CC BY
96
Медицинские информационные системы
Др
W-ЩШШ
kJH
I и информационные
технологии
ib
Е.И.ШУЛЬМАН, к.б.н., начальник отдела информационных систем М.В.ГЛАЗАТОВ, ведущий программист Д.Ю.ПШЕНИЧНИКОВ, ведущий программист А.Г.МИКШИН, ведущий программист
Г.З.РОТ, к.м.н., директор-главный врач, академик РАМТН, заслуженный врач РФ
Некоммерческая организация «Фонд развития и оказания специализированной медицинской помощи «Медсанчасть-168», г.Новосибирск
КЛИНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ДОКА+ : РЕШЕНИЯ, СВОЙСТВА, ВОЗМОЖНОСТИ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
В арсенале современной медицины есть сотни диагностических методов и приборов, тысячи лекарственных средств. Но лечащий врач, на котором лежит вся ответственность за результат лечения, при решении вопросов о том, какие именно необходимо сделать пациенту назначения, как и сто лет назад, не имеет на своем рабочем столе ничего, кроме ручки и бумаги. В многочисленных и многотомных клинических руководствах и справочниках не всегда можно быстро найти нужные рекомендации, часто бывает трудно спроецировать их на имеющуюся у конкретного пациента клиническую картину. Теоретически решение этой проблемы состоит в использовании клинических (больничных, госпитальных) информационных систем (КИС). На практике же существующие в мире системы обладают серьезными недостатками, к числу которых относятся:
♦ ограниченность и недостаточная интеграция функций;
♦ регулярные или эпизодические потери данных;
♦ необходимость использования специального персонала для ввода информации;
♦ недостаточная функциональная гибкость;
♦ замедление работы медицинского персонала;
♦ низкий уровень пригодности к использованию.
Возможно, именно поэтому в настоящее время за рубежом все еще не существует доказательств эффективности коммерческих КИС [1, 2]. В России же создаваемые и используемые системы ориентированы в основном не на оказание помощи врачам в ходе ведения лечебно-диагностических процессов (ЛДП), а на решение традиционных вопросов документирования, учета и административного управления.
В статье рассмотрена КИС ДОКА+, разработанная на базе Фонда «Медсанчасть-168» [3]. Предназначение этой системы состоит именно в поддержке принятия врачебных решений в реальном масштабе времени. При ее проектировании ставилась цель разработать типовую КИС, которая помогала бы врачам в решении трех задач повышения качества медицинской помощи: увеличение клинической эффективности лечения, повышение уровня безопасности пациентов, рационализация расходов больницы. Создание такой КИС должно привести к получению доказательств эффективности применения типовой системы в больницах.
© Е.И.Шульман, Д.Ю.Пшеничников, 2007 г.
© М.В.Глазатов, А.Г.Микшин, Г.З.Рот, 2007 г.
Медицинские информационные системы
ПИРАМИДА СИСТЕМЫ ДОКА+
Поставленная цель создания КИС определила перечень основных возможностей для медицинского персонала, которые должны быть воплощены в системе. Анализ этого перечня привел к формированию списка важнейших свойств, которыми она должна обладать для достижения цели. Практическая реализация таких свойств в системе потребовала разработки на этапе ее проектирования ряда технических и технологических решений, в том числе инновационных.
Использованный подход к созданию и применению системы ДОКА+ удобно представить в виде пирамиды, состоящей из четырех уровней, в основании которой лежат эти решения (рис.1). Рассмотрим все уровни пирамиды, начиная с ее основания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
Структурная модель системы. Набор типов программных модулей системы и связи между ними определены разработанной структурной моделью.
На рис.2. показаны информационные связи между программными модулями четырех типов: модулями-генераторами, модулями-конструкторами, встраиваемы-
www.idmz.ru , Щ| 2007, ^
•4.
J,
ми и диалоговыми функциями. Структурная модель основана на выделении двух больших групп клинических процессов [4].
