Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ современного состояния специализированной медицинской помощи 17
1.1. Основные особенности организации специализированной медицинской помощи 18
1.2. Обзор состояния специализированного медицинского обслуживания населения в областной клинической больнице и её структурных элементах 21
1.3. Анализ современного состояния медицинской помощи населению в областных специализированных центрах и районных медицинских учреждениях 25
1.4. Особенности информационного обеспечения специализированной медицинской помощи населению региона 30
1.5. Цель и задачи исследования 32
2. Структурная оптимизация процессов взаимодействия служб оказания специализированной медицинской помощи 35
2.1. Выбор структуры обслуживания 35
2.2. Эффективность и качество функционирования разновидностей СМО 39
2.3. Определение параметров системы с очередями 42
2.4. Анализ методов приоритетного доступа. 47
2.4.1. Алгоритм децентрализованного пространственно-временного управления со сменой приоритетов после каждой передачи по каналу (ДПВУ КП). 47
2.4.2. Алгоритм децентрализованного пространственно-временного управления со сменой приоритетов при отсутствии станций на более высоком уровне приоритетов (ДПВУ ОУ). 49
2.5. Алгоритмы расчета надежности сети. 60
2.5.1. Расчет физической надежности сети. 60
2.5.2. Расчет функциональной надежности сети. 64
3. Применение методов статистического анализа для оценки состояния и функционирования системы специализированной медицинской помощи 69
3.1. Корреляционный анализ статистических связей между исследуемыми показателями 72
3.2. Формирование оптимального признакового пространства на основе метода дискретных корреляционных плеяд 73
3.3. Моделирование взаимосвязи состояния здоровья населения с деятельностью системы здравоохранения на основе построения интегрированного показателя общественного здоровья населения региона 74
3.4. Оптимизация распределения количества пациентов между элементами системы оказания специализированной медицинской помощи населению 81
4. Алгоритмы планирования оказания специализированной медицинской помощи на базе гис-технологий 93
4.1. Обоснование целесообразности использования информационных технологий для рационального управления оказанием специализированной медицинской помощи населению 93
4.2. Возможности ГИС для оптимизации управления специализированной медицинской помощью 97
4.3. Электронные карты в системах оценки качества специализированной медицинской помощи 101
4.4. Компоненты ГИС 103
4.5. Выбор ГИС для визуализации информации оценки качества специализированной медицинской помощи 105
4.6. Пример тематической карты интегрального показателя здоровья
Заключение 111
Список литературы 112
- Основные особенности организации специализированной медицинской помощи
- Эффективность и качество функционирования разновидностей СМО
- Оптимизация распределения количества пациентов между элементами системы оказания специализированной медицинской помощи населению
- Обоснование целесообразности использования информационных технологий для рационального управления оказанием специализированной медицинской помощи населению
Введение к работе
Актуальность темы. В условиях социально-экономического кризиса в РФ существенно снизился уровень материального благополучия и социально-психологической устойчивости населения, уменьшились возможности получения гражданами необходимого объема и качества лечебно-профилактической помощи. Спад производства и другие негативные явления существенно снизили уровень оказания специализированной медицинской помощи населению региона, что, в свою очередь, повлекло за собой снижение продолжительности жизни населения, увеличило число нетрудоспособного населения по различным заболевания.
Издержки децентрализации управления, несбалансированность регионального и территориального планирования, формирования различных организационных моделей здравоохранения в условиях местного самоуправления, изменение объемов и потоков финансирования, введение обязательного медицинского страхования и частного предпринимательства в обеспечении медицинских услуг, недостаточно эффективное использование имеющихся материальных и кадровых ресурсов обусловило необходимость организации более тесного информационного взаимодействия различных служб, связанных с управлением и оказанием специализированной и лечебно-профилактической помощи населению региона, расчету интегрального показателя здоровья, с целью оценки состояния здоровья населения региона, визуализация полученной информации о состоянии здоровья населения на базе ГИС-технологий, для применения в процессе принятия управленческих решений об оказании профилактических мероприятий, с целью улучшения состояния здоровья населения региона.
Работа выполнена в соответствии с межвузовской научно-технической программой 12.11 «Перспективные информационные технологии в высшей школе» и в рамках одного из основных научных направлений Воронежского государственного технического университета «Биомедкибер-нентика, компьютеризация в медицине».
