СПОСОБ ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ ДАННЫХ, ОТНОСЯЩИХСЯ К ПАЦИЕНТАМ МЕДИЦИНСКОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
METHOD OF PROVIDING DATA RELATING TO THE PATIENTS OF MEDICAL INSTITUTION

Предлагаемое изобретение относится к системам автоматического управления передачей данных в медицине. Оно предназначено для предоставления доступа к медицинским данным и может быть использовано при построении автоматизированных систем предоставления данных для поликлиник, медицинских стационаров и служб скорой медицинской помощи для повышения качества медицинского обслуживания пациентов.
Известен способ доступа к медицинской информации [1], при котором пациент путем ввода кода со специализированной карты получает доступ к медицинской информации, касающейся его состояния здоровья.
Недостатком данного способа является использование специальных средств доступа к медицинской информации, а также то, что медицинский персонал не может быть уведомлен о критическом состоянии здоровья пациента, например при отсутствии в критический момент у пациента карты или специализированного оборудования для ее обработки, и принять меры по обеспечению адекватного лечения пациента. Кроме того, данный способ не предусматривает возможность доступа к медицинской информации третьих лиц, способных оказать срочную медицинскую помощь в экстренной ситуации, например, при нахождении пациента в бессознательном состоянии.
Известен выбранный в качестве прототипа способ предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения [2], заключающийся в том, что для каждого из нескольких пациентов медицинского учреждения формируют совокупность данных, характеризующих состояние здоровья соответствующего пациента медицинского учреждения, содержащую сведения, достаточные для определения пациента лечебного
учреждения, которому соответствует сформированная совокупность данных, каждой сформированной совокупности данных ставят в соответствие первый и второй коды доступа к совокупности данных, причем каждый из первых кодов ставится в соответствие одной сформированной совокупности данных, а второй код ставится в соответствие более чем одной сформированной совокупности данных, первый код состоит из первого кодового слова пациента, идентифицирующего пациента, к которому относится совокупность данных, и второго кодового слова пациента, дающего совместно с первым кодовым словом пациента право доступа к совокупности данных пациента медицинского учреждения, сформированные совокупности данных вводят в базу данных, содержащую сведения о пациентах медицинского учреждения, доступ к которой обеспечивается сервером управления базой данных медицинского учреждения, формируют архив данных о пациенте.
Как следует из описания, суть известного способа предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения, заключается в том, что пользователь имеет только два типа доступа к данным, относящихся к пациентам медицинского учреждения:
- пользователь с помощью первого кодового слова получает доступ ко всей совокупности данных одного пациента;
- совместно со вторым кодовым словом - полный доступ ко всем совокупностям данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения.
Кроме того, из описания известного способа следует, что возможно одновременное обращение к совокупности данных одного пациента несколькими клиентами.
Приведем чертежи, поясняющие известный способ предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения.
На фигуре 1 приведена схема алгоритма известного способа предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения.
На фигуре 2 приведена структурная схема известной медицинской информационной системы (МИС) предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения.
На фигуре 3 приведены возможные типы доступа известного способа предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения.
На фигуре 4 приведена принципиальная схема организации двухзвенной клиент-серверной архитектуры.
На фигуре 5 приведена иллюстрация взаимодействия клиентов МИС в известном способе предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения.
Способ предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения, осуществляется следующим образом (см. фигуру 1):
- формируют совокупность данных, характеризующих состояние здоровья соответствующего пациента медицинского учреждения;
- формируют первый и второй коды доступа к сформированной совокупности данных;
- занесение сформированной совокупности данных в базу данных;
- формируют архив данных о пациенте.
