CC BY
131
УДК 004.89:61
А.И. Власенко
О МОДЕЛЯХ ДАННЫХ ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Предлагается методика формализации медицинских данных. Сбор данных осуществляется из неэлектронных источников для электронной медицинской карты с целью их последующего анализа средствами интеллектуального анализа данных. Методика основывается на формализации медицинских данных в виде таблиц экспериментальных данных.
Модели данных, таблицы экспериментальных данных, электронная медицинская карта, анализ медицинской информации, сбор медицинских данных, структура медицинских данных
A.I. Vlasenko
DATA MODELS FOR MEDICAL INFORMATION SYSTEM
The paper considers a formalization method of the medical data. The aim is to analyze the obtained structures by data mining. The method is based on formalization of the medical data in the experimental data tables.
Data model, experimental data table, electronic health card, analysis of medical information, collection of medical data and structure of medical data
Введение
Мировая практика информатизации медицинской области берет начало с 1994 года [1]. Правительство РФ обсуждает этот вопрос с 2002 года [2]. В январе 2008 года вступил в силу первый национальный стандарт «Электронная история болезни. Общие положения» (ГОСТ Р 52636-2006) - в области медицинской информатики [3]. Тем не менее вопрос информатизации медицинской области в Российской Федерации остается открытым.
Медицинские информационные системы имеют разнообразную направленность: онлайн запись на прием, ведение бухгалтерии, электронная регистратура, электронная медицинская карта пациента и т.п. [3, 4]. Электронные медицинские карты пациентов представляют интерес, поскольку в этом документе сосредоточена вся информация об изменениях в здоровье клиента медицинского учреждения, что позволяет применить методы интеллектуального анализа данных к медицинской области познания. Интеллектуальный анализ подобной информации поможет выявить закономерности в развитии заболеваний, спрогнозировать развитие болезни, осложнения и результаты используемой методики лечения [5].
Работа некоторых медицинских учреждений полностью автоматизирована, другие - имеют частичную информатизацию, а некоторые продолжают работать с «бумажным» документооборотом [1]. То есть при разработке информационной системы для автоматизации работы медицинского персонала исследователи сталкиваются с проблемой сбора данных из неэлектронных источников и формирования адекватной модели данных. Вопросы формирования адекватной модели данных актуален и для других областей человеческой деятельности[6].
Таким образом, целью исследования является разработка методики формализации медицинских данных. Методика заключается в представлении исходных данных в виде таблиц экспериментальных данных [7].Содержание таблиц экспериментальных данных зависит от специалиста, проводящего осмотр, и основного диагноза пациента, поэтому формализация медицинской информации требует совместной работы специалиста - медика и технического специалиста. В качестве исходных данных используются записи в медицинских картах амбулаторных больных об осмотре детским ортопедом пациентов, страдающих сколиозом [8].
Основная часть
Основным медицинским документом пациента является медицинская карта. Медицинская карта - это совокупность данных о здоровье человека, введенная или принятая поставщиками услуг здравоохранения [9]. Другими словами, это медицинский документ, в котором лечащими врачами ведётся запись истории болезни пациента и назначаемого ему лечения. Медицинская карта амбула-
торного больного (МКАБ) - это медицинская карта, используемая для амбулаторного приема в поликлинике. Оба рассмотренных документа являются главным источником данных для медицинской информационной системы (ИС) и для анализа данных.
Электронная медицинская карта (ЭМК) является цифровым аналогом медицинской карты. Структура ЭМК базируется на структуре медицинской карты. ЭМК это совокупность данных о здоровье человека, введенная или принятая поставщикам и услуг здравоохранения и хранящаяся в электронном виде [10]. Основным объектом учёта при проектировании ЭМК является субъект ЭМК, который описывается набором идентификаторов [10]. В качестве идентификаторов выступают персональные данные пациента. Субъект ЭМК - это пациент (клиент) медицинского учреждения [10]. Каждый субъект ЭМК связан с медицинскими документами, относящимися к нему. Каждый визит пациента в медицинское учреждение должен быть зафиксирован в ЭМК [9]. Набор документов полностью описывает медицинскую историю субъекта.
Анализ данных рассмотренных документов поможет выявить такие тенденции как динамика заболевания; результаты лечения; риски, которые могут возникнуть после проведения лечения определенного вида и т.п. [5].
Центральная проблема в данном случае - сбор информации из не электронных источников (медицинских документов). Предлагается разработать таблицы экспериментальных данных (ТЭД). ТЭД - это таблица признаков изучаемых объектов [7]. В качестве объекта исследования рассмотрим МКАБ, точнее, записи МКАБ об осмотре пациента различными специалистами. Тогда в качестве признаков объекта выступают данные, заносимые врачом-специалистом в медицинскую карту.
