Анализ развития программно-аппаратных средств для оценки состояния здоровья детей на примере комплекса «Здоровый ребёнок» Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

Медицинские информационные системы

www.idmz.ru

гол г, №3

С.В. ФРОЛОВ,

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

к.т.н., доцент кафедры «Биомедицинская техника» Тамбовского государственного технического университета (ТГТУ), г. Тамбов, Россия, dubrowin.tgtu@yandex.ru М.А. ЛЯДОВ,

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

А.Ю. ПОТЛОВ,

магистрант кафедры «Биомедицинская техника» ТГТУ, г. Тамбов, Россия, zerner@yandex.ru

М.С. ФРОЛОВА,

аспирант кафедры «Биомедицинская техника» ТГТУ, г. Тамбов, Россия, mashenciya@yandex.ru

А.А. ГОЛОФЕЕВ,

аспирант кафедры «Биомедицинская техника» ТГТУ, г. Тамбов, Россия, mahhh2007@yandex.ru

АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ ПРОГРАММНОАППАРАТНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ ДЕТЕЙ НА ПРИМЕРЕ КОМПЛЕКСА «ЗДОРОВЫЙ РЕБЕНОК»

УДК 615.47:616-072.7

Фролов С.В., Дубровин В.В., Лядов М.А., Потлов А.Ю., Фролова М.С., Голофеев А.А. Анализ развития программно-аппаратных средств для оценки состояния здоровья детей на примере комплекса «Здоровый ребенок» (Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов, Россия)

Аннотация: В настоящей работе рассматриваются этапы эволюционного развития аппаратных и программных средств оценки состояния здоровья детей. Развитие аппаратных средств идет в направлении повышения технологичности и компактности. Развитие программных средств определяется способностью медицинских работников осваивать информационные технологии и текущими потребностями. Показана необходимость интеграции медицинской аппаратуры в информационную систему.

Ключевые слова: информационная система, мониторинг, здоровье детей, автоматизация, программноаппаратный комплекс.

UDC 615.47:616-072.7

■4

ь

г

Frolov S, Dubrovin V., Lyadov M, Poflov A., РгоЬуа M, Golofeev A. Analysis of Software and Hardware to Assess Children's Health on the basis of the system «Healthy Child» (Tambov State Technical University, Tambov, Russia) Abstract: The stages of evolutionary development of hardware and software tools for the assessment of the children's health status are viewed. To increase the adaptability and compactness is the best way to develop hardware. The development of software depends on health workers' ability to deal with information technologies and also on current needs. The necessity of integrating medical devices into the information system is shown.

Keywords: Information System, Monitoring, Children's Health, Automation, hardware and software system.

Введение

На протяжении длительного времени в человеческой деятельности используется автоматизация, под которой понимается применение технических средств, экономикоматематических методов и систем управления для существенного уменьшения степени участия человека и снижения трудоемкости выполняемых им операций в процессах получения, преобразова-

© С.В. Фролов, В.В. Дубровин, М.А. Лядов, А.Ю. Потлов, М.С. Фролова, А.А. Голофеев, 2012 г.

■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ 37 ■

гш

Медицинские информационные системы

1 и информационные

технологии

ния, передачи, использования информации, материалов и энергии.

Постановка задачи по автоматизации какого-либо процесса заключается в построении такой технической системы, которая обеспечивает достижение минимальных затрат в денежном выражении при заданной производительности и показателях качества.

Медицинский технологический процесс (МТП) связан со следующими этапами: сбор, обработка информации, принятие на ее основе решений, реализация принятых решений [1]. Все этапы МТП сопровождаются ведением медицинской документации. Очевидно, что решения по автоматизации МТП будут жизнеспособными, если на этапах МТП снижаются затраты, повышается производительность и качество труда персонала, участвующего в МТП.

Как показывает история развития техники, автоматизация большой территориально распределенной системы обычно начинается одновременно на всех уровнях иерархии. Далее идет эволюционное сближение систем автоматизации каждого уровня. Конечной целью этого процесса является построение единой автоматизированной системы управления.

Эти же закономерности развития систем автоматизации характерны для здравоохранения, где одной из главных целей является создание единого информационного пространства здравоохранения с выполнением принципа «однократный ввод информации — многократное использование» [3].