К первой группе относятся те процессы, правила ведения которых часто изменяются и, кроме того, различаются в разных больницах. Для их программной реализации используются универсальные программные модули - генераторы и конструкторы, позволяющие администраторам системы вносить в нее изменения при каждом изменении правил ведения таких процессов. Встраиваемые функции - простые скрипты (программные модули), не взаимодействующие с пользователем, играют вспомогательную роль и используются генераторами в тех случаях, когда требуется преобразование информации, хранящейся в базе данных (например, вычисление возраста пациента по дате рождения).
Ко второй группе относятся клинические процессы, правила ведения которых изменяются относительно редко и, кроме того, имеют небольшие различия в разных больницах. Для программной реализации каждого такого правила требуется уникальный программный модуль - диалоговая функция. Для изменения работы диалоговых функций при изменении таких правил служат параметрические настройки.
•s s
£ 5
I
м
* !
s z
и
Рис. 1. Пирамида системы ДОКА+
Медицинские информационные системы
Др
W-ЩШШ
kJH
I и информационные
технологии
Рис. 2. Информационные связи между программными модулями структурной модели
Компоненты модели - универсальные и уникальные программные модули, созданные на этапе разработки системы, являются инвариантным ядром системы. ИТ-персонал каждой больницы, внедрившей КИС, может при необходимости разрабатывать и включать в систему новые диалоговые и встраиваемые функции. Для реализации этой важной возможности потребовалось решить проблему создания пользователями системы новых атрибутов базы данных.
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ СТРУКТУРЫ ДАННЫХ
Структуры данных, обеспечивающие возможность создания и использования новых атрибутов без дополнительного программирования, были предложены одним из авторов этой статьи в 1986 г. для хранения данных в системе автоматизации медико-биологических исследований [5]. Позже такие структуры применялись P.Nadkarni с соавторами [6] для автоматизации научных исследований и получили в их работах название EAV (Entity-Attribute-Value). Суть этих структур состоит в том, что значения всех атрибутов системы, имеющих одинаковый тип, хранятся в одной таблице. Это и позволяет добавлять в базу данных новые атрибуты без каких-либо изменений программного кода. Создание пользователем нового атрибута сводится к вводу в систему его описания, для чего служит один из модулей-конструкторов (рис.2).
WEB-ТЕХНОЛОГИИ И OPEN SOURCE
К основанию пирамиды относятся и такие решения, принятые на этапе ее проектирования, как использование Web-технологий, а также свободно распространяемой ОС и инструментальных средств с открытым исходным кодом (Open source). Построение системы на основе Web-технологий уменьшает риск неудачного завершения внедрения, так как существенно облегчает ее освоение для той части персонала, которая умеет пользоваться Интернетом. Таких врачей становится со временем все больше и именно они берут на себя функцию лидеров внедрения системы, помогая остальным членам коллектива. Вторым существенным следствием применения Web-технологий для создания КИС является удобство работы персонала с такой системой. Третье следствие состоит в наличии готовых возможностей ее использования для телемедицинских консультаций, а также для телездравоохранения (взаимодействия больниц, применяющих систему, с органами управления здравоохранением через Интернет). Четвертое, но не последнее и не исчерпывающее весь список, следствие заключается в перспективах легкой адаптации системы к новым важным возможностям информационных технологий (голосовой ввод информации, мобильные устройства и т.д.).
Применение свободно распространяемой ОС и инструментальных средств с открытым исходным кодом позволяет существенно уменьшить как первоначальные затраты на приобретение системы, так и стоимость
Медицинские информационные системы
владения [7]. Такой подход облегчает и ускоряет внедрение, так как уменьшение расходов позволяет быстрее оснастить больницу полноценной сетевой архитектурой, а, следовательно, уменьшить длительность его первоначального, самого трудного для персонала, этапа.
КОНЦЕПЦИЯ ОБСЛЕДОВАНИЙ,
ВОЗДЕЙСТВИЙ И НАБЛЮДЕНИЙ (ОВИН)
Проведенный системный анализ важнейших ЛДП, связанных с различными обследованиями, воздействиями и наблюдениями за пациентами (назначение, планирование выполнения, выполнение, использование результатов, контроль выполнения, подготовка отчетов), привел к созданию концепции ОВиН, основанной на выделении ряда общих свойств существенной части немедикаментозных воздействий и динамических наблюдений, а также всех видов обследований [8]. По этой концепции все ОВиН разбиваются на естественные группы, определяемые в основном местом их выполнения (например, биохимические исследования, анализы крови и т.д.) или характером выполняемых действий (пункции, консультации и т.п.).
