CC BY
19Системы телекоммуникации, устройства передачи, приема и обработки сигналов
УДК 616.31
Е. В. Садыкова, Ахмед М. А. Абдувда
Санкт-Петербургский государственный электротехнический
университет "ЛЭТИ"
Система поддержки принятия решений врача-бактериолога микробиологической лаборатории
Представлена система поддержки принятия решений врача бактериологической лаборатории для регистрации микробиологических исследований, ведения электронных журналов, составления отчетов, проведения контроля качества медицинских действий и прогноза заражения внутрибольничной инфекцией.
Система поддержки принятия решений, СУБД Cache, микробиологические исследования, электронный журнал бактериологической лаборатории
Одним из направлений интенсивного внедрения компьютерных технологий в каждодневную практику персонала лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ) является создание систем поддержки принятия решений (СППР).
СППР медицинских специалистов при своевременном и правильном использовании повышают качество обслуживания населения и помогают осуществлять постановку диагноза, оптимально сочетая опыт врача с возможностями автоматизации сбора и интерпретации диагностических данных, ведения медицинской документации, создания баз знаний о заболеваниях, которые позволяют формировать алгоритмы диагностики и лечения больных [1].
Разработка СППР для бактериологической клинико-диагностической лаборатории (КДЛ) ЛПУ является непростой задачей из-за специфичности используемых методик, результатом которых являются выделение и идентификация микроорганизма с рядом характеристик его биологических свойств, включая чувствительность к антимикробным химио-терапевтическим препаратам. Длительность проведения бактериологических исследований в КДЛ варьируется от двух до десяти дней. Интерпретация результатов требует высокого профессионализма от врача-бактериолога [2].
При формировании результата необходимо проанализировать весь ход бактериологического исследования, поэтому врач регистрирует и описывает каждый этап. Ежедневно врач-бактериолог заполняет до семи и более журналов вручную. Таким образом, для регистрации результатов анализов в ходе исследования врач-бактериолог в день затрачивает более 2-3 ч. Еще больше времени тратится на составление статистических отчетов о работе лаборатории за определенный период времени.
После проведенных бактериологических исследований на основании полученных данных можно построить прогноз заражения больных стационара внутрибольничной ин-
60
© Садыкова Е. В., Абдувда Ахмед М. А., 2009
фекцией. Поэтому результаты имеют значение не только для пациента, у которого проводились аналитические исследования, но так же и для всех больных ЛПУ [3].
В связи с реализацией в Санкт-Петербурге "Программы информатизации системы здравоохранения 2008-2010 гг." и высокой потребностью в специализированных информационных системах для практического здравоохранения актуальной задачей является разработка СППР для автоматизации регистрации и учета проведенных аналитических исследований и всестороннего анализа полученной диагностической информации.
Специалистами кафедры биомедицинской электроники и охраны среды Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина) на основе данных, предоставленных специалистами бактериологической лаборатории детской инфекционной больницы № 5 имени Н. Ф. Филатова, разработана СППР "BakLab" врача-бактериолога для ЛПУ инфекционного профиля.
Технология разработки СППР "BakLab". При разработке системы поддержки принятия решений врача бактериологической лаборатории "BakLab" использовалась CASE-технология.
СППР "BakLab" разрабатывалась в несколько этапов. Построена модель предметной области, произведено отображение этой модели в модель данных, и по модели данных созданы физические структуры данных. Таким образом, выделено два уровня представления модели данных - логический и физический.
На этапе моделирования данных на логическом уровне разработана концептуальная модель, которая отображена в систему баз данных. Объектами модели на логическом уровне являются сущности и атрибуты.
На физическом уровне данные зависят от выбранной СУБД, фактически являясь отображением системного каталога. В физической модели содержится информация обо всех объектах базы данных (БД).
СУБД имеет древовидную структуру в виде ориентированного графа. В БД данные представлены в виде набора узлов. Каждый узел дерева хранит данные и имеет некоторое количество ориентированных связей с узлами-потомками. В структуре не требуется, чтобы узлы-потомки и узлы, имеющие один узел-предок, были одного типа. Узел содержит открытый список связей с многочисленными узлами того же типа, разрешая прямое представление связей "многие-к-многим".
Физически СППР реализован на языке СУБД Cache, и поэтому данные хранит в виде глобальных разряженных деревьев с символьной упорядоченностью узлов. Представление данных объекта можно упрощенно описать в виде деревьев "АСловарь" и "АТаблица№". Знак "А" в именованной метке дерева означает в СУБД Cache, что это дерево должно храниться в БД. Деревья имеют следующие структуры.