Автоматизация МТП в первую очередь должна начинаться с нижнего уровня — рабочего места врача, которое обеспечивается программно-аппаратным комплексом, включающим медицинскую аппаратуру, персональный компьютер и специальное программное обеспечение.

Как показывает опыт, развитие технического обеспечения рабочего места врача происходит эволюционно с учетом изменений, возникающих на более высоких уровнях иерархии МТП.

Поколения аппаратной части комплекса «Здоровый ребенок»

Рассмотрим становление и совершенствование программно-аппаратных средств для оценки состояния здоровья детей на примере отечественного комплекса медицинского диагностического (КМД) «Здоровый ребенок», созданного в 2006 году [5] и прошедшего несколько стадий своего развития. Производителем аппаратной части является ОАО Тулиновский приборостроительный завод «ТВЕС». Всего с 2006 года было поставлено в ЛПУ России более 2000 комплексов КМД «Здоровый ребенок». Этапы развития КМД «Здоровый ребенок» показаны на рис. 1. Аппаратная и программная части комплекса представлены 3 поколениями.

Аппаратная часть первых двух поколений КМД включает в себя (рис. 2): РЭП-1 — электронный ростомер, предназначенный для измерения роста детей старше 1-го года; ВМЭН-150-50\100-И-Д-А «Норма» — весы для измерения веса детей; ДЭР-120-0,5-И-Д — электронный динамометр для замера максимальной силы кисти руки; КЭЦ-100-1-И-Д — электронный калипер для замера толщины жировых складок; ВЭНд-01 «Малыш» — весы электронные настольные для новорожденных и детей до полутора лет со встроенным ростомером; ТП-2 — термопринтер для печати результатов обследования ребенка; USB-адаптер 4 СОМ-портов (1-е поколение КМД) или специальный коммутационный блок с 6 USB (2-е поколение КМД) для подключения вышеуказанных приборов к персональному компьютеру.

Аппаратная часть КМД 3-го поколения объединена в единый блок (рис. 3). Комплектность изделия также дополнена электронной рулеткой для измерения окружности груди на вдохе и на выдохе и окружности головы, а также встроенным нетбуком с диагональю 10 дюймов. Как видно из рис. 1-3, развитие идет в направлении повышения технологичности и компактности.

Медицинские информационные системы

www.idmz.ru

■ ■г_ ■ ■■■

ГШ

гол г, №3

7т

юн

Алпфкни

чкп

Протршниаг

чзст*

■* flJSBj jwxaftwtiH

Д-* tHMtSimi) иимамн

"IvjHHk Л ptDtnoK' ипжмяш_____________

pnintr

-■* IWUMBItt___

АНС ‘1»яи a^Tifl-

Рис. 1. Этапы развития КМД «Здоровый ребенок»

Рис. 2. Аппаратная часть КМД 1-го поколения

■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ 39 ■

гш

Медицинские информационные системы

и информационные

технологии

Рис. 3. Аппаратная часть КМД 3-го поколения

Программное обеспечение комплекса в своем развитии претерпело более серьезные изменения.

Программное обеспечение первого поколения

Первая версия программного обеспечения комплекса была создана в 2006 году на кафедре «Биомедицинская техника» Тамбовского государственного технического университета и получила название «Здоровый ребенок» [5]. Цель создания КМД «Здоровый ребенок» — автоматизация рабочего места врача-педиатра поликлиники.

Программная часть КМД «Здоровый ребенок» включает в себя функции, приведенные в таблице 1.

КМД «Здоровый ребенок» включает 3 режима: диагностический, анализ групп риска, патронаж.

Диагностический режим представляет собой общую диагностику здоровья ребенка. Он включает в себя следующие функции: «регистрацию пациента», «общие данные», «первый осмотр», «физическое развитие», «нервно-психическое развитие», «функциональное состояние органов и систем», «группы здоровья», «резистентность».

Режим анализа групп риска основан на программном расчете возможных факторов риска появления тех или иных заболеваний, на основе имеющейся в базе данных информации, посредством функции «группа риска».

Режим патронажа строится на внесении информации о матери предполагаемого пациента, протекании беременности и родах, что позволяет предположить о возможных патологиях посредством функции «дородовый патронаж» и «патронаж новорожденного». «Дородовый патронаж» представляется в виде занесения данных о родителях, их заболеваниях и принимаемых препаратах, условиях протекания беременности и анализа перенесенных заболеваний ребенка во внутриутробный период.