Для выявления конкретных признаков объекта приведем детальный анализ МКАБ. Анализ медицинских карт амбулаторного больного показал, что данный документ имеет структуру, которая включает: краткую информацию о пациенте личного характера (оформляется в виде титульного листа МКАБ) и записи результатов осмотра специалистами.
Титульный лист МКАБ - раздел документа, содержащий личные данные пациента. В большинстве случаев в медицинском учреждении хранится следующая личная информация: название страховой медицинской организации, номер страхового медицинского полиса, код льготы, СНИЛС, ИНН, фамилия, имя, отчество, дата рождения, пол, адрес постоянного места жительства, адрес регистрации по месту пребывания, домашний телефон, рабочий телефон, сотовый телефон, документ, удостоверяющий право на льготное обеспечение, инвалидность, место работы, должность. В проекте структуры электронной медицинской карты [5, 9] предлагается собирать в дополнение к перечисленным данным информацию о пациенте, такую как уровень образования, расовая принадлежность пациента, этническая группа (национальность) пациента, категория учета в трудной ситуации, социальный статус пациента, социально-профессиональная группа пациента.
Каждая запись с результатом осмотра специалистом также имеет структуру. Каждый случай осмотра включает набор обязательных пунктов: информация об осмотре, жалобы, анамнез, данные объективного обследования, основной и дополнительный диагноз, рекомендации (назначенное лечение). Пункты обозначим как признаки объекта исследования.
«Информация об осмотре» - не выделенная каким-либо образом структура данных в записи врача, но обязательная: дата осмотра, фамилия и подпись врача. Остальные пункты осмотра четко выделены в МКАБ. В разделе «жалобы» врач записывает информацию о наличие болей, их дислокацию, визуальные отклонения в развитии, новообразования и т.п. со слов пациента. «Анамнез» - история развития заболевания, особенности развития и образа жизни пациента. «Данные объективного осмотра» зависят от конкретного специалиста, который проводит осмотр. Например, кардиолог заносит данные о состоянии сердечно - сосудистой системы, пульмонолог информацию о состоянии дыхательной системы, ортопед описывает характеристики развития тела пациента и т.п. Результатом осмотра является постановка, в случае повторного обращения - подтверждение основного и сопутствующих диагнозов, а так же рекомендации по проведению лечения.
В осмотр записываются диагнозы, которые относятся к области деятельности конкретного специалиста, осуществляющего осмотр. Диагнозы записываются на русском, латинском языке и в кодировке МКБ - 10. МКБ-10 - Международная классификация болезней 10-го пересмотра. На январь 2007 года является общепринятой классификацией для кодирования медицинских диагнозов, разработана Всемирной организацией здравоохранения. МКБ-10 состоит из 21-го раздела, каждый из которых содержит подразделы с кодами заболеваний и состояний [11]. Подробно описываются рекомендации: какое лечение, сроки проведения лечения, отмечается необходимость особого режима и т.п.
На основании вышеизложенного, структура ТЭД будет иметь следующий вид (табл. 1).
Таблица 1
Структура ТЭД
Признак Описание признака
Краткая информация о пациенте Страховая медицинская организация, номер страхового медицинского полиса, код льготы, СНИЛС, фамилия, имя, отчество, дата рождения, пол, адрес постоянного места жительства, адрес регистрации по месту пребывания, домашний телефон, рабочий телефон, сотовый телефон, документ удостоверяющий право на льготное обеспечение, инвалидность, место работы, должность.
Информация об осмотре Дата осмотра, подпись врача
Жалобы Жалобы пациента: боли, внешние изменения тела и т.п.
Анамнез Описание течения заболевания: дата постановки диагноза, причины развития заболевания, особенности развития пациента, вредные привычки, особенности образа жизни
Данные объективного обследования Набор параметров, описывающий состояние пациента. Зависит от специалиста, который проводит осмотр
Основной диагноз Русское, латинское название диагноза и код МКБ-10
Дополнительный диагноз Код МКБ-10
Рекомендации Рекомендуемое лечение, особенности режима
Из табл. 1 следует, что каждый объект наблюдения характеризуется 7 признаками: информация об осмотре, жалобы, анамнез, данные объективного обследования, основной диагноз, дополнительный диагноз, рекомендации. В результате анализа МКАБ установлено, что некоторые из параметров также имеют определенную структуру. Запись в каждом параметре представляет собой ряд стандартных ответов на вопросы. Другими словами, каждый из выделенных признаков можно детализировать. Варианты детализации этих параметров зависят от специализации врача, проводящего осмотр.
