Объектно-реляционная модель медицинской информационной системы Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

W-ЩШШ

kJH

I и информационные

технологии

Информационные системы для стационарной и специализированной медицинской помощи

Материалы конференции «Информационное обеспечение реализации национального проекта «Здоровье»

А.В.ГУСЕВ,

к.т.н., старший программист вычислительного центра ОАО «Кондопога», Карелия, e-mail: gusev@kbk.onego.ru

ОБЪЕКТНО-РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ МЕДИЦИНСКОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

В работе

представлено

описание основных

технологических

решений,

выбранных при

проектировании

медицинской

информационной

системы

«Кондопога»,

и даны примеры

эффективности

этих решений.

Г

В настоящее время для отечественных ЛПУ предлагается не менее 78 комплексных медицинских информационных систем (КМИС), декларирующих возможности полной автоматизации клинической, административной и финансовой составляющих работы ЛПУ (Элья-нов М.М., 2006). Конкуренция в этом сегменте рынка МИС постепенно усиливается, при этом разработчики докладывают о росте числа инсталляций их продуктов и предлагают все новые функциональные возможности (Гусев А.В., 2006). Уже нередки стали заявления о переносе акцентов от автоматизации отдельных бизнес-процессов ЛПУ к внедрениям регионального уровня. Вместе с тем пока редки случаи длительной (5 и более лет) работы ЛПУ в условиях комплексной автоматизации и перехода к целиком безбумажным технологиям работы врачей и медсестер. Поэтому разработка модели КМИС, способной обеспечивать возможность работы всех без исключения сотрудников ЛПУ в течение длительного срока, является актуальной задачей.

При разработке нашей КМИС «Кондопога» были поставлены 3 ключевые цели:

♦ разработать и внедрить КМИС, предоставляющую возможность полной автоматизации ЛПУ и отказа от бумажных носителей информации;

♦ обеспечить постоянную высокую производительность системы в течение максимально длительного срока ее эксплуатации (желательно бесконечного срока) и при этом в максимальной степени сократить финансовые затраты на обеспечение этого требования;

♦ обеспечить максимально возможную безопасность хранения и обработки медицинских данных в КМИС.

© А.В.Гусев, 2006 г.

Информационные системы для стационарной и специализированной медицинской помощи

Материалы конференции «Информационное обеспечение реализации национального проекта «Здоровье»

www.idmz.ru 2006, №4

ГЧЯЯ

I Ы.МЯЯ

Эти цели являются важнейшими факторами, способными повысить качество лечебнодиагностического процесса в ЛПУ и обеспечить оправданность затрат на внедрение КМИС.

Проектирование модели КМИС «Кондопога» было выполнено в несколько этапов. Каждый из них сопровождался четко сформулированной целью, анализом возможных путей решения, соответствующими исследованиями и моделированием вариантов и принятием окончательного решения, которое в свою очередь определяло дальнейшие шаги.

Первоначально был осуществлен выбор платформы. В ходе исследований различных вариантов наш выбор остановился на пакете групповой работы ® Lotus Notes/Domino (LND) как наиболее подходящей платформы для разработки системы электронного документооборота лечебного учреждения. LND является объектно-ориентированным решением и имеет богатые функциональные возможности, включая мощную и тщательно проработанную подсистему безопасности, встроенный сервер БД, почтовый и http-сервер, службы работы в кластере и репликации и т.д. Вместе с этим общепризнано, что у LND есть ряд «слабых» мест: недостаточные возможности для составления отчетов, отсутствие поддержки реляционных БД и некоторые другие, которые делают эту систему не пригодной для разработки, например, задач бухгалтерии, статистики и т.д. В результате получалось, что для решения большинства клинически ориентированных задач объектноориентированная платформа LND подходила хорошо, однако вместе с этим имелся ряд важнейших задач, требующих использования реляционной СУБД. В связи с этим мы столкнулись с дилеммой выбора. Для ее решения мы приняли на вооружение принцип построения

КМИС на основе объектно-реляционного дуализма, предложенного и обоснованного в работах Гулиева Я.И. с соавторов. (ИПС РАН, 2000-2002). Кратко суть этого принципа сформулирована следующим образом: реляционный подход силен там, где объектно-ориентированный подход слаб, и наоборот. Однако оба этих подхода являются комплементарными и имеется возможность такого их использования, при котором преимущества усиливаются, а недостатки нейтрализуются (ИС КОТЕМ-2001: Требования, проблемы, решения/А.К.Айламазян, Я.И.Гулиев и др.). Это положение легло в основу системы, которая в данный момент базируется на симбиозе 2 платформ: LND R7 и Microsoft SQL Server 2005.

