на улучшение социально значимых показателей жизни и здоровья населения в целом.
Мониторные МПКС
Назначение мониторных МПКС – отслеживать заданные биологические показатели пациента в режиме реального времени, незамедлительно информировать медицинский персонал о критических изменениях в его состоянии, а в некоторых случаях – накапливать данные о заданном периоде наблюдения для последующего анализа этой информации лечащим врачом.
Мониторные МПКС можно условно разделить на несколько больших групп:
- операционные – системы, используемые во время проведения операции. Они автоматически регистрируют основные показатели жизнедеятельности человека, находящегося под воздействием наркоза: пульс, давление, уровень насыщения кислородом и другие. Если во время операции пациент подключен к дополнительному оборудованию, например, к капельницам, аппарату искусственной вентиляции легких или водителям ритма, такое оборудование может быть интегрировано в операционную систему. Таким образом, вся необходимая информация о состоянии человека будет доступна к визуализации на одном устройстве
- для наблюдения в палатах интенсивной терапии. Каждое место в палате оснащено персональным монитором, на который выводятся измеряемые данные пациента. Помимо отслеживания базовых параметров, здесь на постоянной основе может проводиться функциональная диагностика сердца, сосудов, головного мозга и других систем организма. Современный прикроватный монитор палат интенсивной терапии может отражать до 16 параметров по каждому больному.
Другой особенностью этой группы является наличие центральной мониторной станции, где собирается информация со всех сопряженных устройств. Обычно такая станция находится на дежурном медицинском посту. В критической ситуации происходит звуковое и световое оповещение. На главном дисплее указывается номер палаты и койки, где требуется неотложная помощь, а также подсвечивается параметр, который стал причиной тревожного сигнала — например, резкий скачок артериального давления, который может привести к гипертоническому кризу. Кроме непосредственно мониторинга, в случае с тяжелобольными пациентами ведется запись наблюдаемых параметров для последующего анализа динамики состояния больного лечащим врачом
- системы, используемые во время оказания скорой медицинской помощи или выездной реанимации. Это полустационарные или переносные аппараты, которые находятся в распоряжении мобильных бригад. Они позволяют в кратчайшие сроки диагностировать наступление острых состояний пациента, например, сердечной недостаточности или инфаркта, и предотвратить неблагоприятный исход до поступления пациента в больницу
- системы персонального мониторинга. Сюда относят приборы автономного дистанционного наблюдения диспансерных больных и пациентов, которые находятся на домашнем лечении. Например, переносной ЭКГ-аппарат Холтера, предназначенный для непрерывного наблюдения за активностью сердца пациента в течение суток и более.
МПКС для лабораторной диагностики
Предметом лабораторных исследований является биологический материал человека, например, кровь, ликвор, частицы инфицированной ткани и другие. Один образец может быть протестирован множеством разных способов, в зависимости от того, какую информацию требуется получить врачу. Вид исследования определяет состав образца.
Приборно-компьютерный комплекс для лабораторных исследований решает две основные задачи:
- сокращает объем ручного труда при выполнении самого анализа и сроки получения результата
- оптимизирует организационный процесс и минимизирует ошибки человеческого фактора за счет внедрения лабораторных информационных систем (ЛИС)
Раньше каждый этап, от забора материала до выдачи заключения, выполнялся непосредственно врачом лабораторной диагностики. Теперь всю исследовательскую часть берут на себя специальные устройства – анализаторы, секвенаторы. Конечно, во многом это касается наиболее распространенных, базовых анализов, которые выявляют общее состояние организма. Там, где необходимо выполнить экспертную оценку материала, увидеть признаки атипии — например, при гистологических исследованиях — большинство манипуляций по-прежнему проводит специалист.
Компьютеризация лабораторного процесса существенно снижает риски неверной диагностики и сокращает издержки на повторные исследования. Можно в любой момент уточнить, где находится образец, увидеть перечень анализов, которые уже в работе, и тех, что находятся в режиме ожидания. Есть возможность настроить приоритет выполнения тестов, собрать статистику по трудовым и материальным затратам на разные типы анализов. Современные ЛИС поддерживают интеграцию лабораторного оборудования в профиль системы. Таким образом, снижается вероятность ошибок в данных пациента или назначениях, которые могут произойти при многократном ручном вводе информации.
В первичном звене:
- автоматизировать запись на прием, работу с листом ожидания, учет доноров и донорских материалов, ведение реестров пациентов, сгруппированных по определенному признаку
- исключить дублирование одних и тех же записей на бумажных носителях и в электронной форме
- использовать принцип однократного ввода и многократного использования сведений: электронные медицинские карты пациента (ЭМК), цифровые банки мультимедийных данных и возможность обмена ими в рамках одного или между разными медучреждениями
- включить диагностическое и лечебное оборудование в контур МИС для сокращения цепочки ввода данных в систему
- внедрить технологию поддержки принятия врачебных решений (СППВР)
- иметь возможность оказать медицинскую помощь дистанционно (телемедицина)
- автоматизировать составление финансово-отчетной документации за оказанную помощь
- автоматизировать контроль над оборотом лекарственных средств, в том числе имеющих определенную квоту или ограничение по распространению
Что входит в состав МПКС
Из названия становится ясно, что МПКС — это многокомпонентная система. В ее состав входят аппаратная часть, специальные программные продукты и медицинская составляющая. Каждый из этих компонентов решает определенные задачи.
Аппаратная часть – это приборы, которые непосредственно контактируют с телом больного или его биологическим материалом, и устройства для обработки информации (компьютер). В зависимости от целей применения они выполняют лечебную или исследовательскую функцию. Внутренние вычислительные элементы оборудования (микропроцессоры) также относятся к этой группе.
