6.3 СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕДИЦИНСКИЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

Компьютерные технологии, обеспечивающие, функционирование компьютерных сетей в медицине, подразделяются по уровню использования в медицине и здравоохранении следующим образом:

• Управление здравоохранением на территориальном и федеральном уровнях.

• Управление специализированными медицинскими службами.

• Управление лечебно-профилактическими службами.

• Управление учебными заведениями.

• Информационная поддержка работы медицинского персонала.

• Управление обеспечением экстренной медицинской помощью.

• Мониторинг уровня здоровья населения.

• Информационное обеспечение научной работы.

• Система информационного обмена при работе в компьютерных сетях.

Кроме того, возможно деление компьютерных медицинских сетей по функциональному признаку:

• Автоматизированная информационная система «стационар» - используется для автоматизации деятельности больничного лечебного учреждения, обеспечивает электронный документооборот, фиксацию законченных случаев пациента и выставление счетов.

• Автоматизированная информационная система «поликлиника» - предназначена для автоматизации амбулаторнополиклинической помощи в системе ОМС и ДМС, позволяет накапливать базу данных, статистическую и финансовую информацию, автоматизирует ведение документооборота, ведет автоматизированный учет законченных случаев лучения пациента, а также выставление счетов на каждый законченный случай.

• Автоматизированная информационная система «финансы» - в ее задачу входит оформление и учет всех финансовых взаимоотношение между лечебно-профилактическими, страховыми, санаторно-курортными учреждениями, органами социального страхования и фондами обязательного и добровольного медицинского страхования.

• Автоматизированная информационная система «построитель запросов» - в ее задачу входит представление пользователю информации из баз данных в форматах DBF Fox Pro, Visual FoxPro, MS SQL.

• Автоматизированная система хранений и передачи медицинских изображений (рентгенологических, магнитнорезонансных, радионуклидных, ультразвуковых) - PACS.

• Автоматизированная система электронного документооборота.

• Экспертные системы - предназначены обеспечить высокоэффективное решение задач в некоторой узкой предметной области.

• Автоматизированные рабочие места персонала, или рабочие станции, включенные в локальную компьютерную сеть.

• Автоматизированные системы медицинских баз данных (БД), или, точнее, системы управления базами данных (СУБД); при этом возможны два варианта: 1) ручной ввод медицинских характеристик и показателей и 2) автоматический ввод из функционирующих медицинских комплексов. Последний тип ввода информации, по понятным причинам, предпочтительнее. Кроме того, необходимо выделить 3 вида информации, хранящейся в БД: нередактируемые файлы (справочно-нормативная документация), локальные файлы (сохраняются на рабочем месте пользователя) и транспортируемая информация (она перемещается внутри локальной сети или за ее пределы).

Система основных информационных потоков в лечебном учреждении в упрощенном виде может выглядеть следующим образом (рис.6.8):

Рис.6.8. Схема информационных потоков в лечебном учреждении

Работа пользователя в локальной компьютерной сети и обмен информацией между коллегами в разных связанных между собой компьютерных сетях может быть успешной при соблюдении важнейшего правила - обмен данными может происходить только в единых стандартах и протоколах коммуникации. С развитием компьютерных коммуникаций остро встает вопрос о создании единых международных стандартах обмена медицинскими данными. К настоящему времени сложился достаточно устойчивый перечень таких стандартов: ASTM E31.11 - стандарт обмена данными лабораторными тестами, SCP-ECG - стандарт обмена цифровыми ЭКГ, IEEEP1157 - стандарт обмена медицинскими данными.

Особенно следует выделить два стандарта - HL7 и DICOM.

Суть этих стандартов состоит в том, что все события, связанные с нахождением пациента в лечебном учреждении, кодируются специальными сегментами (например, визит пациента - Patient Visit - PVI). Каждый сегмент, в свою очередь, идентифицируется трехсимвольным кодом, который передается по компьютерной сети адресату.

Другой важный стандарт передачи медицинских данных - DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine). Как следует из самого названия, данный стандарт предназначен для передачи медицинских изображений - рентгенологических, ультразвуковых, магнитно-резонансных, радионуклидных, эндоскопических и др. (всего 29 типов изображений) между компьютерами. Он опирается на упоминавшийся уже стандарт OSI/ISO. Этот стандарт позволяет организовать цифровую связь между различными диагностическими аппаратами, персональными компьютерами и рабочими станциями, архивными серверами, мэйнфреймами и другими компьютерными устройствами, которые располагаются внутри одного лечебного учреждения. Он помогает также обмениваться данными в одном городе или между несколькими городами по системе открытых глобальных сетей.

