Исследование и разработка методов и средств обеспечения и управления интероперабельностью в здравоохранении тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.10, кандидат технических наук Каменщиков, Андрей Александрович

• Каменщиков, Андрей Александрович
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Каменщиков, Андрей Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СТАНДАРТИЗАЦИЯ КАК ОСНОВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИНТЕРОПЕРАБЕЛЬНОСТИ В ЗДРАВООХРАНЕНИИ.

1.1. Создание единого информационного пространства в здравоохранении.1.

1.1.1. Медицинские информационные системы.

1.1.2. Роль стандартизации при создании единого информационного пространства в здравоохранении.

1.1.3. Понятие электронной истории болезни.

1.2. Стандартизация информационных технологий.

1.2.1. Основные понятия.

1.2.2. Унификация и функциональная стандартизация.

1.2.3. Существующие подходы к построению профиля.

1.2.3.1. «Классический» подход к построению профиля.

1.2.3.2. Подход IHE к построению профиля.

1.2.4. Интеграционный подход.

1.2.4.1. Oracle.

1.2.4.2. Microsoft.30

1.2.4.3. InterSystems.

1.2.4.4. Роль стандартов медицинской информатики.

1.2.5. Отличие интеграционного подхода от интероперабельного.

1.2.6. Обеспечение и управление интероперабельностью.

1.3. Выводы по Главе 1. Постановка задачи.

ГЛАВА 2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ

ИНТЕРОПЕРАБЕЛ1>НОСТИ В ЗДРАВООХРАНЕНИИ НА ПРИМЕРЕ МЕДИЦИНСКИХ УЧРЕЖДЕНИЙ РАН.

2.1. Разработка типового профиля для медицинских учреждений на примере медицинских: учреждений РАН.

2.1.1. Структура системы здравоохранения РАН.

2.1.2. Выбор архитектуры единого информационного пространства медицинских учреждений РАН.

2.1.3. Информационная инфраструктура единого информационного пространства медицинских учреждений РАН.

2.1.4. Разработка типового профиля для медицинских учреждений РАН

2.2. Сбор персональных данных для системы медицинских учреждений РАН.1.

2.3. Анализ разрабатываемого приборного парка для медицинских учреждений РАН с точки зрения интеграции используемых медицинских приборов с медицинскими информационными системами.

2.4. Выводы по Главе 2.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ИНТЕРОПЕРАБЕЛЬНОСТЫО В ЗДРАВООХРАНЕНИИ .:.

3.1. Существующие подходьрк обеспечению интероперабельности. Уровни интероперабельности.

3.1.1. Уровни интероперабельности в подходе №£НТА.

3.1.2. Обеспечение и управление интероперабельностью в 1НЕ.

3.1.3. Европейский подход. Многообразие стандартов медицинской информатики.

3.1.4. Построение методики обеспечения и управления интероперабельностью в здравоохранении.

3.2. Выбор модели.

3.2.1. Базовая,модель интероперабельности.

3.2.2. Эталонная модель интероперабельности в здравоохранении.

3.3. Разработка стандартов медицинской информатики.

3.4. Профили и спецификации интероперабельности.!.

3.5. Выводы по Главе 3.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка методов и средств обеспечения и управления интероперабельностью в здравоохранении»

Система здравоохранения относится к наиболее важным социальным системам, управление которыми и эффективность функционирования которых определяются уровнем . применения информационных технологий (ИТ) и использованием информационных систем. Применение ИТ в системе здравоохранения привело к понятию «электронное здравоохранение» (ЭЗ) (е-health). Одной из главных тенденций в этой области выступает интеграция информационных систем в здравоохранении (ИСЗ) различного назначения в единую систему, создание единого информационного пространства (ЕИП) здравоохранения. При этом, ввиду того, что ИСЗ реализованы на различных программно-аппаратных платформах, остро встает проблема взаимодействия разнородных ИСЗ между собой. Эта проблема возникает и в других областях во всем мире и получила название «проблемы интероперабельности». Интероперабельность - способность двух и более систем обмениваться информацией и использовать эту информацию [1]. В области здравоохранения проблема интероперабельности приобретает особую остроту ввиду большой важности этой области и необходимости перехода к электронной истории болезни (ЭИБ). Общепризнанно, что проблема обеспечения и управления интероперабельностью должна решаться за счет использования принципов и технологии открытых систем (TOC), в основе которых лежат методы функциональной стандартизации. Основной принцип открытых систем заключается в обеспечении переносимости, масштабируемости и интероперабельности при помощи профилей. Профиль представляет собой согласованный набор стандартов, структурированный по определенной модели. В настоящее время главным направлением развития TOC следует считать расширенное понимание одного из основных понятий открытых систем -понятия интероперабельности, согласно которому важен не только обмен информацией, но и возможность её эффективного использования.1 То есть, обобщенно можно сказать, что осуществляется переход от «технической» интероперабельности (стандартизованные протоколы и форматы обмена данными между участвующими в обмене системами) к «семантической» интероперабельности (соответствующие стандарты, позволяющие системам однозначно интерпретировать и использовать обмениваемые сообщения).

