Региональная информационная система мониторинга здоровья школьников Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

W4MM

1 и информационные

технологии

Информатизация здравоохранения

С.В. ФРОЛОВ,

д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Биомедицинская техника» Тамбовского государственного технического университета (ТГТУ), г. Тамбов, sergei.frolov@gmail.com М.А. ЛЯДОВ,

аспирант кафедры «Биомедицинская техника» ТГТУ, г. Тамбов, lyadov2@rambler.ru

И.А. КОМАРОВА,

аспирант кафедры «Биомедицинская техника» ТГТУ, г. Тамбов, svit513@rambler.ru

РЕГИОНАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ЗДОРОВЬЯ ШКОЛЬНИКОВ

УДК 004.75

Фролов С.В., Лядов М.А, Комарова И.А. Региональная информационная система мониторинга здоровья школьников (Тамбовский государственный технический университет)

Аннотация: Представлена новая архитектура региональной информационной системы мониторинга здоровья школьников на примере Тамбовской области. Разработана и реализована схема информационного взаимодействия участников системы мониторинга здоровья школьников. Эффективность новой архитектуры определяется наличием единого информационного пространства для участников системы мониторинга. Ключевые слова: информационная система; мониторинг; здоровье детей; алиментарные факторы.

UDC 004.75

Frolov S, Lyadov M, Komarova I. Regional information system for monitoring the health of schoolchildren

(Tambov State Technical University)

Abstract: The architecture of regional monitoring information system is shown. The system shows the pupil's health on the basis of Tambov region. The scheme of informational collaboration between participants in the pupil's health monitoring system is created and implemented. The efficiency of new architecture is shown through existence of integrated information space for the participants in the health monitoring system.

Keywords: information system; monitoring; health of children; alimentary factors.

Введение

Здоровье детей — это важнейший вопрос будущего нации, одним из способов оценки которого является проведение массового мониторинга состояния здоровья [6]. Особенно важным является проведения мониторинга здоровья детей в период получения ими общего образования. Мониторинг состояния здоровья школьников может проводиться относительно различных функциональных систем организма и факторов, воздействующих на эти системы. Одной из групп таких факторов, по которым следует проводить мониторинг, являются алиментарные факторы (от лат. alimentum — пища), так как в период получения общего образования организм школьника испытывает повышенные нагрузки, как умственные, так и физические, что связано с большим расходом энергии и с высоким потреблением пищевых веществ. В настоящее время Министерством образования и науки России начата реализация экспериментальных проектов по совершенствованию организации питания обучающихся в общеобразо-

© С.В. Фролов, М.А. Лядов, И.А. Комарова, 2011 г.

24

Информатизация здравоохранения

www.idmz.ru

гол 1, N= Б

■■■■

РЧН

вательных учреждениях [6]. Для оценки эффективности осуществляемых этих проектов необходимо проведение мониторинга состояния здоровья детей и подростков, обучающихся в общеобразовательных учреждениях, участвующих в проектах. Кроме того, необходим систематический анализ заболеваемости данного контингента учащихся, связанной с алиментарными факторами.

Одним из самых успешных в России проектов по мониторингу здоровья детей явилась автоматизированная информационная система диспансеризации детского населения (ДИСПАН) [2,4], разработанная в Московском НИИ педиатрии и детской хирургии. Функционирует ряд других реализованных на региональном и федеральном уровнях информационных систем мониторинга (ИСМ) здоровья детей [2]: база данных детей-сирот, мониторинг врожденных пороков развития, базы данных детей с социально значимыми заболеваниями, федеральный регистр детей-инвали-дов, информационно-аналитическая система по рождаемости, перинатальной и младенческой смертности.

Совместно с Санкт-Петербургской педиатрической медицинской академией и Научноисследовательским и конструкторско-технологическим институтом биотехнических систем разработан автоматизированный комплекс для диспансерного обследования «АКДО» [1], который позволяет выделять детей по 24 профилям патологии. Предлагается для целей мониторинга на федеральном уровне здоровья детей объединить системы «АКДО» и «ДИСПАН» в единый комплекс «АКДО-ДИСПАН» [4].