Реализация концепции ОВиН обеспечила универсальность механизмов конструирования и генерирования форм бланков ОВиН. Особенно важно, что результаты всех ОВиН хранятся в таблицах базы данных, имеющих специализированную структуру, что позволяет расширять списки ОВиН, назначаемых в больнице (при появлении новых методик обследований), путем создания новых бланков и описания входящих в них показателей. Реализованная в системе унификация процедур назначения, ввода результатов, представления (бланки, таблицы, графики) и статистической обработки данных ОВиН упрощает и ускоряет работу медицинского персонала.
При заказе врачом назначений названия ОВиН выводятся на экран монитора в виде двухуровневого справочника. Для включения в справочник новой группы ОВиН администратор системы должен добавить ее название к их списку. Для каждого нового обследования, воздействия или наблюдения необходимо создать с помощью программы-конструктора бланк и отнести его к одной из групп. Сразу же после этого название нового бланка появляется в списке ОВиН, которые может назначать врач.
ДИНАМИЧЕСКИЙ МНОГОСЛОЙНЫЙ ИНТЕРФЕЙС
Список препаратов, которые могут быть назначены врачом пациентам, состоит из сотен и тысяч пунктов. Поиск в таком списке требуемого для назначения препарата представляет собой основную трудность для врачей при работе с системами электронного назначения. Именно эта трудность приводит к отказу врачей от использования таких систем.
www.idmz.ru . Щ| 2007, ^
•4.
Л,
Для решения этой проблемы нами разработан и реализован в КИС ДОКА+ динамический многослойный интерфейс (ДМИ) [9]. Его суть заключается в том, что иерархический список названий препаратов, хранящийся в базе данных системы, размещается на экране монитора таким образом, что для каждого уровня иерархии используется отдельный слой изображения. При перемещении указателя мыши в вертикальном направлении по списку элементов верхнего уровня, размещенного в первом слое изображения, во втором слое динамически формируется и выводится список следующего уровня иерархии, соответствующий элементу, через который перемещается указатель мыши в первом слое. Реализованный интерфейс рассчитан на трехуровневый список препаратов. В качестве уровней можно использовать названия фармакологических групп, а также группировку названий препаратов по алфавиту.
При использовании ДМИ врач может, во-первых, просмотреть весь список препаратов, не перелистывая экраны, и, во-вторых, нет необходимости переключать внимание с клавиатуры на мышь и обратно. Скорость работы пользователя с ДМИ мы сравнили со скоростью работы с применением клавиатуры. При использовании клавиатурного интерфейса ввод каждой буквы названия препарата вызывает автоматический перевод указателя в списке препаратов на первое название, начинающееся с введенных символов. Для сравнения использовали модель GOMS [10]. Результаты моделиро-
Медицинские информационные системы
щр
W-ЩШШ
kJH
и информационные
технологии
|Ь
вания показывают, что ДМИ не уступает по скорости клавиатурному интерфейсу для опытного пользователя, вводящего в компьютер 55 или более слов в минуту, и примерно в 2,4 раза превосходит клавиатурный интерфейс для неопытных пользователей.
ДМИ применяется в КИС ДОКА+ и при назначении ОВиН, для выбора любого набора которых врач запускает единственный пункт меню системы. Использование этого интерфейса делает удобной работу медицинского персонала с электронными назначениями. А это в свою очередь позволяет эффективно использовать функции поддержки принятия врачебных решений (ППВР) в реальном масштабе времени.
ШУНКЦИИ ППВР
В КИС ДОКА+ в настоящее время встроены следующие функции, помогающие врачу принимать решения при назначении пациентам лечения и обследований:
♦ проверка взаимодействий между назначаемыми препаратами и назначенными ранее;
♦ проверка допустимости назначаемых доз препаратов;
♦ проверка зафиксированных в системе побочных действий у пациента на назначаемые препараты;
♦ проверка наличия у пациента непереносимости назначаемых препаратов;
♦ проверка противопоказаний назначаемого препарата у пациента, обусловленных сопутствующими заболеваниями;
♦ проверка назначаемого обследования на соответствие рекомендуемому стандарту обследования.
