CC BY
55
Информационные системы и технологии
УДК 004.031.42, 004.032.2 ББК 32.81
© Л.В. Аюшеева
Бурятский научный центр Сибирского отделения РАН E-mail: [email protected]
© Т.Г. Дармаев, С.А. Дудин, Г.И. Занданова,
Б.В. Хабитуев, Ф.В. Хандаров, А. С. Цыбиков
Бурятский государственный университет E-mail: [email protected], dudin [email protected], gzandan2002 @ mail. ru, bairincO @ mail. ru, fhandar@ rambler. ru
© Баатарын Очирбат
Монгольский государственный университет науки и технологии Монголия, Улан-Батор, Sukhbaabar District, Baga Toiruu 34. E-mail: [email protected]
Информационная система мониторинга состояния здоровья студентов и сотрудников Бурятского государственного университета1
В данной работе описываются подходы к созданию системы мониторинга состояния здоровья на примере системы мониторинга системы, действующей в Бурятском государственном университете, которая позволяет проводить регулярную оценку функционального состояния здоровья обследуемых, давать им рекомендации по режиму питания и образу жизни в зависимости от их индивидуальных характеристик.
Ключевые слова: информационная система, автоматизация, обработка биомедицинских данных.
© L.V. Ayusheeva
Buryat Scientific Center, SB RAS, Ulan-Ude E-mail: [email protected]
© T.G.Darmaev, S.A. Dudin, G.I. Zandanova, B.V. Habituev, F.V. Handarov, A.S. Tsybikov
Buryat State University, Ulan-Ude E-mail: [email protected], dudin [email protected], [email protected], [email protected], fhan-
© Baatar Ochirbat Mongolian University of Science and Technology, Ulaanbaatar E-mail: [email protected]
Information system of monitoring of health status of students and employees of
Buryat State University
The article describes approaches to establishing the system of monitoring of health status on the example of one, realized in Buryat State University, which allows to facilitate regular assessment of the functional
1 Работа выполнена при финансовой поддержке аналитической ведомственной целевой программы "Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)" (проект № 2.2.3.3/5964 "Разработка системы мониторинга состояния здоровья студентов методами восточной медицины").
state of examined health, and to give advices on diet and lifestyle, depending on their individual characteristics.
Key words: information system, automation, processing of biomedical data.
Введение
Создание любой информационно-аналитической диагностической медицинской системы, включающей большое количество приложений, связанных с потоком информации самой различной структуры, предполагает наличие хранилища данных, представленных в едином формате, и средств для их обработки. В статье рассматривается пример решения задачи разработки системы функциональной диагностики организма человека, т.е.системы сбора, накопления и анализа диагностических данных, полученных посредством использования различных аппаратно-программных медицинских комплексов (АПМК), врачебных осмотров и тестирования обследуемых, которую бы отличали масштабируемость (возможность ввода в работу системы новых АПМК, методик обследования, АРМ врачей) и модифицируемость (возможность реализации на существующей архитектуре новых алгоритмов и схем анализа данных).
1. Назначение системы
При проектировании ИС зачастую не учитывается факт основного назначения ИС, заключающийся в том, что ИС не должна становиться для пользователя самоценным продуктом, а должна стать полноценным инструментом организации работы на всех её уровнях, начиная со стратегии и заканчивая процедурами.
В рассматриваемом случае ИС должна обеспечивать решение следующих задач:
1. Сбор данных и предоставление их в удобном для анализа виде.
2. Управленческий учёт и ведение статистики.
3. Встроенные механизмы предварительной обработки и анализа данных.
2. Сбор информации. Общие замечания.
Данные по функциональному состоянию организма могут быть получены в результате обследования человека в трех «технологически различных» направлениях (табл. 1)
Таблица 1.
Описание направлений обследования функционального состояния организма человека.
