CC BY
78
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ &ш\
УДК004.42
ХМАРА МОНІТОРИНГУ І УПРАВЛІННЯ ЗДОРОВ’ЯМ ТА ЗДОРОВИМ СПОСОБОМ ЖИТТЯ
НЕЧИПОРЕНКО Ю. Л., РИЖОВ А. О.___________
Пропонується модель системи моніторингу та управління здоров’ям і здоровим способом життя з застосуванням хмарного сервісу. Наводиться сценарій роботи хмарного сервісу для моделі пацієнта як одного з можливих сценаріїв, перелік програмних продуктів та апаратних засобів підтримки роботи хмари.
В даний час привабливою є системна інтеграція медичних інформаційних систем (МІС), електронних засобів лабораторної діагностики, інформаційних систем аптеки (ІСА), консультативних засобів інтелектуальної обробки медичних даних, медичних експертних систем (МЕС), електронних медичних карт (ЕМК), електронних журналів здоров’я (ЕЖЗ), освітнього програмного забезпечення в хмарний сервіс моніторингу та управління для оптимального on-line управління здоров’ям і здоровим способом життя людини з метою вирішення медичних, соціальних, гуманітарних, економічних та інших проблем.
Мета дослідження - створення якомога більш розвинених сервісів (функцій і/або даних) для підтримки здоров’я і здорового способу життя людини, підвищення якості та надійності медичних, освітніх та інших послуг шляхом створення та об’єднання інфраструктури, що включає МІС, ІСА, ЕМК, ЕЖЗ. Це дає користувачеві можливість зберігати, систематизувати і спільно використовувати інформацію, яка має відношення до охорони здоров’я, у формі служб мережі Інтернет.
Об’ єкт дослідження - інформаційна система підтримки здоров’я людини з хмарними сервісами, що включає МІС, ІСА, ЕМК, ЕЖЗ, електронних засобів лабораторної діагностики, консультативних засобів інтелектуальної обробки медичних даних, освітнього програмного забезпечення.
Предмет дослідження - джерела та потоки інформації про здоров’я та здоровий спосіб життя людини, сучасні програмно-апаратні системи моніторингу та управління здоров’ям і здоровим способом життя людини на основі застосування персональних, корпоративних і хмарних сервісів в Інтернет.
Методи дослідження - системний, структурно-функціональний підхід, вивчення джерел, спостереження, порівняння, аналіз, узагальнення.
Сутність дослідження - створення та впровадження інфраструктури підтримки здоров ’я людини на основі хмарної інфраструктури шляхом інтеграції МІС Запорізького державного медичного університету (ЗДМУ), МІС Енергодарського інституту державного та муніципального управління ім. Р. Г. Хеноха “ Класичного приватного університету” (ЕІДМУ “ КПУ”), електронних засобів лабораторної діагностики, ІСА, персональних ЕМК і ЕЖЗ, консультативних засобів інтелектуальної обробки медичних даних, системи дистанційного навчання (СДН) moodle в цілях підвищення якості та надійності медичних, освітніх та інших послуг, спрямованих на задоволення потреб людини в отриманні допомоги для здоров’я і здорового способу життя (рис. 1).
Модель системи. Пропонована система моніторингу та управління здоров’ям і здоровим способом життя відрізняється від існуючих структурною інтеграцією взаємопов ’язаних компонентів: 1) Існуючі МІС, засоби лабораторної діагностики, ІСА; консультативні засоби інтелектуальної обробки медичних даних, освітнє програмне забезпечення. 2) Розроблені персональні ЕМК [ 1,2] і ЕЖЗ. 3) новий хмарний сервіс моніторингу та управління здоров’ям і здоровим способом життя. В табл. 1 наведено точки зору на хмарну інформаційну систему медичного призначення та сервіси, які мають отримувати її користувачі.