Большинство из отечественных ИСМ здоровья детей ориентированы для автоматизации деятельности в системе здравоохранения и не предназначены для использования в системе образования.

Примером зарубежных систем мониторинга состояния здоровья детей является проект «Глобального обследования здоровья учащих-

ся» (Global school-based student health survey (GSHS)) [9]. В рамках GSHS [9] проводятся обследования в школах в основном среди учащихся в возрасте 13-15 лет. GSHS использует научно-стандартизированные методы отбора данных. Анкета состоит из модуля общих вопросов и расширенного модуля, в котором находятся специфические для определенных стран вопросы, которые могут быть расширены организаторами мониторинга конкретной страны. Десять модулей основного вопросника направлены на изучение областей, являющихся главными причинами заболеваемости и смертности: употребление алкоголя, нарушение питания, употребление наркотиков, несоблюдение гигиены, психические заболевания, недостаток физической активности, защитные факторы, сексуальное поведение, курение, насилие и непреднамеренные травмы.

Другим примером зарубежных систем мониторинга является новозеландская система «Детский социальный мониторинг здоровья» (The Children's Social Health Monitor) [10], в которой мониторинг ведется по двум направлениям: экономические показатели: валовой внутренний продукт, неравенство доходов, детская бедность, уровень безработицы, дети на пособии; показатели здоровья и благополучия: госпитализация с социальным градиентом смертности, младенческая смертность, травмы, возникающие в результате насилия, отсутствия заботы или жестокого обращения с детьми, госпитализация амбулаторных больных.

Зарубежные системы мониторинга здоровья детей в большинстве случаев предназначены для получения обобщенной статистики, позволяющей судить о состоянии развития общества.

Предлагается архитектура региональной ИСМ здоровья школьников, основанная на концепции мониторинга [6], в которой определены информативные показатели и методы слежения за состоянием здоровья учащихся с

■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ 25 ■

РЧН

Информатизация здравоохранения

и информационные

технологии

Ш

> использованием чувствительных показателей, отражающих состояние органов пищеварения, сердечно-сосудистой, нервной, костномышечной, иммунной и эндокринной систем, кожных покровов, зрительного анализатора. Реализация ИСМ на основе предлагаемой архитектуры в Тамбовской области позволяет проводить наблюдение за состоянием здоровья значительного числа учащихся и объективно оценить успешность мероприятий по совершенствованию организации питания в общеобразовательных учреждениях.

Информационные потоки в ИСМ здоровья школьников

Мониторинг состояния здоровья школьников, действующий на текущий момент в Тамбовской области, основан на следующих методах и группах показателей: анкетирование, оценка физического развития, артериального давления (АД), физической подготовленности и заболеваемости [6].

Схема информационного взаимодействия между участниками ИСМ здоровья школьников на настоящее время выглядит следующим образом. Организацию мониторинга состояния здоровья обучающихся, сбор и обработку данных в школьном учреждении осуществляет средний медицинский работник под руководством школьного врача (при отсутствии школьного врача — под руководством педиатра прикрепленной к школе детской поликлиники). Анализ и обобщение данных о заболеваемости выполняется школьным врачом совместно с участковыми врачами поликлиник, в которые обращаются обучающиеся и воспитанники общеобразовательных учреждений. Таким образом, сбор данных осуществляется как в школьных, так и в лечебно-профилактических учреждениях (ЛПУ).

Помимо данных медицинского осмотра, которые поступают в управление здравоохранения из ЛПУ, органами местного и областного управления образования проводится сбор различных показателей монито-

ринга, например, оценка физической подготовленности учащихся (выполнение нормативов по физическим упражнениям).

