Особенности хранения и передачи частично структурированной медицинской информации в АИС Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 004.9; 681.518

А. Л. Царегородцев

Югорский научно-исследовательский институт информационных технологий ул. Мира, 151, Ханты-Мансийск, 628011, Россия

E-mail: [email protected]

ОСОБЕННОСТИ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕДАЧИ ЧАСТИЧНО СТРУКТУРИРОВАННОЙ МЕДИЦИНСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В АИС

В статье рассматривается проблема хранения, обработки и передачи медицинских данных в распределенных автоматизированных информационных системах. Делается вывод о том, что медицинские данные следует рассматривать как частично структурированные. Для их хранения и обработки предлагается использовать XML-контейнеры. Показаны основные преимущества применения полуструктурированного подхода с использованием XML-контейнеров для передачи различных медицинских параметров.

Ключевые слова: телемедицина, медицинские данные, полуструктурированная информация, асинхронная медицинская система телеконсультаций.

Развитие телемедицинских технологий в России за последние 15-20 лет подняло уровень телемедицинских систем, постепенно превратив телемедицину из технологии для решения отдельных задач в развитые автоматизированные телемедицинские информационные системы, применяемые практически в каждом направлении медицинских услуг. В большинстве субъектов Российской Федерации используются различные телемедицинские системы, имеющие в своем составе как крупные, так и небольшие телемедицинские центры.

В настоящее время телемедицинские системы предназначены для проведения телеконсилиумов, консультаций между врачами или между врачами и пациентами, динамического наблюдения за состоянием больного, дистанционного обследования, телеобучения. Телемедицинские информационные системы, предназначенные для проведения консультаций, принято разделять на видеоконсультации, консультации по телефону и текстовые консультации с использованием сопроводительной информации.

Консультирование по телефону широко известно в России. Например, проведение теле-мединских консультаций по телефону во время военных операций, стихийных бедствий и катастроф. Другим примером может служить «Домашняя медицина», зачастую основанная на применении подхода, базирующегося на эксплуатации телефонных линий [1]. Такое общение очень эффективно в случае консультирования больных, страдающих астмой или сердечно-сосудистыми заболеваниями. Если же врачу необходимо ознакомиться с дополнительной текстовой, графической, видеоинформацией по консультации, данный вид медицинского консультирования совершенно непригоден по понятным причинам.

Видеоконсультирование между врачами в современных телемедицинских системах занимает особое место. Термин «телемедицинские системы» в большинстве случаев ассоциируется с проведением видеоконсультаций, телеконсилиумов, дистанционных обучающих видеокурсов между врачами или между врачами и пациентами. Данный вид медицинских консультаций помогает передавать различную видеоинформацию на расстоянии от одного врача к другому. Однако при проведении видеоконсультаций также существует ряд проблем. В частности, большую часть данных по консультации обычно составляют исследования, анализы, истории болезни, рентгеновские снимки, томограммы, УЗИ, кардиограммы, различная текстовая и графическая медицинская информация. Для передачи этой сопутствующей информации по консультации больше подходят стандартные средства передачи информации, например, с помощью электронной почты или через Интернет. Так как при передаче информации по электронной почте или через Интернет существует задержка, то такие медицинские системы обычно называют отложенными или offline телемедицинскими системами. В последнее время к подобным телемедицинским информационным системам прикрепился термин - асинхронные телемедицинские системы.

ISSN 1818-7900. Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии. 2010. Том 8, выпуск 2 © А. Л. Царегородцев, 2010

Телемедицинские системы, предназначенные для проведения отложенных консультаций, широко развиты в России и обычно используются в субъектах РФ, где слабо развита информационная инфраструктура. Кроме того, главным преимуществом этих систем является удобство их использования. С помощью таких систем изучают медицинскую информацию о пациенте, для этого не нужно назначать определенное время для проведения телеконференции или видеоконсультации. Врач может ознакомиться с медицинской информацией о пациенте в свободное время, а так как большинство консультирующих врачей в медицинских центрах являются крупными специалистами, время которых строго распределено, возможность отложить изучение информации по консультации на приемлемое время является очень удобным и выгодным в использовании.

В телемедицинских системах, предназначенных для проведения отложенных консультаций, также существует ряд проблем. В первую очередь это распространенная проблема передачи и хранения медицинских данных. В телемедицинских системах циркулирует различная медицинская информация, которую в большинстве своем трудно привести к структурированному виду. Например, данные по консультации для одного профиля обследования и для другого могут иметь абсолютно разнородную структуру. Кроме того, даже для одного и того же профиля обследования по консультации нерегулярность структуры данных часто является закономерностью. В различных источниках такую информацию называют слабоструктурированной, полуструктурированной, частично структурированной или информацией с неявной структурой. Например, известны высказывания: «Полуструктурированные данные -это данные, которые обладают некоторой структурой, но не являются жестко структурированными. Примером полуструктурированных данных может служить запись в медицинской карте. Так, для одного пациента она может содержать перечень прививок, для другого - показатели роста и веса, для третьего - операции, которые ему сделали. Другой пример полу-структурированных данных - юридические документы, генеалогические записи...» [2].

Значительное количество медицинских данных хоть и имеет некоторую структуру, но она является неявной. Например, медицинские информационные системы могут включать большое количество различных показателей, классификация которых не разработана. Кроме того, медицинские данные иногда имеют неизвестную структуру, примером чего могут служить мультимедийные данные или документы со структурированным текстом.