Во многих странах проблема управления интероперабельностью в ЭЗ составляет важнейшую часть государственной политики на протяжении последнего десятилетия. В Евросоюзе в 2007 году объявлена специальная программа по переходу к интероперабельности в области ЭЗ.

До настоящего времени в нашей стране проблеме интероперабельности в области ЭЗ уделялось мало внимания, и не предлагались конкретные методы и средства, в том числе руководящие документы по управлению интероперабельностью ИСЗ. Одним из важных документов, в« котором выделяется проблема интероперабельности в отечественном здравоохранении, можно считать Концепцию создания единой государственной информационной системы (КСЕГИС) в сфере здравоохранения (Приказ Минздравсоцразвития России №364 от 28 апреля 2011 г) [2]. В этом документе в разделе «Принципы создания системы КСЕГИС» прямо отмечается, что «необходимо обеспечение совместимости (интероперабельности) медицинских информационных систем и централизованное' управление разработкой, внедрением^ и сопровождением ЕИП здравоохранения, на основании единой технологической- политики с учетом отраслевых государственных, национальных и адаптированных к отечественным условиям международных стандартов в области медицинской информатики». В этом же документе также отмечается необходимость «интеграции используемого медицинского оборудования с медицинскими информационными системами и внедрения цифровых систем для получения, диагностики и архивирования медицинских изображений и данных».

В зарубежных документах наиболее часто выделяются следующие уровни обеспечения интероперабельности: организационный, семантический, синтаксический и технический [3].

Таким образом, в нашей стране проблема обеспечения и управления интероперабельностью в здравоохранении признается на концептуальном, тоесть декларативном уровне, но конкретные исследования и методические разработки практически не проводились.

Актуальность настоящей работы по обеспечению и управлению интероперабельностью в области здравоохранения заключается в насущной необходимости реализации технической интероперабельности и разработке методики и соответствующих средств для перехода к семантической интероперабельности.

Научно-методическую основу настоящей работы составляют:

• Технология открытых систем, разработанная коллективом под руководством ак. Гуляева Ю.В. и д.т.н. Олейникова А.Я., на которую получен патент РФ, и в течение ряда лет ведется ее применение в различных областях. В этой сфере известны работы Батоврина В.К., Бойченко A.B., Журавлева Е.Е., Королева A.C., Липаева В.В., Петрова А.Б., Филинова E.H., и др. Как всякая технология, TOC постоянно развивается, в частности, осуществляется переход от технической к семантической интероперабельности. Кроме того, применение TOC в различных областях имеет свои особенности, в том числе в области здравоохранения;

• Стандартизация в области медицинской информатики. В этой сфере известны работы Воробьева П.А., Емелина И.В., Зингермана Б.В., Лебедева Г.С., Медведева О.С., Столбова А.П., Якимова О.С. и других. I

Автор поставил своей задачей синтез и развитие достижений, полученных в этих двух сферах.

Данная работа выполнялась в рамках проектов РФФИ 05-07-90254-в, 06-07-89297-а, 07-07-00290-а, 05-07-08018, 09-07-00171-а и Программы Президиума РАН "Фундаментальные науки - медицине".

Объектом исследования является процесс обеспечения и управления интероперабельностью между информационными системами в здравоохранении.

Предмет исследования: модели, методы, средства и алгоритмы решения задач обеспечения и управления интероперабельностью информационных систем в здравоохранении.

Целью работы является разработка методов и.средств для обеспечения и управления интероперабельностью в системе здравоохранения. В работе можно выделить два этапа:

• применение ТОС, рассматривающей техническую интероперабельность, к конкретным медицинским учреждениям, а именно медицинским учреждениям Российской академии наук (МУ РАН);

• разработка на этой основе методов и средств обеспечения и управления интероперабельностью в области здравоохранения с переходом к семантической интероперабельности. Отсюда для достижения поставленной цели вытекают задачи исследования:

Задачи исследований:

1) Применить разработанную ранее ТОС, основанную на понятии технической интероперабельности, к созданию ведомственной информационной системы (на примере МУ РАН' г.Москвы), построить типовой профиль стандартов для МУ РАН. Создать основу для формирования электронных историй- болезни и единого информационного пространства МУ РАН на основе сбора данных со всех научных организаций РАН Москвы и Московской области.

