Медицинская инфоматика как наука

ПРЕДИСЛОВИЕ

В настоящее время в своей профессиональной деятельности врач любой специальности при решении задач медицинской науки и практики обязательно использует информационно-коммуникаци­онные технологии. Именно поэтому в учебные планы всех специ­альностей высших медицинских учебных заведений включена дис­циплина «Медицинская информатика». В связи с этим назрела насущная необходимость в написании учебника, интегрирующе­го в себе накопившиеся актуальные знания по медицинской ин­форматике и отражающего, с одной стороны, устоявшиеся пред­ставления, а с другой — весь спектр современных воззрений на предмет. Первая программа по медицинской информатике для студен­тов медицинских вузов была подготовлена на кафедре медицин­ской кибернетики и информатики Российского государственного медицинского университета и утверждена Минздравом России в 2000 г. За прошедшие годы накоплен большой опыт преподава­ния этой дисциплины. Подготовлена уточненная и дополненная версия программы, соответствующая новым ГОСТам и учебному плану.

Предлагаемый учебник принципиально отличается от издавав­шихся ранее учебных пособий ориентацией на проблемы именно медицинской информатики, а не основ информатики. В нем под­робно рассматриваются информационные медицинские системы в привязке к информационной модели лечебно-диагностического процесса и проблемам управления здравоохранением. Направле­ния развития медицинской информатики в России рассмотрены в учебнике параллельно с соответствующими направлениями, ре­ализуемыми в развитых странах. Большое место отведено перспек­тивам медицинской информатики.

В гл. 1 дана подробная историческая справка. Рассматриваются науки, на основе которых зародилась медицинская информати­ка: кибернетика, системный анализ, медицинская кибернетика, информатика. В главе приведены основные понятия, определены взаимоотношения медицинской информатики с другими наука­ми.

В гл. 2 дается краткий обзор стандартных прикладных програм­мных средств для решения медицинских задач. Компьютерному анализу биомедицинских данных с помощью математической ста­тистики посвящена гл. 3 учебника.

В гл. 4 рассмотрены телекоммуникационные технологии и Ин­тернет-ресурсы и их использование в медицине и здравоохране­нии. Описаны основные этапы становления телемедицины в Рос­сии.

В гл. 5 изложены основные понятия информационных меди­цинских систем, рассмотрены их отечественные и зарубежные клас­сификации. Приведены основные требования, которые должны выполняться при разработке и внедрении информационных си­стем.

В гл. 6 — 9 подробно рассмотрены возможности медицинской информатики, нацеленные на поддержку деятельности практику­ющего врача.

В гл. 10—12 анализируются возможности медицинской инфор­матики в области поддержки деятельности руководителей здраво­охранения.

В гл. 13 рассматриваются перспективы медицинской информа­тики и обсуждаются понятия «единое информационное медицин­ское пространство» и «единое информационное пространство здра­воохранения» с последующим переходом к электронному здраво­охранению.

Медицинская информатика является одной из наиболее быст­ро развивающихся в настоящее время наук. Это не позволяет в полной мере отразить ее текущее состояние.

Авторы с благодарностью примут любые замечания и предло­жения о совершенствовании данного учебника.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АИС — автоматизированная информационная система

АРМ — автоматизированное рабочее место АС — автоматизированная система

АСУ — автоматизированная система управления

АЦП — аналого-цифровой преобразователь БД — база данных БЗ — база знаний

БИМС — банки информации медицинских служб

ВОЗ — Всемирная организация здравоохранения

ГИС — географическая информационная (геоинформаци­онная) система

ИВК — измерительно-вычислительные комплексы

ИВЦ — информационно-вычислительный центр

ИМС — информационная медицинская система ИС — информационная система

ИТС — информационно-технологические системы

КТ — компьютерная томография ЛДП — лечебно-диагностический процесс

ЛПР — лицо, принимающее решение ЛПУ — лечебно-профилактическое учреждение

МИАЦ — медицинский информационно-аналитический центр

МКБ — Международная классификация болезней, травм и причин смерти

МКС — мониторно-компьютерная система МРТ — магнитно-резонансная томография

НИИ — научно-исследовательский институт

ОМС — обязательное медицинское страхование ОС — операционная система

ПК — персональный компьютер СГМ — социально-гигиенический мониторинг

СППР — системы поддержки принятия решений — Decision Support Systems (DSS)

