Анализ и выбор структуры объектно-реляционной СУБД медицинской информационной системы

УДК 004.652.5

АНАЛИЗ И ВЫБОР СТРУКТУРЫ ОБЪЕКТНО-РЕЛЯЦИОННОЙ СУБД МЕДИЦИНСКОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

В.А. Васильченко, В.Л. Бурковский

В работе рассмотрены выбор и реализация СУБД, требуемой для создания распределенной медицинской информационной системы

Ключевые слова: объект, модель данных, диагностика

За последнее время в России появилось множество уникальных разработок в области создания комплексных, территориально распределенных медицинских информационных систем, предназначенных для автоматизации работы учреждений здравоохранения. Одними из наиболее эффективных с практической точки зрения являются: информационная система "Интерин", МИС "Амулет", МИС "Артемида", и ряд других [16]. Данные системы являются открытыми и активно развиваются по всем направлениям программно-аппаратного обеспечения.

В настоящее время актуальной является проблема разработки объектно-ориентированных информационных систем, предназначенных для решения задач автоматизации не только процессов обработки медицинских данных в территориально-удаленном решении, но и проведения мониторинга развития патологических заболеваний на

территориях.

Также происходит активное развитие автоматизации процессов диагностики и принятия врачебных решений, в том числе в области пульмонологии. Ниже рассматривается

комплексный подход к автоматизации процесса постановки диагноза больных с заболеванием легких, выбора тактики лечения, а также мониторинга развития легочных заболеваний в пределах конкретного региона на основе объектно-реляционной СУБД. В качестве клиентской операционной системы предлагается использовать Microsoft Windows. При формировании данного подхода было проведено исследование по изучению эффективности различных методик проектирования базы данных в системе управления тактикой лечения легочных заболеваний. Выделяют три основных типа СУБД: объектно-ориентированные, реляционные и объектно-реляционные.

Объектно-реляционная модель данных является объектной моделью с некоторыми свойствами и возможностями реляционной модели данных, или наоборот. Однозначного определения не существует.

Васильченко Владислав Алексеевич - ВГТУ, аспирант, email: v.a.vasilchenko@gmail.com

Бурковский Виктор Леонидович - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, e-mail: bvl@vorstu.ru

Объектно-реляционная СУБД (ОРСУБД) — это реляционная СУБД (РСУБД), которая поддерживает основные и наиболее востребованные технологии, которые реализуют объектно-ориентированный подход: объекты, классы и наследование реализованы в языке запросов и структуре баз данных [7-10].

В соответствии с подходом UniSQL, в объектно-реляционной системе управления базой данных необходимо поддерживать следующие функции системы:

— наследование;

— инкапсуляцию;

— полиморфизм;

— композицию классов;

— n-мерное объектно-ориентированное моделирование;

— интерфейсы, используемые языками третьего поколения;

— интерфейсы, используемые языками четвертого поколения;

— реляционный доступ или соединение;

— непроцедурный доступ через запросы;

— двухмерное реляционное моделирование;

— постоянство существования объектов (object persistence);

— независимость служб баз данных от файловых систем;

— поддержку оперативных служб СУБД;

— доступ к объектам, используя навигацию;

— интерфейсы для традиционных языков третьего поколения;

— хранение данных, не зависящих от языка.

Раньше приложения разрабатывались с

расчетом на модификацию и доступ к корпоративным данным, которые должны были храниться в таблицах (в том числе и в медицинских системах), составленных из типов данных, таких как INTEGER, NUMBER, DATE и CHAR, которые использует SQL [11-13]. С появлением СУБД Oracle8, поддерживаются не только эти типы данных, но также и новые объектные, которые являются частью актуального в настоящее время стандарта ANSI SQL:99.

Объектные типы. Компания Oracle создала расширение SQL (как DDL, так и DML), чтобы предоставить пользователям следующие

возможности [14-15]:

— хранить экземпляры (объекты) в базе данных (в качестве таблиц, либо в их столбцах);

— определять свои новые собственные типы (представляющие их бизнес-объекты) и связи (наследование, агрегирование и т. д.) между этими, определяемыми разработчиками, типами;

— запрашивать, изменять и вставлять эти экземпляры.

