Содержание к диссертации
Введение
1. Разработка метода формализации информационных параметров медицинского учреждения 14
1.1. Системность и закономерности медицинских учреждений 14
1.2. Задачи целеобразования 24
1.3. Задача разработки моделей объектов 30
1.4. Информационная модель 36
1.5. Метод разработки информационной модели 40
1.6. Выводы 49
2. Разработка теоретико-множественных моделей принятия решений 51
2.1. Формализация параметров модели принятия решений 51
2.2. Описание процесса группового принятия решений 59
2.3. Виды оценок 63
2.4. Квазисерии в теоретико-множественной модели группового принятия решений 69
2.5. Отношения неразличимости в модели группового принятия решений 74
2.6. Кардинальные предпочтения в модели группового принятия решений 79
2.7. Модели принятия решений с применением методов искусственного интеллекта 86
2.8. Выводы 95
3. Разработка метода информационного обеспечения медицинских учреждений 97
3.1. Этапы разработки информационного обеспечения медицинских учреждений 97
3.2. Выбор инструментальных средств информационных структур обеспечения медицинских учреждений 101
3.3. Разработка требований к информационно-управляющей системе 106
3.4. Разработка метода оценки качества информационной системы 117
3.5 Разработка алгоритмов функционирования
информационных структур медицинских учреждений 122
3.6 Выводы 140
4. Разработка структурной модели и интеллектуальных модулей информационной системы 141
4.1. Формализация вектора конструктивных параметров пациента 141
4.2. Базы знаний и базы данных модулей принятия решений 147
4.3. Разработка модулей принятия решений 158
4.4. Модули идентификации граничных состояний 166
4.5. Выводы 172
Заключение 174
Список источников
- Задача разработки моделей объектов
- Описание процесса группового принятия решений
- Выбор инструментальных средств информационных структур обеспечения медицинских учреждений
- Базы знаний и базы данных модулей принятия решений
Введение к работе
В современных условиях оказание услуг пациентам медицинских учреждений осуществляется при непрерывном развитии информационных технологий, оснащением медицинских учреждений новыми приборами и устройствами, интерфейс которых позволяет объединять эти системы с ЭВМ в одно целое. Развитие медицинской техники и технологий обслуживания пациентов должно находить свое отражение во всех сферах деятельности медицинских учреждений в виде создания и внедрения специализированных медицинских программ, проектов комплексной автоматизации медицинских учреждений, внедрением телемедицинских технологий [104].
Интенсификация работы медицинского персонала, внедрение современных медицинских технических устройств приводит к увеличению объема информации, который должен обрабатывать медицинский работник. Это свидетельствует в пользу необходимости применения специальных программных систем для решения самых разных задач в медицинских учреждениях, начиная от простых хозяйственных задач и кончая сложными задачами принятия решений, связанными с управлением медицинским учреждением или идентификации состояния пациентов.
При разработке информационно-управляющих систем медицинских учреждений появляются задачи оптимального проектирования, эффективной разработки унифицированного программного продукта, разработки моделей и методов программных средств обработки данных и знаний. Разработка новых подходов к структуризации и обработке информации направлена в конечном итоге на обеспечение высокого уровня медицинских услуг, оказываемых пациентам медицинских учреждений.
Актуальность направленности диссертации обосновывается также тем, что в настоящее время Россия переживает сложный период, качество жизни среднего гражданина России ниже, чем в странах, которые принято называть развитыми. Существует необходимость эффективного развития ряда первоочередных областей производства и обслуживания, к одной из которых принадлежат медицинские учреждения.
Необходима, с целью повышения скорости и качества оказания медицинских услуг, разработка средств выражения медицинской информации и средства для ее обработки и передачи, отвечающих международным стандартам. Данная задача относится к классу сложных и трудноформализуемых задач, решение которых связано с применением как формальных, так и эвристических подходов к разработке моделей, адекватно описывающих процессы медицинской деятельности, процессы сбора, обработки, хранения и передачи информации, а также проектированием специальных программных систем для всесторонней информатизации деятельности медицинских учреждений.