Наукова новизна проекту визначається системною інтеграцією хмари моніторингу та управління, МІС поліклініки ЗДМУ, МІС ЕІДМУ “ КПУ”, АРМ спеціаліста фізичної реабілітації “ Валеологія”, персональних ЕМК і ЕЖЗ користувачів хмарного сервісу, сховища спільних даних хмарного сервісу, що дає можливість спільно використовувати наявні в хмарі сервіси, передавати інформацію від одного постачальника сервісу/ сервісів до іншого, застосовувати консультативні засоби інтелектуальної обробки медичних даних [3, 4], освітнє програмне забезпечення використовуючи хмарний сервіс і сховище спільних даних як сполучні між системами, які не можуть обмінюватися інформацією безпосередньо.
Можливості розгортання. Наразі все більшого поширення набувають служби “хмарних” обчислень, сервіс “Програмне забезпечення як послуга” (SaaS) [5-8]. Для цілей проекту застосовано змішаний підхід, при якому можливе використання програмних продуктів і інтернет-служб. Такий підхід дозволяє вико-ристовув ати перев аги локально розгорнених функцій і даних, а також можливості зовнішніх спільно використовуваних служб. При цьому підході зберігається можливість встановлювати оптимальний баланс між ними з точки зору контенту і варіантів застосування, для чого можуть бути використані засоби для переміщення кордону між локальними системами і системою, розміщеною в Інтернеті.
РИ, 2013, № 4
77
Такий змішаний підхід є доречним, враховуючи, що запити користувачів, вимоги до апаратних і програмних засобів з плином часу істотно змінюються.
При реалізації змішаного підходу застосовується централізоване сховище даних і механізм для отримання даних від локальних вузлів, що входять в хмару, за запитом.
Одним з основних переваг змішаного підходу є те, що “централізованість” або “ розподіленість” може лежати в широкому діапазоні і її можна змінювати з часом, у міру зміни ситуації.
Розгортання центрального сховища і реалізація механізму запиту даних з локальних вузлів (навіть якщо спочатку один з варіантів використовуватися не буде) є кращим варіантом, оскільки надалі буде досить складно розширити впроваджену централізовану модель і забезпечити можливість запиту додаткових даних “в міру необхідності”; не менше складно буде забезпечити централізоване зберігання деяких найбільш затребуваних даних в розподіленій моделі.
Змішана модель допускає використання ЕМК, що зберігається на сервері МІС, а також персональних ЕМК і персональних ЕЖЗ, які знаходяться у власному розпорядженні користувачів хмарного сервісу.
Підхід, розглянутий вище, може бути застосований в різних комбінаціях у змішаних архітектурах, якщо необхідно буде реалізувати складні сценарії, залежно від зміни масштабів і топології системи.
Поєднання елементів централізованого та розподіленого підходу, описаного вище, має на увазі присвоєння статусу “домашнього” вузла кожній юридичній і/ або фізичній особі, при цьому “домашній” вузол виступає як центральне сховище всіх даних, що відносяться до цієї особи. У даному випадку комплекс локальних вузлів нижнього рангу представляє собою розподілений “ центральний’ ’ репозиторій; при цьому кожен локальний вузол зберігає інформацію про свій власний “контингент” і може надавати її в міру необхідності.
Як варіант: для того щоб закласти можливість масшта-бування хмари з метою використовувати його на декількох рівнях, наприклад локальному, регіональному, державному (а на даний момент хмара спроектовано тільки для локального рівня) доцільно покласти деякі функції регіонального рівня на ЗДМУ, з тим, щоб у перспективі можна було добудовувати систему “вгору”.
Підстави для дослідження. Проект орієнтований на надання сервісів для лікувально-профілактичних установ України та установ, що надають послуги веденню здорового способу життя. Стає все більш проблематичним використання персональних комп’ютерів без часткового або повного їх відображення або синхронізації на хмарах Інтернету. Залучення хмарних технологій дає можливість вирішувати проблему віддаленого доступу до особистих даних і сервісів персонального комп’ютера при переміщенні користувачів у просторі. Економічний чинник неефективного використання придбаних додатків, розміщених в гаджетах і персональних комп’ютерах, змушує користувача відмовлятися від їх купівлі на користь майже безкоштовної оренди сервісів на хмарах.