В региональной системе мониторинга здоровья школьников верхним принимающим информацию звеном является администрация области. Данные проводимого мониторинга в администрацию поступают по двум информационным каналам: «медицинскому» и «образовательному», что ведет к избыточности и несогласованности отчетных данных. Поскольку потоки информации передаются последовательно — от одного звена к другому посредством периодического обмена данных, то существующая схема информационного обмена является малопроизводительной.

Мониторинг проводится с целью совершенствования организации питания обучающихся в общеобразовательных учреждениях. Обратная связь в рассматриваемой системе мониторинга осуществляется следующим образом. Управление здравоохранения области на основании результатов мониторинга здоровья школьников дает рекомендации управлению образования и науки области по совершенствованию рациона питания. На основании этих рекомендаций управление образования и науки области регулирует процесс совершенствования питания в муниципальных образовательных учреждениях.

Информационные потоки управления данной системы имеют жесткую структуру, обеспеченную как местной, так и федеральной законодательной базой. Недостатком существующих процессов формирования и получения информации является отсутствие жесткого регламента информационного распределения.

Новая архитектура ИСМ состояния здоровья школьников

В рамках совершенствования системы мониторинга здоровья школьников предлагается использование единого информационного пространства (ЕИП) для работы учрежде-ний-участников данной системы. ЕИП — это

■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■

Информатизация здравоохранения

www.idmz.ru

гол 1, N= Б

■■■■

РЧН

I

I

Муниципальные общеобразовательные учреждения Лечебно- профилактические учреждения Медицинский информационноаналитический центр Управление здравоохранения Управление образования и науки

У Школьник У Медсестра ^ Классный руководитель У Учитель физкультуры У Школьный секретарь У Участковый врач-педиатр У Оператор ДЛО У Администратор системы У Администратор базы данных У Сотрудник отдела охраны материнства и детства У Сотрудник отдела общего и дошкольного образования

Рис. J. Организации и категории участников, задействованные в ИСМ

Рис. 2. Схема информационного взаимодействия участников ИСМ здоровья школьников

■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ 27 ■

РЧН

Информатизация здравоохранения

и информационные

технологии

ш

> территориальное понятие, предполагающее объединение информации расположенных на данной территории учреждений [3]. Основной структурной единицей ЕИП целесообразно считать территорию региона. Например, использование ЕИП в системе дополнительного лекарственного обеспечения позволяет создать качественно новую информационную систему, отвечающую всем требованиям оптимального распределения информационных потоков [7].

На рис. 1 представлены организации и относящиеся к ним категории участников непосредственно задействованные в реализации ИСМ. Организациями-участниками процесса мониторинга являются образовательные учреждения, в которых установлен комплекс КМД 03 «Здоровый ребенок» [8], ЛПУ области, управление здравоохранения и управление образования и науки. В каждой организации установлено программное обеспечение для работы с данными ИСМ здоровья школьников, соответствующее роли этой организации в рассматриваемой системе.

Схема информационного взаимодействия участников ИСМ здоровья школьников изображена на рис. 2.

База данных (БД) ИСМ здоровья школьников условно состоит из двух составляющих — это единая БД, располагающаяся на сервере Медицинского информационно-аналитического центра (МИАЦ), и локальные БД в школьных учреждениях, установленные на персональных компьютерах школьных медсестер. Единая БД содержит все данные по проводимому мониторингу здоровья. Локальные БД содержат информацию, относящуюся только к школьным учреждениям, в которых установлены данные БД. В крупных информационных системах с распределенной архитектурой репликация данных обеспечивает целый ряд важных преимуществ: увеличение доступности данных и надежности системы, более равномерное распределение нагрузки по разным серверам, ускорение доступа к локальным

данным и др. [5]. Пользователи программного обеспечения ИСМ здоровья школьников должны проходить авторизацию в соответствующих подсистемах и иметь доступ только к соответствующей их привилегиям информации. Данные для авторизации (логин и пароль) передаются в распечатанном виде в закрытом конверте всем пользователям Администратором системы. При передаче конверта с данными авторизации с пользователя берется расписка о неразглашении этих данных.