Целью работы является анализ состояния специализированной медицинской помощи населения региона на основе визуализации медицинской информации о состоянии здоровья населения региона для рационального планирования лечебно-профилактических мероприятий и управлением специализированной помощью.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Провести анализ взаимодействия различных служб специализированной медицинской помощи населению региона; разработать схему информационного взаимодействия служб специализированной медицинской помощи населению региона; предложить структуру службы информационного обслуживания процессов оказания специализированной медицинской помощи населению; предложить схему сетевого взаимодействия служб оказания специализированной медицинской помощи и алгоритмы расчета её функциональной и физической надежности; разработать информационное и предложить к использованию программное обеспечение для оптимального планирования ресурсов оказания специализированной медицинской помощи на базе информационных технологий; внедрить результаты исследования в процесс специализированного медицинского обслуживания населения региона.
Методы исследования. Для решения поставленных задач применялись методы теории систем массового обслуживания, использовались алгоритмы децентрализованного пространственно-временного управления, методы статистического отбора и анализа, оптимизационная модель, методы визуализации на основе ГИС-технологий.
Научная новизна работы. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной: функциональная модель взаимодействия различны служб специализированной медицинской помощи населению региона, позволяющая оптимизировать процесс управления специализированными службами региона; модель информационного взаимодействия служб специализированной медицинской помощи населению региона, учитывающая специфику и необходимость приоритетного обслуживания при оказании специализированной помощи; оптимизационная модель оценки качества оказания специализированной медицинской помощи населению региона, использующая интегральный показатель здоровья населения региона; технология обработки информационных потоков медицинских данных на базе ГИС - технологий и использование тематических карт для визуализации пространственных данных состояния здоровья населения.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Практическая ценность работы заключается в следующем: проведен анализ перспективных направлений в компьютерных информационных технологиях, ориентированных на управление специализированной медицинской помощью населению; проведен анализ информационного взаимодействия различных служб специализированной медицинской помощи населению региона; предложена структура информационного взаимодействия служб оказания специализированной медицинской помощи населению региона; предложены алгоритмы пространственно-временного управления доступом к каналу при приоритетном обслуживании; выявлена взаимосвязь показателей, характеризующих здоровье населения с качеством оказания специализированной медицинской помощи населению; сформирована оптимизационная модель обеспечения специализированной медицинской помощью населению в форме интегрированного показателя здоровья населения региона; разработано информационное обеспечение для планирования оказания специализированной медицинской помощи на базе ГИС - технологий, созданы тематические карты, отражающие состояние здоровья населения в регионе и предложено программное обеспечение для его реализации.
Предложенная схема информационного взаимодействия служб специализированной медицинской помощи населению региона позволяет реализовать информационное взаимодействие этих служб, а используемые алгоритмы определить приоритеты доступа к каналу.
Использование тематических карт позволяет визуализировать пространственные медицинские данные и с их помощью определить состояние здоровья населения по отдельно взятым регионам, чтобы определить их приоритет в обслуживании.
Результаты работы внедрены в учебный процесс кафедр: Системного анализа и управления в медицинских и педагогических системах Воронежского государственного технического университета и Информационных систем Воронежского института высоких технологий, Вычислительной техники Воронежской государственной лесо-технической академии.
Апробация работы. Основные положения и научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях и семинарах Воронежского государственного технического университета (2001-2002) ; Всероссийской конференции «Интеллектуальные информационные системы» (2002),
Публикации. Основное содержание работы отражено в 9 научных работах. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, соискателем проведен анализ состояния служб специализированной медицинской помощи населению региона и лечебно-профилактических учреждений [1,2]; ,исследована схема сетевого информа- ционного взаимодействия служб специализированной медицинской помощи населению региона [3]; предложены методы приоритетного обслуживания пациентов [5,7]; предложены методы визуализации медицинских данных [4,6,8,9,10].
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 83 наименования. Основная часть изложена на 118 страницах машинописного текста, содержит 11 рисунков и 8 таблиц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Первая глава посвящена анализу состояния специализированной медицинской помощи населению региона, которая представлена как система с множеством элементов (специализированные лечебно-профилактические учреждения (ЛПУ), кадры специалистов, вспомогательные службы, материально-техническая база, методы и средства диагностики и лечения, тесная взаимосвязь и взаимодействие которых обуславливает высокую эффективность предупреждения заболеваний и укрепление здоровья людей, удовлетворения потребностей во всех видах специализированной медицинской помощи.
Система организации специализированной медицинской помощи основана на единых принципах, система специализированной медицинской помощи представляет собой единое функциональное целое и предусматривает этапность в выявлении, диагностике заболеваний и лечении больных.
Главная особенность организации специализированной медицинской помощи по принципу медицинского районирования и этапности состоит в том, что она предполагает не увеличение количества штатных врачебных должностей, различных материальных ресурсов, а наиболее рациональное и эффективное их размещение и использование.
Современные компьютерные системы управления функционированием поликлиники обеспечивают информационную поддержку деятельности лечебного учреждения и дальнейшее развитие по созданию поддержки административного управления на основе методов моделирования, визуализации и оптимизации статистических медицинских данных, но не решают задачи управления сразу всеми функциональными подсистемами лечебно-диагностического учреждения и учреждениями с гибкой структурой, так как большинство из них предназначено для интеграции в существующую организационную структуру.