Рис. 1. Модель гетерогенного розподіленого середовища-хмари для моніторингу та управлінням підтримкою здоров’я та здорового способу життя
78
РИ, 2013, № 4
Наразі є наявними окремі компоненти для створення інфраструктури: електронні медичні картки, медичні інформаційні системи, фінансова доступність для населення програмних і апаратних засобів ЕМК (ЕЖЗ), консультативні засоби інтелектуальної обробки медичних даних, освітнє програмне забезпечення системи дистанційного навчання moodle, доступність хмарних обчислювальних технологій; зростання комп’ютерної, мобільної та Інтернет-грамотності населення. Існує розуміння з боку держави про необхідність створення та використання хмарного сервісу для надання медичної допомоги і підтримки здорового способу життя населення.
Сценарії роботи хмарного сервісу. Можливі кілька варіантів сценаріїв роботи хмарного сервісу: як протокол прийому пацієнта лікарем, як модель пацієнта, як комбінована або “ посередницька” модель. Розглянемо модель пацієнта як першу версію системи. Наведемо можливий сценарій моделі пацієнта.
1. Клієнт проходить реєстрацію на хмарному сервісі моніторингу та управління здоров ’ям і здоровим способом життя.
У ході реєстрації кожна фізична і юридична особа має прийняти “Угоду про збереження конфіденційності Сторін”.
2. Сервіс пропонує клієнту створити свій персональний кабінет здоров’я-сховище даних.
3. Клієнт на хмарному сервісі заносить свої дані в електронну медичну карту, яка відповідає формі, встановленій МОЗ України.
4. Сервіс відкриває клієнту можливість користування послугами: медична енциклопедія; довідник захворювань; довідник лікарських засобів; періодичне тестування про стан здоров’я за допомогою медичних експертних систем; подача тривожних сигналів і нагадувань; участь в телеконференціях навчального характеру; користування системою дистанційного навчання moodle тощо.
5. Медичний заклад А проводить реєстрацію на хмарному сервісі своїх підрозділів (реєстратура, діагностичні лабораторії і т. д.) і лікарів-фахівців. Сервіс відкриває закладу та його персоналу, в тому числі лікарям загальної практики-сімейної медицини, можливість користування медичною енциклопедією, довідником захворювань, довідником лікарських засобів, консультативними медичними експертними системами, участі в телеконференціях навчального характеру тощо.
6. Медичний заклад Б проводить реєстрацію на хмарному сервісі своїх підрозділів і лікарів -фахівців і отримує можливість користуватися послугами, аналогічними п. 5.
7. При необхідності звернення клієнта в медичний заклад А клієнт відкриває доступ цьому медичному закладу до своєї ЕМК, до певної частини інформації про свій стан здоров’я.
8. Медичний заклад А запитує та отримує обрану інформацію про здоров’я конкретного клієнта від “хмарного” вузла електронної охорони здоров’я. При наявності дозволу клієнта інформація може бути збережена в локальній мережі медичного закладу А.
9. Результати взаємодії клієнта з медичним закладом А (скарги на здоров’я, лабораторна діагностика, діагноз захворювання, призначення тощо) завантажуються в ЕМК клієнта у відповідному форматі через вузол інтеграції (сховище спільних даних хмари), використовуючи відкриті протоколи.
10. При необхідності звернення клієнта в медичний заклад Б клієнт відкриває доступ цьому медичному закладу до своєї ЕМК, до певної частини інформації про свій стан здоров’я.
11. Медичний заклад Б запитує та отримує обрану інформацію про здоров’я конкретного клієнта від “хмарного” вузла електронної охорони здоров’я. При наявності дозволу клієнта інформація може бути збережена в локальній мережі медичного закладу Б.