Во всех случаях, когда проверка дает положительный результат, на экран монитора выводится предупреждающее сообщение. Получив такое сообщение, врач может скорректировать назначение или оставить его в неизменном виде. Важное решение, принятое на этапе проектирования, состоит в том, что действия врача фиксируются в базе данных системы. Вследствие этого, административному персоналу, а также и врачам доступны для анализа сводки с информацией о таких действиях в различных ситуациях.
УРОВЕНЬ СВОЙСТВ
Свойства созданной КИС вытекают из рассмотренных технических и технологических решений, заложенных в ее основание. Они образуют второй уровень рассматриваемой пирамиды и частично описаны в предыдущем разделе. Остановимся на важнейшем для типовой информационной системы свойстве - функциональной гибкости, достигнутой в результате использования структурной модели системы и специализированных структур данных.
Для ввода значений новых атрибутов так же, как и для тех атрибутов базы данных, которые созданы на этапе разработки ее структуры, используются «окна» в формах документов. Форма документа представляет собой текст на языке HTML, хранящийся в базе данных, компонуемый модулем-генератором и отображаемый браузером на клиентском компьютере. «Окно» для вывода и (или) ввода в нем информации с последующей записью ее в базу данных встраивается в форму документа или бланка в виде нестандартного парного тэга, интерпретируемого и заменяемого генератором на один из стандартных элементов ввода-вывода языка HTML.
В любой имеющейся в КИС исходно или созданной после внедрения новой форме документа можно создать «окно» для ввода пользователями значения нового атрибута. Количество атрибутов, которые могут быть созданы в процессе использования системы в каждой больнице, ничем не ограничено. Для анализа значений таких атрибутов служит генератор отчетов, позволяющий формировать произвольные запросы к базе данных, включающие созданные пользователем атрибуты.
Для работы медицинского персонала с новыми формами документов и реализованными ИТ-персоналом больницы диалоговыми функциями пользователь может конструировать новые исполняемые пункты меню, для чего необходимо:
♦ выбрать из списка одну или поочередно несколько форм документов или диалоговых функций (цепочку форм и функций);
♦ ввести название нового пункта меню и его краткое описание, которые выводятся на экран в качестве подсказки при наведении указателя мыши на название;
Медицинские информационные системы
Таблица 1
Число больниц различного статуса и географического положения с использованием КИС ДОКА+ 100% медицинского персонала
Статус больницы Число больниц Суммарное число коек Города, где расположены больницы
Клиника НИИ (СО РАМН, МЗиСР РФ) 4 636 Новосибирск
Городская (областная) государственная больница 4 1470 Омск, Белокуриха, Яровое, Кемерово
Городская негосударственная больница 1 110 Новосибирск
Сельская государственная больница 4 784 Чулым, Усть-Тарка, Коченево, Болотное
♦ указать раздел и подраздел трехуровневого меню системы, в который требуется встроить новый пункт меню и его порядковый номер в подразделе.
Аналогично формам документов создаются и могут быть модифицированы формы бланков, которые служат для ввода значений показателей диагностических обследований, немедикаментозных воздействий и динамических наблюдений за состоянием пациентов.
Поддержка ведения и использования врачами в ходе ЛДП рекомендаций и стандартов лечения и обследований является ключевым свойством КИС. Наличие этого свойства необходимо для исследования эффективности системы, но недостаточно. КИС должна быть удобной для персонала: именно совокупность этих двух свойств - основа для доказательства эффективности созданной системы.