Известны работы [1-11], в которых осуществлена формализация медицинской информации, методов диагностирования состояний пациентов, способов проектирования информационно-управляющих систем для медицинских учреждений.
На сегодняшний день Ассоциацией развития медицинских информационных технологий зарегистрировано 347-ми фирм-разработчиков и 826-ти разработках в области медицинских информационных технологий [12]. Решаются задачи создания медицинского информационного пространства среди медицинских структур, объединенных по каким либо признакам или административно, например создания информационного пространства между несколькими поликлиниками, стационарами и санаториями, подотчетными одному крупному промышленному предприятию или административному региону.
Задача информатизации в медицинских учреждениях успешно решена на уровне финансового управления, бухгалтерского учета, имеются системы для составления отчетов медицинской статистики. Однако в настоящее время отсутствует интегрированная информационно-управляющая система, на основе интегрированной базы данных могла решать задачу полной автоматизации деятельности медицинских учреждений с предоставлением возможности интеграции в сети России и в международные вычислительные сети.
Для разработки специальных программных систем, проектирования информационно-управляющих систем медицинского назначения применяются методы системного анализа, эффективные для решения задач управления в самых различных областях, включая исследование и моделирование функционирования медицинских учреждений. Исследование функционирования медицинских учреждений в рамках диссертационной работы осуществляется на основе методологии системного анализа [10,11, 13 -19], который объединяет формальные и эвристические подходы, и имеет в своем арсенале много математических методов.
Применительно к задачам информатизации медицинских учреждений очевидна необходимость развития методов системного анализа в направлении разработки новых методов моделирования процессов функционирования медицинских учреждений, разработки методов принятия решений в задачах медицинского персонала. Особенностью данных задач являются трудности формализации параметров пациентов, априорная неопределенность при принятии решений, что требует применения методов искусственного интеллекта для решения поставленных задач.
В практике медицинской деятельности формализация параметров задач не всегда может быть четко определенной и «измеримой» в физических единицах. Параметры могут быть определены в виде совокупности качественных показателей, формализация которых возможна только методами теории нечетких множеств, с применением знаний экспертов. Задачи принятия решений также решаются, как задачи ситуационного управления с применением методов нечеткой логики, теории искусственного интеллекта [11].
Значительный вклад в развитие теории искусственного интеллекта внесли такие известные ученые, как ЗадеЛ.А,, Дюбуа Д, ЯгерР.Р, АверкинА.Н., БатыршинИ.З, Берштейн Л.С., Борисов Н.А., Мелихов А.Н., Сугено М., Тарасов Б.Н, Тэрано Т., Ульянов СВ. и многие другие.
Анализ имеющегося теоретического и практического материала в области разработки моделей принятия решений и методов проектирования программного обеспечения медицинских информационных систем, анализ возможностей методов системного анализа, ситуационных систем позволил выявить аспекты теоретических изысканий для задач формализации информационных процессов в медицинских учреждениях, формализации врачебной деятельности и построения специальных программных систем для информационного обеспечения работы медицинских учреждений.
Диссертация посвящена разработке методов системного анализа, моделей принятия решений, направленных на разработку специальных программных систем, предназначенных для задач проектирования медицинских информационных систем в условиях неполной априорной информации. Это определяет и подтверждает актуальность исследований диссертационной работы.
Целью диссертационной работы является разработка методов системного анализа, моделей принятия решений и специальных программных систем для медицинских учреждений в условиях частичной неопределенности, при нечетком задании параметров объектов.
В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решаются следующие задачи:
-разработка концепции моделирования медицинского учреждения, и принципов построения информационной модели;
- разработка метода формирования и анализа структур целей;
- разработка метода построения информационной модели;
- формализация процесса группового принятия решений и разработка модели группового принятия решений;
-разработка моделей принятия решений с применением методов искусственного интеллекта;
-разработка информационных структур и инструментальных средств обеспечения медицинского учреждения
- разработка алгоритмов функционирования информационных структур медицинских учреждений;
- разработка баз знаний и баз данных модулей принятия решений;
-разработка модулей принятия решений и модулей идентификации граничных состояний.