12. При необхідності проведення консиліуму і наявності відповідного технічного та програмного забезпечення в медичних закладах А і Б для проведення консиліуму в режимі телеконференції хмарний сервіс за згодою клієнта відкриває цим медзакладам доступ до його ЕМК, до певної частини інформації про його стан здоров’я на період проведення телеконференції.
На рис. 2 наведено фрагмент загального сценарію роботи хмари.
В табл. 2 наведено перелік програмних продуктів для підтримки роботи хмари.
Програмне забезпечення АРМ реєстратури (як приклад вимог до інших програмних продуктів ):
1. Операційна система MS Windows XP + ServicePack
2 і вище.
2. Встановлений пакет Microsoft Installer 3.0 і вище.
3. Встановлений пакет Microsoft.Net Framework 3.5.
4. Офісний додаток MS Office 2009 і вище (для роботи
3 вивантаження в Excel).
5. АРМ “Реєстратура” - модуль МІС клініки, що забезпечує об’єктивізацію факту першого контакту пацієнта з медичним закладом первинної медичної санітарної допомоги (ПМСД) і дозволяє створити в рамках МІС систему персоніфікованого обліку пацієнтів.
Перелік апаратних засобів підтримки роботи хмари наведено в табл. 3.
Апаратне забезпечення АРМ реєстратури (як приклад вимог також і до апаратного забезпечення інших користувачів хмарного сервісу):
процесор: Intel Core i7 930 Bloomfield;
оперативна пам’ять (ОЗУ): 3 x 2 Гб DDR III;
монітор: Samsung F2380 - 3;
80
РИ, 2013, № 4
Програмні продукти Користувачі
пацієнт ЕІДМУ "КПУ" клініка ЗДМУ фахівець фіз реабілітації аптека
ЕМК персональна + +
сервер ЕМК + +
ЕМК як компонент МІС + + + +
АРМ реєстратури + + +
АРМ терапевта + +
АРМ сімейного лікаря + + +
БД + + + + +
Веб-браузер + + + + +
Сайт + + + + +
ЕЖЗ персональна + + +
Сховище спільних даних хмари + + + + +
RAID-масив + +
брандмауер +
Консультативні засоби інтелектуальної обробки медичних даних + + + +
Система дистанційного навчання moodle + +
Засоби дистанційного навчання та телеконсультацій +
Медичні телеконференції +
Медична енциклопедія; довідник захворювань; довідник лікарських засобів; система дистанційного навчання moodle + + + + +
Медичні експертні системи для періодичного тестування про стан здоров'я +
Подача тривожних сигналів і нагадувань +
РИ, 2013, № 4
81
Таблиця 3
Апаратна підтримка роботи хмари
Обладнання Користувачі
пацієнт ЕІДМУ "КПУ" клініка ЗДМУ фахівець фіз реабілітації аптека
ПК + + + + +
Сервер ЕМК + ЕЖЗ + + +
Локальна мережа + +
Сервер мережі + +
Сервер веб + + + + +
Роутер Wi-Fi + +
Діагностичне обладнання + +
Планшет + + + +
Смартфон + + + +
материнська плата: PGT Deluxe Asus Socket 1366;
DVD і CDROM дисководи : TSST corp CDDVDW TS
- T633A;
дискові пристрої: Sata 2 500Gb 16Mb Cache Samsung F1;
клавіатура і миша: стандартні клавіатура і миша USB;
звукові та відео-пристрої: ATI Asus Radeon 5850 1Gb DDR5;
мережеві адаптери: Marvell Yukon 8 8E8057PCI - E Gigabit Ethernet Controller;
друкуючі пристрої: МФУ Xerox WorkCentre 7775;
мережеві вимоги: з’єднання з мережею Інтернет постійним підключенням швидкістю не менше512 Кб/с (ADSL).
