КОНСУЛЬТАТИВНО-ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА В ОБЛАСТИ ТЕЛЕМЕДИЦИНЫ

Решение относится к медицинской технике, а именно к средствам телемедицины и экспертных интеллектуальных систем для проведения виртуальных консультаций и медицинских экспертиз.
Известна информационно-аналитическая система в области телемедицины, которая содержит рабочее место удаленного пользователя - лечащего персонала, соединенного сетевым каналом связи с блоком управления специалиста-консультанта - сервером по протоколу TCP/IP и мультиплексором, обеспечивающим связь с аппаратурой контроля состояния пациента и централизованным блоком документирования результатов диагноза. Система содержит блок адаптации для самонастройки и самообучения, блок оперативных консультаций и блок интеллектуального интерфейса. Блок управления специалиста-консультанта содержит экспертную систему. Рабочее место соединено с блоком интеллектуального интерфейса. Блок специалиста-консультанта соединен с блоком оперативных консультаций, блоком адаптации и блоком интеллектуального интерфейса. Система позволяет повысить эффективность лечебно-профилактических мероприятий за счет автоматизации процедур анализа (см. RU 2251965, МПК 7 А61 В5/0205, G06F 19/00, G06F 159:00, опубликовано 20.05.2005.).
Система предполагает функционирование рабочего места лечащего врача (РМ) на базе персонального компьютера, связанного с блоком интеллектуального интерфейса.
Врачом производится ввод данных о каждом пациенте с результатами его обследования, которые направляются в блок документирования через сервер блока управления консультанта. Блок документирования предназначен для централизованного хранения электронных ведомостей и журналов пациентов с формированием базы данных пациентов. Непосредственная связь РМ с сервером блока управления консультанта осуществляется через сетевой протокол TCP/IP с обеспечением идентификации врача и определением прав доступа к истории болезни. Эта связь - двусторонняя. Блок управления консультанта представляет собой информационно-аналитический центр (ядро комплекса) и содержит экспертную систему и мультиплексор, который обеспечивает связь с аппаратурой контроля состояния пациента и блоком документирования.
В процессе работы при необходимости для врача установления точного диагноза с РМ осуществляется запрос серверу для установления или уточнения диагноза со стороны консультанта и выработки им рекомендаций по запросу с использованием ранее введенных данных пациента, помещенных в базу данных пациента в блоке документирования. Постановку диагноза и выработку рекомендаций консультант осуществляет с использованием своего накопленного опыта и/или после поиска информации по базам данных с передачей необходимой информации на РМ. В сложных ситуациях специалист-консультант сам обращается в блок оперативных консультаций со специалистами ведущих медицинских учреждений с получением новейших данных в области заболевания пациента в режиме он-лайн или в отложенном режиме. Консультации проводятся на основе методов анализа и распознавания сложных ситуаций в автоматическом режиме, в том числе на основе анализа типичных ошибок. Результаты консультаций пополняют базу данных конкретного пациента с занесением их в его электронную карточку и электронные журналы.
Блок интеллектуального интерфейса связан с РМ и блоком управления консультанта, на базе которого он и функционирует, осуществляя функцию объединения знаний (по поддержанию взаимодействий с РМ с помощью прямых и обратных связей). Блок интеллектуального интерфейса содержит процессор справочника баз данных, процессор понятийного словаря с библиотекой функций и полного набора отношений между понятиями, в том числе ассоциативных «часть-целое», «симптом-диагноз».
Таким образом, известная система располагает специализированной базой знаний с хранением информации в едином информационном центре, возможностью получения новых теоретико-экспериментальных данных, касающихся уточнения диагноза заболевания и метода его лечения для конкретного пациента путем обеспечения оперативной связи лечащего врача со специалистом-консультантом, с ведущими научно-исследовательскими, лечебно-профилактическими, диагностическими учреждениями, обеспечивающими постановку, уточнение диагноза, получение врачом рекомендаций по лечению в условиях неполноты и неопределенности исходной медицинской информации.