Программное обеспечение, предоставляющее интерфейс для работы с БД различным пользователям ИСМ, состоит из шести подсистем: «Школа», «Администратор»,

«Управление здравоохранения», «Управление образования», «Обновление», «Импорт». Школьная медсестра работает с подсистемой «Школа», установленной в школьном учреждении. Данная подсистема для хранения данных использует локальную БД. После проведения осмотра всех школьников подсистема экспортирует данные из БД на flash-память в формате XML, после чего медсестра передает данные на flash-памяти в ЛПУ, закрепленное за школой. При помощи подсистемы «Обновление» данные с flash-памяти загружаются в единую БД на сервер. Передача данных через ЛПУ обусловлена необходимостью использования защищенного соединения (VPN) при передаче персональных данных, а поскольку в ЛПУ Тамбовской области уже установлены программные продукты, обеспечивающие VPN-соединения с сервером, то в данном случае целесообразнее использование именно этих соединений. Помимо передачи данных на сервер, подсистема «Обновление» также принимает данные с сервера, например, при изменении администратором каких-либо справочников в центральной БД. Также подсистема «Обновление» при наличии новой версии подсистемы «Школа» на сервере загружает ее на flash-память, с которой затем обновляется подсистема

- “8 ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■

Информатизация здравоохранения

www.idmz.ru

гол 1, N= Б

■■■■

РЧН

«Школа» и локальная БД в соответствии с полученными данными.

Таким образом, осуществляется асинхронная репликация между локальными и центральной БД. Асинхронная репликация менее чувствительна к низкой пропускной способности каналов связи, допускает использование недорогих технологий передачи данных и может происходить по расписанию (например, раз в сутки в ночное время) при отсутствии постоянного соединения с главной БД, но все это приводит к несоответствиям (расхождениям) между копиями данных и их оригиналами, но синхронная репликация предъявляет дополнительные требования к сетевым ресурсам и негативно влияет на производительность системы, а поскольку в большинстве кабинетов школьной медсестры Интернет отсутствует, то наиболее целесообразным является использование подобной схемы асинхронной репликации, которая становится все более популярной [5].

В качестве средств администрирования используется подсистема «Администратор», предоставляющая интерфейс для администратора системы, а также веб-приложение phpMyAdmin для администратора БД. Доступ к веб-серверу Apache, который обеспечивает работу phpMyAdmin, ограничен только локальным хостом. В результате возможность использования средства администрирования БД с другого компьютера отсутствует, что повышает безопасность системы. Подсистемы «Управление здравоохранения» и «Управление образования» не используют механизм асинхронной репликации данных как школьные учреждения, поскольку данные подсистемы установлены только в единственном экземпляре, а использование локальных БД в данных подсистемах нецелесообразно, так как в этом случае достаточно крупный объем персональных данных будет храниться на персональных компьютерах управления здравоохранения и управления образования и науки, что снижает безопасность ИСМ.

Реализация информационной модели

В БД ИСМ здоровья детей содержится 54 таблицы, условно разделенные на несколько категорий. Это участвующие организации, структура школьных классов, управление осмотрами, медицинские осмотры, осмотры групп здоровья, осмотры физической подготовленности, показатели заболеваемости, таблицы диапазонов норм показателей.

Подсистема «Администратор» решает задачу обеспечения информационной совместимости данных, которыми обмениваются отдельные компоненты информационной системы между собой, а также со смежными системами в процессе функционирования. В число функций подсистемы включены функции ведения справочной информации. Также в подсистему «Администратор» входит модуль управления пользователями, где осуществляется задание данных авторизации для пользователей системы, а также уровень привилегий для доступа к данным.

Подсистема «Школа» обеспечивает работу медицинского работника в школьном учреждении (школьная медсестра). Подсистема обеспечивает управление реестром школьников, осуществление перевода школьников в следующий класс, занесение данных по проведенному классными руководителями анкетированию для выявления жалоб, отражающих наличие у ребенка алиментарно-зависимых состояний, а именно, занесение суммы баллов.