Бизнес-объект имеет следующие свойства и возможности:

— может находиться внутри другого бизнес-объекта;

— имеет возможность получения доступа к другому бизнес-объекту;

— на него может ссылаться другой объект (используя конструкцию, называемую REF);

— возможность манипуляции наборами (sets) или с коллекциями (collections), используя структуры, которые называются массивами переменной длины (VARRAYS) и вложенными таблицами (Nested Tables).

Объектно-реляционные конструкции СУБД Oracle9i в значительной мере очень похожи на реляционные, которые весьма хорошо знакомы разработчикам и пользователям СУБД Oracle. Например, ссылка REF аналогична внешнему (foreign) ключу, методы, по сути, являются хранимыми процедурами (которые могут быть написаны на языках C/C++, Java или PL/SQL). Модели транзакций и безопасности, которые оперируют с объектными типами, являются аналогичными моделям, определяемым для реляционных таблиц.

Рис. 1. Использование конструкций предметной области

Данная система объектных типов данных существенно повышает уровень абстракции, на котором разрабатываются распределенные информационные системы для работы с базами данных. Вместо оперирования типами данных, таких как NUMBER, CHAR, INTEGER, DOUBLE и т.д., эти информационные системы могут работать с конструкциями предметной области, такими как Customer, Money или Portfolio, вследствие этого можно воспользоваться рядом преимуществ, основным из которых является лучшее моделирование распределённой системы в базе данных.

Объектные представления. С другой стороны, СУБД Oracle9i также дает возможность разработчику рассматривать реляционные данные и в качестве объектов. Объектные представления

(Object Views) позволяют создавать бизнес-объект из уже существующих данных, которые продолжают храниться в реляционных таблицах.

-1 __с=-

Relational r~l I Object Applications I I Applications

Рис. 2. Гибкость объектных представлений при доступе к унаследованным данным

Абсолютно полная поддержка объектно-реляционной системы типов Oracle доступна для многих современных языков программирования, включая такие, как PL/SQL, Java и C/C++. К экземплярам типов имеется возможность получения доступа, и с ними можно взаимодействовать через интерфейсы прикладного программирования, такие как OCCI (Oracle C++ Call Interface) и JDBC (Java DataBase Connectivity). Международная компания Oracle обеспечивает инструментами подобными утилите JPublisher и транслятору объектных типов Object Type Translater (OTT) для отображения иерархий объектных типов в таких языках, как Java и C++. Более того, в средах этих языков также поддерживается подстановочность ссылок REF и экземпляров.

В качестве основной СУБД, которая использовалась при создании распределенной медицинской информационной системы, является Oracle Database 11g Express Edition Release 2. Разработка программного обеспечения

осуществлялась в среде Microsoft Visual Studio 2008.

В рамках рассматриваемого подхода была разработана информационная система

регионального медицинского мониторинга, позволяющая диагностировать легочные заболевания пациентов и совершать их мониторинг в пределах данного региона. Разработка позволит увеличить эффективность лечения пациентов, ускорить диагностику их заболеваний, производить мониторинг заболеваний в реальном времени, а также проверять эффективность выбранных способов лечения пациентов.

Разрабатываемая информационная система должна обеспечивать:

— ввод, редактирование и хранение данных о современных медицинских препаратах;

— ввод, редактирование и хранение данных о пациентах;

— диагностику легочного заболевания у пациента на основе предложенных симптомов;

— просмотр истории болезни пациента;

— проверку эффективности существующего метода лечения;

— мониторинг заболеваний легких по данному региону.

Основные структурные элементы

информационной системы (рис. 3).

Рис. 3. Структура информационной системы медицинского мониторинга

Данная система значительно упростит работу врачей по диагностике легочных заболеваний пациентов. Результатом использования системы станет более точная постановка диагноза пациентам, быстрая оценка эффективности лечения, а также мониторинг заболеваний легких по любому региону нашей страны. Все это, в конечном счете, способствует достижению финальной цели деятельности - оказанию качественных медицинских услуг.