В ряде лечебных учреждений нашей страны и за рубежом получают распространение компьютерные сети, объединяющие несколько диагностических аппаратов, персональные компьютеры, рабочие станции, видеоархивы, средства представления изображений. Такая сеть носит название PACS - Picture Archiving and Communication

Рис.6.9.

System (система архивирования и передачи изображений). Упрощенная схема такой системы представлена на рис. 6.9.

Специальной локальной компьютерной сетью, предназначенной для организации информационных потоков в лечебном учреждении (стационаре, поликлинике), является госпитальная информационная система HIS (Hospital Information System).

Специальной компьютерной сетью, предназначенной для организации информационных потоков в радиологическом отделении больницы, является радиологическая информационная система RIS (Radiological Information System). Эта сеть - наиболее распространенная специальная компьютерная сеть в медицине.

RIS позволяется организовать работу радиологического отделения на всех этапах обследования больного: от его регистрации, проведения исследования до составления отчетов и рассылки их по больнице и сторонним пользователям через сеть Интернет. Одной из распространенных RIS является разработанная корпорацией Сименс локальная сеть syngo Workflow (рис.6.10). Эта сеть, как и другие RIS, тесно взаимодействует с системой PACS (см. ниже) и опирается на стандарт HL7 (Health Level Seven - «седьмой уровень здравоохранения») - общепринятый стандарт обмена, управления и интеграции медицинской информации. Он обеспечивает выполнение таких важных задач, как доступность, структурирование данных, идентификацию участников, достижение согласованности задач и безопасность. Он выполняет также роль канала связи между другими системами - HIS, PACS и медицинским оборудованием.

Рис.6.10. Схема сложной системы PACS/RIS

Система RIS представляет собою программное приложение клиент-сервер, т.е. имеет центральную часть - сервер (или несколько серверов), на которых находятся все сведения о пациентах и исследованиях, и клиентскую часть (клиент), устанавливаемую на персональных компьютерах и рабочих станциях. Система имеет модульный тип строения. Поэтому ее легко перестраивать, подгоняя конфигурацию к конкретному лечебному учреждению и выполняемым производственным процессам.

При работе в сети RIS, как и в других сетях, каждый пользователь обязан иметь уникальный идентификатор и учетную запись, включающую в себя имя, пароль и назначенные привилегии. Назначенные привилегии - это четко очерченный круг задач, которые необходимо решать пользователю при выполнении им служебных обязанностей. Например, врач-рентгенолог может анализировать и описывать рентгенограммы, но не вправе удалять их из базы данных. Это может делать только заведующий отделением - у него есть такие привилегии.

Для каждого пользователя (или пользователей) сетью создается профиль привилегий, который называется ролью. Роль включает в себя перечень задач, которые может и должен решать пользователь. В качестве примера можно назвать роли «главного врача», «рентгенолога», «лаборанта», «заведующего отделением» или «медсестры». Роль можно назначить и конкретному лицу, например, «врач Иванов». Заметим также, что одному пользователю в зависимости от текущей ситуации можно назначить несколько ролей.

Прохождение пациента через радиологическое отделение регулируется рабочим процессом. Рабочий процесс - это цепь процедур, выполняемых при нахождении пациента его в лечебном учреждении, и в частности, в радиологическом отделении. Рабочий процесс обеспечивается модульной структурой RIS. (рис.6.11).

Здесь уместно отметить несколько важных моментов, относящихся к технологии движения информационных потоков в сети RIS:

1. Направление на лучевое исследование направляет лечащий врач. Заметим, что данное положение правомерно и для несетевой, традиционной лучевой диагностики.

Рис.6.11.Этапы рабочего процесса в радиологической информационной системе RIS

2. Обоснованность и объем лучевых исследований определяет радиолог, что тоже является общепринятым в традиционной лучевой диагностике. При этом радиолог устанавливает соответствие запрашиваемого исследования предварительному диагнозу заболевания.