УРОВЕНЬ ВОЗМОЖНОСТЕЙ И ГЛАВНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМЫ
Обычно в качестве возможностей системы приводится список ее функциональных возможностей, таких как ведение клинической документации, использование различных шаблонов и т.д. Поскольку набор необходимых функций в сложных системах не является раз и навсегда заданным, то невозможно добиться реализации всех, требуемых в каждой больнице, возможностей до внедрения КИС. Технические решения, заложенные в основу системы, должны позволять наращивать ее функциональность в процессе ее эксплуатации силами ИТ-персонала больниц. Функциональные возможности КИС ДОКА+ рассмотрены нами в других публикациях [3], а в данной статье представлены две важнейшие возможности, являющиеся следствием реализованных в ней свойств. Это, во-первых, возможность использования системы в качестве типовой (коммерческой) и, во-вторых, возможность исследования эффективности решения задач, для которых она разрабатывалась.
В 2004-2006 гг. получены доказательства того, что создана типовая система. Главным из них является то, что она применяется на конец ноября 2006 г. в 13 больницах различного статуса и месторасположения (табл.1). Это клинические больницы, городские и центральные районные
www.idmz.ru . Щ| 2007, ^
•4.
Л,
больницы, клиники НИИ. Принципиально важно, что в многопрофильных и специализированных больницах ее используют 100% медицинского персонала. Этот результат - следствие высокого уровня функциональной гибкости системы, относительной легкости ее внедрения и освоения, удобства использования медицинским персоналом. Еще в шести больницах процесс внедрения находится на различных этапах: от подготовительных работ до завершающей стадии.
Исследование эффективности системы основано в большей степени на использовании в ходе ЛДП рекомендаций и стандартов лечения и обследования, обеспечиваемом работой функций ППВР, фиксирующих действия врачей в базе данных. Важно, что применение этих рекомендаций и стандартов является удобным для медицинского персонала, не замедляет и не затрудняет его работу, а также то, что административный персонал имеет в своих руках инструмент для оперативного контроля использования врачами рекомендаций и стандартов и для их развития в соответствии с новыми данными доказательной медицины.
Вершина пирамиды - главный на данный момент времени результат -полученные в типичной российской больнице доказательства эффективности применения типовой КИС. Такой больницей послужила Чулымская ЦРБ, внедрившая систему ДОКА+ после эксплуатации системы предыдущего поколения ДОКА в течение семи с половиной лет [11].
В качестве основных показателей влияния системы на ЛДП использова-
Медицинские информационные системы
Др
W-ЩШШ
kJH
I и информационные
технологии
лись количественные данные о работе функций ППВР. На рис.3 представлена поквартальная динамика трех таких показателей, отражающая процесс уменьшения числа предупреждающих сообщений, получаемых врачами при назначении лечения и обследований, в течение длительного времени работы с КИС. Такая динамика может быть следствием обучения врачей, запоминающих рекомендации и стандарты в ходе ежедневного применения системы.
Из данных, приведенных на рис.3, следует, что, используя КИС, после начального периода врачи значительно реже назначают пациентам препараты, взаимодействующие между собой; препараты в дозах, превосходящих допустимые; обследования, не входящие в список рекомендуемых для заболеваний пациентов. Кроме этого, во многих случаях при предупреждении системой о взаимодействии назначаемых врачами пар препаратов они уменьшают дозу одного из них, а при наличии у пациента противопоказания, побочного действия или непереносимости препарата - отказываются от его назначения. Эти эффекты, а также влияние персонифицированного учета медикаментов, обеспечиваемого работой системы, представлены в табл.2.
Обнаруженнаядинамика ряда показателей влияния КИС на процессы назначения врачами лечения и обследований, а также другие изученные эффекты, обусловленные применением системы, представляют собой практические доказательства ее эффективности для решения перечисленных во введении трех задач повышения качества медицинской помощи.
Рис.3. Динамика предупреждающих сообщений при работе различных функций ППВР. На оси абсцисс 1 соответствует I кв. 2005 г., 2 - II кв. 2005 г., 7 - III кв. 2006 г.