Важнейшим направлением информатизации является разработка моделей принятия решений и визуализации медицинской информации, реализация которых на компьютере будет представлять собой систему поддержки принятия решений. Следует иметь в виду, что модели принятия решений, как и любые другие модели, представляют в особой форме уже имеющиеся знания. В связи с этим не следует ожидать от их использования качественной оптимизации лечебно-диагностического процесса, правильнее рассматривать их как способ использования коллективного опыта при решении каждой конкретной задачи. Повышения эффективности лечебно-диагностического процесса в условиях компьютеризации следует ожидать за счет более эффективного достижения существующих целей, реализация которых невозможна при привычной форме его осуществления. Компьютерная технология позволяет осуществлять оперативную коррекцию принимаемых решений на основании анализа текущих ситуаций, причем само описание ситуации может быть сколь угодно подробным. Для анализа информации могут использоваться сколь угодно сложные алгоритмы и при этом возможно вовлечение в оперативный анализ информации практически неограниченного объема.
Во второй главе говорится о том, что при проектировании компьютерной информационной сети необходимо иметь аналитические инструменты, позволяющие прогнозировать её производительность по модели. Одним из таких инструментов, предназначенных для разработки сетевых и коммуникационных структур, может быть аналитическая модель, основанная на теории очередей.
В связи с дополнительными условиями, налагаемыми медицинской спецификой на сетевую схему информационного взаимодействия служб спе- циализированной медицинской помощи, то на практике она будет являться так называемой СМО (системой массового обслуживания) с нетерпеливыми заявками, имеющие место при специфических ограничениях, налагаемых на порядок обслуживания (с ограничением на время ожидания в очереди и без ограничения на очередь), имеющие место при специфических ограничениях, налагаемых на порядок обслуживания, например, на срочность и приоритетность обслуживания больных с резкими обострениями заболеваний, находящихся в критическом состоянии.
Система автоматизированного административного управления специализированной медицинской помощью представляет собой взаимосвязанный набор служб ее администрации и программно-аппаратных средств, включенных в сеть и обеспечивающих персонал вычислительной сети информацией с возможностью влиять на его работу. Основная цель системы автоматизированного административного управления — обеспечить оптимальное функционирование и тесное взаимодействие служб специализированной медицинской помощи.
Центральным элементом этой компьютерной информационной системы является база данных [52], в которой производятся определенные действия с элементами данных (электронными карточками пациентов, учетом медицинских кадров и т.д.). Для рассмотрения этой системы примем некоторые допущения. Вся информация о пациенте, записываемая регистратором и поступающая в базу данных, сохраняется. Если один из регистраторов в определенный момент времени простаивает (свободен), пациент обслуживается немедленно, в противном случае поступающие требования сохраняются в очереди. После выполнения регистратором обработки очередного пациента, он немедленно отправляется на обслуживание по назначению. Если в очереди находятся другие требования, то одно из них немедленно поступает на обработку в регистратуру.
В медицинских сетях часто возникает необходимость применять приоритетные методы доступа на обслуживание. Поэтому необходимо, чтобы система обеспечивала ограниченное гарантированное время ожидания доступа на обслуживание для всех сообщений систем реального времени и минимальное ожидание для высокоприоритетных пациентов.
Приоритет любого пациента можно задавать не только адресом, но и местом его обращения на обслуживание. Для этого можно использовать способы, основанные на децентрализованном пространственно-временном управлении (ДПВУ) доступом к каналу обслуживания.
В данной работе рассмотрены два варианта алгоритмов децентрализованного пространственно-временного управления доступом к обслуживанию:
Алгоритм децентрализованное пространственно-временное управление (ДПВУ) со сменой приоритетов после каждой передачи по каналу.
Согласно этому алгоритму терминал регистратора на ї-м уровне приоритета прослушивает канал в ожидании паузы длительностью Т,~Т^\ + 1т ч =1>")> где ^-минимальная обнаруживаемая пауза, определяемая аппаратным обеспечением; 2т-время прохождения информации по двум подканалам. Если есть какой-то пациент на более высоком приоритете, то его обслуживание начнется раньше, передавая информацию раньше, и рассматриваемый терминал регистратора не дождется паузы Т,. Если пауза длительностью Ті все же наступает (нет более приоритетных пациентов), то терминал регистратора начинает борьбу за канал ~ посылая в канал запрос на обслуживание. Если затем в течение 2т станция «не услышит слева» по подканалу чужую несущую, то она начнет передачу информации. В противном случае борьба за канал обслуживания проиграна. Терминал регистратора и обслуживаемый ими пациент, проигравшие борьбу на і уровне приоритета, переходят на более высокий, (і-l) уровень приоритета. Исключения составляют терминалы регистраторов и обслуживаемые ими пациенты на 1 -м приоритете, которые сохраняют тот же приоритет. Терминал регистратора и обслуживаемый им пациент повышает свой уровень приоритета, переходя на (і-
13 1)-й уровень, также в том случае, когда обнаружила паузу То и не дождалась своей паузы Г, (і>1).