СУБД — система управления базами данных

ТЗ — техническое задание ТИМС — технологические информационные медицинские

УЗИ — ультразвуковое исследование

ЦДКО — цифровые диагностические кабинеты и операци­онные — Digital Operation Room (DOR)

ЭВМ — электронно-вычислительная машина

ЭИБ — электронная история болезни — Electronic patient record (EPR)

ЭКГ — электрокардиография (электрокардиограмма) ЭС — экспертная система

DICOM — Digital Imaging and Communications in Medicine — пе­редача цифровых изображений в медицине

PACS — Picture Archiving and Communication System — система архивации и передачи изображений

TCP/IP — Transmission Control Protocol/Internet P-Protocol — про­токол управления передачей в сетях.

ВВЕДЕНИЕ

Медицинская информатика как практическое направление в здравоохранении возникла в России в 1970-х гг. на базе ранее сформировавшегося (в 1950-х гг.) кибернетического направле­ния — моделирования патогенетических механизмов и вычис­лительной диагностики заболеваний. Основой для развития ме­дицинской информатики во многом послужили работы по со­зданию первых автоматизированных историй болезни. Следующим этапом была разработка учреждениями и службами автоматизи­рованных систем управления (АСУ). Это направление базирова­лось на системном подходе и включало в себя обработку данных с помощью традиционных и нетрадиционных методов математико-статистического анализа. В последующем для этого начали все шире применять пакеты статистических программ, ориен­тированные на специфику биологической и медицинской ин­формации.

В 1980-е гг. в автоматизированных системах (АС) стали исполь­зовать собственно врачебные знания: начали создавать эксперт­ные системы, получившие название интеллектуальных.

Медицинская информатика сделалась обязательным элементом образования и последующей деятельности врача, что привело к созданию профильных кафедр и курсов в высших медицинских учебных заведениях.

Глобальная стратегия «Здоровье для всех в XXI веке», выдви­нутая Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) в 1998 г., предусматривает совершенствование управления здравоохранени­ем, включая новые технологии и процедуры принятия стратеги­ческих решений. В ее рамках развитие медицинской информатики является необходимым условием для обеспечения своевременно­го получения полноценной и достоверной информации на всех уровнях.

Современные компьютеризированные системы в медицине ориентированы на решение следующих основных проблем:

1) мониторинг состояния здоровья разных групп населения, в том числе пациентов групп риска и лиц с социально значимыми заболеваниями;

2) консультативная поддержка в клинической медицине (ди­агностика, прогнозирование, лечение) на основе вычислитель­ных процедур и(или) моделирования логики принятия решений врачами;

3) переход к электронным историям болезни и амбулаторным медицинским картам, включая расчеты по лечению застрахован­ных больных (обязательное и добровольное страхование по раз­личным схемам);

4) автоматизация функциональной и лабораторной диагно­стики.

Медико-технологические системы в той или иной мере пре­дусматривают накопление и хранение медицинской и сопутству­ющей информации о пациентах. Настоящий этап перехода к ком­плексной автоматизации медицинских учреждений включает ин­теграцию систем поддержки врачебных решений (или автомати­зированных рабочих мест) в информационные системы.

В 1990-х гг. начали формироваться как территориальные меди­цинские системы, так и федеральные регистры по отдельным со­циально значимым видам патологии. Наметился переход к регио­нальным и глобальным корпоративным системам как объедине­нию медицинских персональных данных больных, наблюдающихся в однопрофильных учреждениях (фтизиатрические, психиатриче­ские, кардиологические и т.п.) разных уровней системы здраво­охранения. В перспективе основой для оперативного принятия аде­кватных лечебно-диагностических решений должно стать единое информационное медицинское пространство клинических данных. Первые шаги в этом направлении уже делаются на региональном уровне.

Развитие сетевого подхода, начавшегося с создания локальных сетей в учреждениях, закономерно привело к использованию Интернета при построении больших медицинских сетей. В послед­нее время Интернет-технологии и телемедицинские технологии, сформировавшиеся как самостоятельные направления, «возвра­тившись» в систему медицинской информатики, породили новое понятие — «электронное здравоохранение» (е-Health). Оно подра­зумевает «прозрачность» для лечащего врача данных пациента за любой период времени и их доступность в любое время при обра­щении к базам данных (БД) глобальной медицинской сети при возможности дистанционного диалога с коллегами. Именно это направление позволит осуществить коренную модернизацию здра­воохранения и, без сомнения, будет являться ключевой парадиг­мой медицины в XXI в.

