Разработка программно-аппаратного комплекса «Здоровый ребенок» для автоматизации работы врача-педиатра

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА «ЗДОРОВЫЙ РЕБЕНОК» ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ РАБОТЫ

ВРАЧА-ПЕДИАТРА Д.Н. Труфанов, М.С. Фролова

Научный руководитель - д.т.н., профессор С.В. Фролов

Для повышения эффективности работы врача-педиатра, сокращения времени на выполнение обязательных рутинных операций и снижения вероятности врачебных ошибок разработан программно-аппаратный комплекс «Здоровый ребенок», который позволяет работать с детьми всех возрастов, и является первым в России автоматизированным рабочим местом врача-педиатра.

Введение

В реализации национального проекта «Здоровье» основное внимание уделяется укреплению первичного медицинского звена муниципальных поликлиник, основу которого составляют участковые врачи. Высокая нагрузка и ответственность ложится на врачей-педиатров.

За рабочий день, составляющий 7 часов, врач-терапевт должен принять 25-30 детей. Специалист также обязан заполнять большое количество различной документации, проводить измерения антропометрических данных (рост, вес, силу кисти и др.), вести поиск по различным таблицам и справочникам, позволяющим определять уровень развития ребенка, давать рекомендации. Все действия проводятся врачом вручную. Это ведет к утомлению специалиста, а также к повышению вероятности ошибок. Кроме того, за время приема (7-8 минут) у врача-педиатра не остается времени для полноценного общения с ребенком и его родителями.

Целью нашей работы стало создание программно-аппаратного комплекса для автоматизации работы участкового врача-педиатра, который предназначен для работы с детьми всех возрастов - от рождения до 18,5 лет.

К ближайшим аналогам предлагаемой разработки относятся «Автоматизированный комплекс диспансерных обследований» (АКДО), разработанный ООО «Интеллектуальные программные системы» (С.-Петербург). АКДО предназначен для обследований детей и подростков в возрасте от 3 лет до 20 лет. Одним из недостатков АКДО является то, что комплекс не рассчитан для работы с детьми до 3-х лет. К тому же все антропометрические данные (рост, вес, сила кисти) по показаниям измерительных приборов вводятся медицинским работником в программу вручную. Другим аналогом описываемого комплекса является программно-аппаратный комплекс «Оценка уровня здоровья человека и его образа жизни (ValeoTest)», разработанный Breath Technologies (г. Рязань). Компьютерная программа ValeoTest предназначена для комплексной диагностики и мониторинга основных функциональных, физических и психологических параметров здоровья человека.

Итак, общими недостатками аналогов является то, что они не охватывают все возрастные группы детей, с которыми работает педиатр, не предполагают автоматизированное измерение антропометрических показателей, не включают ряд методик оценки состояния развития ребенка, а также медицинские документы, входящие в историю развития ребенка. Таким образом, аналоги не могут быть использованы для автоматизации работы врача-педиатра.

Предлагаемый программно-аппаратный комплекс является первым в России автоматизированным рабочим местом врача-педиатра, позволяющим работать с детьми всех возрастов и обеспечивающим автоматизацию процесса измерения антропометрических данных [1, 2].

Научно-техническая часть проекта

Врач-педиатр в ходе своей работы сталкивается с множеством проблем, а именно:

(1) неточности и неудобства измерений антропометрических данных;

(2) рутинные операции по ведению медицинской документации с большими затратами времени;

(3) сложность проведения оценок:

(а) потери времени и неудобства работы с бумажными носителями (сложность навигации и поиска);

(б) неудобство работы с данными, имеющими смешанный формат представления, в основном табличный и текстовый;

(в) необходимость переключаться между различными типами работ (опрос, поиск данных, арифметические операции, оформление документов) и хранить в памяти исходную, промежуточную информацию и результат оценки - потери фокуса внимания при оценке и опросе, высокая вероятность врачебных ошибок.

(4) нехватка времени на полноценное общение с пациентом;

(5) отсутствие оперативного обмена информацией между врачами и доступа к мировым ресурсам медицинской информации.

Для изучения существующих проблем, их причин и выработки способов их решения были поставлены следующие задачи исследования:

(1) используя методики сбора фактов, изучить работу врача-педиатра;

(2) на основе собранных фактов и анализа предметной области создать информационную модель предметной области;

(3) разработать модель информационной системы (ИС);

(4) выбрать приемлемые инструментальные средства и реализовать на основе модели автоматизированную информационную систему;

(5) подобрать оборудование и разработать подсистему связи с оборудованием, обеспечивающую автоматизированный ввод получаемых с него данных.