Таким образом, после любой успешной передачи информации в сети все терминалы регистраторов (и обслуживаемые ими пациенты), кроме тех, которые находятся на 1-м приоритете, повышают свой приоритет. Терминалы регистраторов на 1 -м приоритете переходят на 0-й приоритет только в том случае, когда последний из пациентов на 0-м приоритете будет обслужен.
Алгоритм ДПВУ со сменой приоритетов при отсутствии станций на более высоком уровне приоритетов (ДПВУ ОУ).
В отличие от алгоритма ДПВУ КП в этом случае пациенты на любом і-м уровне приоритета переходят на (і-І)-я уровень, как только на последнем не остается ни одного требования (і>1).
Здесь очередь разделена на зоны г=0,і,2,...,и, соответствующие п уровням приоритетов доступа к каналу обслуживания. В г'-ю зону (г^О) поступает простейший поток требований j'-й категории срочности обслуживания с интенсивностью Л{. Он отражает суммарный поток требований і-й срочности на передачу по каналу, поступающих на все терминалы регистраторов сети. Длительность обслуживания D (время занятости канала передачей требования с учетом пауз) фиксировано. Без потери общности предполагаем jj = j и X =ЇЯ,<1 '
В третьей главе проведен анализ состояния и функционирования системы специализированной медицинской помощи в регионе, который возможен на основе исследования различных показателей, характеризующих состояние здоровья населения. Для сравнения ситуации в различных районах предлагается использовать показатель, позволяющий комплексно оценить состояние здоровья населения с учетом составляющих и их значимости. Для этого формируется интегрированный показателя здоровья населения, который получается в результате проведения корреляционного анализа.
Для оценки значимости каждой составляющей был применен метод априорного ранжирования, позволяющий объективно оценить субъективное мнение врачей (экспертов).
При сборе априорной информации, основанной на опыте, интуиции и знаниях экспертов, восьми экспертам предлагалось заполнить анкеты, в которых оценивались все 6 показателей здоровья по их значимости. Оценка производилась по 6-бальной шкале. Согласованность мнений участников экспертизы определялась исчислением коэффициента конкордации (согласованности) с последующим определением оценки значимости результатов. Поскольку в практике экспертных оценок, как правило, не встречается случаев нормального распределения результатов опроса, для расчетов была использована формула исчисления коэффициента конкордации, предназначенная для распределения, существенно отличающегося от нормального.
Коэффициент конкордации рассчитывается по данным матрицы ранжирования в нормальной форме.
Оценка значимости результатов (то есть достоверности полученного уровня согласованности мнений в группе экспертов) проводилась в предположении, что анализируемые исходные данные распределены по закону, близкому к распределению Фишера, специально проработанному для случаев с малым объемом выборки, при которых использован критерий Пирсона.
Рассчитанные значения интегрированного показателя здоровья можно использовать далее в оптимизационной модели распределения количества пациентов между элементами системы оказания специализированной медицинской помощи населению.
В четвертой проведены исследование и анализ медико- статистической информации, касающейся статистики здоровья населения региона, становится мощным инструментом в целях достижения максимально возможной эффективности управления здравоохранением.
Особую важность приобретают в настоящее время исследования по медицинской географии, в задачу которых входит поиск связей между географическими свойствами территории и здоровьем населения,
В основу разработки карт медико-географической оценки природной среды положена концепция предпосылок болезней, сформулированная в 60-е годы Вершинским.
Согласно этой концепции, среди свойств геосистем имеются такие, которые оказывают (или могут оказывать) влияние на состояние здоровья человека. Каждой геосистеме присущ свой, специфический для нее "набор" природных предпосылок болезней человека.
Так как география заболеваний, структура их ареалов в значительной степени зависят от факторов природных условий и условий окружающей среды, то медико-географическая оценка территории по предпосылкам болезней осуществляется с привлечением различных физико-географических карт. Например, по современным данным 80% всех болезней жителей города связано с неблагополучной экологической обстановкой,
Аналитическая информация и построенные в результате ее обработки тематические компьютерные карты используются в качестве основы для установления связей и зависимостей между отдельными показателями взаимодействия на городскую среду, её изменения и последствиями для здоровья горожан.