Отримані результати. Запропоновано модель системи моніторингу та управління здоров ’ям і здоровим способом життя, яка відрізняється від існуючих структурною інтеграцією взаємопов’язаних компонентів: 1) існуючих МІС, засобів лабораторної діагностики, ІСА; консультативних засобів інтелектуальної обробки медичних даних, освітнього програмного забезпечення; 2) розроблених персональних ЕМК і ЕЖЗ; 3) нового хмарного сервісу моніторингу та управління здоров ’ям і здоровим способом життя. Наведено сценарій роботи хмарного сервісу для моделі пацієнта як одного з можливих сценаріїв, перелік програмних продуктів та апаратних засобів підтримки роботи хмари.
Висновок. Створення та впровадження інфраструктури підтримки здоров ’я людини на основі хмарної інфраструктури в цілях підвищення якості та надійності медичних, освітніх та інших послуг, спрямованих на задоволення потреб людини в отриманні допомоги д ля здоров ’я і здорового способу життя в даний час є привабливими. Для цілей проекту застосовано змішаний підхід, при якому можливе використання програмних продуктів і інтернет-служб. Наявні можливості розгортання хмарного сервісу.
Практичне значення роботи. Запропонована модель, сценарій роботи можуть бути застосовані при проектуванні хмарного сервісу.
Подальший розвиток системи може здійснюватись в напрямку деталізації моделі щодо користувачів хмарного сервісу та сценарію їх роботи - сімейного лікаря,
діагностичної лабораторії тощо. Має бути більш детальним аналіз можливостей варіантів сценаріїв роботи хмарного сервісу: як протокол прийому пацієнта лікарем, як модель пацієнта, як комбінована або “ посередницька” модель.
Література: 1. Нечипоренко Ю. Л. Системи підтримки електронних медичних карток // Запорожский медицинский журнал. 2013. №1. С. 103-105. 2. НечипоренкоЮ. Л. Інтерфейс електронної медичної картки на мобільному пристрої // Медична інформатика та інженерія. 2012. №4. 3. Грибова В. В., Клещев А. С., Крылов Д. А. и др. Облачная платформа для разработки и управления интеллектуальными системами. OSTIS-2011 (Open Semantic Technologies for Intelligent Systems). 10 c. 4. Грибова В.В., Клещев А.С., Шалфеева Е.А. Системы управления интеллектуальными интернет-приложениями. Владивосток: ИАПУ ДВО РАН, 2010. 31 с. 5. Облачные вычисления -Википедия. 2014. Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/ wiki/Облачные вычисления. 6. Концер Т. “Облачные” вычисления: всё как сервис // PC Week/RE/. №32 (638). 2008. http://www.pcweek.ru/themes/detail.php?ID=112879.
7. SAAS платформы - обзор на LiveBusiness. 2010. Режим доступа: http://www.livebusiness.ru/tags/SAAS_platformy.
8. Романов М. Основные компоненты cloud computing. Режим доступу: http://blogs.msdn.com/jmeier/archive/2010/ 02/11/software-as-a-service-saas-platform-as-a-service-paas-and-infrastructure-as-a-service-iaas.aspx
Надійшла до редколегії 19.02.2014
Рецензент: д-р физ.-мат.наук Корніч Г. В.
Нечипоренко Юрій Леонідович, канд. техн. наук, доцент, завідувач кафедри програмування та інформаційних технологій, Енергодарський інститут державного та муніципального управління ім. Р. Г.Хеноха “Класичного приватного університету”. Наукові інтереси: ПЗ для медичних інформаційних систем, фотоперетворювачі. Хоббі: гірський туризм, баскетбол, фото. Адреса: Україна, 71503, м. Енергодар Запорізької обл., вул. Комсомольська, 3а; тел./факс (06139) 33235, е-mail: [email protected]
Рижов Олексій Анатолійович, д-р фармацевтичних наук, доцент, завідувач кафедри медичної та фармацевтичної інформатики Запорізького державного медичного університету. Адреса: Україна, 69035, Запоріжжя, пр. Мая-ковського, 26.
82
РИ, 2013, № 4