Недостатками системы является ее сложность (блок адаптации, блок настройки, верификации экспертных правил, блок контроля действия врачей и пр.), а также недостаточные функциональные возможности для получения оперативной необходимой информации для лечащего врача, особенно если врач неопытен, не обладает полным набором медицинских знаний (фельдшер в сельской местности), а картина нестандартно протекающего заболевания размыта (патоморфоз). Другим недостатком является большая загруженность лечащих врачей на местах. В связи с этим отсутствует возможность автоматизированных смс-оповещений пациентов о предстоящих для них мероприятиях: сдача анализов, новое назначение, необходимость прихода к лечащему врачу, новое обследование в диагностическом центре. Кроме того, для функционирования системы предполагается обеспечение ее дорогостоящими программами на рабочем месте лечащего персонала, в частности, фельдшера сельского медицинского учреждения, что часто является причиной отказа от пользования подобной системой.
Задачей является упрощение системы, расширение ее функциональных возможностей путем оперативной организации автоматизированных смс-оповещений пациентов о предстоящих для них мероприятиях, оперативной организации конференцсвязи лечащего медперсонала с ведущими специалистами в предметной области. Другой задачей является удешевление процедур пользования системой для медицинского учреждения и его персонала путем осуществления консультаций через Интернет-браузер с использованием SaaS-модели.
Задачи решаются построением консультативно-диагностической системы в области телемедицины, содержащей:
- рабочее место удаленного пользователя - лечащего персонала (далее РМ) - терминал с процессором, памятью, дисковым пространством, с системой доступа в Интернет,
- блок управления специалиста-консультанта - сервер с процессором, памятью, дисковым пространством,
- централизованный блок документирования данных пациента - базу данных пациентов,
- блок интеллектуального интерфейса - интеллектуальную систему с экспертной системой, с системой формализации понятий входного текста, процессором понятийного словаря с библиотекой функций и полного набора отношений между понятиями, в том числе ассоциативных «часть-целое», «симптом-диагноз», процессором справочника баз данных, своей базой данных информации по предметной области (далее база данных ИС),
- базу данных интеллектуальной системы (БД ИС), выполненную на основе онтологии предметной области;
- блок оперативных консультаций с процессором, памятью, дисковым пространством с выполнением функций: проведение телеконсультаций, управление правами доступа;
- РМ и сервер соединены каналом двусторонней связи с обеспечением идентификации врача и определением прав доступа к истории болезни;
- сервер соединен с базой данных пациентов,
- РМ соединен с базой данных пациентов через сервер,
- интеллектуальная система соединена с сервером;
- сервер соединен с блоком оперативных консультаций.
Отличием от прототипа является следующее.
- сервер выполнен в виде веб-сервера, принимающего HTTP-заказы от веб-браузера и выдающий HTTP-ответы вместе с HTML-страницей по протоколу HTTP;
- программное обеспечение системы развернуто в едином центре - на веб-сервере в виде единого программного ядра,
- доступ РМ пользователей к программному обеспечению системы реализован по модели SaaS;
- РМ снабжено веб-камерой, системой электронной цифровой подписи (ЭЦП), Интернет-браузером для доступа к другим узлам системы, предоставляемым после идентификации личности лечащего врача, при необходимости принтером;
- блок оперативных консультаций с процессором, памятью, дисковым пространством установлен непосредственно на веб-сервере,
- система снабжена медиасервером с аудио/видео контентом, системой передачи контента на РМ и терминалы ведущих медицинских учреждений и/или специалистов в предметной области (далее специалисты), сервером сотового оператора, системой информирования РМ и специалистов о предстоящей конференцсвязи,
- медиасервер снабжен автоматической системой передачи и приема смс-сообщений удаленных пациентов,
- медиасервер выполнен с обеспечением работы в режиме он-лайн;
- медиасервер соединен с РМ и терминалами специалистов, веб-сервером, базой данных пациентов и сотовым оператором;
- компьютер РМ и другие компоненты системы, их сетевое соединение с сервером снабжены программой защиты, например, КриптоПро;
- сетевое соединение РМ с сервером снабжено межсетевым экраном.
Широко известно использование систем с программным обеспечением, организованных по модели SaaS. При этом пользователям предоставляется доступ к программному обеспечению через Интернет без его установки на терминалы пользователей, в режиме аренды, что снижает издержки пользователя программного обеспечения.
Широко известно повсеместное использование медиасервера для организации различных шоу, конференций в режиме он-лайн. Однако его использование и встраивание в предлагаемую консультативно-диагностическую систему позволяет отдаленному лечащему персоналу оперативно и без больших затрат в режиме он-лайн провести консультации с ведущими специалистами медицины и тем самым оперативно уточнить диагноз пациента, своевременно назначить лечение и даже спасти его жизнь.