Структура параметра «анамнез» является стандартной и не зависит от конкретного специалиста. Представляет собой краткое текстовое описание истории заболевания и развития пациента (табл. 2).
Таблица 2
Детализация признака «анамнез»
Признак Описание признака
Особенности развития пациента Выявляет наличие отклонений в развитии пациента
Особенности образа жизни пациента Заноситься информация о занятиях спортом, режиме дня, вредных привычках и т.п.
Дата проявление заболевания Примерная дата, когда пациент отмечает первые проявления симптомов заболевания
Дата постановки диагноза Дата, когда впервые поставлен диагноз
Развитие заболевания Краткое текстовое описание динамики развития заболевания
Детализация остальных признаков: «жалобы», «данные объективного обследования», «основной диагноз», «дополнительный диагноз», «рекомендации» зависит от специалиста, осуществляющего прием. Рассмотрим пример детализации этих параметров для осмотра, который проводит врач-ортопед. Так, в «жалобах» выделим параметры: болевой синдром, дислокация, визуальные жалобы и комментарий (табл. 3). Выделенные параметры позволяют установить наличие болей у пациента, их расположение, выявить отклонения в развитии тела пациента.
Таблица 3
Детализация признака «жалобы»
Признак Описание признака
Болевой синдром Наличие болей
Дислокация Указание участка тела, на который распространяется болевой синдром
Визуальные жалобы Наличие жалоб на визуальные изменения тела
Комментарий Дополнения к жалобам
Параметры «данные объективного обследования», «основной диагноз», «дополнительный диагноз» зависят не только от специалиста, но и от предполагаемого диагноза. Если рассматривать запись о приеме ортопедом пациента, страдающего сколиозом, то данные объективного обследования детализируются следующим образом (табл. 4). Осмотр специалистом-ортопедом предполагает детальное описание состояния опорно-двигательного аппарата. Сколиоз - это сложная деформация позвоночника, при которой происходит боковое искривление его в плоскости спины и скручивающее (торсионное) вращение позвоночника вокруг своей оси [9]. Поэтому особое внимание при осмотре пациента, страдающего сколиозом, уделяется позвоночнику.
Таблица 4
Детализация признака «данные объективного обследования»
Признак Описание признака
Телосложение Типология человека Кречмера (астеник, пикник, атлетик, диспластик)
Положение головы Описывает положение головы, отклонения от нормы (правильное или неправильное)
Мышцы шеи Состояние мышц шеи (напряжены или в норме)
Функции суставов в верхних конечностях Выявляет наличие ограничения или излишней мобильности в движении суставов верхних конечностей
Функции суставов в нижних конечностях Выявляет наличие ограничения или излишней мобильности в движении суставов нижних конечностей
Нарушение осанки Выявляет патологии в осанке пациента
Синдром плоской спины Выявляет патологии в осанке пациента
Стопы Выявляет аномалии в развитии стоп
Длина верхних конечностей Выявляет разницу в длине верхних конечностей
Длина нижних конечностей Выявляет разницу в длине нижних конечностей
Травмы Выявляет, какие травмы и в каком возрасте были получены
Пальпация остистых и поперечных отростков Выявляет боли при пальпации остистых и поперечных отростков позвонков
Область надплечий, лопаток и ключиц Выявляет наличие асимметрии в области надплечий, лопаток и ключиц
Треугольник талии Выявляет наличие асимметрии в области талии
Позвоночник в шейном отделе Выявляет отклонение позвоночника от нормального положения в шейном отделе
Позвоночник в грудном отделе Выявляет отклонение позвоночника от нормального положения в грудном отделе
Позвоночник в поясничном отделе Выявляет отклонение позвоночника от нормального положения в поясничном отделе
Реберный горб Выявляет наличие реберного горба и его дислокацию
Мышечный валик Выявляет наличие мышечного валика и его дислокацию
Данные рентгенологического обследования Содержит описание рентгенологического обследования
Признак «диагноз» зависит от конкретного заболевания, поэтому детализация (если она возможна) должна соответствовать диагнозу. Если в качестве примера рассматривать заболевание сколиоз, то основной диагноз можно детализировать и это даст дополнительные информативные признаки (таблица 5). При постановке диагноза сколиоз, ортопед соотносит заболевание по различным существующим классификациям: причины возникновения, возраст диагностирования заболевания, форма искривления и т.п. конечные диагноз записывается как совокупность классов сколиоза.