2. Движение информационных потоков в системе строго упорядочено и закрыто от несанкционированного к ней доступа.

3. С помощью специальных программ распознавания речи надиктованный текст может быть распознан и направлен прямо в память компьютера.

4. В технологической цепочке диагностического процесса имеется расшифровщик - специалист, помогающий врачу в составлении и оформлении отчета.

5. В качестве этапа диагностического процесса предусмотрено коллективное мышление, т.е. обсуждение с коллегами результатов исследования пациентов. Подобное обсуждение носит название клинической презентацией. Таким образом, диагноз заболевания становится коллективным. В традиционной лучевой диагностике в силу объективных причин (территориальной удаленности) такой этап диагностики является скорее пожеланием, чем требованием.

Все этапы рабочего процесса выполняются пользователем с одной и той же ролью объединяются в рабочий элемент (рис. 6.12). Рабочий элемент характеризуется определенным типом и статусом.

Рис.6.12. Структура рабочего процесса в информационной системе RIS

Работа персонала радиологического отделения в локальной сети осуществляется с т.н. рабочего места. Рабочее место - это со-

Рис.6.13. Стандартный вариант интерфейса рабочего места PACS

вокупность программ, позволяющая работнику осуществлять свою профессиональную деятельность в соответствие с заданными ему профилем и ролью. Обычно в отделении создаются несколько рабочих мест. Рабочие места не «привязаны» к конкретному компьютеру. Они виртуально «следуют» за пользователем и могут быть активированы на любом компьютере, даже находящемся дома.

Интерфейс рабочего места в стандартном варианте обычно имеет три поля: линейку доступа, зону контроля и зону изображения (рис.6.13). Линейка доступа позволяет управлять рабочим процессом во время исследования. Верхняя часть линейки доступа предоставляет доступ к системным функциям, например к инструментам конфигурации и интерактивной справке. Нижняя часть этой линейки содержит доступ к обследованиям и рабочим спискам. На ней пользователь найдет все инструменты, необходимые для поиска пациента и необходимого исследования.

Зона контроля обеспечивает быстрый доступ к компоновке и инструментам, необходимым для ответа на вопросы клиники. Функция обеспечивает пользователей этапами и инструментами текущего документооборота. Зона контроля содержит функции навигатора по истории болезни, средства управления этапами документооборота и общие инструменты.

В зоне изображения на дисплей выводятся изображения, графики, таблицы и средства управления, которые предназначены для навигации, обработки, анализа и редактирования выводимой на дисплей информации.

Специальные инструменты внутри зоны изображения предоставляют пользователю присваивать изображениям и запрошенным процедурам шаблоны документооборота. Эти правила присваивания задаются во время конфигурирования системы и могут меняться администратором клиники.

Интерфейс рабочего места с развитой архитектурой (рис. 6.14)имеет более сложную структуру. В нем имеются следующие составные части: панель доступа,палитра форм, навигатор объектов, настраиваемые панели инструментов, область управления вкладка пациентов, область отображения и навигатор форматов изображения.

Рис.6.14. Интерфейс рабочего места PACS.e развитой архитектурой Ниже представлены рабочие места в локальной сети RIS/HIS.

исследований. Рабочее место может быть установлено как в отделении, так и дома (!). Обычно на этом рабочем месте устанавливается интегрированный клиент RIS/HIS и три монитора - для просмотра клинических данных, изображений и трехмерной реконструкции.

В систему RIS, как и HIS, обычно входит т.н. биллинговый инструмент (от англ. bill - счет). Он обеспечивает определение стоимости выполненных в отделении работ с учетом всех затрат и выставление счетов сторонним организациям, направившим пациента на обследование. Понятно, что в условиях страховой медицины данная функция весьма полезна.

Важным стандартом в лучевой диагностике является международный стандарт DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine). Как следует из самого названия, данный стандарт предназначен для передачи медицинских изображений - рентгенологических, ультразвуковых, магнитно-резонансных, радионуклидных, эндоскопических и др. (всего 29 типов изображений) между компьютерами. Он опирается на стандарт OSI/ISO. Этот стандарт позволяет организовать цифровую связь между различными диагностическими аппаратами, персональными компьютерами и рабочими станциями, архивными серверами и другими компьютерными устройствами, которые располагаются внутри лечебного учреждения. Он помогает также обмениваться данными в одном городе или между несколькими городами по системе открытых глобальных сетей.