Подсистема «Школа» обеспечивает занесение данных по всем ученикам, касающиеся физической подготовленности, и в автоматическом режиме осуществляется расчет оценки уровня физической подготовленности по пятибалльной шкале по введенным данным.

Подсистема «Школа» обеспечивает запись данных проводимого медицинского осмотра детей (рис. 3). При этом в автоматизированном режиме записываются следующие данные для каждого школьника, в том

■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ 29 ■

Рис. 3. Проведение медицинского осмотра

числе с аппаратной части комплекса КМД-03 «Здоровый ребенок» [8]: масса тела, длина тела, сила кисти руки, средняя жировая складка.

Подсистема «Школа» в автоматическом режиме осуществляет оценку физического развития школьника по разным возрастно-половым нормативам, а именно, роста и массы тела, обеспечивает занесение данных, касающихся артериального давления (АД) школьников, после чего в автоматическом режиме производится расчет уровня АД с учетом поправки величины систолического АД.

Подсистема «Школа» обеспечивает занесение данных заболеваемости учащихся по количеству случаев и дней пропусков занятий по болезни, а именно, занесение данных медицинских справок, которые приносят ученики, в карту школьника: количество пропущенных по болезни дней и заболевание по МКБ-10 (рис. 4), а также данные о принад-

лежности каждого школьника к одной из пяти групп здоровья. В конце учебного года подсистема обеспечивает для различных выборок (школьник, класс, школа, регион) суммирование количества случаев заболеваний и количества пропущенных дней по каждому заболеванию МКБ-10.

Подсистема «Управление здравоохранения» обеспечивает просмотр данных состояния здоровья детей по всему региону. Модуль формирования отчетности включает механизмы гибкой настройки. Отчеты могут составляться по конкретному ребенку, классу, школе, району, всей области. При этом в отчетах могут указываться совмещенные данные на начало и конец учебного года, а также сравнения с прошлым годом. В случае, если в отчете указывается количество школьников, то выводятся как абсолютные показатели, так и относительные показатели в процентном соотношении. Пример выходной

30 ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■

Информатизация здравоохранения

www.idmz.ru

гол 1, N= Б

■■■■

РЧН

Рис. 4. Учет заболеваемости школьников

Рис. 5. Модуль формирования отчетности по региону

■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■ ! п ■■ ■ ■ ■■■ ■■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■■ ■ ■

W4MM

1 и информационные

технологии

Информатизация здравоохранения

Рис. 6. Распределение школьников по вариантам роста на 2009-2010 учебный год

формы отчетности подсистемы «Управление здравоохранения» показан на рис. 5.

Как видно по рис. 5, использование единой нормализованной модели БД позволяет автоматически получать информацию о состоянии здоровья школьников региона с градацией по различным территориальным уровням, образовательным учреждениям и классам.

Данные оценки роста около 20 000 школьников Тамбовской области по состоянию на начало и конец 2009/2010 учебного года, полученные при помощи разработанной подсистемы «Управление здравоохранения», показаны на рис. 6. Подобные результаты получены для оценки массы тела, АД и показателей заболеваемости.

По рис. 6 видно, что распределение школьников по вариантам роста носит характер закона нормального распределения, при этом математическое ожидание соответствует среднему варианту роста, что говорит о корректной работе ИСМ здоровья школьников.

Заключение

Таким образом, в результате исследования разработана новая архитектура регио-

нальной ИСМ здоровья школьников на примере Тамбовского региона.

Эффективность разработанной архитектуры определяется наличием ЕИП для участников системы мониторинга, что приводит к уменьшению избыточности информации, циркулирующей в системе, уменьшению ошибок, связанных с человеческим фактором, повышению быстродействия информационной системы при увеличении охвата проводимого мониторинга. Также в разработанной архитектуре обеспечивается защита персональных данных в соответствии с существующем законодательством.