Таблица 2
Некоторые показатели влияния системы на ЛДП
Функция системы Вид и направление влияния Величина
Предупреждение врача о взаимодействии назначаемых пар препаратов Средняя частота случаев уменьшения дозы одного из препаратов взаимодействующей пары [12] 0,21
Предупреждение врача о наличии у пациента противопоказания при назначении препарата Средняя частота отказов врачей от назначения препарата при наличии у пациента противопоказания [12] 0,33
Предупреждение врача о наличии у пациента непереносимости препарата или о выявленном ранее побочном действии Число назначений пациентам препаратов с зафиксированными ранее в системе непереносимостью или побочными действиями в течение 13 месяцев [12] 0
Персонифицированный учет медикаментов Сокращение номенклатуры выдаваемых в отделения препаратов [13] 1,47
Медицинские информационные системы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
С целью разработки типовой КИС нового поколения предложены и реализованы инновационные технические решения, обеспечившие создание ряда свойств, необходимых для ее использования медицинским, административным и ИТ-персоналом больниц и для проведения исследований эффективности системы. В результате применения созданной типовой КИС в течение длительного времени в типичной российской многопрофильной больнице получены доказательства влияния работы системы на важнейшие ЛДП - назначение лечения и обследований.
ЛИТЕРАТУРА
www.idmz.ru
2007,
ГЧЯЯ
I Ы.МЯЯ
Li)
Представленные доказательства, несмотря на их принципиальное значение, можно рассматривать лишь как промежуточный результат, так как они должны привести к осознанию медицинской общественностью:
а) необходимости широкого распространения таких КИС;
б) наличия этой возможности в России уже в настоящее время.
Только повсеместное применение в больницах страны клинических информационных систем нового поколения можно будет считать окончательным результатом проделанной работы.
I
I _' 1. Barber N. Designing information technology to support prescribing decision making//Quality and Safety of
1 - . Health Care. - 2004. - V.l 3. - № 6. - P.450-454.
t-fy 2. ChaudhryB., Wang G. etal. Systematic review: Impact of health information technology on quality, efficiency, and cost of medical care//Ann Intern. Med. - 2006. - V.l 44. - P. E-12-E-22.
3. Клиническая информационная система нового поколения ДОКА+. - http://docaplus.com.
4. Шульман Е.И., ГлазатовМ.В., ПшеничниковД.Ю. идр. Структурная модель клинической информационной системы//Информационные технологии. - 2004. - № 8. - С.35-40.
5. Яновский Г.Я., Астафьев С.В., Шульман Е.И. и др. HUMAN - комплекс программных и аппаратных средств автоматизации исследований физиологических систем человека//Препринт ИАиЭ СО АН СССР № 269. - Новосибирск, 1985. - 34 с.
6. Nadkarni P., Marenco L., Chen R. et al. Organization of heterogeneous scientific data using the EAV/CR representation//J. Am. Med. Inform. Assoc. - 1999. - № 6. - Р.478-493.
7. Гусев А., Романов Ф., Дуданов И. Медицинские информационные системы: анализ рынка//РС Week/ RE. - 2006. - №28-29. - http://pcweek.ru/?ID=613296.
8. Шульман Е.И., Глазатов М.В., Пшеничников Д.Ю., Рот Г.З. Подсистема назначений на обследования клинической информационной системы//Врач и информационные технологии. - 2005. - № 3. - С.36-46.
9. Шульман Е.И., Микшин А.Г., Пшеничников Д.Ю. и др. Информационная поддержка лечебного процесса с использованием динамического многослойного интерфейса//Автометрия. - 2005. - № 5. -С.99-107.
10. Раскин Д. Интерфейс: новые направления в проектировании компьютерных систем//С-Пб.: Символ-Плюс. - 2003. - 272 с.
11. Сидорова И.А., Усов Б.П., Рот Г.З., Шульман Е.И. Клиническая информационная система нового поколения в центральной районной больнице//Проблемы управления здравоохранением. - 2005. - № 2. - С.66-70.
12. Шульман Е.И., Усов Б.П., РотГ.З., Сидорова И.А. Влияние применения клинической информационной системы нового поколения на лечебно-диагностические процессы в типичной больнице: медикаментозные назначения. - 2007. - В печати.
13. Сидорова И.А., Усов Б.П., Рот Г.З., Шульман Е.И. Эффективность персонифицированного распределения медикаментов в Чулымской ЦРБ//Врач и информационные технологии. - 2004. - № 10. - С.24-30.
19