Несмотря на известность ограничительных признаков и части отличительных признаков заявляемая совокупность признаков из уровня техники неизвестна.
На фигуре отображена консультативно-диагностическая система, выполненная в соответствии с предложенным решением.
Консультативно-диагностическая система содержит терминал 1 лечащего персонала: врача, фельдшера сельской больницы (пользователя системы). Терминал 1 пользователя снабжен системой электронной цифровой подписи (ЭЦП) 2 для идентификации лечащего медицинского персонала в системе и проверки его допуска для предотвращения несанкционированного доступа. ЭЦП может представлять из себя usb-брелок, e-token или рутокен (http://www.rutoken.ru/).
На терминале 1 установлены программные средства защиты информации КриптоПро. На терминале 1 пользователя осуществлен доступ к Интернет-браузеру для пользования единым программным обеспечением системы. Под терминалом 1 пользователя в контексте настоящего решения понимается множество терминалов подобных пользователей. Терминал 1 подключен к зашифрованному каналу связи 3 с веб-сервером 4 через Интернет. Дополнительно в зашифрованный канал связи 3 введен межсетевой/сетевой экран 5 - фильтр. Он представляет собой комплекс аппаратных и/или программных средств, осуществляющий контроль и фильтрацию проходящих через него сетевых пакетов в соответствии с заданными правилами для фильтрации пакетов, не подходящих под критерии, определенные в конфигурации, для защиты компьютерных сетей или отдельных узлов от несанкционированного доступа. Веб-сервер 4 является единым центром в системе и включает процессор, память, дисковое пространство. На веб-сервере 4 развернуто программное обеспечение в виде единого программного ядра, необходимое для функционирования всей системы с ее составными частями, доступ к которому для терминалов пользователей и для специалистов - участников видеоконференции осуществлен по модели SaaS через Интернет-браузер. Система содержит интеллектуальную систему 6, снабженную своей базой данных - БД ИС 7, связанную с веб-сервером 4. Интеллектуальная система 6 организована как логика системы с функциями анализа конкретного запроса пользователя и выдачи ответа рекомендательного характера как синтеза истории болезни пациента и истории медицинских знаний с рекомендациями по лечению, при этом веб-сервер 4 организован как бизнес логика этой системы. Интеллектуальная система 6 содержит экспертную систему, подсистему приема запросов с веб-сервера 4, подсистему первичной обработки запросов и входящей информации, подсистему анализа запросов и входящей информации в соответствии с заложенными в ней алгоритмами, подсистему анализа состояния пациента, подсистему анализа протекания заболевания, подсистему выработки рекомендаций. Интеллектуальная система 6 выполнена с подсистемой формализации понятий входного текста, процессором понятийного словаря с библиотекой функций и полного набора отношений между понятиями, в том числе ассоциативных «часть-целое», «симптом-диагноз», процессором справочника баз данных. База данных 7 интеллектуальной системы 6 сформирована на основе онтологии предметной области, каждое отношение в которой представляет собой некоторую сущность, явление, процесс предметной области. Связи между сущностями рассматриваются как отношения, в которых они находятся в предметной области (сущность «диагноз» имеет симптомы, представленные в сущности «симптомы»). База данных 7 интеллектуальной системы 6 представляет собой специализированную базу медицинских знаний, собранную за все время существования предметной области, с описанием болезней, методами их диагностирования, методами исследования состояния больного, методами и средствами лечения, содержит электронные версии справочников и др. информацию предметной области, электронную библиотеку медицинской информации, систематически пополняемую, в частности, при восприятии новых теоретико-экспериментальных данных и/или после обращения к ней пользователя по текущему вопросу. Система содержит также базу данных 8 пациентов, связанную с веб-сервером 4. База данных 8 пациентов содержит информацию об электронных журналах и картах пациентов с их идентификационными данными (ФИО, паспорт, полис и др.), с их историей болезней, результатами анализов и др. результатами обследования, диагнозами заболеваний, установленными методами лечения, их выполнением, со средствами и схемами лечения и пр. Схема базы данных 8 спроектирована таким образом, чтобы повысить скорость выполнения запросов к ней за счет использования процедуры кэширования, обеспечить целостность и непротиворечивость хранящихся в таблицах данных.