Разработана физическая модель БД, в которую включены участвующие организации, структура школьных классов, управление осмотрами, медицинские осмотры, осмотры групп здоровья, осмотры физической подготовленности, показатели заболеваемости, таблицы диапазонов норм показателей, а также создано программное обеспечение, реализующее информационные и математические модели для ИСМ здоровья школьников и обеспечивающее полноценную работу участников системы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Воронцов И.М., Шаповалов В.В., Шерстюк Ю.М. Здоровье. Опыт разработки и обоснование применения автоматизированных систем для мониторинга и скринирую-щей диагностики нарушений здоровья. — СПб.: ООО «ИПК «Коста», 2006. — 432 с.

1 32 ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■

Информатизация здравоохранения

www.idmz.ru

гол 1, N= Б

■■■■

РЧН

2. Кобринский Б.А. Мониторинг состояния здоровья детей России на основе применения компьютерных технологий//Вестник Росздравнадзора. — 2010. — № 1. — С. 16-20.

3. Кобринский Б.А. Проблема взаимопонимания: термины и определения в медицинской информатике//Врач и информационные технологии. — 2009. — № 1. — С. 51.

4. Кобринский Б.А., Шаповалов В.В., Шерстюк Ю.М. Комплексы АКДО-ДИСПАН для скрининга, анализа и прогноза состояния здоровья детского населения//Врач и информационные технологии. — 2006. — №1. — С. 21-25.

5. МейкшанЛ.И. Анализ двухуровневой информационной системы с репликацией данных//Инфокоммуникационные технологии. — 2009. — Т. 7. — № 2. — С. 56-60.

6. Мониторинг состояния здоровья обучающихся, воспитанников и заболеваемости, связанной с алиментарными факторами, в процессе реализации экспериментальных проектов по совершенствованию организации питания обучающихся в общеобразовательных учреждениях (Методические указания)/Ред. В.Р. Кучма, Л.М. Сухарева,

И.К. Рапопорт, Ж.Ю. Горелова, Ю.А. Ямпольская, И.В. Звездина. — М.: РАМН, ГУ НЦ здоровья детей, НИИ гигиены и охраны здоровья детей и подростков, некоммерческое партнерство «Федерация рестораторов и отельеров», 2008. — 71 с.

7. Фролов С.В., Лядов М.А., Галкина Э.В. Создание единого информационного пространства системы дополнительного лекарственного обеспечения//Врач и информационные технологии. — 2009. — № 5. — С. 32-37.

8. Фролов С.В, Фролова М.С. Разработка автоматизированного рабочего места участкового врача-педиатра//В кн. 5-й Международный форум MedSoft-2009. Медицинские информационные технологии для ЛПУ. — М., 2009. — С. 76-77.

9. The Global school-based student health survey//WHO — World Health Organization, 2011. URL: http://www.who.int/chp/gshs/en/ (дата обращения: 17.07.2011).

10. Introduction to The Children's Social Health Monitor//The Children's Social Health

Monitor New Zealand. New Zeland, 2010. URL: http://www.nzchildren.co.nz/introduc-tion.php (дата обращения: 17.07.2011). чв

Медицинские ИТ-инновации

ЭЛЕКТРОННАЯ КОЖА

Ученые разработали невидимую и практически невесомую «электронную кожу» из полимерной пленки, которая может быть использована для размещения на теле пациента «мобильного кардиографа» или других медицинских приборов, либо для управления компьютером при помощи мимики.

Ученые продемонстрировали экспериментальную модель такой пленки, на которой были размещены световые индикаторы, устройства передачи и приема информации, а также датчики температуры тела, растяжения кожи и система, отслеживающая электрическую активность нейронов. Сама пленка устроена таким образом, что она не мешает коже дышать. Электронные компоненты, несмотря на свою необычайную тонкость и прочность, были изготовлены при помощи обычной полупроводниковой технологии.

Источник: журнал Science

■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ 33 ■