Таблица 5
Детализация признака «основной диагноз» для пациентов, страдающих сколиозом
Признак Описание признака
Причины возникновения Указывается причина развития заболевания, в случае, если причина не известна, сколиоз относят к классу идиопатический
Возраст диагностирования инфантильный (1 - 2 год), ювенильный (4 - 6 лет), адолес-центный (10 - 14 лет)
Форма искривления Выявляется количество дуг искривления: С - и Э - образный
Локализация Указываются места искривления позвоночника: шейный, грудной, поясничный, комбинированный.
Степень деформации в зависимости от нагрузки Определяется как разница значений между значениями рентгенологического обследования стоя и лежа
Рентгенологическая классификация Рентгенологическая классификация (по В. Д. Чаклину): 1 - 4 степень
Прием медицинским специалистом, как правило, не обходится без результатов анализов и дополнительных обследований. Анализы и дополнительные обследования также можно хранить в виде набора параметров. Например, для пациентов, страдающих сколиозом, в качестве дополнительного обследования выступают результаты рентгенологического обследования (табл. 6).
В итоге имеем 41 признак, описывающий каждый объект исследования. Все признаки объединяются в итоговую ТЭД. В столбцах ТЭД указываются признаки объекта, а в строках - значения признаков для конкретного объекта.
Результаты
Предложена методика формализации медицинской информации, позволяющая использовать ТЭД для сбора медицинских данных из неэлектронных источников информации и объединения их в ЭМК с целью последующего анализа. Далее предполагается, используя методы интеллектуального анализа данных, решить задачи классификации и прогнозирования. Решение этих задач позволит прогнозировать динамику заболевания; результат проводимого лечения; риски, которые могут возникнуть после проведения лечения, что позволит более тщательно планировать тактику лечения для каждого пациента.
ЛИТЕРАТУРА
1. Степанова А.В. Информатизация российского здравоохранения: проблемы и пути их решения / А.В. Степанова // Здравоохранение: Журнал для руководителя и главного бухгалтера. 2005. № 5.С. 183-187.
2. Сайт министерства здравоохранения РФ [Электронный ресурс] / 2012-2014 Министерство здравоохранения РФ. - Режим доступа: www.rosminzdrav.ru, свободный. Загл. с экрана. Рус.
3. Зингерман Б.В. Национальный стандарт «Электронная история болезни. Общие положения» и его роль в создании медицинских информационных систем и единого информационного пространства здравоохранения / Б.В. Зингерман, Н.Е. Шкловский-Корди // Врач и информационные технологии. 2008. № 1. С. 44-52.
4. Долинина О.Н. Отладка нейросетевой экспертной системы для офтальмологии / О.Н. Долинина, А.К. Кузьмин // Вестник СГТУ. 2011. № 4 (62) Т. № 4. С. 248-252.
5. Дюк В.А. Информационные технологии в медико-биологических исследованиях / В.А. Дюк, В.Л. Эмануэль. СПб, 2003. 525 с.
6. Шульга Т.Э. Организационные принципы подготовки ГГ-специалистов / Т.Э. Шульга // Прикладная информатика. 2011. № 3. С. 29-52.
7. Островский К.А. Классификация и тестирование производительности способов хранения таблиц в задачах обработки экспериментальных данных / К.А. Островский // Молодой ученый. 2011. № 6. Т. 1. С. 120-129.
8. Википедия свободная энциклопедия [Электронный ресурс] / 2012-2014 Википедия свободная энциклопедия. Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Сколиоз, свободный. Загл. с экрана. Рус.
9. Федеральный закон Российской Федерации от 2 июля 2013 г. № 185-Ф3 «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации»
10.Концепция развития системы здравоохранения в Российской Федерации до 2020 года [Электронный ресурс] / 2012-2014 Министерство здравоохранения РФ. Режим доступа: http://www.rosminzdrav.ru/health/zdravo2020, свободный. Загл. с экрана. Рус.
11.Московский центр ВОЗ. МКБ-10 (Международная статистическая классификация болезней). В 2 т. Т. 1 / Московский центр ВОЗ. М.: Медицина, 2003. 924 с.
Таблица 6
Детализация рентгенологического обследования
Признак Описание признака
Дата обследования Дата проведения обследования
Стоя основная дуга Количество градусов в отклонении от нормального положения
Лежа основная дуга Количество градусов в отклонении от нормального положения
Стоя компенсаторные дуги Количество градусов в отклонении от нормального положения
Лежа компенсаторные дуги Количество градусов в отклонении от нормального положения
Власенко Алена Ивановна -
аспирант кафедры «Прикладная информатика и программная инженерия» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.
Alena I. Vlasenko -
Postgraduate
Department of Applied Computer Science and Software Engineering
Yuri Gagarin State Technical University of Saratov
Статья поступила в редакцию 15.03.14, принята к опубликованию 20.06.14