АТаблица№: ('Код записи', 'Название атрибута') = 'Значение атрибута';
АСловарь: ('Название атрибута', 'Значение атрибута', 'Номер таблицы', 'Код Записи') = "".
Один экземпляр такого объекта представляет собой совокупность нескольких деревьев "АТаблица№" (их названия отличаются номером №) и части дерева "АСловарь", определяющейся совокупностью названий атрибутов, включенных в этот экземпляр объекта.
Каждое дерево млТаблица№м определяет массив данных, который можно рассматривать как таблицу со столбцами, именованными названиями имеющихся в этой таблице атрибутов, и строками, именованными кодом записи. Значения дерева "лТаблица№°" являются полями данной таблицы и рассматриваются как значения атрибутов.
В каждой таблице названия всех столбцов и строк разные. Для любых двух таблиц в пределах одной БД совпадение кодов записей роли не играет, а совпадение части названий атрибутов, напротив, весьма существенно, так как обеспечивает связь между разными таблицами. Связь осуществляется через общие значения атрибутов с одинаковыми названиями. Связи таблиц из разных экземпляров объектов свидетельствуют о связанности этих экземпляров между собой.
Связь между таблицами осуществляется с помощью дерева "лСловарь" при условии, что значениями атрибутов являются слова. В объекте СППР существует одно дерево '^Словарь" для всей совокупности имеющихся данных. Это дерево определяет массив данных, который можно рассматривать как множество словарей атрибутов, по одному на каждое название атрибута. Словарь атрибута можно рассматривать как совокупность отсортированных в алфавитно-цифровом порядке слов (значений соответствующего атрибута), записанных вертикально в столбце. Справа от этих слов приписана одна пара или несколько пар "номер таблицы/код записи". Каждая такая пара является "адресом" вхождения данного слова.
У каждого слова таких "адресов" может быть один или несколько. Два или несколько разных значений одного атрибута связаны между собой, если им приписаны одинаковые "адреса".
СППР содержит в себе четыре основных программных класса: класс доступа к базе данных, класс доступа к оконному интерфейсу, класс-библиотеку отработки методов по умолчанию и класс-транслятор. Трансляция спроектированного объекта в исполняемый код осуществляется транслятором, исходя из строк описания этого объекта. Полученный класс содержит в себе базовый алгоритм, описание всех экранных форм спроектированного объекта и тексты всех переопределенных методов. При исполнении методов класс проверяет наличие в себе переопределенных методов и в случае их отсутствия обращается к модулю-библиотеке методов по умолчанию. Взаимодействие класса с базой данных и оконным интерфейсом осуществляется через модули.
Спецификация объектов и понятий БД "Справочная информация" приведена в таблице.
Большое внимание при разработке СППР "ВакЬаЬ" уделено экранным формам, которые содержат в себе совокупность исполняемых элементов - методов. В общем случае
Элемент Код Значение кода Длина кода Тип данных Ключ
Объект 102 Справочники 2 - -
S1 Справочник биоматериалов 3 - -
S11 Биоматериал 1 -го уровня 4 - -
Понятие kMat Код материала - FREE Ключ
aMat Вид материала - FREE -
Объект S112 Биоматериал 2-го уровня 6 - -
Понятие kMat Код материала - FREE Ключ
aMat Вид материала - FREE -
Объект S2 Справочник отделений 3 - -
метод представляет собой алгоритм, состоящий из других методов более низкого уровня, связанных между собой М-кодом. Совокупность всех имеющихся методов образует сетевую структуру, на нижнем уровне которой находятся М-функции работы с базой данных и функции работы с оконным интерфейсом. Для пользователя доступен весь набор методов, из которых он может составить интересующий его алгоритм и оформить его в виде отдельного метода.
Описание СППР "BakLab". Бактериологическая КДЛ выполняет следующие виды деятельности:
• исследование материала, полученного от больных с признаками заболевания микробной этиологии;
• оценку эпидемиологической ситуации в отделениях на основе анализа результатов бактериологических исследований за определенный период времени;
• участие в разработке тактики использования химиотерапевтических препаратов на основании данных о возбудителях, выделяемых в стационаре, и динамики изменения их чувствительности к антибиотикам.
На основании описания деятельности бактериологической лаборатории [1], разработанная СППР "ВакЬаЬ" выполняет следующие функции (рис. 1):
• регистрацию поступивших заявок на бактериологические исследования;
• ведение журналов бактериологических исследований;
• ввод и распечатку результатов исследований бактериологической лаборатории;
• печать регистрационных журналов бактериологической лаборатории;
• обеспечение быстрого поиска и доступа к информации о проведенных исследованиях;
• формирование статистических отчетов о работе лаборатории за определенный период времени;
• проведение внутрилабораторного контроля качества;
• прогнозирование заражения больных внутрибольничной инфекцией;
• информационную поддержку врача в виде справочной информации медицинского назначения.