Структурная схема системы предоставления данных (см. фигуру 2) содержит: базу данных 1; сервер управления базой данных 2; средства доступа к серверу 3; локальные средства доступа 4; автоматизированное рабочее место 5; терминалы 6,7; совокупности данных пациента медицинского учреждения 8, 9, 10, относящиеся к разным уровням доступа; канал связи 11. База данных 1 предназначена для хранения совокупностей данных пациентов медицинского учреждения, относящихся к разным уровням доступа. Сервер управления базой данных (СУБД) 2 предназначен для управления доступом к базе данных 2. Средства доступа к серверу 3 и локальные средства доступа 4 предназначены для обеспечения взаимодействия внешних пользователей и пользователей локальной сети медицинского учреждения с базой
данных 1 соответственно. Автоматизированное рабочее место врача 5 предназначено для диагностики состояния пациента. Терминалы - телефонный аппарат 6 и компьютер 7 -предназначены для обеспечения пользователям доступа к базе данных 1. Записи данных пациента медицинского учреждения 8, 9, 10, относящиеся к разным уровням доступа, предназначены для хранения данных, соответствующих разным уровням доступа. Канал связи 11 предназначен для подключения пользователей системы предоставления данных к локальной сети медицинского учреждения и для соединения пользователей локальной сети медицинского учреждения с глобальной сетью Internet.
При этом средствами СУБД 2 создается база администрирования, в которой хранятся имена и пароли пользователей, имеющих возможность доступа к данным пациентов медицинского учреждения. Например, имеется 3 вида пользователей: врачи, регистратура и пациенты. Первые обладают всеми правами; вторые - правами доступа к общему списку пациентов, лечащему врачу, некоторым номерам учета, а также имеют возможность добавления новых пациентов с доступными им полями; третьи - правами доступа только к своим методам лечения (см. фигуру 3). При входе в систему предоставления данных запрашивается имя и пароль пользователя. Далее они сравниваются с именами, имеющимися в базе администрирования, и при полном совпадении определяется тип пользователя и предоставляется определенный уровень доступа.
Для этого на каждого из пациентов медицинского учреждения заполняется база данных 1, состоящая из нескольких записей 8, 9, 10, в каждой из которых фиксируются идентификационные данные 12, характеризующие состояние здоровья пациента и предоставляемые пользователям с разным уровнем доступа. Дополнительно указывается дата ввода сведений. Кроме того, в базу данных 1 заносятся первые 13 и вторые 14 кодовые слова. Таким образом, в базе данных 1 для каждого пациента делается несколько соответствующих разным уровням доступа записей 8, 9, 10, в каждой из которых отражаются идентификационный код пользователя соответствующего уровня доступа 14,
данные 12 и код пациента 13. Обращение к базе данных 1, ввод, удаление и корректировка данных осуществляется под управлением СУБД 2, причем данные из базы данных могут храниться на жестком диске сервера 2 или в другом виде.
Для получения информации, касающейся пациента медицинского учреждения, лицо, осведомленное о первом коде (клиент медицинского учреждения или его доверенное лицо), устанавливает соединение со средствами 3. Необходимость в получении врачебной информации может возникнуть при необходимости врачебной помощи вне зоны обслуживания медицинского учреждения, например, во время отпуска или командировки пациента или при посещении пациентом врача по профилю деятельности, не относящейся к деятельности медицинского учреждения, например, дантиста или гомеопата.
Для установления соединения могут быть использованы терминалы 6 и 7 (телефонные аппараты или компьютеры, оснащенные модемами), подключаемые к средствам 3 через автоматическую телефонную станцию или узлы глобальной компьютерной сети. Для установления соединения лицо, осведомленное о первом коде, выполняет операции, необходимые для установления соединения терминала со средствами 3, например, набирает соответствующий телефонный номер или указывает URL (унифицированный указатель расположения ресурса в Интернете) или IP (Интернет протокол) адрес средств 3 в Интернете. После установления соединения со средствами 3 пользователь по запросу указанных средств или самостоятельно набирает путем вращения номеронабирателя телефонного аппарата или путем нажатия соответствующих клавиш телефонного аппарата или клавиатуры компьютера, первый код, который передается на средства 3. После передачи пользователем первого кода средства 3 сообщают, что соответствующий пациент найден. Затем пользователю для продолжения сеанса связи предлагается ввести второй код. Этот код вводится с клавиатуры компьютера или с номеронабирателя телефонного аппарата. В случае если второй код не соответствует ни
одному из кодов, пользователю предлагается повторно ввести пароль или происходит отсоединение средств 3 от пользователя (дается сигнал отбоя).