Для решения поставленных задач были использованы следующие методы:

(а) методы сбора фактов - изучение научно-методической литературы, изучение ведущейся документации, наблюдение за работой педиатрического отделения, собеседование и анкетирование, направленные на выявлении и обобщение мнений специалистов-экспертов, использование их опыта и нетрадиционных подходов к анализу деятельности;

(6) методы моделирования: моделирование бизнес-процессов (IDEF0), потоков работ (IDEF3/Work Flow Diagram), потоков данных (Data Flow Diagram), моделирование данных (IDEFlx/Entity-Relation Diagram), объектно-ориентированное моделирование (Object Oriented Modeling).

Для разработки информационной системы выбраны следующие подходы: RUP (Rational Unified Process), RAD (Rapidly Application Development) и компонентный подход. Выбор таких подходов определяется средой разработки, имеющей научно-образовательный характер, где неизбежно происходит изменение числа и состава участников проекта. Такой выбор оправдывается также с позиции использования накопленных ресурсов для решения в дальнейшем задач автоматизации деятельности широкого круга медицинских специалистов.

Предметная область изучалась на основе длительного наблюдения за работой педиатрического отделения МЛПУ «Городская детская поликлиника имени В. Коваля» г. Тамбова, анализа справочных материалов руководства участкового врача [2], медицинских документов, входящих в «Историю развития ребенка» (учетн. ф. №112), а также систематических консультаций ведущих врачей-педиатров Тамбовской области.

На основе собранных фактов была построена информационная модель предметной области, включающая описание бизнес-процессов, потоков работ, потоков данных, концептуальную модель данных и объектно-ориентированную модель, созданных при помощи CASE-средств: Sybase PowerDesigner 12.0, CA BPwin 4.0.

Информационная модель предметной области легла в основу моделирования информационной системы, для описания которой использовался унифицированный язык моделирования (Unified Modeling Language, UML), предлагающий широкий спектр диаграмм, позволивших зафиксировать специфику и аспекты информационной системы (ИС) для данной предметной области.

Основными средствами, отвечающим описанным подходам разработки ИС, явились платформа Microsoft .Net и Microsoft Visual Studio 2005. Здесь важно отметить доступность и возможность бесплатного использования в научно-образовательной среде. Также используются CASE-средства, MS SQL Server Express 2005 и ряд компонентов для платформы .NET: IdeaBlade DevForce Express, Developer Express .Net.

Основой пользовательского интерфейса комплекса являются специальные формы, созданные на базе широко распространенных медицинских документов, входящих в карточку «История развития ребенка». Вместе с тем был учтен опыт врачебной деятельности: в систему добавлены элементы, которые не были предусмотрены в стандартных документах. Выбранный набор инструментов позволяет без труда создавать интуитивно простые в работе и настройке пользовательские формы. Их особенностью является возможность осуществлять настройку расположения и группировки элементов формы в период выполнения программы с последующим сохранением вариантов схемы размещения. Такая возможность выносит за рамки программирования процесс улучшения эргономических показателей программного обеспечения для конечного пользователя - врача, оставляя за ним право изменения отдельных элементов интерфейса в соответствии с индивидуальными потребностями.

В интерфейсе была реализована попытка свести к минимуму ошибки при работе пользователя с ИС: при вводе и сохранении проходят необходимые варианты верификации данных. Для передачи сообщений пользователю со стороны ИС во многих случаях использованы всплывающие подсказки, которые наилучшим образом подходят для этих целей. Они привлекают внимание, однако не забирают при этом фокус ввода.

Описание ряда характеристик, являющихся базовыми для многих оценок состояния здоровья и развития ребенка, проводилось ранее с помощью указания чисел из некоторого диапазона. Числа представляют степень выраженности описываемой характеристики, при этом их абсолютное значение не несет в себе значимой информации. В предлагаемой ИС использован способ описания с помощью естественного языка («выраженный», «невыраженный», «нормальный», «в большей степени», «в меньшей степени» и т.д.), что будет являться более информативным для врача. У него появится возможность субъективно установить для описания нечеткие понятия и использовать их впоследствии.

Вследствие того, что оценочные методики основаны на системе баллов, в ИС предусмотрена возможность изменения врачом веса того или иного фактора, участвующего в оценке, на основе личного опыта и с учетом реально наблюдаемой картины.

В разработанную ИС входит реляционная база данных в формате MS SQL Server, содержащая информацию обо всех детях, закрепленных за участковым врачом. Благодаря выбранным подходам создания ИС, не затрагивая ее бизнес-логику, можно перейти на другой технически приемлемый формат БД.