При геоэкологических исследованиях остро встает вопрос о необходимости сопряжения разноплановой и разнокачественной информации об объектах искусственной и естественной природы: картографических материалах разных проекций и масштабов, цифровых, графических и других источниках. Эта проблема решается при использовании ГИС-технологий, которые дают возможность сводить все доступные материалы в единую систему и обладают большой наглядностью.
Геоинформационная система (ГИС) представляет собой автоматизированную систему сбора, хранения, анализа, интерпретации и представления информации по географической оболочке и геологической среде в целом и (или) отдельным составляющим их компонентам. В качестве средств анализа и интерпретации а ГИС используется широкий спектр математических моделей, в том числе и специально предназначенных для оперирования (цифровой моделью местности) ЦММ.
Например, с помощью ГИС можно прогнозировать сезонные потоки больных в ОКБ, из каких районов возможен наибольший поток пациентов. Такой прогноз возможен, например, только с учетом: географических и экономических условий жизни жителей каждого района области; среднего возраста жителей; склонности жителей данного района к тем или иным заболеваниям; нозогенности данной территории.
Для того чтобы наглядно показать возможности использования ГИС для визуализации медицинской информации при принятии управленческих решений в службах специализированной медицинской помощи населению региона в данной работе была разработана тематическая карта Воронежской области, отражающая значения ИПЗ населения по районам области.
На основе отображенной информации можно наглядно увидеть наиболее неблагополучные районы Воронежской области. Соответственно, выделив эти районы можно спланировать профилактические мероприятия и провести их в первую очередь в этих районах. Можно сделать предположение и утверждать с большой долей вероятности о том, что именно из этих районов области следует ожидать наибольший поток пациентов в ОКБ, и принять для этих пациентов более высокий приоритет на обслуживание.
На основании такой информации можно проводить в районах различные профилактические мероприятия, вплоть до строительства различного вида санаториев и профилакториев, уделять больше внимания ранней диагностике заболеваний, особенно той группы, которая является специфичной для данного района.
Естественно, что для получения более полной и достоверной информации, необходимо ее своевременное постоянное поступление ее для обработки, что возможно лишь в том случае, если все данные будут заноситься в компьютер и передаваться в единую базу данных для их обработки и хранения.
Для этого необходимо, чтобы вся информация о каждом жителе области хранилась бы в единой медицинской базе данных, к которой, в случае необходимости, вызванной экстренной ситуацией, любой врач, обслуживающий пациента, мог иметь доступ к любой информации о состоянии его здоровья в кратчайшие сроки. Ограниченные только создаваемым запросом и функциональными ограничениями сети и работы сервера, хранящего медицинскую базу данных.
Основные особенности организации специализированной медицинской помощи
В условиях реформирования здравоохранения одной из приоритетных проблем является сохранение и укрепление здоровья населения. Однако, экономические преобразования в стране, обусловившие кризисные явления в экономике, существенно повлияли на условия деятельности как в целом системы здравоохранения, так и здравоохранения отдельных районов, что обусловлено изменениями размера и источников финансирования деятельности здравоохранения, развитием центробежных сил при решении конкретных задач, переносе решения тактических вопросов на районный уровень. Успешное решение задач, связанных с сохранением и укреплением здоровья населения зависит от многих факторов, в том числе и от эффективности управления районным здравоохранением, которое, в основном, несет ответственность за состояние здоровья населения конкретной территории. В этой связи чрезвычайно актуальным для отрасли является выбор путей оптимизации моделей управления медицинской службой, которые соответствовали бы новым условиям их деятельности.
По мнению Ю.Н. Комарова [15], стратегия управления здоровьем населения может быть реализована через управление профилактикой и медицинской помощи населению. В условиях бюджетного дефицита ресурсов, выделяемых на здравоохранение, все большее значение приобретает управление здравоохранением с выделением приоритетных направлений, например, по заболеваниям, которые составляют наибольший удельный вес в структуре обращаемости населения за медицинской помощью или в структуре общей смертности.
Специализированная медицинская помощь представляет собой систему с множеством элементов (специализированные лечебно-профилактические учреждения (ЛПУ), кадры специалистов, вспомогательные службы, материально-техническая база, методы и средства диагностики и лечения), тесно связанных между собой. Тесная связь и взаимодействие элементов системы оказания специализированной медицинской помощи обуславливают высокую эффективность предупреждения заболеваний и укрепление здоровья людей, удовлетворения потребностей во всех видах специализированной медицинской помощи.