При передаче сведений по телефонной линии на индивидуальный телефонный аппарат сведения могут быть преобразованы в речевую форму с помощью программного и аппаратного обеспечения синтеза речи на средствах 3, также сведения могут быть переданы на факсимильный аппарат в формате (стандарте) факсимильной связи или на модем компьютера в соответствующем формате.
Переданный второй код может предоставить пользователю доступ к нескольким учетным записям пациентов медицинского учреждения, для которых был указан соответствующий второй код. Пользователю в этом случае для продолжения передачи информации необходимо ввести запрос с перечнем необходимой информации, причем дальнейшее взаимодействие со средствами 6 ведется в режиме, аналогичном указанному выше. Предпочтительной формой общения в этом случае является получение информации по компьютерной сети.
В случае, когда пользователю неизвестно все первое кодовое слово целиком или его часть, соответствующая информация может быть получена от оператора телекоммуникационной системы, в качестве которого может выступать индивидуальный или семейный лечащий врач пациента. Такая информация может потребоваться в экстренных случаях, например, в случае аварии, сердечного приступа или другой экстренной ситуации. Получение информации в таком случае может быть произведено через оператора медицинского учреждения, в качестве которого может выступать, например, семейный или лечащий врач лечебного учреждения.
В этом случае пользователь - врач экстренной медицинской помощи или другое лицо - устанавливает соединение с оператором по телефону или по компьютерной сети, указывает причину вызова оператора и передает данные, которые позволяют идентифицировать
пациента лечебного учреждения. Такими данными могут быть, в частности, паспортные данные или антропометрические данные.
Для обеспечения вызова оператора медицинского учреждения пациенту может быть передан высокопрочный носитель информации (например, стальной браслет или медальон) с нанесенным на него телефоном, или URL, или IP адресом. Для облегчения идентификации пациента на носитель информации наносятся либо идентификационные данные пациента (имя) или часть кода, например первое кодовое слово. Рядом с контактной информацией и идентификационным номером указывается, что данные коды следует использовать в экстренных случаях. После установления соединения с оператором оператор на основе полученных идентификационных данных составляет запрос к базе данных, который обрабатывается либо с помощью локальных средств 4, либо с помощью сервера 2, и при необходимости просит уточнить идентификационные данные. В случае успешной идентификации пациента оператор вводит второй код и запрашивает от сервера 2 через локальные средства 3 данные, соответствующие идентификационному пациенту, и передает сведения, необходимые для оказания экстренной медицинской помощи.
Недостатками известного способа предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения, являются:
1) невозможность выборки части данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения;
2) низкая надежность доступа к данным, относящимся к пациентам медицинского учреждения, вследствие возникновения коллизии или неопределенного ожидания доступа к данным из-за одновременного использования одного канала связи несколькими пользователями
Покажем недостатки известного способа предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения.
Анализ фигуры 3 показывает, что в известном способе предоставления данных для одного пациента сформирована одна совокупность данных, соответственно обеспечивается с помощью первого кодового слова доступ ко всей совокупности данных одного пациента, т.е. обеспечение доступа к части данных в пределах одной записи невозможно.
По мнению авторов предлагаемого изобретения, пользователь должен иметь возможность выполнять свою работу в среде, содержащей в своей рабочей области данные, выбранные по собственному усмотрению, но в рамках своих привилегий.
Таким образом, в известном способе предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения, доступ к части данных пользователей не обеспечивается.