Второй задачей была разработка объектной модели системы. Основу составил электронный документ (ЭД) с персональной информацией о пациенте. Документы объединены в логическую структуру, оптимизированную для поликлиники, - электронную амбулаторную карту (ЭАК) или для стационара (санатория) - электронную историю болезни (ЭИБ). Базовые возможности системы предоставляют совместный доступ (чтение, изменение, создание, удаление, перенос между БД) к ЭД с учетом прав доступа, в том числе через native-клиента или через web. В ходе этого этапа были разработаны принципиальные концепт-модели всех видов медицинской документации: дневниковые записи, результаты лабораторной и функциональной диагностики, лучевой диагностики, записи о выполненных лечебных процедурах, листы назначений, выписки и эпикризы, карты диспансерного наблюдения и карты профосмотров и т.д. Со временем эти документы дополнялись специализированными редакциями и функциями автоматической обработки, но

71

Информационные системы для стационарной и специализированной медицинской помощи

F4M

Ы.МЛЛ

I и информационные

технологии

Материалы конференции «Информационное обеспечение реализации национального проекта «Здоровье»

ГР

принципиальная их структура не менялась до сих пор. На втором этапе работы над КМИС «Кондопога» стал возможным полный переход ЛПУ к электронному документообороту, который впервые состоялся в санатории-профилактории г.Кондопога в январе 2000 г.

Третьей задачей явилось обеспечение стабильно высокой производительности системы на всем сроке ее эксплуатации. Не вызывает сомнений, что комплексная автоматизация ЛПУ приводит к постоянному и достаточно быстрому росту объема БД КМИС, а это в свою очередь вызывает снижение производительности системы. Фактически единственным весомым способом борьбы со снижением производительности является удаление устаревающей информации из БД, однако это противоречит основным требования к КМИС, особенно в поликлинике. Для решения этой задачи потребовалось разработать принципиально новую модель БД КМИС, получившую название «вариабельное ядро» (Моделирование и оценка эффективности функционирования медицинской информационной системы. Дисс...канд. тех. наук. Гусев А.В., 2004). КМИС, построенная на основе вариабельного ядра, позволяет физически исключать документы из БД ЭАК или ЭИБ, в специальный архив (без удаления). При этом поддерживает 2 методики: временная (при устаревании документов) или событийная (по команде пользователя, например, при сдаче закрытой ЭИБ в архив). За счет этого выделяется так называемая БД текущих документов (БД ТД) и удается либо полностью исключить рост БД ТД для ЭИБ либо заметно его замедлить для ЭАК. Логическое соединение БД ЭАК, ЭИБ и архива называется «вариабельное ядро». Более того, любая БД вариабельного ядра может быть физически разделена на неограниченное

количество частей, например, БД ТД ЭИБ может быть разбита на выделенные БД каждому отделению стационара. При этом каждая отдельная БД размещается на своем сервере, но функциональность и целостность информации во всей КМИС полностью обеспечивается за счет системы. Это позволяет значительно сократить нагрузку на сервер при обслуживании большого количества пользователей, что в свою очередь приводит либо к снижению требований к мощности сервера, либо к масштабированию системы без включения дополнительных аппаратных компонентов. Применение этой методики в санатории г.Кондопоги обеспечивает фактически моментальную работу с БД текущих ИБ вот уже в течение 6 лет. Вместе с этим ни один документ не был удален из системы и архив всех ЭИБ насчитывает свыше 4,5 тыс. общим объемом 1.5 Гбайт.