Система организации специализированной медицинской помощи основана на единых принципах, которые могут быть сформулированы следующим образом [18]: - система специализированной медицинской помощи представляет собой единое функциональное целое и предусматривает этапность в выявлении, диагностике заболеваний и лечении больных; - централизация сочетается с приближением специализированной помощи к населению; - устанавливаются взаимосвязь и преемственность в работе между специалистами узкого профиля и участковой службой, которой отводится ведущая роль во всей системе; - обеспечиваются высокий уровень и качество диагностики, лечения больных, что определяется наличием районных специалистов и городского центра специализированной помощи; - облегчается комплексный подход к диагностике и лечению больных, в основе которого лежит интеграция специализированных отделений и центров; - создается единый организационно-методический центр, который руководит всей службой и всеми звеньями системы своего профиля; - значительно повышается уровень управления здравоохранением города и области, так как органы здравоохранения осуществляют руководство отдельными видами помощи через своих внештатных специалистов-заведующих городскими центрами специализированной помощи; - разграничение функций, определение задач и объёма медицинской помощи различными специалистами на этапах медицинского обслуживания четко регламентируются органами здравоохранения. Главная особенность организации специализированной медицинской помощи по принципу медицинского районирования и этапности состоит в том, что она предполагает не увеличение количества штатных врачебных должностей, различных материальных ресурсов, а наиболее рациональное и эффективное их размещение и использование [18]. Организация отделений, которые являются промежуточным звеном между центральными районными больницами и областным лечебно-профилактическим учреждением позволяет: улучшить обеспеченность населения высококвалифицированной амбу-латорно-поликлинической, стационарной и экстренной специализированной медицинской помощью; приблизить специализированную медицинскую помощь к жителям сельских районов, тем самым уменьшив их поток в областное ЛПУ.
Эффективность и качество функционирования разновидностей СМО
Хотя теория очередей математически достаточно сложна, её применение для анализа производительности сети во многих случаях дает желаемые результаты [70].
Математическая теория систем обслуживания - область прикладной математики, использующая методы теории вероятностей и математической статистики, и служит для предсказания случайно изменяющихся потребностей по результатам наблюдений и организации обслуживания с приемлемым временем ожидания.
Одним из видов моделей, с помощью которых можно описывать эти процессы, являются системы массового обслуживания (СМО).
Каждая СМО включает в себя некоторое число обслуживающих устройств, называемых каналами обслуживания (к их числу можно отнести лиц, выполняющих те или иные операции, - регистраторов, операторов, врачей и т. п.), обрабатывающих некоторый поток заявок (требований), поступающих на ее вход в случайные моменты времени. Обслуживание заявок происходит за неизвестное, обычно случайное время, и зависит от множества самых разнообразных факторов. После обслуживания заявки канал освобождается и готов к приему следующей заявки. Случайный характер потока заявок и времени их обслуживания приводит к неравномерности загрузки СМО - перегрузке с образованием очередей -заявок или недогрузке - с простаиванием ее каналов.
Таким образом, в СМО имеются: входящий поток заявок, очередь, поток не обслуженных (покинувших очередь) заявок, каналы обслуживания и выходной поток обслуженных заявок. Каждая СМО в зависимости от своих параметров (характера потока заявок, числа каналов обслуживания и их производительности) и правил организации ее работы обладает определенной эффективностью функционирования (пропускной способностью), позволяющей более или менее успешно выполнять предназначенные ей функции. Применительно к нашей задаче исследования будем считать, что требование - это заявка на обслуживание; поток заявок - это количество пациентов в очереди на обслуживание; каналы - это то, каким образом поступает требование на обслуживание данного пациента. Случайность характера потока заявок и длительности их обслуживания порождает в СМО случайный процесс, для изучения которого необходим анализ его математической модели. Изучение функционирования СМО упрощается, если случайный процесс является марковским (процессом без последствия, или без памяти), когда работа СМО легко описывается с помощью конечных систем обыкновенных линейных дифференциальных уравнений первого порядка, а в предельном режиме (при достаточно длительном функционировании СМО) - посредством конечных систем линейных алгебраических уравнений. В итоге показатели эффективности функционирования СМО выражаются через параметры СМО, потока заявок и дисциплины работы СМО. Из теории известно [15,70], чтобы случайный процесс являлся марковским, необходимо и достаточно, чтобы все потоки событий (потоки заявок и др.), под воздействием которых происходят переходы системы из состояния в состояние, являлись пуассоновскими, т.