Схема программно-аппаратного комплекса врача-педиатра представлена на рис. 1.

Согласно схеме, в разработанной ИС функционально можно выделить следующие основные подсистемы.

(1) Подсистема ведения электронной истории развития ребенка. Она предназначена для ведения электронного варианта карточки истории развития ребенка, и является базой для работы остальных подсистем.

(2) Подсистема расчета и выдачи рекомендаций позволяет на основе введенных данных оценить состояние здоровья и развития ребенка, помогает врачу составить рекомендации и сформировать заключение.

(3) Подсистема связи с оборудованием предназначена для обеспечения взаимодействия ИС с измерительными приборами. Она включает внешний модуль с пользовательским интерфейсом (виртуальный прибор), связанный с базой данных, и пользовательский интерфейс, встроенный в формы.

(4) Подсистема телемедицинских консультаций позволяет педиатру проводить удаленные консультации на рабочем месте.

(5) Подсистема подготовки печатной документации дает возможность быстро сформировать медицинский документ, который может быть распечатан или сохранен в электронном варианте.

Рис. 1. Схема программно-аппаратного комплекса «Здоровый ребенок»

Основным элементом аппаратного обеспечения комплекса «Здоровый ребенок» является персональный компьютер, к которому подключаются периферийные устройства: ввода-вывода документов (сканер, принтер), электронные измерительные приборы (ростомер, весы, силомер), устройства мультимедиа (микрофон, колонки, веб-камера, проектор).

Устройства ввода-вывода документов используются подсистемой подготовки печатной документации.

Электронные измерительные приборы служат для определения антропометрических данных ребенка и взаимодействуют с ИС посредством подсистемы связи с оборудованием. Приборы являются продукцией Тамбовского приборостроительного завода ОАО «ТВЕС».

Устройства мультимедиа требуются для функционирования подсистемы телемедицинских консультаций.

В информационной системе оценку состояния здоровья и развития ребенка можно классифицировать по следующим группам.

(1) Здоровье новорожденных детей. При первичном врачебно-сестринском патронаже врач составляет генеалогическое дерево, выбирает факторы перинатального риска и факторы, влияющие на развитие патологий у детей. На основе этих данных программа оценивает генеалогический анамнез, определяет степень перинатального риска и направленность риска по развитию патологий. В дальнейшем предполагается ведение учета и реализация факторов риска.

(2) Физическое развитие. Ввод данных производится напрямую с измерительных приборов и отображается непосредственно в формах. Программа сопоставляет антропометрические данные, начиная с момента рождения, с нормами, соответствующими возрасту ребенка; проводит оценку уровня биологической зрелости; выявляет степень гипотрофии ребенка; определяет уровень стигматизации. В результате выводится форма с заключением о физическом развитии ребенка, осуществляется статистика изменения массы и длины тела ребенка с возрастом.

(3) Нервно-психическое развитие (НИР). Оценка НИР проводится по специально разработанным стандартам развития в установленные сроки. Врач регистрирует ответные реакции ребенка на раздражители. Программа осуществляет качественную и количественную оценку НИР.

(4) Резистентность. Комплекс производит оценку степени резистентности по кратности острых заболеваний, перенесенных ребенком в течение определенного периода времени, с выдачей предварительного заключения.

(5) Функциональное состояние органов и систем (ФСО). Уровень ФСО оценивается по результатам клинического осмотра, лабораторных и инструментальных исследований, на основании анализа поведения, а также адаптационных возможностей организма ребенка. Собранные таким образом данные врач заносит в базу данных. Затем в программе осуществляется сравнение показателей основных функциональных систем с нормальными параметрами. Результатом всех перечисленных действий является вывод о развитии ребенка - соответствие всем показателям или отклонения от норм, которые необходимо выявить на ранних стадиях развития.

(6) Группы здоровья. На основе всех перечисленных критериев программа определяет группу здоровья ребенка.

(7) Профилактика состояния здоровья. Комплекс ведет учет и следит за сроками осмотра детей врачами-специалистами и сроками лабораторных исследований, специфической профилактикой управляемых инфекционных заболеваний, сроками инкубационного периода.

(8) Готовность ребенка при поступлении в детские учреждения. Эта оценка включает прогноз адаптационных способностей ребенка в зависимости от возраста, проведение психофизиологического обследования, выявление дефектов звукопроизношения, необходимые при поступлении ребенка в детские учреждения.

Представленные группы формируются на основе информативных модулей, обобщенная схема которых представлена на рис. 2.