Г л а в а 1

МЕДИЦИНСКАЯ ИНФОМАТИКА КАК НАУКА

Исторический обзор

Прежде чем начать изучать МИ, следует узнать ее историю. Слово «кибернетика» в Древней Греции означало науку об искусстве управления и относилось к управлению кораблями. В СССР в середине ХХ в. кибернетика считалась лженаукой, родившейся в США. Первые сообщения о возможных использованиях ЭВМ в медицине и здравоохранении появились в СССР в конце 1950-начале 1960 гг.

Становление мед.кибернетики, а в последующем – МИ в России связано с именами Н.М. Амосова, П.К.Анохина, Р. М. Баевского, А.И.Берга, М.Л.Быховского, Д.Д. Бенедиктова, А.А.Вишневского, С.А.Гаспаряна, И.М.Гельфанда, В.Н.Глушкова, Е.В.Гублера, А.Н.Колмогоро­ва, В.А.Лищука, А.А.Ляпунова, А.А.Малиновского, В.В.Лари­на, Г. А. Хая и др.

В 1959 г. был организован Научный совет по кибернетике при Президиуме АН СССР. По инициативе его председателя А. И. Берга в составе Совета была создана биомедицинская секция, которую возглавил В.В.Парин (в составе секции П.К.Анохин, Е.Б.Баб­ский, Г.М.Франк и др.). При деятельном участии этой секции в течение многих лет издавались профильные номера сборника «Про­блемы кибернетики», проводились семинары и конференции по использованию математических моделей.

В 1960 г. в Институте хирургии им. А. В. Вишневского была со­здана лаборатория кибернетики, которую возглавил М.Л.Быховский.

В том же году в Минске была образована научно-исследова­тельская группа АМН СССР по прогнозированию мозговых ин­сультов (руководитель — Н.С.Мисюк). В 1961 г. в Военно-меди­цинской академии (Ленинград) была создана кафедра военно- медицинской статистики и кибернетики (руководитель — Л. Е. По­ляков), правда, через год ее упразднили, а по теме начали чи­тать курс в составе кафедры организации и тактики медицин­ской службы.

В 1962 г. в Институте туберкулеза и грудной хирургии (Киев) был организован семинар «Некоторые проблемы биокибернети­ки и применение электроники в биологии и медицине» (руково­дитель — Н. М.Амосов). В 1964 г. была создана лаборатория биоло­гической и медицинской кибернетики в Северо-западном поли­техническом институте (Ленинград) на территории Хирургиче­ской клиники П.А.Куприянова (руководитель — В.М.Ахутин), в том же году — лаборатория медицинской кибернетики в Мос­ковском научно-исследовательском онкологическом институте им. П.А.Герцена (руководитель — П.Е.Кунин). И это далеко не полный перечень подразделений «первой волны», занимавшихся проблемами, которые в настоящее время изучают специалисты в области медицинской кибернетики и информатики.

Среди направлений, ставших приоритетными с момента нача­ла использования ЭВМ в медицине, особое внимание уделялось помощи врачу при постановке сложных диагнозов и выборе ле­чебной тактики, контролю за автоматизированным управлением жизнедеятельностью организма в случаях, требующих особой бы­строты и точности реакций.

За 1965—1974 гг. в Советском Союзе были сформулированы основные концептуальные положения, которые легли в основу процесса внедрения информационных технологий (информатиза­ции) в здравоохранение, реализованы первые проекты для всех уровней управления отраслью. В этот период были заложены осно­вы инфраструктуры информатизации НИИ и Министерств здра­воохранения СССР и союзных республик.

В 1973 г. на медико-биологическом факультете 2-го Московско­го медицинского института (в настоящее время — Российский государственный медицинский университет) была создана пер­вая в медицинских вузах Европы кафедра медицинской и биоло­гической кибернетики (в настоящее время — кафедра медицин­ской кибернетики и информатики). Вслед за ней в России было организовано еще несколько кафедр и курсов для подготовки и переподготовки врачей-специалистов в области медицинской ин­форматики.