е. обладали свойствами последействия (для любых двух непересекающихся промежутков времени число событий, наступающих за одним из них, не зависит от числа событий, наступающих за другой) и ординарности (вероятность наступления за элементарный, или малый, промежуток времени более одного события пренебрежимо мала по сравнению с вероятностью наступления за этот промежуток времени одного события). Если же в СМО характер потоков отличен от пуассоновского, то ее характеристики эффективности можно определить приближенно с помощью марковской теории массового обслуживания, причем тем точнее, чем сложнее СМО, чем больше в ней каналов обслуживания. В большинстве случаев для обоснованных рекомендаций по практическому управлению СМО совсем не требуется знаний точных ее характеристик, вполне достаточно иметь их приближенные значения [31]. В зависимости от совокупности специфических факторов СМО можно классифицировать следующим образом: а) по характеру потоков - марковские и немарковские; б) по числу каналов - одно- и многоканальные; в) по дисциплине обслуживания -СМО с отказами (нулевым ожида нием или явными потерями), СМО с ожиданием (неограниченным ожидани ем или очередью), СМО смешанного типа (ограниченным ожиданием - дли ной очереди, временем пребывания в очереди или общим временем пребыва ния заявки в СМО), причем их обслуживание в СМО может быть как упоря доченным, так и неупорядоченным, а также с обслуживанием по приоритету; г) по ограничению потока заявок - на замкнутые и открытые (незамк нутые); д) по количеству этапов обслуживания - на одно- и многофазные СМО. Эффективность функционирования СМО характеризуют три основные группы показателей: 1) эффективность использования СМО - абсолютная или относительная пропускные способности, средняя продолжительность периода занятости СМО, коэффициент использования СМО; 2) качество обслуживания заявок - среднее время (среднее число заявок, закон распределения) ожидания заявки в очереди или пребывания заявки в СМО; вероятность отказа заявке в обслуживании без ожидания; вероятность того, что поступившая заявка немедленно примется к исполнению; 3) эффективность функционирования пары «СМО — потребитель», причем под потребителем понимается совокупность заявок или их некоторый источник (например, средний доход, приносимый СМО за единицу времени эксплуатации, и др.).
Оптимизация распределения количества пациентов между элементами системы оказания специализированной медицинской помощи населению
Анализ ситуации в регионе возможен на основе исследования различных показателей, характеризующих состояние здоровья населения. При этом возможно сравнение по отдельным показателям, а обобщенная оценка весьма затруднена. Для сравнения ситуации в различных районах необходим показатель, позволяющий комплексно оценить состояние здоровья населения с учетом составляющих и их значимости.
Для формирования интегрированного показателя здоровья населения районов Воронежской области были выбраны составляющие, которые получены в результате проведения корреляционного анализа, т.е. независимые показатели: 1). Заболеваемость на 100 тыс. населения всего. 2). Смертность в трудоспособном возрасте. 3). Число посещений к врачам на 1 жителя. 4). Летальность на общетерапевтических койках. 5). Первичный выход на инвалидность при заболеваниях органов пищеварения. 6). Временная утрата трудоспособности при ИБС. Интегрированный показатель здоровья (ИПЗ) определяется на основе следующей свертки: нормированное значение /-го фактора. Для оценки значимости каждой составляющей был применен метод априорного ранжирования, позволяющий объективно оценить субъективное мнение врачей (экспертов) [21].
При сборе априорной информации, основанной на опыте, интуиции и знаниях экспертов, восьми экспертам предлагалось заполнить анкеты, в которых оценивались все 6 показателей здоровья по их значимости. Оценка производилась по 6-бальной шкале. По совокупности мнений экспертов, имеющих стаж практической работы от 9 до 35 лет, была составлена матрица ранжирования, представленная в таблице 3.2.
Так как одним и тем же экспертом некоторым факторам был присвоен одинаковый ранг, матрицу ранжирования необходимо привести к нормальному виду таким образом, чтобы сумма рангов в каждом столбе равнялась К (К+1)/2, где К- число показателей (в нашем случае К=6).
Согласованность мнений участников экспертизы определялась исчислением коэффициента конкордации (согласованности) с последующим определением оценки значимости результатов. Поскольку в практике экспертных оценок, как правило, не встречается случаев нормального распределения результатов опроса, для расчетов была использована формула исчисления коэффициента конкордации, предназначенная для распределения, существенно отличающегося от нормального.
Коэффициент конкордации рассчитывается по данным матрицы ранжирования в нормальной форме по следующим формулам [55, 61, 64]:
Величина коэффициента конкордации лежит в пределах (0..Л). При W=l эксперты единодушны в оценке значимости каждого показателя, при W=0 согласие полностью отсутствует. В результате расчета по формулам (ЗЛО), (3 Л1) было получено значение коэффициента конкордации: W = 0,804.
Обоснование целесообразности использования информационных технологий для рационального управления оказанием специализированной медицинской помощи населению
В последнее время значительно возрастает спрос на информацию о состоянии здоровья населения, в то время как возможностей его удовлетворения пока недостаточно. Решению проблемы могут способствовать выборочные медико-статистические исследования, которые являются важнейшим дополнением медицинской отчетности, углубляя и расширяя её, переводя количество медико-статистической информации в качество.