По мере развития ребенка осуществляется мониторинг его здоровья: анализ и профилактика заболеваний, анализ физического и нервно-психического развития.

На рис. 4 приведен фрагмент дизайна программы — вкладка для первичного патронажа новорожденного.

Следует отметить, что с массовым внедрением программного обеспечения 1-го поколения КМД «Здоровый ребенок» возникли сложности. Медицинские работники первичного звена (участковые врачи-педиатры и медицинские сестры) того времени (2006-2008 гг.) были не готовы начинать освоение информационных технологий сразу со сложной системы с большим числом функций.

Медицинские информационные системы

www.idmz.ru

гол г, №3

Функции программной части 1-го поколения

Таблица 1

Функция Назначение

Регистрационная карта Регистрация и поиск пациентов в общей базе данных

Общие данные Занесение в базу данных информации о ребенке

Дородовый патронаж Занесение в базу данных информации о наблюдениях за матерью в определенные сроки и динамическом внутриутробном развитии ребенка

Патронаж Занесение в базу данных информации об обследовании ребенка в возрасте

новорожденного нескольких дней

Первый осмотр Занесение в базу данных уточненной диагностической информации, назначение по необходимости дополнительного обследования, оценка резервов здоровья ребенка

Группа риска Занесение в базу данных факторов, влияющих на развитие патологий у детей, учет реализации факторов риска

Физическое развитие Мониторинг основных показателей физического развития ребенка с занесением в базу данных диагностической информации

Нервно-психическое Мониторинг основных показателей нервно-психического развития ребенка с

развитие занесением в базу данных диагностической информации

Функциональное состо- Мониторинг основных показателей функционального состояния органов и систем

яние органов и систем органов ребенка с занесением в базу данных диагностической информации

Группы здоровья Определение на основе имеющейся информации группы здоровья ребенка

Резистентность Прогнозирование состояния иммунной системы с сохранением в базе данных частоты заболеваемости

Рис. 4. Форма первичного патронажа новорожденного

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

“■ и информационные

технологии

Медицинские информационные системы

Таблица 2

Функции программной части 2-го поколения

Настройки Позволяет автоматически определять подключенное к компьютеру оборудова-

ние, сохранить настройки, исправить индексы, сжать базу данных

Пациенты Дает возможность наполнить базу данных информацией о пациентах ЛПУ

Данные пациентов Производит занесение в базу данных замеров и тестов. В данные замеров заносятся следующие показатели: дата, время, масса тела, длина тела, сила, жировая складка, окружность груди на вдохе и на выдохе, окружность головы, систолическое и диастолическое давление, пульс, температура тела. В данные тестов: бег на 30 м.; бег на 1000 м.; подтягивание на перекладине; прыжок в длину с места

Заболеваемость Позволяет вносить в базу данных окончательный диагноз на основании медицинской документации, впервые выявленную патологию, группу здоровья и физкультурную группу

Графические отчеты Автоматически строит в виде графической зависимости центильную оценку массы и длины тела пациента, а также графики тестов показателей физической подготовленности

Табличные отчеты Позволяет формировать отчеты в различных разрезах, выбирать школу, поток, класс, осуществлять поиск по адресу. Отчеты формируются и передаются в текстовый или табличный редактор. Форма отчетов соответствует ВОЗ

Сравнительные отчеты Дает возможность рассчитать и сравнить данные прошлых лет с последними измерениями и выявленной патологией при профилактических осмотрах в декретированные возрастные периоды развития детей

Назначение

Функция

Программное обеспечение второго поколения

В сентябре 2006 года была разработана и внедрена в использование вторая версия программного обеспечения КМД «Здоровый ребенок» ОАО Тулиновский приборостроительный завод «ТВЕС». Эта версия была построена с учетом пожеланий врачей-пе-диатров и представляла значительно упрощенную версию первого поколения программного обеспечения (рис. 5).

Программное обеспечение и комплекс в целом позволили частично автоматизировать рабочее место врача-педиатра (табл. 2).

На базе МЛПУ «Городская детская поликлиника Коваля г. Тамбова» с сентября 2006 г. начали проводиться профилактические осмотры с использованием КМД «Здоровый ребенок». В таблице 3 представлены данные с 2006 года о количестве обследованных в ней

детей возраста 7-18 лет с использованием КМД «Здоровый ребенок».