Сетевым решением, объединяющим все диагностическое оборудование визуализации, является локальная сеть PACS - Picture Archiving and Communication System (система архивирования и передачи изображений). Она объединяет все диагностические аппараты для визуализации, персональные компьютеры, рабочие станции, видеоархивы, средства представления изображений в локальную единую внутреннюю сеть цифровых изображений. Сеть работает на стандарте DICOM и поддерживает операционную систему Windows. Поэтому все цифровые аппарата для визуализации должны обязательно иметь конченый программный модуль DICOM.

В настоящее время во всех развитых странах мира радиологическая сеть PACSявляется общепринятым стандартом организации работы лечебного учреждения.

Архитектура PACS весьма сложная. Она зависит от фирм- изготовителей, структуры радиологического отделения и круга профессиональных задач. Система весьма пластично приспосабливается к конфигурации радиологического отделения и хорошо интегрируется в общебольничную компьютерную сеть. Она содержит большой комплекс оборудования и программного обеспечения. Важно указать, что система PACS тесно взаимодействует с больничной системой HIS и Интернетом (рис. 6.15).

Первый блок составляет оборудование для лучевой диагностики: рентгеновские аппараты, компьютерные томографы, гамма- камеры, ультразвуковые аппараты и пр. Сюда же можно включить специальный сканер для оцифровки аналоговых рентгенограмм, ко-

Рис.6.15. Взаимодействие локальных сетейPACS, HIS и Интернета

торые может находиться в рентгенологическом отделении. Как уже говорилось, все эти аппараты создают изображение в стандарте DICOM. Вторым важным объектом системы является сервер (чаще их несколько). Серверы играют управляющую роль в системе и одновременно служат базой банных и знаний. В системе имеются также серверы для хранения изображения и документов. Обычно хранение информации осуществляется в два этапа: кратковременное (STS) и долговременное (LTS) хранение. Устройства STS обеспечивают быстрый доступ к изображениям, а LTS - архивное хранение очень больших объемов данных на недорогих носителях. Изображения периодически копируются с устройств STS на устройства LTS. Постоянное осуществляется резервное копирование.

Архивирование и транспорт медицинских изображений по сетям осуществляется, как правило, в сжатом виде. С этой целью применят широко известные форматы сжатия JPEG и JPEG2000. Существует два типа сжатия: без потерь и с потерями информации. Тип сжатия выбирается исходя из конкретных задач. Цифровые рентгенограммы, полученные прямым путем на плоском матричном детекторе, и маммограммы сжимаются только без потерь.

Периферийное оборудование включает в себя многочисленные персональные компьютеры и рабочие станции, которые располагаются в радиологическом отделении, клинических отделениях, в администрации и группе технической поддержки системы. Большинства персональных компьютеров программно интегрированы в PACS и госпитальную информационную систему (HIS). Это позволяет получать доступ одновременно ко всей информации, циркулирующей в больнице. Отдельно выделяется блок печати на пленку.

Очень важным блоком информационной системы являются средства выхода в Интернет: шлюзы, брокеры, брандмауэры и др. Интернет позволяет сотрудникам радиологического отделения общаться с внешним миром, обмениваться изображениями, получать необходимую информацию и консультацию. Новым, бурно развивающимся направлением взаимоотношения локальной сети и Интернета, является вынос сложных программ на внешние серверы. Это позволяет дистанционно задействовать в работе системы огромные базы данных, программы искусственного интеллекта, развитые экспертные системы, компьютеризированную диагностику CAD. Частичный перенос информационных ресурсов на мощные внешние серверы получил название «облачной технологии».

Вынос реализации сложных программ с периферических компьютеров на центральные серверы Интернета - «облачные технологии» - в настоящее время является отчетливо выраженной тенденцией во всем развивающимся компьютерном мире.

Чтобы получить представление о пропускной способности локальной сети PACS, приведем ориентировочные величины объема некоторых основных медицинских диагностических изображений:

• компьютерная и магнитно-резонансная томограмма - 1-2 Гбайт,

• УЗИ и радионуклидная сцинтиграфия - до 512 Кбайт,

• цифровая рентгенограмма - 2-5 Мбайт,

• цифровая маммограмма - 6-10 Мбайт.

6.4.