Объектами исследования являются информационные процессы медицинских учреждений, в частности, учреждений санаторно-курортного назначения, процессы управления учреждениями и процессы врачебной деятельности.
Математическими методами исследования являются принципы разработки специальных программных систем, теория построения нечетких ситуационных моделей, методы системного анализа, теории вероятностей и математической статистики, методы функционального анализа, теория нечетких множеств и теория нечеткой логики, а также методы проектирования информационно-управляющих систем.
Методологическую основу работы составляет концепция системности, суть которой - представление и исследование объектов медицинских учреждений, а также информационных процессов в системном аспекте. Объекты рассматриваются одновременно, как одно целое (система) и функционирующие, как самостоятельные объекты, но в тесном информационном взаимодействии друг с другом и внешней средой. В экспериментальных исследованиях применялось моделирование на ЭВМ.
Поставленная цель диссертационной работы и сформулированные в соответствии с целью задачи позволили получить новые научные результаты в области разработки-специальных программных систем для медицинских учреждений, а также моделей принятия решений в условиях частичной неопределенности. Новыми научными результатами диссертационной работы, выносимыми на защиту, являются:
- метод структурирования, отличающийся декомпозицией глобальной цели до уровня задач, решаемых подразделениями учреждения, что предусматривает возможность выбора варианта структуры и методов его оценки, разработкой информационной модели, отличающийся систематизацией результатов опроса экспертов и алгоритмизацией информационных потоков и обработки информации и наиболее подходящей для соответствующего периода развития медицинского учреждения;
-теоретико-множественная модель принятия решений, отличающаяся применением концепций сложных систем в медицинской практике, формализацией параметров модели принятия решений в виде нечетких интервалов и лингвистических переменных, получением решения, как из группового процесса принятия решения, так в виде логического вывода при применении методов искусственного интеллекта;
-метод разработки информационного обеспечения медицинских учреждений, отличающийся тем, что на основе метод структурирования цели определяется этапы разработки информационного обеспечения, совокупность инструментальных средств информационных структур, а также выполняется разработка алгоритмов функционирования информационных структур медицинских учреждений.
Практическая ценность результатов исследований состоит в применении полученных результатов для создания специальных программных систем для медицинских учреждений, а также моделей принятия решений для применения новых информационных технологий в медицинской практике.
Диссертационная работа состоит из четырех разделов, заключения и приложений.
В первом разделе диссертации разработан системный подход к исследованию медицинского учреждения, отличающийся системным определением учреждения, структурированием цели на основе системных методов, формального задания моделей в виде функций переходов и функций выходов.
Рассмотрена классификация медицинских учреждений, закономерности медицинских учреждений. Предложен обобщенный метод формирования и анализа структур целей и функций, отличающийся декомпозицией глобальной цели до уровня задач, решаемых подразделениями учреждения, что предусматривает возможность выбора варианта структуры и методов его оценки, наиболее подходящей для соответствующего периода развития медицинского учреждения. Введено понятие вектора конструктивных параметров медицинского учреждения.
Рассмотрены принципы построения информационной модели, задачи управления медицинским учреждением, структурный анализ медицинского учреждения. Разработан метод разработки информационной модели, отличающийся систематизацией результатов опроса экспертов и алгоритмизацией информационных потоков и обработки информации.
Во втором разделе диссертации предложена теоретико-множественная модель принятия решений, отличающаяся применением концепций сложных систем в медицинской практике, формализацией параметров модели принятия решений в виде нечетких интервалов и лингвистических переменных, получением решения, как из группового процесса принятия решения, так в виде логического вывода при применении методов искусственного интеллекта.
Модель представлена в виде системы, взаимодействующей с внешней средой, определено задание параметров модели с применением возможности использования нечетких интервалов, лингвистических и нечетких переменных.
Формализован процесс группового принятия решений, рассмотрены различные виды оценок, которые могут быть использованы в процессе группового принятия решений, формализовано применение квазисерий в теоретико-множественной модели группового принятия решений в медицинской практике. Описаны основные методы экспертного оценивания, которые предлагается использовать в процессе группового принятия решений в медицинской практике: непосредственная оценка в выбранной бальной шкале, вероятностное оценивание по фон Нейману-Моргенштерну, способ упорядочения разностей и способ упорядочения сумм. Рассмотрены модели принятия решений с применением методов искусственного интеллекта: модель классификации, модель вычисления степени истинности нечетких правил вывода и ситуационная модель принятия решений.
