Перспективы разработки двухуровневых информационных систем в здравоохранении Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

1 и информационные

технологии

Информатизация здравоохранения

С.И. КАРАСЬ,

д.м.н., профессор кафедры медицинской и биологической кибернетики ГОУ ВПО СибГМУ, г. Томск, [email protected] Е.Е. СИЗОВ,

заведующий лабораторией кафедры медицинской и биологической кибернетики ГОУ ВПО СибГМУ, [email protected] П.Н. КЕТОВ,

помощник проректора ГОУ ВПО СибГМУ по информационно-аналитической работе, [email protected]

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗРАБОТКИ ДВУХУРОВНЕВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ В ЗДРАВООХРАНЕНИИ

УДК 002:001.8, 002:372.8

Карась С.И., Сизов Е.Е., Кетов П.Н. Перспективы разработки двухуровневых информационных систем в здравоохранении (Сибирский государственный медицинский университет, ЕОУ ВПО СибЕМУ Росздрава) Аннотация: Статья посвящена использованию онтологий предметных областей и архетипов терминов в разработке медицинских информационных систем. Эти перспективы заставляют пересмотреть цели и методы обучения студентов и повышения квалификации врачей по медицинской информатике.

Ключевые слова: медицинская информационная система

UDC 002:001.8, 002:372.8

Karas S, Sizov E, Ketov P. The outlook of information systems development in health care (Siberian State Medical University)

Summary: The paper is devoted to use of domain ontology and archetypes in the development of medical information systems. It leads to revision of aims and methods of students teaching and doctors qualification improvement in medical informatics.

Keywords: medical information system

I

Перспективы научных исследований и образовательных проектов лежат в междисциплинарных областях. В отношении информационных систем эта перспектива реализуется в виде сочетания алгоритмических методов программной инженерии и методов искусственного интеллекта (инженерии знаний) [3]. Алгоритмические языки расширяются средствами инженерии знаний и совмещают традиционное кодирование с фреймовыми и продукционными моделями представления знаний. Это обеспечивает возможность включения в базы информационных систем нечетких декларативных знаний и экспертных правил с коэффициентами уверенности наряду с алгоритмическими блоками информации [2].

Такая тенденция естественна и отражает попытки комбинации методов обработки двух основных типов информации — данных и знаний. Разница между ними эквивалентна различиям между двумя уровнями информации — обобщенным и конкретным. Обобщенная (интенсиональная) информация включает определения терминов, способы решения задач, принципы выбора тактики поведения и другие элементы знаний. Интенсионал понятия — правило, следуя которому, мы можем определить, действительно ли имеем дело с этим понятием. Напротив, экстенсионал — конкретные значения признаков, конкретные данные реализации свойств и отношений объектов. Знания могут быть интерпретированы отдельно от данных и являются концептуальной

© С.И. Карась, Е.Е. Сизов, П.Н. Кетов, 2010 г.

1 4 ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■

Информатизация здравоохранения

www.idmz.nu

голо, №3

моделью исследуемой предметной области. Данные же могут быть интерпретированы только через определенные знания [4].

Развитием двухуровневого представления информации в медицинских информационных системах (МИС) является отделение знаний о терминах от конкретных реализаций этих терминов. «Верхний» уровень представления интенсиональной информации — онтология предметной области. Это формальное описание понятий, свойств каждого понятия, ограничений, наложенных на них, а также отношений между понятиями и правил работы с ними [5]. Онтологии используются прежде всего для коммуникации между информационными системами и унификации моделей предметных областей. Они также облегчают повторное использование информации и проверку корректности моделей [1, 6].

Онтология предметной области не зависит ни от представления данных, ни от способа принятия решений. Это позволяет формировать базовую модель независимо от визуального представления данных, а также создавать несколько различных представлений для одной модели. Другими словами, архитектура программного обеспечения состоит из отдельных компонентов, и модификация одного из них оказывает минимальное воздействие на другие компоненты.

Онтологии состоят из понятий (абстрактные группы объектов) и экземпляров (объекты). Объекты онтологии имеют атрибуты, которые отражают отношения с другими объектами предметной области. Структура объектов онтологии описывается архетипами, которые являются конкретизацией термина в определенном контексте — вторым уровнем представления знаний. Архетипы терминов содержат различные аспекты интенсиональной информации о нем и рассматриваются как частная модель объекта.

Архетипы выделяют концепт из домена с точки зрения использования его специалистами. Внутренняя структура архетипов —

иерархическая. Узлы структуры архетипа помечены уникальными семантическими идентификаторами, которые создают «путь архетипа». Эти пути являются основой для конструирования семантических запросов на уровне домена. Например, пути для архетипа «определение давления крови» могут включать базовый уровень систолического давления крови, изменения систолического давления со временем, положение пациента во время измерения и пр.