Последней задачей в разработке современной модели КМИС «Кондопога» явилось решение проблемы различных электронных журналов и подсистем, особенно большое количество которых требуется для поликлиники. Так, редакция ИС «Кондопога» для поликлиники содержит следующие подсистемы: ЭАК, вакцинопрофилактика, диспансерное наблюдение, профосмотры, клинико-экспертная работы, флюоротека, работа консультантов, вызовы врача на дом, журналы выписанных рецептов, ЛВН, паспорт участка, план операций и многие другие. Известно, что чем меньше различных представлений данных и индексов в текущей БД приходится поддерживать серверу, тем ниже время отклика на запросы пользователей, а значит, тем более производительна работа с системой. Показатель времени отклика особенно критичен в работе участковых врачей поликлиники, обслуживающих 20-25 человек за

Информационные системы для стационарной и специализированной медицинской помощи

Материалы конференции «Информационное обеспечение реализации национального проекта «Здоровье»

www.idmz.ru 2006, №4

ГЧЯЯ

I Ы.МЯЯ

4-часовой прием, а в случае эпидемии - до 4050 человек. Вместе с тем широкий спектр различных подсистем в поликлинике заставляет разработчика добавлять все большее число дополнительных представлений данных, что приводит к снижению производительности всех пользователей в целом. Решением этой проблемы явилось построение подсистем КМИС по принципу БД регистров. Для этого при сохранении определенных видов ЭД, нуждающихся в дополнительных представлениях данных, система делает связанную копию документа в отдельную БД регистр. При этом в копии текущего документа содержатся только самые необходимые поля (атрибуты). За счет этого созданная копия имеет минимально необходимый объем, как в итоге и вся БД регистра. Обслуживание необходимых представлений данных в ней требует значительно более малые вычислительные ресурсы сервера, к тому же физически выполняемые не в основной БД. Например, текущая БД ЭАК поликлиники г.Кондопоге имеет объем 2.5 Гбайт. Ежедневно требуется вести список необслуженных вызовов врача на дом в различных представлениях: по времени регистрации, по фамилиям пациентов и т.д. Выделение этого списка в БД регистра «Вызовы на дом» объемом всего 400-600 Кбайт позволило моментально обновлять самые разные представления данных в ней, а нагрузка при обслуживании сервером основной БД ЭАК связана только с общим списком ЭД в ней. Во время работы пользователей с подсистемой вызовов на дом до 95-98% всех запросов пользователей обращаются к БД регистра «Вызовы на дом», а не ко всей БД ЭАК. Так как объем этой БД минимален, то любые, даже самые сложные, запросы (например, гипертекстовый поиск) выполняются сервером в считанные мил-

лисекунды, а это значит, что необходимые результаты пользователь получает на экран моментально и вне зависимости от того, какой объем БД ЭАК в настоящее время накоплен в системе.

Применение описанные базовых технологических решений (объектно-реляционный подход, единая модель ЭД, «вариабельное ядро» и построение подсистем на основе БД регистров), позволило реализовать одну из самых важных возможностей системы - мультисерверную архитектуру и, например, основанную на ней возможность off-line доступа к системе. Мультисерверная архитектура позволяет распределить БД системы по неограниченному со стороны КМИС количеству серверов, в том числе территориально удаленных серверов, соединенных низкоскоростными каналами связи. При этом возможна инсталляция системы на самых различных уровнях: от небольшого ФАП на несколько рабочих мест до крупного регионального лечебно-диагностического комплекса или даже общегородского внедрения. В последнем случае можно использовать единую БД ЭАК всех пациентов города и в то же время отдельные БД ЭАК или ЭИБ, например, для стоматологических клиник, специализированных диспансеров и стационаров. При этом в какое бы ЛПУ города пациент не обратился, врачу максимально быстро и в надлежащем виде доступна вся медицинская информация о пациенте.

Разработанная на основе предложенной модели КМИС «Кондопога» в настоящее время вплотную подошла к возможности регионального внедрения как единого стандартного решения, обеспечивающего защиту инвестиций, высокую производительность, сохранность и безопасность хранимых в ней медицинских данных в течение всего срока ее эксплуатации.

73