В третьем разделе диссертации предложен метод разработки информационных структур обеспечения медицинских учреждений. Согласно требованиям системного подхода разработаны этапы информационного обеспечения медицинских учреждений. Разработаны требования к информационно-управляющей системе - архитектуре, процессу проектирования, интерфейсу, критерии выбора системы управления базами данных, соответствующие и направленные на решение задачи проектирования информационно-управляющей многокомпонентной системы с распределенной базой данных. Определены качественные критерии информационных структур для оценки качества информационной системы, предложен интегральный критерий качества информационно-управляющей системы на примере процесса проектирования медицинской информационной системы в санатории «Красные камни». Разработаны алгоритмы функционирования информационных структур медицинских учреждений и работы с пациентом.
В четвертом разделе диссертации предложена формализация вектора конструктивных параметров пациента, который по содержанию разделен на актуальную и архивную информацию о пациенте. Актуальная информация декомпозирована на паспортную, статистическую, страховую и медицинскую информацию, архивная информация на историю болезни, медицинскую карту амбулаторного больного, санаторно-курортную карту и прочие медицинские записи.
Разработана структура модулей принятия решений, определены методы организации знаний в рабочей памяти, разработаны структуры базы знаний и структуры физических таблиц, составляющих базу знаний. Рассмотрен пример с заданием вектора конструктивных параметров и продемонстрирован инструментарий ввода экспертной составляющей модуля принятия решений относительно состояния пациента - формы ввода лингвистических переменных, которые составляют вектор входных и выходных параметров и таблица правил.
Разработан модуль идентификации граничных состояний, выполнено его содержательное описание модели модуля и определен алгоритм работы.
Заключение содержит выводы о работе.
В приложениях приведены формы и описание разработанного программного приложения АРМа врача и формализованный по органам и системам опросник для регистрации жалоб пациента, анамнеза жизни, анамнеза заболевания и проведения клинического осмотра.
Результаты работы внедрены:
- в ФГУ санаторий «Красные камни»;
- ЛПУ г. Таганрога МУЗ «Детская городская больница»
-в госбюджетной НИР 12108 «Разработка методов моделирования и проектирования программно-аппаратных средств распределенных информационно-управляющих систем»;
- в учебном процессе на кафедре систем автоматического управления
Таганрогского государственного радиотехнического университета.
Основные результаты докладывались и обсуждались на всероссийской научной конференции с международным участием «Новые информационные технологии. Разработка и аспекты применения». (Таганрог, 2003), XVI Всероссийской НТК студентов, молодых ученых и специалистов "Новые информационные технологии в научных исследованиях и в образовании", (Рязань, 2003), международной научной конференции «Системный подход в науке о природе, человеке и технике» (Таганрог, 2003), всероссийской (с международным участием) молодежной научной конференции «XI Туполевские чтения», (Казань 2003 г.), международной научной конференции «Анализ и синтез как методы научного познания». (Таганрог, 2004), международной научной конференции «Информационный подход в естественных, гуманитарных и технических науках». (Таганрог, 2004), II Всероссийской научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Информационные технологии, системный анализ и управление». (Таганрог, 2004), международной научно-технической конференции «Интеллектуальные САПР». (Таганрог, 2004), всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Компьютерные и информационные технологии в науке, инженерии и управлении». (Таганрог, 2005), LI научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и сотрудников ТРТУ (Таганрог, 2005), XVIII Всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов «Биомедсистемы - 2005» (Рязань 2005), Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Компьютерные и информационные технологии в науке, инженерии и управлении». (Таганрог, 2005), международной научной конференции «Цифровые методы и технологии» (Таганрог, 2005), 10-й Международной НТК студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика»,
По теме диссертации опубликованы: монография в соавторстве, три статьи и тринадцать тезисов докладов на научных конференциях разного уровня.