Программные продукты (ПО) обеспечивают работу аппаратных систем. Они задают алгоритмы или методики, по которым функционируют приборы, обрабатывают поступающую на них информацию, выводят ее в заданном формате для конечного пользователя – врача, хранят и записывают данные на внешний носитель.
Медицинская составляющая — это теоретическая основа для работы медтехники: методы лечения или исследования, их количественные и качественные параметры.
Класс 2: МИС МО
Кадр из телесериала «Доктор Хаус» (House, M.D.)/Телеканал Fox
Второй класс, МИС МО тождественны уровню «учреждение». Базовые МИС не выделяются в отдельный класс и естественным образом существуют в составе всей системы. Каждая МО должна быть интегрирована в общую сеть и иметь необходимый инструментарий для выполнения предписанных законом требований: собирать, хранить, обрабатывать и предоставлять по запросу медицинскую информацию. Функции МИС МО:
- поддержка в принятии решений управленческого уровня в МО
- заполнение ЭМК
- телемедицина
- организация профосмотров, иммунопрофилактических мероприятий
- диспансеризация
- другие функции
Классификация МИС по внутренней организации
В зависимости от возможностей, которыми обладает система, выделяют пять поколений МИС: Сборщик (The Collector), Документатор (The Documentor), Помощник (The Helper), Коллега (Colleague), Наставник (Mentor).
Первое и второе поколение позволяют наладить работу с медицинской документацией и упростить формирование отчетности. Третье поколение интегрирует в систему визуальные данные исследований, поддерживает подключение пользователя к общим информационным сетям разного масштаба. Четвертая и пятая ступени развития МИС описывают этап перехода от накопления данных к их анализу и интерпретации с использованием информационных технологий. На последнем уровне развития, Наставник/Ментор, система выдает перечень возможных диагнозов и предлагает конкретные методы лечения.
Для населения:
- повысить медицинскую информированность
- повысить степень сознательности к состоянию своего здоровья
- обеспечить возможность выбора страховой организации, лечебного учреждения и доктора
- перевести получение услуг в электронную форму, упростить выдачу документов на бесплатное или льготное медицинское обеспечение
Примеры МИС для медицинских организаций
Из описания принципиального устройства МИС становится понятно, что их IT-решение должно быть универсальным, то есть подходить как крупному центру федерального уровня, так и небольшому фельдшерскому пункту. Кроме того, нужна возможность встройки дополнительных модулей в зависимости от потребностей и функций конкретного учреждения.
Одним из примеров такого решения является МИС qMS. Платформа qMS обладает всеми преимуществами современных инфосистем в области медицины. Помимо основных функций доступны дополнительные интеграции — для лабораторий (ЛИС qMS), радиологии (РИС qMS), вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ qMS). Включать эти подсистемы в работу или нет, решает руководство медицинского учреждения — они доступны в исходной композиции программы.
Кадр из телесериала «Доктор Хаус» (House, M.D.)/Телеканал Fox
Архитектура qMS спроектирована на уровне «Помощник/Коллега», то есть алгоритмы программы не только накапливают, но и анализируют данные, вычленяя причинно-следственные связи. Проще говоря, в qMS реализован модуль поддержки принятия врачебных решений.
МИС qMS — одна из первых комплексных систем на российском рынке. Кроме цифровизации отдельных лечебных учреждений компания-разработчик, ЗАО «СП.АРМ» предлагает готовые решения для целых регионов (РМИС qMS).
Для руководства:
- быстро получать информацию об объеме и качестве лечения
- более точно планировать бюджет
- автоматизировать контроль над расходами денежных средств, лекарств, изделий
- оперативно реагировать на снижение уровня санитарно-эпидемиологического благополучия населения
- эффективно использовать человеческие и материальные ресурсы
- повысить качество медицинской помощи
- защитить личную информацию пациентов
- обеспечить легитимность оборота цифровых данных
- придерживаться международных стандартов HL7 и DICOM
МПКС в функциональной диагностике
Понятие функциональной диагностики включает в себя ряд методов исследований, которые в общем смысле сводятся к измерению электрической активности различных систем организма – фоновой или вызванной дополнительной стимуляцией. Наиболее распространенными примером функционального исследования является электрокардиограмма сердца (ЭКГ).
В случае ЭКГ аппаратная часть состоит из датчиков, усилителя, преобразователя сигнала, персонального компьютера (ПК) и периферийных устройств для связи между приборами.
Датчики располагаются на теле пациента. Их назначение – регистрировать электрический сигнал. По проводам сигнал передается на кардиограф и проходит через встроенный усилитель. В чистом виде сигнал очень слаб, обладает некоторым количеством шумов и артефактов. Усилитель увеличивает его напряжение и «очищает» от помех. Далее с помощью внутреннего преобразователя сигнал переводится в цифровую форму и передается на монитор ПК. Здесь с помощью специального программного обеспечения можно выполнить необходимую обработку записи ЭКГ, в зависимости от целей исследования. Например, выполнить сравнение двух проб, сделанных в разные временные интервалы, чтобы выявить или исключить патологию. Кроме того, использование компьютера помогает автоматизировать выполнение необходимых расчетов по графику ЭКГ для подготовки заключения. Современные ЭКГ-приборы имеют встроенный аналоговый носитель и принтер и могут выводить изображение как в электронном виде – на экране устройства или ПК, так и на бумаге.
Где применяются МПКС
В настоящее время приборно-компьютерные системы используются практически во всех отраслях медицины – кардиологии, неврологии, хирургии, пульмонологии и других. Устоявшаяся классификация выделяет пять прикладных направлений для применения МПКС:
Рассмотрим каждое из этих направлений более подробно.
Читайте также: