Комплексы акдо-диспан для скрининга, анализа и прогноза состояния здоровья детского населения Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Информационные системы

www.idmz.ru

2006,

ГЧЯЯ

I Ы.МЯЯ

Б.А.КОБРИНСКИЙ,

д.м.н., профессор ФГУ «Московский НИИ педиатрии и детской хирургии» Росздрава, г.Москва

В.В.ШАПОВАЛОВ,

д.т.н., лауреат премии СМ СССР

Ю.М.ШЕРСТЮК,

д.т.н., доцент ФГНУ «Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт биотехнических систем», г.Санкт-Петербург

КОМПЛЕКСЫ АКДО-ДИСПАН ДЛЯ СКРИНИНГА, АНАЛИЗА И ПРОГНОЗА СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ ДЕТСКОГО НАСЕЛЕНИЯ

Решение большого класса диагностических задач, решаемых в различных предметных областях, сводится к скринингу текущего или прогнозируемого состояния некоторого объекта (системы). Скрининг представляет собой быстро осуществимый тест, который обычно имеет характер экспресс-анализа принадлежности объекта скрининга к некоторой группе объектов.

Несколько более формально можно сказать, что скрининг - это быстрое решение задачи распознавания принадлежности состояния объекта скрининга некоторой области пространства его возможных состояний.

Автоматизация процессов скринирующей диагностики на базе новых информационных технологий (в основе которых лежит применение средств вычислительной техники для частичного или полного осуществления процессов сбора, хранения, преобразования и передачи информации) предполагает создание и внедрение автоматизированных систем скринирующей диагностики (АССД).

Следует отметить следующие основные особенности скрининга как диагностической процедуры, существенные для создания АССД:

1. Ориентация на максимально быстрое получение результата имеет решающее значение. Указанная особенность приводит к тому, что точность получаемых количественных оценок, степень детализации показателей состояния объекта диагностики могут быть намеренно снижены в угоду скорости получения результата.

2. Жесткая стандартизация исходных медицинских данных.

3. Осуществление скрининга по схеме:

♦ сбор полного множества исходных данных (значений фиксированных параметров, характеризующих объект скрининга);

♦ обработка исходных данных в соответствии с некоторыми решающими правилами с целью получения итоговых оценок (значений выходных параметров);

♦ формирование заключения установленной формы.

© Б.А.Кобринский, В.В.Шаповалов, Ю.М.Шерстюк, 2006 г.

21

Информационные системы

Др

W-ЩШШ

kJH

I и информационные

технологии

Итоговые оценки могут иметь различный характер и зависят от поставленной задачи:

♦ обобщающий - интегральная оценка текущего или прогнозируемого состояния объекта скрининга (например, уровень здоровья пациента);

♦ детализирующий (локализующий) - оценка наличия и (или) характеристик определенного признака или множества признаков (например, наличие конкретного заболевания, степень выраженности патологического процесса и др.).

При необходимости можно сочетать получение обобщающих и детализирующих оценок.

В определенных ситуациях скорость принятия решения более важна, чем детальная диагностика. Например, в зоне стихийного бедствия на первом этапе требуется не постановка диагноза как такового, а быстрая сортировка поступающих по уровню оказания помощи в зависимости от характера и степени тяжести полученных ран, травм и т.д.

В то же время неверно рассматривать скрининг только как способ быстрой грубой оценки состояния - требования к свойствам системы скрининга определяются, исходя из ее целевого назначения, а достигаются посредством учета соответствующих исходных данных и построения решающих правил, участвующих в реализуемом процессе скрининга. В контексте созда-

Выходные документы:

• паспортные данные обследуемого ребенка;

• данные анамнестического, врачебного, функционального и лабораторного обследований;

• антропометрические и психофизиологические характеристики:

• выявленные формы патологии, предполагаемые и/или уточненные диагноты. наличие нньал ндности;

• перечень рекомендуемых врачен-специалистов для консультации или дальнейшего обследования и .течения;

• рекомендации по дополнительному обследованию;

■ ежедневный поименный список детей, направленных на консультации

к врачам-спе ииалнетам

Рис. 1. Применение АССД при проведения осмотров

ния АССД содержание процедуры скрининга должно быть формализовано до такой степени, чтобы решающие правила отвечали требованиям, предъявляемым к алгоритму. Вследствие инвариантного характера схемы скрининга и требований к формализации решающих правил, можно считать, что конструкция (программная реализация) АССД не зависит от области применения АССД и решаемых задач.

Подтверждением приведенных выше утверждений является многолетний опыт создания семейства АССД для диспансерных осмотров детского населения. Применение АССД в данном случае позволяет отойти от традиционной схемы проведения осмотров - АССД играет роль входного фильтра, позволяющего направлять к профильным врачам-специалистам только тех детей, которые действительно в этом нуждаются (рис. 1). Достоинства в данном случае очевидны: ресурс врача-специалиста используется более эффективно, а родители получают достаточно развернутую характеристику состояния здоровья и рекомендации по его улучшению (поддержанию).

Информационные системы

www.idmz.ru

2006,

ГЧЯЯ

I Ы.МЯЯ

Рис. 2. Решение задачи унификации программного кода АССД

Характеризуя сложность и возможности АССД подобного типа, можно привести следующие основные характеристики, относящиеся к последней разработке - автоматизированному комплексу диспансерных обследований (АКДО-ДИС-ПАН) (технические условия Министерства здравоохранения РФ 9442-001-39429512-2003 ТУ), широко внедряемому в различных регионах страны:

♦ АКДО-ДИСПАН позволяет получить количественную оценку состояния здоровья детей по 24 профилям патологии, а также ряда интегральных показателей (степень физического развития, соматотип, группа здоровья и др.);

♦ в ходе обследования по результатам анкетирования родителей, врачебного осмотра, функционального обследования и лабораторного исследования за 20-25 минут на пациента собирается более 400 первичных медицинских данных для последующей обработки и количественной оценки спектра здоровья.

Стремление к созданию АКДО-ДИСПАН как АССД, программная реализация которой практически не зависит от состава обрабатываемых данных и правил их обработки, было обусловлено следующим:

♦ отладка и верификация диагностической системы подобного назначения и уровня сложности представляют собой достаточно трудную задачу ввиду того, что решающие правила подвергаются неоднократной коррекции;

♦ реализация и коррекция решающих правил при традиционной схеме создания программного обеспечения АССД требуют согласованной работы эксперта - автора решающих правил и программиста, взаимодействие которых зачастую порождает ошибки, типичные для случая общения разнопрофильных специалистов;

♦ наличие семейства АССД в условиях их уникальной программной реализации порождает известные проблемы сопровождения.

Информационные системы

Др

W-ЩШШ

kJH

I и информационные

технологии

Решение задачи унификации программного кода АССД было найдено в переходе к их созданию в виде инвариантного интерпретирующего ядра, обрабатывающего формальные описания входных и выходных параметров и решающих правил (рис. 2).

Такой подход, базирующийся на применении метауправления, потребовал создания:

♦ языков формального описания;

♦ удобных инструментальных средств, обеспечивающих формирование формальных описаний непосредственно экспертом - автором решающих правил;

♦ инструментальных средств, позволяющих автоматически порождать структуру базы данных и формы диалога пользователя по содержимому формальных описаний;

♦ интерпретатора решающих правил.

Поскольку решающие правила определяют

некий логико-вычислительный процесс преобразования исходных данных в выходные, функциональный базис является неотъемлемой частью АССД: операции над данными описываются в терминах различного рода логических операций, предусмотренных в дескриптивном языке описания, а также вызова функций, которые и составляют используемый базис.

Сложность базиса может быть различной, например, в АКДО в него входят всего четыре элементарные функции: «максимальное из множества», «сумма элементов множества» и т.д., однако любая функция может быть любой сложности.