Все результаты, представленные в диссертационной работе, получены автором лично.
Диссертация содержит 177 страниц машинописного текста, включая введение, четыре раздела, заключение, приложение на 29 страницах, список литературы из 105 наименований на 10 страницах, 14 таблиц, 93 рисунка.
Задача разработки моделей объектов
Модель медицинских учреждений необходима для проведения различных исследований, таких, например, как упорядочение производственных процессов в целях повышения эффективности работы учреждения в целом и снижения затрат. Кроме того, подобная модель необходима при решении задач, связанных с проектированием информационно-управляющих систем [38,40].
Понятие «медицинское учреждение» заключает в себе определение класса учреждений, к которому относятся поликлиники, стационары, профилактории, санатории и т.д. Каждый из перечисленных типов медицинских учреждений относится к классу сложных больших систем, формализация структуры и функционирования которых осуществляется системными методами. Отсюда можно сделать вывод, что объект «Медицинское учреждение» является массивом, элементами которого являются разнотипные медицинские учреждения, имеющие определенные свойства.
Модели подразделений медицинского учреждения, модели функциональных связей и модели принятия решений должны разрабатываться исходя из концептуального подхода. Это позволит систематизировать знания о принципах функционирования медицинских учреждений, а также решать достаточно сложные задачи, связанные с оптимизацией критериев функционирования медицинских учреждений, осуществить поиск входных параметров и состояния элементов медицинских учреждений, которые обеспечат экстремальное значение выбранных критериев, а также выполнять задачи, связанные с принятием решений.
Цель моделирования медицинских учреждений связана с получением обоснованного представления о критериях функционирования учреждения, его поведении при действии возмущающих и управляющих воздействий, а также при изменении структуры учреждения и правил его функционирования.
Задачи при моделировании медицинского учреждения носят исследовательский характер и имеют практическую направленность. Наиболее часто решаемые задачи при моделировании медицинского учреждения можно разделить на два класса. Задачи первого класса связаны с оптимальной организацией функционирования учреждений. Модель используются для решения задач анализа многофакторных процессов, характерных для функционирования медицинских учреждений.
Задачи второго класса связаны с поддержкой принятия решений в рамках процессов обслуживания пациентов (диагностики и терапии), а также административных принятий решений. Необходимо отметить, что задачи второго класса являются наименее исследованной областью, так как сам процесс не всегда может быть описан при помощи формальных параметров и часть решений принимается врачом на интуитивном уровне, исходя из знаний и опыта, полученного из предыдущей медицинской практики.
Модель любого медицинского учреждения - это некоторое приближение к реальному объекту, т.е. его субъективное восприятие специалистом исследователем. Исследование учреждения проводится исследователем в сотрудничестве со специалистами медицинского учреждения. При данных условиях можно получить разные модели, но каждая из моделей будет нести в себе схожие элементы, что позволяет достаточно точно изучить поведение объекта, получить наглядные представления об его характеристиках.
Формализация параметров. Любое медицинское учреждение представимо как система, на вход которой подано управление X, а на выходе существует выходной параметр Y, состояние учреждения описывается вектором В, а также существует возмущение F от внешней среды, как это показано на рис. 1.6.
Вектор входных параметров X={Xi,X2,...,Xm}, а компонента входного параметра XJGXJ,, (i = l,m), где Х-„ - заданные дискретные или непрерывные множества, на которых определен і-й параметр. Прямое произведение вида X=XixX2X...xXm называется пространством входных параметров, а вектор входных параметров представляет собой точку пространства X. Отображение X=L(t), сопоставляющее каждому моменту времени t некоторый параметр хєХ, называется входным процессом L(t) для исследуемого медицинского учреждения.
Документы министерства и ведомств, законы Российской Федерации, постановления Правительства края, регламентирующие деятельность учреждения, параметры пациентов, поступающих в учреждение, заявки на путевки, действия коммунальных служб и прочее определяют элементы 4 множества X.
Определяется вектор выходных параметров Y={Yi,Y2,...,Yr}, компоненты которого yjeYj - заданные множества. Выходной r-й параметр, выдаваемый медицинским учреждением в момент времени teT, обозначим Yr(t). Прямое произведение Y=YixY2x...xYr называется пространством выходных параметров. По аналогии с входным процессом определяется понятие выходного процесса Y=M(t).
