Разработка информационной архитектуры системы для создания сервисов цифровой медицины

А.А. Кухтичев,

асп., a.kukhtichev@mail.ru,

В.С. Скородумов

асп., skorodum@gmail.com,

МАИ, г. Москва,

Ч.А. Салчак,

врач ЛРЦ, к.м.н., chayanas@yandex.ru,

ФГБУ «Лечебно-реабилитационный центр», г. Москва

В докладе рассматривается информационная архитектура системы для создания сервисов цифровой медицины (ЦМ). При помощи интеллект-карты и диаграммы прецедентов спроектирована информационная архитектура системы «Цифромед» - информационный портал для оперативного реагирования и отслеживания жизненных показателей пользователя со стороны наблюдающего врача, а так же описана аудитория проекта и сформулированы общие требования к поведению участников информационной системы.

The information system architecture for the creation of digital health services (DH) is suggested. A Mind Map and use case diagrams designed information system architecture "Cifromed" - the information portal for rapid response and monitoring of vital signs by the member attending physician, as well as the audience of the project is described and formulated the general requirements for the behavior of participants in the information system.

Информационная архитектура системы «Цифромед»

Цифровая медицина (ЦМ, англ. Digital Health) сегодня — зона больших надежд для науки, спорта, социальных проектов и медицинской практики. Это ещё и бизнес, причем один из самых финансово ёмких. Можно утверждать, что сейчас с этим сегментом рынка связаны ожидания инвесторов по всему миру. В 2011-2012 годах в России был реализован первый этап Концепции создания Единой государственной информационной системы здравоохранения – «Базовая информатизация»[1]. В лечебно-профилактических учреждениях РФ установлены компьютеры, подключен Интернет, организованы локально-вычислительные сети и внедряются медицинские информационные системы. Появляются новые устройства носимой микроэлектроники (гаджеты, англ. gadgets) с целью повысить качество жизни людей, пользователей, новых информационных технологий и медицинской техники.

Действительно, устройств и новых технологий появляется много, однако отслеживать показатели здоровья каждого человека до сих пор не просто.

Портал ЦМ в авиации и космонавтике должен решать эту задачу на первом этапе для узкой группы специалистов потенциально опасных профессий, от жизни и здоровья которых зависит жизнь многих людей, что наглядно показано на интеллект-карте (mind-map см. [2]), описывающей аудиторию проекта ЦМ в авиации и космонавтике (см. рис. 1).

При разработке информационной архитектуры (ИА, подробнее см. в [4]) системы ЦМ решаются следующие задачи:

1. Структурное проектирование совместных сред информации.

2. Согласование систем организации, поиска и навигации в пределах веб-приложений и интрасетей.

3. Использовать искусство и науку формирования информационных продуктов и связанного с ними опыта взаимодействия для обеспечения требуемого уровня юзабилити и поисковой доступности.

4. Организация профессионального сообщества, ставящего своей целью распространение технологий ЦМ на географических просторах Российской Федерации.

В докладе показано, как реализуется первый этап создания информационной архитектуры системы (ИАС) на базе сервисов ЦМ.

ИАС охватывает различные аспекты развития отрасли, в которых используется информация о направлениях развития бизнеса с учётом функций (финансы, продажи и маркетинг, бизнес-аналитика) и заключает в себе не только модель данных, но и метаданные, необходимые для поддержки оперативных систем и внутренних сервисов, таких как хранилище данных. ИАС помогает увидеть данные и образ их использования так, чтобы преобразовать их в полезную информацию. Применение ИАС позволяет обеспечить гибкость и расширяемость интегрированного решения, а также его способность адекватно реагировать на изменения потребностей отраслевого рынка.

Сегодня наметилось несколько основных тенденций развития информационных технологий в обасти ЦМ, а также технологий на базе носимых электронных устройств, которые будут наиболее активно развиваться в ближайшие годы: облачные технологии в мониторинге состояния здоровья (Electronic health record, EHR), биологическая обратная связь (БОС), а также информационные услуги в сфере здравоохранения (health information service providers, HISPs, новые сенсорные мониторы, интеллектуальные датчики, телемедицина, Google Glass и Kinect, распознавание речи, IBM Watson.

В настоящее время Московский авиационный институт (МАИ) выполняет комплексную тему НИОКР по созданию информационного портала цифровой медицины «Цифромед» в авиации и космонавтике, целью которого служит создание инструментария для разработки специальных носимых устройств, данные которых будут посылаться на обработку в центр обработки данных (ЦОД), чтобы врач и пользователи были всегда на связи, и чтобы самочувствие пользователей находилось под контролем 24 часа в сутках, 7 дней в неделю. Система «Цифромед» позволит не только пилотам, штурманам, диспетчерам, операторам и другим профессионалам, но и каждому человеку, независимо от того, где он находится, дома, на работе, в гостях, на отдыхе, контролировать показатели жизнедеятельности организма (показатели здоровья), и оперативно пересылать результаты измерений на виртуальную машину, эксперту или личному врачу. Информационная система «Цифромед» позволит решать следующие задачи:

1. Снятие и контроль за показателями жизнедеятельности пользователя, «цифроризация» пользователя.