Следует отметить, что отношение руководителей здравоохра­нения к проблемам информатизации отрасли было в большин­стве случаев отрицательным. Внедрению разрабатываемых систем не способствовала дороговизна ЭВМ, для размещения которых были необходимы огромные помещения и работу которых обслу­живал большой штат специалистов.

Период с 1975 по 1985 г. можно охарактеризовать как время создания государственной системы организации и координации работ по внедрению методов информатики и средств вычисли­тельной техники в практическую медицину, создания в регионах территориальных медицинских информационно-вычислительных центров (в настоящее время — медицинские информационно-ана­литические центры), подчиненных органам управления региональ­ным здравоохранением. Это привело к изменению мотивации руководителей управления здравоохранением, создало благопри­ятные условия как для разработки новых проектов, так и для их внедрения.

В 1975—1984 гг. Научным советом по медицинской кибернети­ке при Минздраве РСФСР (руководитель — С. А. Гаспарян) в на­учно-проектные исследования были вовлечены крупные центры большинства регионов России, среди которых Владивосток, Горь­кий, Ижевск, Кемерово, Новокузнецк, Ростов-на-Дону, Сара­тов, Ярославль и др.

До середины 1970-х гг. активно внедрялись отечественные боль­шие вычислительные машины серии ЕС, малые ЭВМ типа СМ, компьютеры «Искра». К сожалению, в конце 1970-х гг. от перспек­тивных отечественных разработок в области вычислительной тех­ники, в частности линии БЭСМ, отказались и перешли к копи­рованию образцов зарубежных ЭВМ. Началось массовое обучение руководителей, преподавателей, врачей основам медицинской кибернетики и информатики. Круг лиц, участвующих в разработ­ке медицинских информационных систем (ИС), значительно рас­ширился.

С 1985 г. начался период существенных изменений в социаль­ной и общественной жизни России. Эти изменения не могли не затронуть медицинскую кибернетику и информатику.

Реформирование здравоохранения и переход на систему бюджетно-страховой медицины, внедрение обязательного и добро­вольного медицинского страхования резко повысили мотивацию руководителей к информатизации лечебно-профилактических уч­реждений (ЛПУ) для обеспечения взаиморасчетов со страховыми компаниями.

Произошли реальные сдвиги в отношении к обучению студен­тов основам информатики и медицинской информатике. Увели­чилось количество кафедр медицинской информатики.

В этот период в здравоохранении начали использовать высоко­производительные персональные компьютеры (ПК) и сформи­ровался свободный рынок их приобретения (до этого получение вычислительной техники существенно лимитировалось). Это поз­волило перейти к решению задачи создания и внедрения медико-технологических систем различного назначения, но привело к отказу от ранее созданных программных продуктов, не совмести­мых с новыми ПК.

Тенденции к экономической и политической самостоятельно­сти регионов России после распада СССР привели к ослаблению централизованных методов управления, в том числе в здраво­охранении и тем более в информатизации отрасли.

С 1995 г. централизованное финансирование программы ин­форматизации здравоохранения России прекратилось. Однако на всех уровнях управления уже понимали необходимость инфор­матизации отрасли. Основными источниками финансирования стали средства ЛПУ, территориальных фондов обязательного медицинского страхования (ОМС), коммерческих организаций, ведомств.

Отсутствие координации действий привело к безудержному развитию одних направлений информатизации здравоохранения и отставанию других. Разработкой и внедрением медицинских информационных систем наряду с НИИ и медицинскими инфор­мационно-вычислительными центрами (ИВЦ) стали заниматься многочисленные коммерческие структуры. Тем не менее, рубеж веков ознаменовался интенсификацией процессов информатиза­ции специализированных служб, созданием первых реально акту­ализируемых персонифицированных регистров регионального и федерального уровней.

Дальнейшее совершенствование ПК способствовало разработ­ке медико-технологических систем, нацеленных на поддержку деятельности врача, в том числе экспертных систем (ЭС), авто­матизированных рабочих мест (АРМ). Развитие БД, сетевых тех­нологий ускорило создание и внедрение ИС.

В настоящее время ЛПУ переходят к осуществлению своей де­ятельности в условиях комплексной информатизации; локальные информационные сети объединяются в региональные и федераль­ные. Быстро развивается телемедицина, расширяется спектр об­ластей, в которых она применяется. Однако в информатизации здравоохранения России по-прежнему остается чрезвычайно много проблем.