Состояние медицинского учреждения определяется как совокупность состояний всех его элементов. Состояние В описывается некоторым набором характеристик bkeBk, (k = l,n), где Bk — заданные множества, а пространство состояний В определяется как прямое произведение B=BixB2x...xBn.
Дальнейшая формализация параметров при моделировании медицинского учреждения соответствует классической схеме [39,40] и содержит три этапа: содержательное описание; разработка формализованной схемы процессов функционирования учреждения; разработка моделей элементов и всего учреждения в целом.
Описание процесса группового принятия решений
Под групповым принятием решений в медицинской практике будем понимать выработку согласованного группового решения о порядке предпочтительности объектов выбора, составляющих предметную область медицинской практики, на основе индивидуальных мнений членов группы (врачей-экспертов). Типичной ситуацией группового выбора в медицинской практике может быть решение медицинского консилиума по определению нозологии или выбора вида терапевтического курса для пациента с учетом физиологических, психологических и социально-экономических особенностей.
Например, выбор терапевтического алгоритма для пациента исходит из различных способов оценки предпочтений на множестве возможных терапевтических алгоритмов. В простейшем случае предпочтение задано упорядочением (ранжированием) терапевтических алгоритмов по убыванию их предпочтительности. Если же оценивается и относительная интенсивность f(a) предпочтительности каждого алгоритма а, то предпочтение задается функцией f, отображающей множество терапевтических алгоритмов А в множество чисел.
Например, если возможны три варианта a, b и с терапевтических курсов для пациента с определенной нозологией, то предпочтение одного из экспертов может быть выражено ранжированием (Ь, а, с), показывающим, что b -наиболее, а с - наименее предпочтительные виды терапии. Если врач сумеет количественно выразить свое предпочтение, оно может быть задано функцией степени предпочтения: f(b)=0,6; f(a)=0,3; f(c)=0,l, показывающей, что b вдвое более желательно, чем а, и вшестеро - чем с.
Проблема группового принятия решений в медицинской практике сводится к агрегированию индивидуальных предпочтений fi,f2,...,fn п-числа врачей-экспертов в единое (групповое) предпочтение f. В рассмотренном примере выбор курса терапии связан с поиском отношения предпочтения [47].
В реальных ситуациях группового принятия решений в медицинской практике итоговое решение зависит от большого числа трудноформализуемых факторов: эмоциональное состояние членов экспертной комиссии, субъективное отношение врача к рассматриваемому объекту, уровень профессиональной подготовки, порядок выступлений в дискуссии врачей и прочее. При нормативном подходе к выбору процесс группового принятия решений ограничиваются логическим анализом свойств, которыми должен или не должен обладать результат процесса группового принятия решений, т.е. какой выбор справедлив, какой нет.
Существует описательный (дескриптивный) подходы. Объединение подходов за счет отказа от моделирования реального поведения группы врачей при выработке решения приводит к общности терминологии. Например, применительно к проблеме разработки компромиссного критерия оптимальности терапии по набору критериев, характеризующих состояние пациента. Действительно, пациент как система определен множеством состояний В, причем выраженность каждого состояния ЬєВ определена различными показателями fj(b) (i=l,...,n). Эти показатели могут быть противоречивыми в том смысле, что улучшение состояния по одному из них приводит к ухудшению значений остальных, в том числе и как компенсации.
Рассмотрим множество пациентов в одном пространстве состояний с показателями fi(b), как оценок индивидуальных предпочтений. Групповое предпочтение f, соответствует комплексному критерию выработки решения, построенному на основе данных показателей.
Еще, более общая трактовка группового принятия решений связана с моделями анализа эмпирических данных, такими, как модели факторного анализа [59,60]. Задача факторного анализа может быть сформулирована следующим образом. Рассматриваемый пациент характеризуются полученными значениями инструментальных обследований, причем эти параметры являются «внешним» выражением состояния внутренних органов пациента, значения которых непосредственно не измеримы. Задача факторного анализа состоит в построении по наблюдаемым внешним признакам fi,f2,...,f„ пациента факторов gi,g2v»gm- Число факторов т, как правило, меньше числа исходных параметров п. В простейшем случае все fj; «выражают» единственный фактор. Построение этого фактора, являющегося аналогом группового предпочтения может рассматриваться как решение задачи группового принятия решений.