2) Проанализировать состояние работ по обеспечению интероперабельности медицинских приборов (МП) с ИСЗ на основе анкетирования разработчиков МП в РАН.

3) Развить ТОС применительно к области электронного здравоохранения с переходом к семантическому уровню, и разработать методику обеспечения и управления интероперабельностью ИСЗ. Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из Введения, трех глав, Заключения и пяти приложений. Диссертация содержит 112 страниц, 19 рисунков, 3 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Управление в социальных и экономических системах», Каменщиков, Андрей Александрович

3.5. Выводы по Главе 3

В Главе 3 получены следующие результаты:

1. Разработана методика обеспечения и управления интероперабельностью в здравоохранении с переходом к семантическому уровню и оформлена в виде проекта нормативно технического документа «Информатизация здоровья. Интероперабельность информационных систем».

2. Разработана эталонная модель интероперабельности в здравоохранении. На основе эволюции моделей (от ВОС к ЭтМИ) показан переход от технической к семантической интероперабельности.

3. Предложена модель разработки стандартов медицинской информатики.

Таким образом, второй этап цели работы выполнен. Разработаны метод и средство обеспечения и управления интероперабельностью в области здравоохранения с переходом к семантической интероперабельности.

Заключение

Все поставленные в работе задачи выполнены в два этапа: этап 1 -обеспечение технической интероперабельности ИСЗ и этап 2 - обеспечение семантической интероперабельности.

На первом этапе для ведомственной системы здравоохранения Российской академии наук:

1) В качестве основного средства обеспечения технической интероперабельности разработан и оформлен в виде нормативно-технического документа типовой профиль МУ РАН. Создана база данных пациентов МУ РАН Москвы и Московской области, составляющая основу формирования электронных историй болезни и единого информационного пространства, и дающая основу для перехода к семантической интероперабельности.

2) Показано, что большинство разрабатываемых медицинских приборов в РАН имеет интерфейсы, необходимые для обеспечения технической интероперабельности и для обеспечения семантической интероперабельности должны использовать соответствующие стандарты, такие как Б1СОМ.

На втором этапе:

3) Предложена методика обеспечения и управления интероперабельностью в области здравоохранения с переходом к семантическому уровню, содержащая ряд этапов и оформленная в виде проекта нормативно-технического документа «Информатизация здоровья. Интероперабельность информационных систем».

Таким образом, поставленная в работе цель - исследование и разработка методов и средств для обеспечения и управления интероперабельностью в системе здравоохранения достигнута. Тем самым, работа содержит решение задачи, состоящей в исследовании и разработке методов и средств для обеспечения и управления интероперабельностью, имеющей существенное значение для здравоохранения.

Научная новизна диссертационной работы:

1) Впервые построен типовой профиль стандартов для-создания и развития информационной системы МУ РАН.

2) Показано что медицинские приборы, разрабатываемые в РАН, обладают только возможностью технической интероперабельности и необходимо обеспечение семантической интероперабельности используемых медицинских приборов с информационными системами в здравоохранении.

3) Предложена эталонная модель интероперабельности в здравоохранении. Новизна, полученных автором результатов, также подтверждается полученным (в соавторстве) патентом: «Автоматизированная информационная система для придания совместимости программно-аппаратным компонентам в-гетерогенных информационных средах» - №2406117.

Практическая ценность полученных результатов состоит в следующем:

1) Разработанный проект документа «Информатизация здоровья. Интероперабельность информационных систем», может после утверждения использоваться МУ, разработчиками ИСЗ и стандартов медицинской информатики как основополагающий документ для обеспечения и управления интероперабельностью в области ЭЗ;

2) Разработанный профиль и база персональных данных внедрены при создании и эксплуатации единой информационно-телекоммуникационной системы МУ РАН по г.Москве.

Таким образом, диссертация содержит решение задачи, имеющей существенное значение для отрасли здравоохранение РФ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Каменщиков, Андрей Александрович, 2011 год

1. ISO/IEC 24765:2009 Systems and Software Engineering Vocabulary .

2. Министерство здравоохранения и социального развития РФ Приказ Минздравсоцразвития России №364 от 28 апреля 2011г.-http://www.minzdravsoc.ru/docs/mzsr/informatics/21.

3. CS Transform, e-Government Interoperability A comparative analysis of 30. -2.0. http://www.cstransform.eom/resources/whitepapers/InteropAnalysisV2.0.pdf.