Система содержит медиасервер 9, который содержит аудио/видео контент и организует передачу данных контента между пользователями и ведущими специалистами медицинских учреждений. Это аналог скайпа с возможностями видеосвязи с врачом, его коллегами. Медиасервер 9 снабжен терминалом 10 сотового оператора, связанным с медиасервером 9 защищенным каналом связи сети Интернет, со средствами передачи/приема смс-сообщений пациентов, с оказанием сервиса для пациентов из базы данных 8 пациентов, с возможностью отключения терминала оператора от медиасервера 9. Терминал 10 сотового оператора соединен сотовой связью с телефонами 11 пациентов. Под терминалом 1 пользователя в контексте работы медиасервера настоящего решения понимается также множество терминалов специалистов/ведущих медицинских учреждений, принимающих участие в оперативных консультациях и аудио- видео конференциях.
Веб-сервер 4 связан через Интернет с базой данных пациентов 8, с медиасервером 9, который связан также с использованием сети Интернет с терминалом 1 пользователя и с базой данных его пациентов 8.
Консультативно-диагностическая система для решения поставленных задач предполагает также централизованное ведение и обслуживание банка пациентов 8 и работает следующим образом.
Лечащий врач или фельдшер сельской местности (пользователь предлагаемой системы) осуществляют свою деятельность, находясь в отдалении от других лечебных учреждений, ведущих медицинских учебных, научно-исследовательских, диагностических, реабилитационных центров, институтов усовершенствования врачей и пр. учреждений. Ежедневно ему приходится заниматься заполнением отчетных форм, ведением карт и журналов пациента и пр. документированием. Будучи подключенным к описанной выше схеме консультативно-диагностической системы, он вставляет свою идентификационную карту ЭЦП 2 в соответствующее гнездо своего терминала 1, который имеет доступ к программному обеспечению по SaaS-модели через Интернет-браузер, входит в эту систему, подключаясь к веб-серверу 4, и направляет электронные версии всех отчетных форм и карт журналов пациентов на сервер 4. Связь пользователя 1 с базой данных 8 пациентов происходит через веб-сервер 4. Сервер, прежде проверив личность врача и идентифицировав его, проверив легитимность прав доступа, принимает указанную информацию и в автоматическом режиме направляет ее в базу данных пациентов 8. Таким образом, в основном происходит формирование и пополнение этой базы со всеми данными пациента, которая необходима для функционирования системы. Далее, сталкиваясь с нестандартным течением заболевания какого-либо пациента, его скрытыми формами, его осложнениями, лечащий врач не всегда может адекватно распознать болезнь, проанализировать состояние пациента, поставить диагноз и назначить соответствующее своевременное адекватное лечение. В таких случаях он для поддержки принятия решения по установлению диагноза и лечению заболевания может воспользоваться возможностями описанной консультативно-диагностической системы, к которой он подключен по описанной выше схеме. Для этого он вставляет свою идентификационную карту ЭЦП 2 в соответствующее гнездо своего терминала 1, который имеет доступ по SaaS-модели через Интернет-браузер, входит в эту систему, подключаясь к веб-серверу 4 и делает запрос на выборку необходимых ему данных о своем пациенте. Запрос передается через зашифрованный канал 3. Веб-сервер 4 принимает HTTP-запрос от веб-браузера/лечащего врача, проводит обработку запроса приложением, в котором реализована бизнес-логика с ее программами и алгоритмами анализа данных, делает запрос в банк данных 8 и получает некоторую выборку данных. При этом возможно использовать блок кэширования ранее выданных результатов для ускорения получения необходимых данных. Веб-сервер 4 формирует ответ в формате размеченных веб-страниц, на которых содержатся результаты работ приложения, алгоритмов и запросов в базе данных. Данные в виде HTTP-ответов веб-сервер 4 отправляет на терминал 1 врача.
Далее врач отправляется в интеллектуальную систему 6, а именно в ее экспертную часть. Медицинская экспертная система - это интеллектуальная система, реализующая процесс логических рассуждений, осуществляемых с помощью программного средств, и основанная на медицинских базах знаний и знаниях высококвалифицированных врачей-специалистов; система является также консультативной системой, в которой предусмотрен механизм объяснения и обоснования предлагаемых решений, включая альтернативные.