№ Наименования направления Назначение, требования к реализации
1 Интерактивное тестирование (ИТ) Подсистема, предназначенная для создания и редактирования тестов, проведения тестирований и автоматической обработки результатов. Должны быть предусмотрены импорт/экспорт самих тестов и результатов тестирования в популярные форматы
2 Врачебный осмотр (ВО) Подсистема, позволяющая создавать автоматизированные рабочие места врачей-специалистов в области функциональной диагностики, обеспечивающая гибкость при расширении (предполагается, что у каждого врача свой собственный формат карточки медицинского осмотра), доступ к большому количеству специализированных справочников (МКБ-10, справочники по препаратам, прочие специализированные справочники)
3 Аппаратно- программная диагностика (АПД) Подсистема, позволяющая создавать автоматизированные рабочие места операторов медицинских диагностических аппаратов, обеспечивающая широкие возможности по вводу в систему новых аппаратов. В общем случае для каждого аппарата должны быть реализованы свои собственные средства анализа
Общая архитектурная схема всей системы представлена на рисунке 1. Рисунок 1. Архитектура системы мониторинга состояния здоровья
Структура базы данных системы соответствует общей концепции трех «технологических направлений» (рис.2.)
Рисунок 2. Общая схема базы данных системы мониторинга состояния здоровья
В «Карточке пациента» содержится общая информация о пациенте и его здоровье. Результаты аппаратных обследований, опросов и врачебных осмотров хранятся в отдельных таблицах, связанных с «Карточкой пациента».
Для ввода в систему нового АПМК требуется ввести в базу данных новые записи в таблицу «АПМК» и в таблицу «Результаты обследования», для ввода АРМ врача - новые таблицы «Врач» и «Врачебный осмотр». В обоих случаях, возможно, должны быть определены дополнительные таблицы со справочной информацией.
Следует учесть, что различные АПМК имеют, как правило, свое собственное программное обеспечение для обработки результатов обследования, поэтому в системе должны быть предусмотрены утилиты для конвертирования в единый формат базы данных системы как данных, полученных непосредственно с аппарата, так и для результатов обработки с помощью программного обеспечения данного АПМК (рис.3). Причем, должно быть предусмотрено как хранение данных в формате данных системы в виде записей базы данных, так и в виде файлов в формате данных самих АПМК.
Рисунок 3. Получение данных от АПМК
Встроенные механизмы анализа данных зависят от конкретных целей и задач системы. Для общего случая должны быть реализованы типовые механизмы обработки результатов интерактивного тестирования.
Все подсистемы или модули должны обеспечивать передачу информации через вебинтерфейс. Для всех направлений обследования должна быть предусмотрена выгрузка результатов обследований в популярные файловые форматы (XLS, CSV, XML и т.п.) для анализа во внешних пакетах обработки (STATISTICA, SPSS и др.).
Таблица базы данных «Аккаунт» содержит данные для входа в систему и информацию о правах доступа. Управление системой и общая статистическая обработка (количество зарегистрированных, различные статистические выборки, не связанные непосредственно с медицинскими задачами) осуществляется её администратором. Отдельные модули могут администрироваться другими участниками системы: врачами, операторами АПМК, специалистами по анализу данных, пациентами (личная, контактная информация).
3. Система мониторинга состояния здоровья студентов БГУ
Рассмотрим пример реализации системы мониторинга, успешно функционирующей в Бурятском государственном университете. Специфика системы в данном случае заключается в использовании методов тибетской медицины [4], [5].
В таблице 2 приведены конкретные виды обследований по трем «технологическим направлениям». Отладка методики проведения мониторинга и возможностей системы проводилась в сезонных сериях измерений по оценке функционального состояния организма студентов с помощью аппаратов ДиаДЭНС-ПК (метод Фолля), автоматизированного пульсодиагностического комплекса и системы диагностики и коррекции организма. Конститу-
247
циональный тип студентов определялся с помощью ранее разработанных для этой цели методик тестирования.
Таблица 2.