4. Назаренко Г.И. Гулиев, Я.И., Ермаков Д.Е., Медицинские информационные системы теория и практика. Физматлит, 2005. - стр. 320.6. www.ekey.ru, Проект Закона "Об электронной медицине". -http://www.ekey.ru/infodef/legallyconcerned/e-med/medleg.

5. Фролов C.B. Маковеев С.Н., Семенова C.B., Фареа С.Г., Современные тенденции развития рынка медицинских информационных систем // Вестник ТГТУ. 2010. - 2 : Т. 16. - стр. 267-272.

6. Гусев A.B., Материалы 2-го международного форума Medsoft. Москва, 2006. - стр. 39.

7. Гусев A.B., Медицинские информационные системы: состояние, уровень // Врач и информационные технологии, №3, 2011 г. стр. 6-14. 2011. - 3. - стр. 614.

8. Батоврин В.К Васютович В.В., Олейников А.Я., Петров А.Б. и др. под редакицей Олейников А.Я., Технология открытых систем. Москва : "Янус-К", 2004. - стр. 288 е.

9. Журавлев Е.Е. Олейников А.Я., Методология стандартизации для обеспечения интероперабельности информационных систем широкого класса. -2011. должен быть опубликован в Вестнике РФФИ, в 2012г. (в печати).

10. Емелин И.В., Всемирная стандартизация медицинской информатики // Врач и информационные технологии. 2009. - 3. - стр. 28-32.

11. Гончаров Н.Г. Каменщиков А.А., Стандартизация информационных технологий и интероперабельность = СИТОП-2007 // Проблемы интероперабельности в медицине. Москва, 2007. - стр. 70-76. - 2-3 октября.

12. Стандарт, ГОСТ Р 52636-2006 «Электронная история болезни. Общие положения».

13. Зингерман Б.В., Недосказанное // Врач и информационные технологии. -2009. 2. - стр. 21-23.

14. Бойченко А.В. Филинов Е.Н., Проблемы и методика формирования профилей открытых информационных систем // Директор информационной службы. 2002. - 2.

15. Липаев В.В. Филинов Е.Н., Мобильность программ и данных в открытых информационных системах, РФФИ. М., 1997. -1997 : Научная книга. стр. 368.

16. А.П. Столбов, Об одной формальной модели интероперабельности вфедеративных информационных системах // Информационные технологии иiвычислительные системы. 2009. - 5.

17. Kosanke К. (2006). ISO Standards for Interoperability: a Comparison. In D. Konstantas, J.-P. Bourrinres, M. Leonard & N. Boudjilda (Eds.), Interoperability of Enterprise Software and Applications (pp. 55-64). London: Springer-Verlag.

18. Thomas С. Ford, John M. Colombi, Scott R. Graham, David R. Jacques A Survey on Interoperability Measurement.thttp://ww.dod^.org/events/12thICCRTS/CD/html/papers/ 096.pdf.

19. ISO International Organization for Standardization Technical committees - TC 215 - Health informatics. - 8 10 2011http://www.iso.org/iso/ru/standardsdevelopment/technicalcommittees/listofisotechnicalcommittees/isotechnicalcommittee.htm?commid=54960.i

20. Каменщиков A.A. Кочуков A.H., Олейников А.Я., Широбокова.Т.Д., Методика выбора первоочередных русскоязычных стандартов информационных технологий // Информационные технологии и вычислительные системы. Москва, 2008 - 4. - стр. 83-94.

21. CEN, CENELEC and ETSI project 'eHealth-INTEROP'. 2 11 2011 -http ://www. ehealth-interop .nen.nl/.

22. АРМИТ Информационная совместимость, стандартизация и унификация медицинских компьютерных систем. -http://www.armit.ru/standard/compatible.php.

23. Каменщиков A.A. Олейников А .Я., Два подхода к построению профиля при создании единого информационного пространства в здравоохранении // электронный журнал «ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ». 2007. - 6. -http://jre.cplire.ru/jre/jun07/index.html.

24. В. Craig Meyers Patricia Oberndorf, Managing Software Acquisition: Open Systems and COTS Products. 2001. - стр. 400.

25. Петров А.Б., Создание открытых систем предсказуемого поведения с использованием COTS-продуктов // Информационные технологии и вычислительные системы. 2006. - 3.38. www.ihe.net, // Integrating the Healthcare Enterprise. -110 2011 -http://www.ihe.net/.

26. Анциперов B.E. Каменщиков A.A., Кочуков A.H., Никитов Д.С., Олейников А.Я., Функциональная стандартизация при создании медицинских информационных систем // Врач и информационные технологии. 2006. - 4. -стр. 53-54.