1. Из описания известного способа предоставления данных следует, что требования по надежности и отказоустойчивости не выполняются на уровне, необходимом для МИС данного типа.
i
Известная МИС, реализующая известный способ предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения, построена на основе двухзвенной клиент-серверной архитектуры (см. фигуру 4). Двухзвенная клиент-серверная архитектура используется при создании небольших одно- и многоранговых сетей [3]. Обращение клиента напрямую к серверу не обеспечивает большого числа одновременных подключений. Покажем это. Допустим, N - данные одного пациента, хранящиеся в БД, a ΔN - изменения, вносимые i-м клиентом. Тогда, как следует из описания известного способа предоставления данных, запись в БД МИС выглядит следующим образом:
Данная формула показывает, что изменения, вносимые в БД, происходят напрямую. В случае одновременного обращения n-го количества клиентов к одной и той же записи N запись в БД МИС будет выглядеть так:
Из этого следует, что данные либо каждый раз перезаписываются, что влечет к потере всей информации, кроме последней внесенной, либо к коллизии данных, результат которой спрогнозировать невозможно.
Структурная схема реализации известного способа предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения, организована по двухзвенной клиент-серверной архитектуре. Это является принципиальным недостатком известной МИС (см. фигуру 2): ОТКАЗ сервера МИС приводит к ОТКАЗУ ВСЕЙ системы доступа к данным. Поэтому использование двухзвенной клиент-серверной архитектуры не позволяет гарантировать стабильную и безопасную работу. Например, как показано на фигуре 5А, при одновременном запросе трех разных пользователей (5, 6 и 7) в известном способе наблюдается коллизия данных (см. фигуру 5Б). В известном способе предоставления данных пациентам МИС (в силу использования двухзвенной архитектуры) данные не дифференцированы по времени, а значит не могут быть записаны одновременно с разных терминалов без ошибки. На фигуре 2 цифрами 5, 6 и 7 показаны клиенты, обращающиеся по одному каналу связи 11 напрямую к средствам доступа к серверу 3. При этом одновременный доступ к данным приводит к следующему:
- во-первых, к коллизии данных - данные от разных клиентов (см. фигуру 5А), касающиеся одного и того же пациента, записанные одновременно, приведут к непредсказуемому результату (см. фигуру 5Б);
- во-вторых, к неопределенному времени ожидания сеанса доступа к данным - во время использования данных i-го пациента одним из клиентов эти данные автоматически становятся недоступны для изменения остальными клиентами.
Таким образом, в известном способе предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения, принципиально не обеспечиваются требования по надежности и отказоустойчивости.
Изобретение направлено на повышение качества медицинского обслуживания пациентов путем расширения функциональных возможностей и увеличения структурной надежности.
Это достигается тем, что способ предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения, заключающийся в том, что для каждого из нескольких пациентов медицинского учреждения формируют совокупность данных, характеризующих состояние здоровья соответствующего пациента медицинского учреждения, содержащую сведения, достаточные для определения пациента лечебного учреждения, которому соответствует сформированная совокупность данных, каждой сформированной совокупности данных ставят в соответствие первый и второй коды доступа к совокупности данных, причем каждый из первых кодов ставится в соответствие одной сформированной совокупности данных, а второй код ставится в соответствие более чем одной сформированной совокупности данных, первый код состоит из первого кодового слова пациента, идентифицирующего пациента, к которому относится совокупность данных, и второго кодового слова пациента, дающего совместно с первым кодовым словом пациента право доступа к совокупности данных пациента медицинского учреждения, сформированные совокупности данных вводят в базу данных, содержащую сведения о пациентах медицинского учреждения, доступ к которой обеспечивается сервером управления базой данных медицинского учреждения, формируют архив данных, характеризующих состояние здоровья пациента медицинского учреждения, отличающийся тем, что для каждого пациента медицинского учреждения дополнительно опрашивают медицинские учреждения, в которых зарегистрирован пациент, получают последние во времени данные, характеризующие состояние здоровья пациента, формируют третий код доступа, который соответствует части сформированной совокупности
данных, причем третий код доступа совместно с первым кодом доступа идентифицирует часть сформированной совокупности данных пациента медицинского учреждения, к которому относится совокупность данных, а третий код доступа совместно со вторым кодом доступа дает право доступа к части совокупности данных пациентов медицинского учреждения.