Совокупность локально используемых архетипов или их частей, объединенных в структуры, часто соответствующие документам и экранным формам, называется шаблоном данных. Шаблон локализует использование нескольких архетипов в соответствии со специфической клинической ситуацией. Это тоже второй уровень представления знаний, однако организованный по-иному. Шаблоны используются в медицинских информационных системах для представления данных (экстенсиональной информации) в соответствии с требованием экспертов и проверки данных, полученных из других источников. Именно на основе шаблонов данные визуализируются разными способами в разных клинических ситуациях. Примером базиса реализации двухуровневой МИС служит открытый стандарт хранения и обмена медицинскими данными openEHR, развивающийся в странах Европейского сообщества [7].

Перспективы разработки и внедрения двухуровневых МИС в России ведут к неизбежной модификации преподавания медицинской информатики в медицинских вузах. При любой архитектуре МИС врачи, медицинские сестры, фармацевты, менеджеры здравоохранения будут постановщиками задач и конечными пользователями. Обычно разработку МИС осуществляют программисты и системные аналитики под руководством проектных менеджеров. Однако использование в архитектуре МИС онтологической модели домена и архетипов означает, что полноправным разработ-

■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■■ ■■■ ■ ■ ■■ 01 • ■ ■■■ ■ ■

1 и информационные

технологии

Информатизация здравоохранения

чиком является также медицинский персонал. Все категории обучающихся медицинской информатике должны представлять отличия данных от знаний и соответственно конкретных реализаций от архетипов понятий. В процессе обучения и повышения квалификации по информатике медицинский персонал должен готовиться к роли конструктора архетипов понятий и эксперта предметной области.

Значимость этой роли в разработке МИС постоянно возрастает. Квалифицированных программистов становится все больше при стабильном уровне квалифицированных экспертов и стабильной нехватке аналитиков в медицинских предметных областях. В эпоху знаний возрастает роль системного аналитика, исследующего модели бизнес-процессов ЛПУ, формализующего их и формирующего техническое задание для программистов. Двухуровневая архитектура МИС увеличивает значимость медицинского персонала именно на этапе разработки.

В настоящее время повышение квалификации по медицинской информатике чаще всего ограничивается изучением учебных или реальных МИС. Таким способом медицинский персонал готовится к роли пользователей систем, но не к роли участника их разработ-

ки. Одним из альтернативных способов проведения практических занятий является проектно-ориентированное командное обучение.

Разработку учебного проекта по подготовке технического задания на разработку МИС может проводить группа обучающихся с разными ролями в проекте (проектный менеджер, постановщик задач, аналитик). Оптимально проведение таких занятий под руководством преподавателя по медицинской информатике с одновременной супервизией опытного профессионала из числа сотрудников организации, работающей на рынке МИС.

Такой вид обучения даст студентам еще в процессе додипломной подготовки опыт контакта с разными специалистами, который им, несомненно, пригодится в профессиональной деятельности. Проектное обучение, по крайней мере в виде факультативных занятий, увеличит эффективность повышения квалификации врачей и менеджеров здравоохранения. В связи с перспективами разработки двухуровневых информационных систем в здравоохранении основной задачей в курсе медицинской информатики должна стать подготовка медиков к роли не только постановщиков задач и пользователей, но и участников разработки МИС.

ЛИТЕРАТУРА

1. Артемьева И.Л. Сложноструктурированные предметные области. Построение многоуровневых онтологий//Информационные технологии. — 2009. — № 1. — С. 16-21.

2. Гаврилова Т..А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. — СПб.: Питер, 2000. — 384 с.

3. Карась С.И., Пеккер Я.С. Принятие решений в медицине: алгоритмы и эвристики. Томск: Изд. политехнического университета, 2009. — 126 с.

4. Медицинские информационные системы/Ред. А.В. Гусев, Ф.А. Романов, И.П. Ду-данов, А.В. Воронин. — Петрозаводск: ПетрГУ, 2005. — 404 с.

5. Черняховская М.Ю., Грибова В.В., Тарасов А.В. Система интеллектуальной поддержки обследования больных, управляемая онтологией//Программные продукты и системы. — 2007. — №2. — С. 49-51.

6. Aarts J., Peel V., Wright G. Organizational issues in health informatics: a model appro-ach//International Journal of Medical Informatics. — 1998. — V. 52. — P.235-242.

7. The openEHR Foundation URL: http://www.openehr.org/about/foundation.html (Дата обращения: 09.04.2010).

■ ■ . (О ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■