При профилактических осмотрах с использованием КМД «Здоровый ребенок» у врача-педиатра и медицинской сестры значительно сократилось время на оценку физического развития ребенка. При использовании бумажных оценочных центильных таблиц врачу для анализа и медсестре для проведения соответствующих замеров требовалось около 7-8 минут на одного пациента. При использовании КМД «Здоровый ребенок» это время сократилось до 1-2 минут. При средней нагрузке на каждого врача-педиатра 6 часов в день в год экономия составляет примерно 220 рабочих дней врача-педиатра на одну поликлинику. Налицо высокий результат эффективного внедрения и использования КМД «Здоровый ребенок» в ЛПУ города Тамбова.

Медицинские информационные системы www.idmz.ru

гол г, №3

Рис. 5. Функция «Данные пациентов»

Данные по профилактическим осмотрам*

Таблица 3

I Год 2006 2007 2008 2009 20/0 20//

Количество осмотренных детей 6432 6414 6238 6318 6473 6635

Кратность осмотров 1 1 1 2 2 2

* Данные таблицы взяты из годовых отчетов МЛПУ «Городская детская поликлиника Коваля г. Тамбова»

Программное обеспечение третьего поколения

В связи с тем, что основные поставки КМД «Здоровый ребенок» стали осуществляться для медицинских кабинетов школ, возникла потребность в разработке программного обеспечения, ориентированного для оценки состояния здоровья школьников. Основным требованием к системе являлась интеграция баз данных каждого КМД об индивидуальном здоровье школьников в единую центральную базу данных. В 2011 году на кафедре «Биомедицинская техника» Тамбовского государственного технического университета создана

автоматизированная информационная система (АИС) «Здоровье детей» [4]. Основу АИС составляют КМД «Здоровый ребенок», которые располагаются в школах региона. На КМД установлено программное обеспечение 3-го поколения, обеспечивающее проведение медицинских осмотров в каждой школе. Основным принципом АИС «Здоровье детей» является использование центральной базы данных, которая располагается в медицинском информационно-аналитическом центре и представляет собой совокупность баз данных всех школ региона. Процесс сбора данных осуществляется посредством периоди-

■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ 43 ■

гш

Медицинские информационные системы

1 и информационные

технологии

Рис. 6. Функция «медицинский осмотр»

ческих выгрузок базы данных из КМД в зашифрованный файл и передаче этого файла в медицинский информационно-аналитический центр по защищенному VPN-каналу.

АИС «Здоровье детей» состоит из трех подсистем: «Школа», «Здравоохранение» и «Администратор», которые соответственно обеспечивают работу школьной медицинской сестры, работников управления здравоохранением и администратора системы мониторинга. Основные функции подсистем АИС «Здоровье детей» представлены в таблице 4.

Основная особенность подсистемы «Школа» — это выдача оценки состояния здоровья школьника, а именно, различных показателей здоровья и информации об имеющейся у школьника острой и хронической заболеваемости, в соответствии с существующими возрастно-половыми нормативами [2]. Исход-

ными данными являются результаты обследования школьника, например, рост, масса тела, артериальное давление, количество подтягиваний на перекладине и т.д., а также наличие острых и хронических заболеваний. На рис. 6 показана форма, реализующая функцию проведения медицинского осмотра.

Поскольку в подсистеме «Школа» проводится автоматическая экспертная оценка данных, медицинской сестре необходимо лишь вносить информацию школьников и переслать файл выгрузки, что снижает до минимума ее работу.

Важным элементом АИС «Здоровье детей» является формирование всевозможной отчетности по региону (рис. 7), которая освобождает работников здравоохранение от работы по совмещению большого объема информации.