Конкретизация «технологических направлений» информационной системы для системы мониторинга состояния здоровья студентов БГУ.___________________________________________
№ Вид обследования Напр-е обслед-я Назначение
1 Общая анкета ИТ Сбор общих сведений о пациенте, данные о перенесенных, хронических заболеваниях, хирургических операциях
2 Типы тела [8]) ИТ Выявление типа тела по канонам тибетской медицины
3 Психотипы [6] ИТ Выявление информации о психотипе пациента
4 Симптомы ИТ Выявление текущего состояния пациента по канонам тибетской медицины
5 Опрос «Вчера-сегодня» ИТ Выявление текущего состояния пациента (прием пищи, сон, заболевания и т.п.)
б Система диагностики и коррекции организма (СДК)[3] АПМК Пульсовая диагностика
7 Аппаратнопрограммный пульсодиагностический комплекс (АПДК)[2] АПМК Пульсовая диагностика
8 «Варикард» АПМК Диагностика сердечно-сосудистой системы
9 ДиаДЭНС АПМК Электроакупунктурная диагностика
10 Врач- пульсодиагност ВО Пульсовая диагностика по канонам Тибетской медицины, давление, температура, европейский диагноз
На рисунке 4 показана конкретизация базы данных системы мониторинга состояния здоровья студентов и сотрудников БГУ.
В процессе работы из таблицы patient базы данных были выделены отдельные таблицы chronicaldisease, extdisease, surgecaloperation, allergen, относящиеся к сведениям о хронических заболеваниях, перенесенных заболеваниях и операциях, аллергенах соответственно. Подобная трансформация структуры базы данных может быть рекомендована к применению и в общем случае. Таблица doctor содержит данные врачебного осмотра врача-пульсодиагноста. Таблицы login, userstatus и privilegies вместе содержат данные аккаунтов пользователей системы (включая сведения о правах пользователя). В таблицах anket_ext, quest, fixed_answer, collection, results содержатся данные и результаты интерактивного тестирования пациентов. Результаты прохождения пациентом различных АПМК и сведения о самих АПМК хранятся в таблицах sample_data, device_data, sample_point.
Рисунок 4. Структура базы данных системы мониторинга состояния здоровья студентов и сотрудников БГУ.
patient
family
name
patronymic
gender
birthdate
birthplace
bsu_group_id (FK)
tels
surveydate
height
weight
residence_id (FK) school
village_id (FK)
veggy_id (FK)
sausaging_freq
mayonnaising_freq
fastfooding_freq
smoking_freq
physpeculiarity
windtype
galltype
mucustype
freq__id (FK)
chronicaldisease
exdisease
surgecaloperation
bsu_group
map_residence
id
login
/• id
status_id (FK) patient_id (FK) I
id patient_id (FK) chronicaldisease_id (FK) f -S id patient_id (FK) exdisease_id (FK) d \ patient_id (FK) surgecaloperation_id (FK)
ext_info — V ext_info ext_info
age age
map_chronicaldisease
id
map_exdisease
allergen
frequency
r ^ id patient_id (FK) allergen_id (FK)
ext_info powerr id (FK) freq_id (FK)
map allergen
“ 1
name
map_village
id
quest
map_veggy
id
map_surgecaloperation
anket_ext
^id (FK) answer_time collection_id (FK)
fixed_answer
id
collection_id (FK) 6
type_ id I
name
collection
results
userstatus
privilegies
id ^ л id status_id (FK)
title
grant
doctor
patient_id (FK) operator_id (FK) status_id (FK) device_id (FK)
sample_point id
sample_id (FK) patient_id (FK) operator_id (FK) status_id (fK) device_id (FK)
Справочники базы данных перечислены в таблице 3.
Таблица 3.
Таблицы-справочники базы данных системы мониторинга состояния здоровья студентов
БГУ.
№ Наименование Описание
1 bsu_group Перечень групп Бурятского государственного университета
2 map_veggy Перечень возможных отношений к вегетарианству
З map_residence Перечень возможных мест проживания
4 map_village Перечень населенных пунктов Республики Бурятия
5 map_chronicaldisease Перечень хронических заболеваний
б map_extdisease Перечень перенесенных заболеваний
7 map_surgecaloperation Перечень хирургических операций
8 map_allergen Перечень известных аллергенов
9 power Перечень возможных описаний степеней интенсивности (воздействия, проявления и т.п.)