Литература

1. Айламазян, А.К. Данные, документы и архитектура медицинских информационных систем [Текст] / А. К. Айламазян, Я. И. Гулиев // Тез. докл. Международного форума «Информатизация процессов охраны здоровья населения - 2001», 2001. - С. 141-142.

2. Андерсон, К. Локальные сети. Полное руководство [Текст]: пер. с англ. / К. Андерсон, М. Минаси. - К. : ВЕК+, 1999. - 624 с.

3. Урман, С. Oracle9i. Программирование на языке PL/SQL [Текст] / С. Урман. - М.: Лори, 2004. - 529 с.

4. Андреев, А.М. Выбор СУБД для построения информационных систем корпоративного уровня на основе объектной парадигмы [Текст] / А. М. Андреев, Д.

B. Березкин, Ю. А Кантонистов // СУБД, 1998. - № 4-5. -

C. 26-50.

5. Губин, И.М. Разработка и внедрение новой автоматизированной информационной системы ЦКБ [Текст] / И.М. Губин и др. // Кремлевская медицина. Клинический вестник. - 2000. - № 4. - С. 51-54.

6. Дуданов, И.П. Создание "паспорта здоровья" больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями с использования информационной системы [Текст] / И.П. Дуданов и др. // Медицинский академический журнал. -2003. - Том 3. - № 3. - С. 125-133.

7. Кузнецов, С.Д. Концептуальное проектирование реляционных баз данных с использованием языка UML [Текст] : [Электронный ресурс] / С.Д. Кузнецов - Режим доступа: Worl Wide Web. URL: http://www.citforum.ru/ database/articles/umlbases.shtml.

8. Фернстайн, С. Подставляемость и преобразование объектных типов в иерархии [Текст] : [Электронный ресурс] / С. Фернстайн. - Режим доступа: Worl Wide Web. URL: http://www.oracle.com/ru/ oramag/june2002/index.html?dev_subst.html.

9. Орлик, С. Обзор спецификации JDBC - Системы управления базами данных [Текст] : [Электронный ресурс] / С. Орлик. - Режим доступа: Worl Wide Web. URL: http://www.osp.ru/dbms/1997/03/21.htm.

10. Гусев, А.В. Информационные системы в здравоохранении [Текст] / А.В. Гусев и др. -Петрозаводск: ПетрГУ, 2002. - 120 с.

11. Гусев, А.В. Особенности в проектировании и практической разработке медицинской информационной системы [Текст] : [Электронный ресурс] / А.В. Гусев. -Режим доступа: Worl Wide Web. URL: http://citforum.ru/consulting/articles/med/.

12. Шеррер, Ж. Информационные системы в здравоохранении: технология и организация [Текст] / Ж. Шеррер // Кремлевская медицина. Клинический вестник. -2000. - № 4. - С. 15-17.

13. Microsoft Corporation. Принципы проектирования и разработки программного обеспечения. Учебный курс MCSD [Текст]: / Microsoft Corporation, пер. с англ. - М.: Русская Редакция, 2002. - 736 с.

14. Ramamoorthy, C.V. Software Engineering: problems and perspectives [Текст] / C. V. Ramamoorthy и др. // Computer. Outubro. - 1984. - № 10. - С. 191-209.

15. Claudio G.A. A Software Engineering Approach to the Development of Computer-Based Patient Record Systems [Текст] : [Электронный ресурс] : Режим доступа: Worl Wide Web. URL: http://home.nib.unicamp.br/ ~claudiog/slides/seandcpr/seandcpr.htm.

Воронежский государственный технический университет

ANALYSIS AND SELECTION OF THE STRUCTURE OF OBJECT-RELATIONAL DATABASE

OF MEDICAL INFORMATION SYSTEM

V. A. Vasilchenko V.L. Burkovsky

The selection and implementation of the database required for the creation of distributed medical information system was considered in the work

Key words: object, data model, diagnostics