Медицинские информационные системы

www.idmz.ru

гол г, №3

Таблица 4

Функции программной части 3-го поколения

Подсистема Функция Назначение

Управление классами Формирование структуры школьных классов в соответствии с учебным годом, добавление/редактирование/ удаление учеников, перевод учеников из прошлого учебного года, а также из класса в класс

Расписание осмотров Создание медицинских осмотров, осмотров физической подготовленности и групп здоровья для конкретных классов в соответствии с учебным годом и полугодием

Медицинский осмотр Занесение и оценка данных роста, веса, артериального давления и анкетирования для каждого ученика класса в соответствии с выбранным протоколом осмотра

Школа Группы здоровья Занесение групп здоровья и физкультурных групп для каждого ученика класса в соответствии с выбранным протоколом осмотра

Физическая подготовленность Занесение и оценка данных физической подготовленности (бег 30 м, бег 1000 м, подтягивания на перекладине, подъем туловища в сид за 30 сек, прыжок с места в длину) для каждого ученика класса в соответствии с выбранным протоколом осмотра

Заболеваемость Занесение и оценка данных хронической заболеваемости и пропусков занятий по болезни для учеников выбранного класса

Личная карта Просмотр истории медицинских осмотров, осмотров физической подготовленности, групп здоровья, хронической и острой заболеваемости конкретного выбранного ученика

Выгрузка данных Выгрузка всей базы данных в один зашифрованный файл

Здравоохра- Отчетность по осмотрам Формирование отчетности по типам роста, веса, артериального давления, анкетированию, группам здоровья, физкультурным группам с различным уровнем детализации по административно-территориальному признаку

нение Отчетность по заболеваемости Формирование отчетности по хронической и острой заболеваемости с различным уровнем детализации по МКБ-10 (класс/блок/рубрика) и по административнотерриториальному признаку

Редактирование справочников Изменение информации по административно-территориальной структуре системы мониторинга

Администра- тор Управление пользователями Изменение информации пользователей системы мониторинга различного уровня доступа

Операции с данными Подгрузка полученных баз данных от школ, создание обновлений для школ, резервное копирование и восстановление базы данных

■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ 45 ■

гш

Медицинские информационные системы

Рис. 7. Формирование отчетности по региону

Таблица 5

Количество осмотренных школьников в АИС «Здоровье детей»

Учебный год 2006/2007 2007/2008 2008/2009 2009/2010 2010/2011 2011/2012

Количество осмотренных детей

523

1665 7725 31614 35 176 51677

Изначальный Данные конвертированы из программного обеспечения АИС «Здоро-

источник данных второго поколения вье детей»

В настоящее время АИС «Здоровье детей» установлена в 102 школах Тамбовской области. При внедрении системы в начале 2011/2012 учебного года проводилась конвертация данных из программного обеспечения второго поколения для сохранения ранее полученных результатов. В таблице 5 представлено соотношение количества осмотренных учеников в базе данных АИС «Здоровье детей» в зависимости от учебного года.

В начале 2011/2012 учебного года были получены данные около 90% учащихся школ, в которых установлена АИС «Здоровье детей». Таким образом, АИС «Здоровье детей» является системой безбумажного документооборота, которая во многом оптимизировала работу школьных медицинских сестер и управления здравоохранением, что делает возможным проведение полноценного мониторинга здоровья детей в Тамбовской области.

Медицинские информационные системы

www.idmz.ru

гол г, №3

Заключение

Анализ развития аппаратного и программного обеспечения КМД «Здоровый ребенок» показал, что внедрение информационных технологий в медицине идет эволюционно. Не удается сразу построить единое информационное пространство выбранной большой системы. На начальном этапе требуется создать и отработать информатизацию на каждом уровне иерархии, что позволяет сформировать технический, орга-

низационный и финансовый механизмы работы единой информационной системы.

Информатизация медицины невозможна без создания эффективного автоматизированного рабочего места (АРМ) врача.

Интеграция медицинской аппаратуры в информационную систему значительно повышает производительность труда медицинского работника и является обязательным условием при разработке АРМ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кобринский Б.А., Зарубина Т.В. Медицинская информатика: учебник для студ. ВУЗов. — М.: Издательский центр «Академия», 2009. — 192 с.

2. 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)/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.

3. Тавровский В.М., Гусев А.В. К чему должна привести информатизация здравоохранения. Попытка спроектировать будущее//Врач и информационные технологии. — 2011. — №6. — С. 60-76.

4. Фролов С.В., Лядов М.А., Комарова И.А. Региональная информационная система мониторинга здоровья школьников//Врач и информационные технологии. — 2011. — №6. — С. 24-33.

5. Фролов С.В, Фролова М.С, Лоскутов С.А. Комплекс для автоматизации работы врача-педиатра//Бюллетень Волгоградского научного центра РАМН и Администрации Волгоградской области. — 2007. — № 3. — С. 63-64.

■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ 47 ■