Структура СППР "BakLab". Структура СППР представлена на рис. 1 в виде схемы взаимосвязей между базами данных. При разработке системы спроектировано три БД, в которых хранится информация о пациентах и об аналитических исследованиях, проведенных лабораторией, о статистических методах обработки данных для построения прогноза заражения больных внутрибольничной инфекцией, а также справочная информация для поддержки принятия решений врача-бактериолога: БД "Карта пациента"; БД "Бактериологические журналы"; БД "Справочная информация, статистические методы". Схема взаимосвязей между БД представлена на рис. 2.
БД "Карта пациента" включает в себя сведения о пациенте, которые заносятся при его первой регистрации, сведения о лабораторном анализе, о назначенных и проведенных исследованиях, о ходе исследований, а также об их результатах.
Экранная форма "Карта пациента" - форма для первичной регистрации пациента в БД (ввода общих сведений о пациенте), регистрации лабораторного анализа и назначения необходимых исследований.
Заведующий лабораторией
I
Ввод параметров отчета:
Период, отделение, биоматериал, микроорганизм
Вывод результата на печать
Вывод отчета на печать
Ввод параметров поиска:
• ФИО, возраст;
• № ИБ, № анализа;
• отделение;
• дата забора;
• дата доставки;
• материал
Формирование бланка результата
Ввод данных
Данные о пациенте Данные бактериологических исследований
Выбор бактериологического журнала из списка
Формирование журнала за период
Рис. 1
Каждому исследованию соответствует экранная форма. Формы содержат сведения о лабораторном эпизоде и поля для описания хода исследования. В каждой форме есть меню для переключения соответствующих разделов описания исследования.
БД "Бактериологические журналы" - журнал, автоматически формируемый на основании данных о пациенте и ходе проведенных исследований, взятых из БД "Карта пациента". На рис. 3 в качестве примера приведена экранная форма "Журнал исследований на возбудителей гнойно-септических исследований". БД "Справочная информация, статистические методы" является справочным средством поддержки принятия решений врача-бактериолога. Она содержит справочники и классификаторы, необходимые для ведения БД "Карта пациента" и "Бактериологические журналы". Справочники заполняются сотрудниками лабора-
Рис. 2
J ЖУРНАЛ БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ НА ВОЗБУДИТЕЛЕН ГНОЙНО СЕПТИЧЕСКИХ ИНФЕКЦИИ
U
СФОРМИРОВАТЬ ЖУРНАЛ ДЛЯ ПЕЧАТИ ЗА ПЕРИОД
ЖИРНАЯ БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ГНОЙНО-СЕПТИЧЕСКИХ ИНФЕКЦИЙ
№ п/п Дата до ст. Фамилия Имя Отчество Возр. № Отд. № ИБ Материал забора г ^ Подпись
25.01 2... 25.01.2... ИВАНОВ ИВАН ИВАНОВИЧ 1 1 1 ГНОЙ ИВАНОВА М.Ф
Диагноз открытая рана
Результат, дата выдачи Микроорганизм
МИКРООРГАНИЗМЫ
Е. aerogenes
Чувствительность к антибиотикам:
Антибиотик Диаметр зоны Чувст-ть
АМПИЦИЛЛИН 12 R
ГЕНТАМИЦИН 10 16 S
КАНАМИЦИН 20 S
Первичный посев:
Среда Наличие роста Кол-во колоний Описание колоний Хар-ка
5=£ КРОВЯНОЙ АГАР НЕТ РОСТА
СРЕДА САБУРО НЕТ РОСТА
СРЕДА ЧИСТОВИЧА ХАРАКТЕРНЫЙ РОСТ 2 СРЕДНИЕ МАТОВЫЕ ГОЛУБОВАТЫЕ
ШОКОЛАДНЫЙ АГАР РОСТ+ 3 МЕЛКИЕ ЗАЗУБРЕННЫЕ КРАЯ ШЕРОХОВАТАЯ ПОВЕРХНОСТЬ ПРОЗРАЧНЫЕ СЕРЫЕ
Микроскопия ГРАМ ПОЛИМОРФНЫЕ ПАЛОЧКИ
Высев из бульона:
Среда Наличие роста Кол-во колоний Описание колоний
ЬУ. КРОВЯНОЙ АГАР НЕТ РОСТА
ШОКОЛАДНЫЙ АГАР РОСТ* 2 МЕЛКИЕ ПЛОСКИЕ ГЛАДКИЕ КРАН ГЛАДКАЯ ПОВЕРХНОСТЬ МАТОВЫЕ СЕРЫЕ
Дифференциальные среды:
Среда
ЖЕЛТОЧНО-СОЛЕВОЙ АГАР
Боихимическое свойство Описание
САХАРОЗА ■V
МАЛЬТОЗА
ДУЛЬЦИТ
г Пуск | Chameleon Clock. | С» 9. RECORD - Тр... | В] Основная част. ■ ■ | № БАКТЕРИОЛОГ. ■. ||"Ё
Рис. 3
' ЖУРНАЛ БАКТ...