2. Привязка пользователя к врачу или группе врачей, которые будут следить за показателями данного пользователя.

3. Выявление заболеваний на ранних этапах и оперативное лечение.

4. Проведение консультаций и семинаров.

Применение технологии БОС в России за последние десять лет принесло огромные позитивные результаты: десятки тысяч людей получили возможность восстановить и укрепить свое здоровье. Накопленный специалистами в этой области практический опыт, поток положительных отзывов как от пациентов, так и со стороны ведущих медиков и педагогов страны, возрастающие масштабы применения технологии БОС, а также интерес со стороны руководителей регионов вывели технологию БОС на уровень национальной идеи сохранения и укрепления здоровья граждан. На сегодняшний день оздоровительная технология БОС реализуется в России в виде широкомасштабных комплексных программ оздоровления населения на уровне субъектов федерации. Руководители регионов, систем здравоохранения из различных городов Российской Федерации стремятся внедрить у себя технологию БОС, способную поддерживать и укреплять здоровье каждого человека от рождения до глубокой старости.

Метод биологической обратной связи, предложенным профессором Сметанкиным А.А.[5] имеет один серьёзный недостаток – чтобы его применить необходимо пользователю лично прийти на осмотр в специализированное отделение, и в присутствие специалиста пройти процедуру, после чего можно будет узнать результаты. Проект «Цифромед» должен решить эту проблему.

рис. 1. Интеллект-карта аудитории проекта ЦМ в авиации и космонавтике

В качестве базового инструмента проектирования на начальном этапе использовались интеллект-карта (mind map) и диаграмма прецедентов (use case).

Информационная архитектура «Цифромеда» будет состоять из нескольких элементов (см. рис. 1): помимо специалистов медицинских учреждений и специалистов отраслей авиации и космонавтики, ИАС включает в себя государственные органы управления здравоохранения, предоставляющие услуги сервисов цифровой медицины, средства связи, включающие в себя мобильный телефон, носимые устройства, медицинский хаб и другие, которые могут снять биологическую обратную связь и передать на центр обработки данных ЦОД, электронный паспорт здоровья, базу знаний, медицинская электронная служба, а так же медицинская карта.

На рисунке 2 представлена предварительная диаграмма прецедентов. Система проектируется с учетом того, что в процессе своей работы она будут использоваться людьми и взаимодействовать с другими системами [3]. Сущности, с которыми взаимодействует система в процессе своей работы, называются экторами, причем каждый эктор ожидает, что система будет вести себя строго определенным, предсказуемым образом. В качестве экторов были выбраны следующие сущности:

1) Пользователь. Диспетчер, штурман, пилот и другие профессионалы, для которых необходим контроль состояния здоровья для выполнения их деятельности со стороны высококвалифицированных специалистов.

2) Сотрудник медицинских учреждений, или сотрудник-эксперт. Это профессиональный врач, который поможет пользователю пройти обследование, ответить на все интересующие вопросы, а так же ознакомиться с новыми методами или поделиться своими знаниями по тем или иным проблемам, а так же следить за контролем состояния пользователей.

3) Администратор портала. Регистрирует новых пользователей, добавляет новый контент, следит за актуальностью и обновлением данных, а так же следит за совместимостью и добавлению новых электронных носимых устройств.

4) Электронные носимые устройства. Снимают параметры – показатели здоровья (данные) пользователя и отправляют их на единый центр обработки данных (ЦОД), который отображает полученные результаты на информационном портале «Цифромед».

Рис. 2. Диаграмма прецедентов "Цифромед"

Выводы

Определили основные компоненты информационной системы «Цифромед» при помощи интеллект-карты. С помощью диаграммы прецедентов описали, какие действия может выполнять каждый участник веб-портала, сформировали общие требования к поведению ИАС «Цифромед», разработали концептуальную модель системы для её последующей детализации, подготовили документацию для взаимодействия с пользователями системы.

Литература

1. «Единая государственная информационная система здравоохранения (ЕГИСЗ)» http://www.tadviser.ru/index.php/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B4%D1%83%D0%BA%D1%82:%D0%95%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B3%D0%BE%D1%81%D1%83%D0%B4%D0%B0%D1%80%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B8%D0%BD%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0_%D0%B7%D0%B4%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BE%D0%BE%D1%85%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%28%D0%95%D0%93%D0%98%D0%A1%D0%97%29

2. Тони Бьюзен, Барри Бьюзен – «Супермышление» – ООО «Попурри»; Минск; 2003. – 183 с.

3. Бабич А.В. – «UML: Первое знакомство. Пособие для подготовки к сдаче теста UM0-100 (OMG Certified UML Professional Fundamental)» - М.: Интернет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. – 176 с.

4. Морвиль П., Розенфельд Л. – «Информационная архитектура в Интернете» - СПб: Символ-Плюс, 2010. – 608 с., ил.

5. Сметанкин А.А. – «Дыхание по Сметанкину». – СПб.: ЗАО «Бисовязь», 2007. – 160 с.