Экспертная (интеллектуальная - основанная на знаниях) система, в отличие от систем распознавания состояний на основе вычислительных процедур (т.е. статистической обработки данных о конкретных случаях заболеваний), имитирует логику врачебного мышления, опираясь на базу знаний (БЗ) в конкретной предметной области медицины. БЗ содержит формализованную информацию о связях, выраженности, диагностической (прогностической) значимости наблюдаемых признаков. Это могут быть сведения об этиологии, патогенезе заболеваний, об ассоциативных отношениях симптомов. Получаемые пользователем знания других специалистов в значительной степени представляют собой синтез их большого опыта (клинических наблюдений) и сведений в своей проблемной области, почерпнутых в процессе обучения (повышения квалификации), опыта работы и из литературных источников, содержат представления о частоте встречаемости отдельных симптомов и синдромов и имеют большую ценность для него в каждом конкретном случае. Можно утверждать, что врач в конкретной ситуации сочетает базовые представления с личным опытом, привлекая аналогии для подтверждения своих предположений (гипотез). При этом, в зависимости от квалификации, он легче или труднее распознает атипичные формы заболеваний, прогнозирует динамику процесса.
Интеллектуальная система 6 анализирует полученные данные, обрабатывает их, получает информацию из своего банка данных 7, формирует рекомендации по установлению диагноза, проведению дополнительных, уточняющих обследований, методам и средствам лечения и отправляет их через веб-сервер 4 на терминал 1 врача. При этом веб-сервер 4 указанные рекомендации передает также в соответствующую часть базы данных 8 соответствующего пациента, пополняя ее.
Медиа-сервер 9 по сигналу с веб-сервера 4, делая выборку из базы данных пациентов 8 на все новые назначения, направляет информацию об этом на телефоны 11 пациентов в виде смс-сообщений через оператора 10. При необходимости для пользователя, для обсуждения сложного медицинского случая пользователь формулирует для веб-сервера 4 в соответствующем формате запрос на организацию конференции с участием ведущих специалистов ведущих медицинских учреждений региона/страны/медицинского сообщества. Веб-сервер 4, имея данные этих специалистов/учреждений, дает запрос в медиасервер 9 для организации этой конференции или просто какого-либо собрания в центральной районной больнице с указанием круга специалистов, времени проведения, продолжительности конференции, порядка выступлений, формулирует предварительно тематику с постановкой проблемы, раскрытием симптоматики заболевания и пр. Медиасервер 9 связывается с соответствующими респондентами, уточняет время проведения конференции, возможность участия в ней соответствующих специалистов и все организационные данные в автоматическом режиме сообщает на веб-сервер 4. Участие лечащего врача и специалистов в конференции дает возможность обсуждения возникшей проблематики, как пользователю, так и специалистам, пополняя их знания и опыт, позволяет оперативно разрешить поставленную задачу. Здесь же может быть решен вопрос о срочной доставке сложного пациента в ведущую клинику региона/страны для оказания ему квалифицированной помощи.
Система также позволяет оперативно связаться с конкретным пациентом и через оператора связи сообщить/напомнить ему о необходимости проведения каких-либо процедур, прививок или принять его оценку качества обслуживания врачом/фельдшером после его посещения, ответить на вопросы анкеты и пр.
Таким образом, предложенная система позволяет удаленному медицинскому лечащему персоналу на основе имеющейся базы знаний медицины и информации о пациенте, по предварительному анамнезу разрешить возникшие на рабочем месте проблемы, получить в режиме он-лайн соответствующие консультации высокого уровня, предварительный диагноз заболевания и альтернативные способы его лечения с описанием того, на основе чего и как ставился этот диагноз, с обоснованием решений специалистов ведущих медицинских учреждений, выдачей письменной документации и для разрешения других медицинских проблем. Система позволяет автоматизировать деятельность медицинского персонала с электронными медицинскими картами электронной системой отчетности, организацией электронной очереди, системой планирования работы медицинского персонала, организовать оповещение пациентов о предстоящих ему действиях при низких затратах на пользование консультационно-диагностической системой за счет простоты оборудования, низких затратах на ее пользование, что не реализуется в известных системах.