' Безымянный - Р...
тории и дополняются в процессе работы. На рис. 4 представлена экранная форма "Ведение справочников", применяемая при заполнении и корректировке содержимого справочников.
Информация, введенная в справочники, используется при заполнении соответствующих полей выбором значений из развертывающихся списков. В справочниках с большим количеством информации предусмотрена многоуровневость. Указанный способ представления справочной информации позволяет обобщить схожую информацию по тем или иным признакам. В СППР такими справочниками являются справочник биоматериалов, справочник антибиотиков, справочник микроорганизмов, справочник диагностических сывороток и справочник описания колоний.
Прогноз заражения внутрибольничной инфекцией. Одним из критериев качества оказания медицинской помощи является показатель заболеваемости внутрибольничными инфекциями (ВБИ). Актуальность проблемы определяется слабым знанием специалистами практического здравоохранения реальной заболеваемости ВБИ в стационарах, что обусловлено сложностью их учета и недостаточностью проводимых профилактических и противоэпидемических мероприятий, а также наносимым такими заболеваниями значительным экономическим ущербом. СППР осуществляет прогноз заражения ВБИ на основе методов математической статистики.
Большую угрозу представляют ВБИ, связанные с распространением в стационарах полирезистентных к антибактериальным препаратам штаммов микроорганизмов. Выявле-
КАРТА ПАЦИЕНТА -|П|х|
СВЕДЕНИЯ 0 ПАЦИЕНТЕ:
Фамилия СИДОРОВА Имя ОЛЬГА Отчество СЕМЕНОВНА
|Дата рождения 26.01.2004 Возраст 2
Дата смерти Пол ЖЕНСКИЙ
№ Истории болезни 12
Диагноз:
СПРАВОЧНИК ИССЛЕДОВАНИЙ
Код Наименование исследования -И
Г1 1ип»ий,пи,пп о КАМ НА КАМПИЛОБАКТЕР
= 1 новый эпизод ^ КОК НА КОКЛЮШ
о ОК1 НА ОСТРЫЕ КИШЕЧНЫЕ ИНФЕКЦИИ
ПОСЛЕДНИЙ ЛАБ0РАТ0РН1 а ирр НА УСЛОВНО-ПАТОГЕННУЮ ФЛОРУ (ДЕТИ ДО 2-Х ЛЕТ)
Лаб. номер 2 и ЕРЕС НА ФЛОРУ С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К АНТИБИОТИКАМ
о 1ЕН НА ИЕРСИНИИ
Биоматериал: (ГНОЙНО ^ ШР НА ДИФТЕРИЮ
о 016 НА ДИСБАКТЕРИОЗ КИШЕЧНИКА
Дата забора 26.01.: о САН НА ГРИБЫ РОДА КАНДИДА
^ 5ТП ГЕМОЛИТИЧЕСКИЙ СТРЕПТОКОКК (С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ СЕРОГРУППЫ]
¡НАЗНАЧЕННЫЕ ИССЛЕДО о БЕМО НА ГЕМОКУЛЬТУРУ
* ирр НА УСЛОВН! о АЫА НА АНАЭРОБНУЮ ФЛОРУ
^ ЕРЕС НА ФЛОРУ 1 и 5ЕК ИССЛЕДОВАНИЕ СЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
о ВАК БАКТЕРИОСКОПИЯ МАЗКОВ
о ЕХР ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКА ОСТРЫХ НЕЙРОИНФЕКЦИЙ
о ИУЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НА НЕЙРОИНФЕКЦИИ
о кОК1 ИДЕНТИФИКАЦИЯ ВЫДЕЛЕННОЙ КУЛЬТУРЫ ОКИ
о кЕРКР ИДЕНТИФИКАЦИЯ ВЫДЕЛЕННОЙ КУЛЬТУРЫ ЭПКП
1 1 кбТАР ИДЕНТИФИКАЦИЯ ВЫЛЕННЫХ КУЛЬТУР СТАФИЛОКОККОВ
Рис. 4
ние таких штаммов, прерывание путей их распространения - одна из важных и трудноре-шаемых задач микробиологической и эпидемиологической служб. В СППР "ВакЬаЬ" автоматически осуществляется поиск штаммов микроорганизмов, резистентных к четырем и более антибактериальным препаратам при полной идентичности антибиотикограммы на остальные приведенные в анализе антибиотики. В результате формируется список выбранных полирезистентных микроорганизмов с указанием для каждого из них количества и перечня антибиотиков, к которым данный микроорганизм устойчив.