Исследование и анализ медико-статистической информации, касающейся статистики здоровья населения региона, становится мощным инструментом в целях достижения максимально возможной эффективности управления здравоохранением. Взаимодействие окружающей среды и человека рассматривается как объект изучения множеством наук в самых разных аспектах. Особую важность приобретают в настоящее время исследования по медицинской географии, в задачу которых входит поиск связей между географическими свойствами территории и здоровьем населения.
В свете учения В.Б. Сочавы в медицинскую географию было введено понятие о специфическом пространстве как арене, на которой протекают основные процессы в медико-географических системах представляющиеся нам достаточно значительным шагом вперед с теоретических и практических позиций. Подобное медико-географическое пространство включает в себя все компоненты, так или иначе участвующие в таком сложном процессе, как изменение состояния людей под влиянием факторов внешней среды, и обладает определенной морфологией и специфическими свойствами [26].
В основу разработки карт медико-географической оценки природной среды положена концепция предпосылок болезней, сформулированная в 60-е годы Вершинским.
Согласно этой концепции, среди свойств геосистем имеются такие, которые оказывают (или могут оказывать) влияние на состояние здоровья человека. Каждой геосистеме присущ свой, специфический для нее "набор" природных предпосылок болезней человека [25].
Так как география заболеваний, структура их ареалов в значительной степени зависят от факторов природных условий и условий окружающей среды, то медико-географическая оценка территории по предпосылкам болезней осуществляется с привлечением различных физико-географических карт. По современным данным 80% всех болезней жителей города связано с неблагополучной экологической обстановкой [26,52].
Анализ только территориальной составляющей окружающей человека среды при оценке нозогенности территории может быть недостаточным, так как эпидемический процесс как явление социальное обязательно взаимосвязан с характеристиками населения. Нанесение интегральных показателей состояния здоровья населения и факторов окружающей среды на обычную карту и позволяет соотнести их с численностью населения, что, в свою очередь, способствует концентрации внимания на тех регионах, где высокая заболеваемость и смертность относятся к значительным контингентам люден, а не к обширным, подчас незаселенным территориям [52].
Аналитическая информация и построенные в результате ее обработки тематические компьютерные карты используются в качестве основы для установления связей и зависимостей между отдельными показателями взаимодействия на городскую среду, её изменения и последствиями для здоровья горожан.
Уже сейчас многие из полученных показателей и корреляции позволяют перейти к выработке профилактических мер и принятию управленческих решений, исходя из научно-обоснованного и подкрепленного фактологическим анализом окружающей среды города и здоровья его жителей.
При геоэкологических исследованиях остро встает вопрос о необходимости сопряжения разноплановой и разнокачественной информации об объектах искусственной и естественной природы: картографических материалах разных проекций и масштабов, цифровых, графических и других источниках. Эта проблема решается при использовании ГИС-технологий, которые дают возможность сводить все доступные материалы в единую систему и обладают большой наглядностью [12].
Геоинформационная система (ГИС) представляет собой автоматизированную систему сбора, хранения, анализа, интерпретации и представления информации по географической оболочке и геологической среде в целом и (или) отдельным составляющим их компонентам. В качестве средств анализа и интерпретации а ГИС используется широкий спектр математических моделей, в том числе и специально предназначенных для оперирования (цифровой моделью местности) ЦММ ([Симонов и др., 1998]).
На основе использования ГИС в картографии развилось отдельное направление - "геоинформационное картографирование". Частью этой дисциплины является автоматизированное использование карт, в частности, автоматизированная картометрия [10,11,12,13]. Современные геоинформационные системы (ГИС) представляют собой новый тип интегрированных информационных систем, которые, с одной стороны, включают методы обработки данных многих ранее существовавших автоматизированных систем (АС), с другой - обладают спецификой в организации и обработке данных. Практически это определяет ГИС как многоцелевые, многоаспектные системы.
Основу интеграции технологий ГИС составляют технологии САПР. Поскольку технологии САПР достаточно апробированы, это, с одной стороны, обеспечило качественно более высокий уровень развития ГИС, с другой - существенно упростило решение проблемы обмена данными и выбора систем технического обеспечения. Этим самым ГИС стали в один ряд с автоматизированными системами общего назначения [48].
Карты, созданные с помощью ГИС, можно смело назвать картами нового поколения. На карты ГИС можно нанести не только географические, но и статистические, демографические, технические и многие другие виды данных и применять к ним разнообразные аналитические операции. ГИС обладает уникальной способностью выявлять скрытые взаимосвязи и тенденции, которые трудно или невозможно заметить, используя привычные бумажные карты. Мы видим новый, качественный, смысл наших данных, а не механический набор отдельных деталей[50, 81].