27. Кочуков А.Н., Информационные технологии и вычислительные системы // А.Н. Кочуков "Технология открытых систем на промышленном предприятии" . 2006. - 3.

28. Меркулова A.B. Разинкина Е.М., Разработка автоматизированной системы управления научно-исследовательскою деятельностью вуза на основе принципов и технологии открытых систем // Информационные технологии и вычислительные системы. 2006. - 3.

29. IHE What are IHE Profiles?. -http://www.ihe.net/About/ihefaq.cfm#whatprofiles.

30. IHE IHEITInfrastructureProfiles.http://wiki.ihe.net/index.php?title=Profiles#IHEITInfrastructureProfiles.

31. И.В. Емелин, Интеграция стандартов медицинской информации. -http://www.ctmed.ru/DICOMHL7/new.html.

32. Емелин И.В., Архитектура клинических документов CDA и электронная цифровая подпись // Информационные технологии и вычислительные системы. 2006. - Т. 3.

33. Oracle, Oracle Healthcare Transaction Base: Sharing Information for Better Healthcare // www.oracle.com. 12 04 2010http://www.oracle.com/us/industries/healthcare/oracle-htb-sharing-infor-313352.pdf.

34. Когаловский M.P., вторая всероссийская конференция "Стандарты в проектах современных информационных систем" // Развитие стандартов XML:новые возможности и применения. Москва, 2002.

35. Гончаров Н.Г. Каменщиков A.A., Стандартизация информационных технологий и интероперабельность = СИТОП-2007 // Проблемы интероперабельности в медицине. Москва, 2007. - стр. 70-76. - 2-3 октября.

36. ЦКБ РАН, Учреждение Российской академии наук Центральная клиническая больница. 11 11 2011 - http://www.ckbran.ru.

37. Переведенцев О.В., Мифы и реальность телемедицины или часто задаваемые вопросы // Бизнес медицина. 2000 - 8.

38. Кузнецов П.П. Столбов А.П., Автоматизированная обработка и защита персональных данных в медицинских учреждениях. ИД «Менеджер здравоохранения», 2010. - стр. 176.

39. Зингерман Б.В., Парадоксы защиты персональных данных // Врач и информационные технологии. Москва : ИД «Менеджер здравоохранения», 2010. - 4. - стр. 42-47.

40. Каменщиков А.А., Типовой профиль для лечебно-профилактических учреждений Российской академии наук // Центр открытых систем ИРЭ им. В.А. котельникова РАН. http://opensys.info/download/profiles/medprof.zip.

41. Каменщиков А.А., Сборник научных трудов участников IV международного научно-практического семинара // Вопросы при создании единого информационного пространства в системе здравоохранения РАН. -Магнитогорск, 2006. стр. 5-7.

42. По материалам компании "ПрограмБанк", Сбор данных и получение отчетности: реальные задачи. 02 09 2011 -http://www.bytemag.ru/articles/detail.php?ID=6742.70. medical.nema.org,. http://medical.nema.org/.

43. Каменщиков А.А., Интероперабельность в области e-health // Информационные технологии и вычислительные системы. Москва, 2009 - 5. -стр. 67-71.

44. Гончаров Н.Г. Каменщиков А.А., Труды первой международной конференции "Стандартизация информационных технологий и интероперабельность'' = СИТОП-2007 // Проблемы интероперабельности в медицине. Москва, 2007. - стр. 83.

45. Каменщиков А.А., Обеспечение интероперабельности в медицинских информационных системах // Нелинейный Мир. 2009. - 3 : Т. 7. - стр. с. 202203.

46. Каменщиков A.A., Обеспечение интероперабельности для e-health // Нелинейный Мир. 2010. - 2 : Т. 8. - стр. 93.77. project 'eHealth-INTEROP'. 25 06 2011 - http://www.ehealth-interop.nen ,nl/publicaties/2877&filId=317.

47. Стандарт, ГОСТ P ИСО/МЭК 7498-1-99.79. ws-i.org, Basic Profile Version 1.2. -11 10 2010 http://ws-i.org/Profiles/BasicProfile-1.2-2010-ll-09.html#HTTPSuccessStatusCodes.

48. Лебедев Г.С., Проблема стандартов информатизации здравоохранения будет скоро решена. 2009http://www.cnews.ru/reviews/free/publichealth/article/standart.shtml.

49. Каменщиков A.A., Особенности разработки стандартов в медицинской информатике // Врач и информационные технологии. 2009. - 4. - стр. 36-41. -http ://www .fesmu .ru/elib/Article .aspx? id=206728.