10 frequency Перечень возможных описаний степеней частоты (часто, очень часто, редко, иногда и т.п.)
11 tp Перечень характеристик пульса (сообразно канонам восточной медицины)
12 tongue_type Перечень возможных состояний языка (сухой, обложенный и т.п.)
Система уровней доступа и в том числе административная принадлежность отдельных модулей, отображена в Табл.4.
Таблица 4.
Система уровней доступа________________________________________________________________
Администрация
Администратор системы Управление учетными записями пользователей Возможности всех остальных пользователей Создание новых, редактирование и удаление существующих учетных записей
Модератор интерактивных тестов Управление модулем тестирования Создание, редактирование и удаление существующих вопросов Создание, редактирование и удаление наборов вопросов (тестов)
Пользователи
Оператор АПМК Управление осмотрами Конвертация файлов АПМК Загрузка файлов АПМК на сервер
Врач-диагност Бланк врачебного осмотра
Специалист по обработке данных Анализ данных Выгрузка объединенных (различными способами) результатов обследования
Пациент Общая анкета Доступные опросы
Для обработки данных специально для рассматриваемой системы реализован модуль кластеризации/классификации данных с помощью нейронных сетей [7], [8]. Другие методы
анализа данных, полученных с помощью системы, проводились во внешних пакетах обработки.
Заключение
Выработанные подходы к разработке информационной системы мониторинга состояния здоровья, выделение трех основных «технологических направлений» мониторинга позволили создать и внедрить подобную систему в Бурятском государственном университете с сохранением возможностей для расширения функциональности системы. Применение клиент-серверной архитектуры сделало систему достаточно гибкой в организационном плане для проведения обследований [1].
Литература
1. Занданова Г.И., Брагин А.Ф., Дармаев Т.Г., Хабитуев Б.В., Хандаров Ф.В., Цыбиков А.С. Разработка информационной системы для сбора и обработки данных функциональной диагностики // Вычислительная математика, дифференциальные уравнения, информационные технологии: материалы между-нар. конф. Улан-Удэ, 2009. - С. 181-186.
2. Азаргаев Л.Н., Бороноев В.В., Тарнуев В.А. Методика работы на автоматизированном пульсодиагностическом комплексе тибетской медицины. Улан-Удэ: Изд-во БГУ, 2000.
3. Дудин С.А. Система диагностики и коррекции организма человека. Методы и алгоритмы принятия эффективных решений // Сб. тр. междунар. науч. конф. [ТТИ ЮФУ (ТРТУ)]. Таганрог, 2009.
4. Чжуд-ши. Канон тибетской медицины / пер. с тиб. Д.Б. Дашиева - М.: Восточная литература, 2001. - 768 с.
5. Жамбалдагбаев Н.Ц., Занданова Г.И. Место представлений о психофизиологических типах человека в клинической практике тибетской медицины // Сб. науч. трудов НПЦ ТМГ Минздрава России. -М., 2001. - С. 34 - 37.
6. Айзенк Г., Вильсон Г. Как измерить личность: пер. с англ. М.: Когито-центр, 2000.
7. Скворцов М. В., Хандаров Ф. В. Открытая кроссплатформенная библиотека для решения нейросе-тевых задач и инструментальная среда для быстрого создания нейронных сетей различных топологий / под ред. А.Н.Г орбаня, Е.М.Миркеса // Нейроинформатика и ее приложения и анализ данных: материалы XVI Всерос. семинара ИВМ СО РАН, Красноярск, 2008.
8. Дармаев Т.Г., Хандаров Ф.В. Обработка данных функциональной диагностики с помощью гибридных нейронных сетей / под ред. А.Н.Г орбаня, Е.М.Миркеса // Нейроинформатика и ее приложения и анализ данных: материалы XV Всероссийского семинара. ИВМ СО РАН. Красноярск, 2009.