Рис. 2. Информативные модули программно-аппаратного комплекса «Здоровый ребенок»

Практическая значимость

Экспериментальный образец программно-аппаратного комплекса «Здоровый ребенок» внедрен в МЛПУ «Городская детская поликлиника имени В. Коваля» г. Тамбова. Врачи отмечают положительный эффект от внедрения, в первую очередь, в плане экономии времени, соблюдения медицинских стандартов, улучшения качества ведения медицинской документации, точности и актуальности отчетной документации.

Проведем сравнение определения физического развития ребенка врачом «вручную» и при использовании комплекса.

Пример: девочка 5 лет. Длина тела 112 см, масса тела 20,5 кг, окружность грудной клетки 53 см, мышечная сила (МС) правой кисти 6 кг, МС левой кисти 6 кг, жизненная емкость легких 700 мл, за последний год выросла на 7 см, коэффициент ОГ/ДТ 47%, у девочки 2 постоянных зуба, «Филиппинский тест» положительный.

Наиболее информативным методом оценки физического развития является комплексная оценка, позволяющая определить уровень биологического развития индивидуума и степень гармоничности его морфофункционального статуса.

Рассмотрим действия врача по оценке физического развития ребенка «вручную».

По средним значениям показателей биологического развития девочек врач-педиатр находит в нескольких таблицах, что по длине тела, по годовой прибавке длины тела, коэффициенту ОГ/ДТ, числу постоянных зубов и «Филиппинскому тесту» биологическое развитие девочки соответствует возрасту.

Далее, по соотношению основных показателей физического развития у детей, на основании шкал регрессии по длине тела, представленных в справочном руководстве в виде таблицы, врач устанавливает, что при длине тела 112 см масса тела должна находиться в пределах 18,6-22,0 кг, а окружность грудной клетки - 52,1-56,6 см.

Показатели обследуемого ребенка находятся в диапазоне указанных величин. Врачу-педиатру необходим также документ, по которому оцениваются функциональные показатели. Врачом устанавливается, что они находятся в пределах средних (Р25-Р75) центильных величин. Таким образом, получен результат: биологическое развитие девочки соответствует календарному возрасту, ее морфофункциональное состояние гармоничное.

При использовании для оценки программно-аппаратного комплекса удается существенно ускорить и упростить представленный выше процесс оценки. Для определения физического развития врачу-педиатру для выбранного ребенка в форме «Осмотр» необходимо выбрать пункт «Определить физразвитие». На экран выводится форма «Физическое развитие ребенка». После получения антропометрических данных ребенка подпрограмма автоматически вычисляет оценку его развития. В описанной ситуации сэкономленное время, в зависимости от степени подготовки врача и его профессиональных навыков, может составлять от одной до трех минут.

Заключение

Итак, такие трудности в работе врача-педиатра, как неточности и неудобства измерений антропометрических данных, рутинные операции по ведению медицинской документации, затраты времени при работе с табличными данными, затраты времени на поиск и доступ к архивным документам, отсутствие оперативного обмена информацией между врачами могут быть решены с помощью программно-аппаратного комплекса «Здоровый ребенок».

В комплексе «Здоровый ребенок» впервые в России одновременно обеспечивается:

(1) автоматизированное измерение антропометрических данных ребенка с помощью подключенных к компьютеру медицинских приборов;

(2) автоматизация подготовки медицинских документов и отчетов;

(3) автоматизация оценки и прогнозирования состояния здоровья и дальнейшего развития детей всех возрастов (от 0 до 18,5 лет);

(4) ведение электронной истории развития ребенка и быстрый, гибкий поиск информации о детях в базе данных;

(5) использование в работе ИС доступной справочной медицинской информации в электронном виде.

Таким образом, благодаря программно-аппаратному комплексу «Здоровый ребенок» автоматизируется и облегчается работа врача-педиатра, снижается вероятность врачебных ошибок, и у врача-педиатра появляется время для полноценного общения с ребенком и его родителями.

Литература

1. Фролов С.В., Фролова М.С. Автоматизированное рабочее место врача-педиатра // 3-й Международный форум МеёБой - 2007. Медицинские информационные технологии. - М., 2007. - С. 66-67.

2. Фролов С.В., Фролова М.С. Создание автоматизированного рабочего места врача-педиатра // Сердечно-сосудистые заболевания. Бюллетень НЦССХ им. Бакулева РАМН. - 2007. - Т.5. - №3. Приложение. - С. 153.

3. Участковый педиатр: Справочное руководство / Под ред. М.Ф. Рзянкиной, В.Г. Молочного. - Ростов на Дону: Феникс, 2005. - 313 с.