Благодаря введенным действиям повышается качество медицинского обслуживания пациентов за счет:
- обеспечения возможности доступа к части данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения;
- устранения потенциально возможных коллизий доступа к данным, относящихся к пациентам медицинского учреждения, вследствие чего увеличиваются показатели надежности, а также сводится к минимуму время ожидания клиентов МИС.
Суть изобретения заключается в доступе к любой части последних во времени данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения пациентов. Это обеспечивается путем организации асинхронного доступа к данным за счетиспользования трехзвенной клиент-серверной архитектуры и распределенной базы данных.
На фигуре 6 приведена схема алгоритма предлагаемого способа предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения.
На фигуре 7 приведены предлагаемые типы доступа к данным.
На фигуре 8 приведена структурная схема предлагаемой медицинской информационной системы (МИС) предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения.
На фигуре 9 приведена иллюстрация взаимодействия клиентов МИС в известном способе предоставления данных.
На фигуре 10 приведена принципиальная схема трехзвенной клиент-серверной архитектуры.
Покажем работу предлагаемого способа предоставления данных (см. фигуру 6), относящихся к пациентам медицинского учреждения, на примере его реализации предлагаемой МИС.
Сначала происходит формирование совокупности данных о пациенте путем анкетирования и физиологических измерений. После этого системой опрашиваются все медицинские учреждения и, на основании полученных отчетов, формируются последние во времени данные о пациенте. Далее, по полученным данным о пациенте, формируется первый, второй и третий коды доступа к данным пациента. Полученный набор данных является последним во времени набором данных о пациенте и вместе со сформированными тремя кодовыми словами заносится в БД для формирования архива данных о пациенте. На фигуре 7 приведены предлагаемые типы доступа к данным. Первое кодовое слово предоставляет доступ ко всей совокупности данных пациента (фигура 7А), второе кодовое слово предоставляет полный доступ к БД (фигура 7В), а третье кодовое слово в совокупности с первым кодовым словом предоставляет доступ к части данных пациента, идентифицируемого первым кодовым словом (фигура 7С).
Распределенная база данных предлагаемой медицинской информационной системы (МИС) предназначена для обеспечения надежного долговременного хранения стандартизированных электронных медицинских документов (СЭМД) и сведений в составе электронной медицинской карты(ЭМК), содержащих как структурированные, так и мало структурированные данные.
Реестр идентификаторов субъектов СЭМД предназначен для регистрации и хранения записей, содержащих идентификаторы пациентов медицинских учреждений, а также для поддержки связей с централизованным реестром СЭМД и внешними медицинскими организациями.
Структурная схема предлагаемой системы предоставления данных (предлагаемой МИС), относящихся к пациентам медицинского учреждения, приведена на фигуре 8. Она
содержит: базу данных 1; сервер управления базой данных 2; средства доступа к серверу 3; локальные средства 4; автоматизированное рабочее место 5; терминал: телефонные аппараты 6; терминал: компьютеры, оснащенные модемами 7; записи данных пациента медицинского учреждения, относящиеся к разным уровням доступа 8, 9, 10; канал связи 11; данные 12; код пациента 13; код пользователя 14; стек данных 15; сервер приложений 16; средства связи стека данных и сервера приложений 17; канал связи серверов МИС с сервером приложений. По запросу клиента 5, 6 или 7 (или всех одновременно) сервером приложений 16 осуществляется поиск и сбор всех данных о пациенте: внутри сервера МИС СУБД 2 запрашивает данные из БД 1 и через средства доступа 3 по каналу 18 передает данные на сервер приложений 16. Далее сервер приложений 16 отправляет данные в стек данных 15.
В предлагаемом способе доступа к пациентам МИС взаимодействие клиентов с базой данных реализовано следующим образом.