В ряде случаев большая часть медицинских данных, работу с которыми необходимо автоматизировать, имеют четкую структуру. Для хранения этой части данных используют традиционные системы управления базами данных и разрабатывают методы связи структурированных данных с оставшимися данными, которые не удалось структурировать и которые приходится хранить не в базе данных, а в других системах, например, в файловой системе.

Кроме всего вышесказанного, медицинские данные подвергаются частому изменению. Примером могут служить медицинские отчеты, в которых каждый год одни показатели добавляются, а другие исчезают.

В настоящее время для хранения медицинской информации по консультации в телемедицинских системах используются реляционные базы данных. Как известно, они предназначены для хранения строго структурированной информации и не очень удобны для хранения данных, имеющих неявную или слабую структуру. «Полуструктурированные данные сложно хранить в реляционной базе данных, поскольку в этом случае у вас либо много различных таблиц (что означает многочисленные соединения и продолжительное время поиска), либо единственная таблица с множеством пустых колонок. Полуструктурированные данные очень легко хранить как XML, и они великолепно подходят для XML-базы данных» [2].

При работе с медицинскими данными часто появляются проблемы, связанные с определением структуры их хранения и передачи. В этих случаях принято применять следующий подход: структура хранения и передачи медицинских данных определяется в процессе заполнения базы данных или формирования XML-контейнеров. Использование такого подхода дает наибольшую гибкость и предоставляет возможность свободно изменять структуру представления данных.

Медицинскую информацию можно преобразовать в реляционную модель, но при этом, как правило, возникают большие накладные расходы, особенно при выполнении запросов к базе данных с этой информацией. Решением проблемы, как уже было сказано, может стать

использование XML для хранения и передачи различной медицинской информации по консультации. Структурированная информация при этом остается в реляционной базе данных, так как применение инфраструктуры реляционной системы для хранения данных XML может оказаться более целесообразным по сравнению с использованием недавно разработанных СУБД XML [3].

Пример таких автоматизированных информационных систем в России уже есть. Например, в Югорском НИИ информационных технологий группа разработчиков при моем непосредственном участии разработала асинхронную медицинскую систему Доктор№^ предназначенную для проведения телемедицинских консультаций между врачами. Данная система включает в себя функционал телемедицинских систем реального времени и отложенных консультаций.

Основными функциями телемедицинской системы АМС floKTopNet являются:

• проведение консультирования между врачами;

• проведение консультирования между врачами и пациентами;

• обмен дополнительной информацией по консультации в произвольном формате;

• проведение видеоконсультаций между врачами;

• проведение консилиумов между врачами;

• захват видео в консультацию с источников видеозахвата;

• работа с DICOM-изображениями, полученными с медицинских приборов;

• информирование об этапах консультирования врачей (СМС и электронная почта);

• работа с консультациями: поиск, сканирование, экспортирование в MSWord, печать консультаций и т. п.;

• совместная работа над результатами медицинских исследований в реальном времени.

Телемедицинская система, разработанная нами в ЮНИИ ИТ, является распределенной системой, построенной с использованием свободно распространяемого программного обеспечения. Данная телемедицинская система не зависит от аппаратной платформы и может работать как под управлением операционных систем семейства MS Windows, так и под UNIX-подобными операционными системами. Передача медицинской информации между клиентами в телемедицинской системе происходит по протоколу HTTP. Медицинские данные передаются в XML-формате, при этом вся информация, циркулирующая в системе, является обезличенной. Обмен медицинской информацией между клиентом и сервером показан на рисунке.

Принцип передачи медицинской информации

Вся информация по консультации формируется в специальным образом организованные XML-контейнеры и передается на сервер.

На сервере данные разбираются и заносятся в центральную базу данных. Использование XML-контейнеров для хранения и передачи медицинских данных предоставляет возможность:

• упростить структуру базы данных;

• увеличить скорость доступа к данным в базе данных;

• уменьшить время поиска данных в базе за счет отсутствия глубокой иерархии данных;

• упростить процедуру занесения медицинских данных в базу;

• легко и быстро изменять структуру хранения данных в базе данных в случае необходимости;

• упростить приведение медицинских данных к общей структуре при попытке интеграции их из разнородных источников данных.

Таким образом, хотелось бы отметить, что развитие телемедицинских систем, сочетающих в себе функционал видеоконсультаций и отложенных консультаций, а также обмен медицинскими данными в XML-формате, является одним из вероятных путей развития автоматизированных информационных систем, предназначенных для обмена медицинскими данными.

Список литературы

1. Калинчук С. В. Определение эффективности телемедицинского консультирования методами доказательной медицины // Інтегративна антропологія. 2008. № 2. С. 51-54.

2. Bourret R. XML and Databases. URL: http://www.rpbourret.com/xml/XMLAndDatabases.htm.

3. Грейвс М. Проектирование баз данных на основе XML: Пер. с англ. М.: Вильямс, 2002. 640 с.

Материал поступил в редколлегию 04.02.2010

A. L. Tsaregorodtsev

FEATURES OF STORAGE AND TRANSFER OF SEMI-STRUCTERED MEDICAL INFORMATION IN THE AUTOMATED INFORMATION SYSTEMS

In article the problem of storage, processing and transfer of the medical data in the distributed automated information systems is considered. The conclusion that the medical data should be considered as partially structured becomes. For their storage and processing it is offered to use XML-containers. The basic advantages of application of the semistructured approach with use of XML-containers for transfer of various medical parametres are shown.

Keywords: telemedicine, the medical data, the semi-structured information, asynchronous medical system of teleconsultations.