Благодаря тому, что основной акцент при создании АССД переносится на работу эксперта, то при наличии соответствующих формальных описаний в конструкции АССД уникальными становятся только функциональный базис, на котором строятся решающие правила, и генератор выходных документов, который тоже может в значительной степени подвергаться параметрической настройке посредством использования шаблонов документов.

Эвристический характер процесса создания решающих правил, сложность их формирования для конкретных практических задач диагностики, большой объем подлежащих разработке правил (например, в АКДО-ДИСПАН используются около 14 000 правил, имеющих иерархическую структуру для свертки результатов вычислений в значения агрегирующих выходных параметров) и наличие инвариантной программной оболочки АССД позволяют считать важнейшим аспектом создания АССД вопрос об адекватном формальном описании диагностических правил вра-чом-экспертом (роль эксперта для всех АССД для профилактических осмотров детского населения сыграл Президент Союза педиатров Санкт-Петербурга, главный педиатр СЗФО, заслуженный деятель науки России, лауреат Государственной премии СССР, д.м.н., профессор И.М.Воронцов).

АКДО обеспечивает фактически поддержку решений врача-педиатра при проведении профилактических осмотров, включая анализ физического развития и факторов риска развития заболеваний в целях формирования профилей патологии и общей интегральной оценки уровня здоровья.

Мониторинг состояния здоровья всего контингента детского населения Российской Федерации позволяет получать оценки основных характеристик на текущий момент и осуществлять сравнительный анализ во времени (тренд за интересующий период) и в пространстве (по административным, климато-географическим, промышленным и сельскохозяйственным регионам). Эти данные необходимы не только для формирования общей картины распространенности и заболеваемости, но и для анализа тенденций в здоровье детской популяции России. Автоматизированная информационная система диспансеризации детского населения ДИСПАН обеспечивает интеграцию и анализ данных Всероссийской диспансеризация детей. Впервые это было продемонстрировано в 2002 году, а в настоящее время в соответствии с Приказом Министерства здра-

Информационные системы

www.idmz.ru

2006,

ГЧЯЯ

I Ы.МЯЯ

воохранения и социального развития Российской Федерации от 09.12.2004 № 310, осуществляется переход к постоянному мониторингу за физическими и психофизиологическими характеристиками детей и подростков, их заболеваемостью, инвалидностью и проводимыми оздоровительными и лечебно-восстановительными мероприятиями.

Логический контроль вводимой информации обеспечивает исключение таких ошибочных записей, которые могут быть обнаружены при сопоставлении различных пунктов карты между собой и с возможными граничными условиями (например, возраст не может превышать 17 лет 11 месяцев и 30 дней).

На уровне субъекта Федерации может осуществляться выборочный экспертный контроль качества заполнения карт, для чего предусмотрена возможность просмотра картлицами, имеющими доступ к этой информации (в административном модуле указываются права доступа пользователей к определенным разделам информации базы данных). В этом режиме можно отметить в карте ошибки и «записать» карту как ошибочную, пос-

Рис. 3. Функциональная схема обмена данных в информационной системе для Всероссийской диспансеризации детей

ле чего автоматически выдается протокол ошибок. Затем данные передаются в основную базу данных на постоянное хранение. Специальный модуль предназначен для передачи данных из ЛПУ в форме автоматически формируемого zip-архива, аналогичным образом обеспечивается и передача данных на федеральный уровень в единое общероссийское хранилище данных. Функциональная схема обмена данных в информационной системе для Всероссийской диспансеризации детей представлена на рис. 3.

Возможность сбора и анализа достоверной информации на основе комплексов АКДО-ДИСПАН позволяет в перспективе создать корректную систему оперативного мониторинга здоровья детского и подросткового населения. Интеграция АКДО и ДИСПАН в единый программный комплекс не только позволит избежать дублирования информации, но главное - обеспечит решение проблемы анализа и контроля за состоянием здоровья детей и подростков на всех уровнях системы детского здравоохранения.