1. При запросе клиентом данных пациента N эти данные помещаются в стек в количестве, равном текущему количеству активных клиентов.
c
где N - данные в стеке.
i
2. При необходимости изменения данных клиент работает со специально созданной для него индивидуальной копией данных, не перезаписывая эталонные данные. В процессе работы с данными на основе эталонной копии формируются вносимые изменения ΔN:
i
o
3. С определенной периодичностью, задаваемой сервером приложений, изменения ΔN суммируются, образуя общее изменение N:
o
c
o
4. На основе суммарных изменений N и эталонной копии N путем замещения формируется запись N, содержащая все внесенные изменения N, наложенные на эталонные данные N:
c
5. Полученные данные N заносятся с БД, после чего эталонные данные N архивируются.
Из вышесказанного следует, что сформированные данные заносятся в БД за одну итерацию даже при работе нескольких клиентов, в отличие от известного способа доступа к данным пациентов медицинского учреждения (МУ), где каждый клиент работает с БД в индивидуальном порядке.
Таким образом, в предлагаемом способе наряду с предоставлением множественного одновременного доступа к данным о пациентах МУ устраняется один из ключевых недостатков прототипа - коллизия данных. На фигуре 9 представлена временная диаграмма, иллюстрирующая отсутствие коллизии данных при занесении данных, относящихся к одному пациенту медицинского учреждения, в БД несколькими клиентами одновременно.
Предлагаемый авторами способ использует трехзвенную клиент-серверную архитектуру (см. фигуру 10) и распределенную базу данных [4], применение которых повышает показатели надежности и отказоустойчивости всей системы в целом. Это достигается путем использования систем облачного зеркалирования и контроля версий [5]. Использование системы облачного зеркалирования позволяет в системе связанных БД иметь особые БД (так называемые зеркала), которые заменят основную БД в случае ее отказа. Клиент связывается с базой данных не напрямую, а через стек и сервер приложений. Принцип использования сервера приложений состоит в разделении приложения на несколько компонентов, каждый из которых реализует определенный набор сервисов. Компоненты
такого приложения могут выполняться на разных компьютерах, выполняя серверные или клиентские функции. За счет этого повышается надежность, безопасность и производительность сетевых приложений и сети в целом.
Такая организация базы данных является отличительной особенностью трехзвенной клиент-серверной архитектуры, позволяющей системе контроля версий на клиентской стороне обеспечить одновременный доступ к данным пациентов МИС, и, в случае отказа стека, сохранить все внесенные изменения. Система облачного зеркалирования применяется только в системах с трехзвенной клиент-серверной архитектурой.
Таким образом, в результате рассмотрения реализации способа предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения, показано, что пользователь после проверки его полномочий и подлинности получает доступ к части данных пациента медицинского учреждения, предназначенных только для него, и устраняется один из ключевых недостатков прототипа - коллизия данных.
Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого способа предоставления данных, заключается в автоматизации предоставления пользователю соответствующих ему данных в зависимости от его полномочий и обеспечении одновременного доступа неограниченного числа пользователей.
Список литературы:
1. Personalized display of health information: патент США №6032119 / Stephen J. Brown, Erik K. Jensen / 29.02.2000 - 10 p.
2. Способ предоставления данных, относящихся к пациентам медицинского учреждения: патент РФ №2171492 / Хазанов М.Е. / 27.07.2001.
3. Снейдер Й. Эффективное программирование TCP/IP. Библиотека программиста. - СПб.: Питер, 2002. - 320 с.
4. М. Tamer Ozsu, Patrick ValduriezDistributed and parallel database systems, ACM Computing Surveys (CSUR), Vol. 28 Issue 1, 1996 - pp. 125-128.
5. Монахов Д.Н., Монахов H.B., Прончев Г.Б., Кузьменков Д.А. Облачные Технологии. Теория и практика, МАКС Пресс Москва, МГУ, 2013 - 128 с.