Система дает возможность отобрать списки больных, у которых выделены полирезистентные штаммы, на основании чего делается заключение о наличии признаков госпитального штамма и возможных путей его передачи.
Получение результатов и составление отчетов. После проведения исследования и регистрации всех его этапов врач-бактериолог должен зафиксировать в СППР результат, полученный в ходе исследования. Если в результате исследования патогенные микроорганизмы не выявлены и не обнаружен их рост, то в соответствующее поле системы вводятся значения "Нет роста", "Условно-патогенная флора не обнаружена", "Отрицательно" и другие. Если в ходе исследования были обнаружены микроорганизмы, то вводится значение "Микроорганизмы" и из справочника выбираются выделенные виды микроорганизмов. На основании ранее введенных в систему данных о предельных значениях диаметра зон задержки роста автоматически определяется степень чувствительности: R - устойчив; I -
умеренно устойчив; S - чувствителен. Значения степени чувствительности вносятся в отведенное поле для каждого антибиотика. Врач имеет возможность скорректировать полученный результат и изменить степень чувствительности по своему мнению. Если данные, заложенные в алгоритм, устарели или были изменены, то необходимо ввести новые значения в справочник антибиотиков. Перечень антибиотиков соответствует международной класссификации, а справочник микроорганизмов - последнему изданию "Определителя бактерий Берджи". Справочная система разработана таким образом, что позволяет пользователю самостоятельно дополнять все существующие классификаторы в связи с последними изменениями, а также пополнять словари развертывающихся списков, используемых при вводе информации. На основании фиксации результатов обследования СППЗ "ВакЬаЬ" формирует бланк ответа (рис. 5).
Система включает возможность составления статистических отчетов, предусматривающих получение данных по количеству:
• проведенных анализов;
• обследованных больных;
• исследованных материалов (конкретного вида);
• положительных высевов;
• выделенных микроорганизмов отдельных наименований.
Врач может получить эти показатели за любой промежуток времени по конкретному отделению или в целом по стационару.
Поисковая система СППР "ВакЬаЬ" позволяет найти пациента в БД по следующим параметрам:
• фамилия, имя, отчество;
• возраст;
• № истории болезни;
• № отделения;
• № анализа;
• дата забора материала;
• дата доставки материала;
• вид материала.
По заданным параметрам система осуществляет поиск и выводит результаты поиска на экран; карты найденных пациентов можно просмотреть, отредактировать или пополнить новыми данными.
В системе предусмотрена функция "Резервное копирование базы данных", позволяющая сохранять базу данных за определенный период в виде файла с дальнейшим восстановлением этих данных в случае необходимости.
БАКТЕ РИ ОЛОГ ИЧЕ СКИЙ АНАЛИЗ № 2
ФИО пациента сидорова ольга семеновна Возраст 2
Биоматериал: (гнойное) отделяемое ран
результат: микроорганизмы
Рис. 5
Список литературы
1. Садыкова Е. В. Информационные технологии в бактериологической лаборатории // Изв. СПбГЭТУ "ЛЭТИ". Сер. "Биотехнические системы в медицине и экологии". 2007. Вып. 1. С. 41-47.
2. Воробьев А. А., Кривошеина Ю. С. Основы микробиологии, вирусологии, иммунологии. М.: Академия, 2002. 230 с.
3. Алешукина А. В. Медицинская микробиология: Учеб. пособие. Ростов н/Дону: Феникс, 2003. 472 с.
E. V. Sadykova, Ahmed M. A. Abuowda Saint-Petersburg state electrotechnical university "LETI"
Decision-making support system for microbiological laboratory bacteriologist expert
Decision-making support system for bacteriological laboratory bacteriologist expert for microbiological researches registration, electronic journaling, reports drawing up, monitoring procedures ofmedical actions quality and intrahospital infection forecast on is presented.
Decision support system, DBMS Cache, microbiological research, electronic register of a bacteriological laboratory
Статья поступила в редакцию 6 апреля 2009 г.