Если количество глубинных факторов больше одного и внешние признаки связаны с разными факторами неодинаково, то они могут быть объединены в группы, тесно связанных между собой признаков, относящихся к одному и тому же фактору. Методы факторного анализа числовых признаков, основанные на этом предположении, были развиты в работе [59]. Аналогичный подход к анализу нечисловых признаков был предложен в [60].
В терминах группового принятия решений можно полагать, что разные совокупности похожих, высоко коррелированных предпочтений врачей fj выражают разные точки зрения на оценку предпочтительности терапевтического курса.
Выбор инструментальных средств информационных структур обеспечения медицинских учреждений
Анализ информационных систем различного назначения показал, что в зависимости от степени использования стандартных понятий, методов и средств существует пять поколений информационных систем управления [82].
В информационных системах первого поколения применены индивидуальные модели бизнес - процессов, иерархические СУБД, например, системы металлургических компаний, работающие только на конкретном предприятии [83, 84].
В информационных системах второго поколения применены типовые модели бизнес - процессов MRP (Material Requirements Planning -автоматизированное планирование потребности ресурсов для функционирования предприятия) или MRP II (Manufacturing Resource Planning -метод планирования всех ресурсов производственной компании) с использованием собственных средств разработки, например, базовые системы компаний Computer Associates, SAP и Baan.[85, 86].
В информационных системах третьего поколения применены реляционные СУБД (Oracle, Sybase, Informix, Ingres и т.п.), основанные на международных стандартах SQL. Осуществлен отказ от использования индивидуальных средств разработки, выполнен переход от идеологии мэйнфреймов к идеологии «клиент/сервер» и распределенным базам данных.
В информационных системах четвертого поколения осуществлен перенос типовых функций, процедур, триггеров с уровня приложений на уровень СУБД. Применены средства автоматизации проектирования и программирования (CASE) на всех этапах. Выполнена дальнейшая стандартизация и специализация бизнес - функций с выделением в самостоятельные прикладные модули средств поддержки хранилищ данных, OLAP и систем поддержки принятия решений, а также использованы GUI, включая Web интерфейс.
В информационных системах пятого поколения осуществлена типизация метаданных, логических структур баз данных и описаний бизнес - функций на основе стандартов STEP и CORBA, включая UML. Выделены независимые объектно-ориентированные подсистемы управления данными, применены технологии, основанные на стандартах STEP и CORBA, создан репозитарий стандартных компонентов бизнес - объектов и функций для «сборки» прикладных систем и их «перекомпоновки» для реинжиниринга бизнес -процессов при внедрении ERP системы. Выделены независимые объектно-ориентированные подсистемы сервисного обслуживания и администрирования, основанные на идеологии ORB и DCOM. Использованы корпоративные и глобальные сети для создания «виртуальных» производств и предприятий.
Развитие методов создания информационных систем позволяет осуществить автоматизацию процесса проектирования информационно-управляющей системы медицинского учреждения, поэтому на первом этапе необходимо выполнить анализ средств автоматизации проектирования с целью выбора наиболее подходящих для конкретного проекта.
Особенности информационно-управляющих систем медицинских учреждений формируют требования к методам проектирования и программным инструментальным средствам, а именно: - прежде чем создавать информационную систему необходимо формализовать бизнес-логику медицинского учреждения, а проектирование разбить на этапы анализа, проектирования (определить модули и архитектуру системы), непосредственного кодирования, тестирования и сопровождения; - определить средства координации и управления коллективом разработчиков; - необходимо предусмотреть возможность перехода на новые технологии работы, т.к. цикл создания информационной системы сопоставим с временем ее эксплуатации; - необходимо, чтобы инструментальные средства были достаточно гибкими к изменяющимся требованиям, т.к. может оказаться, что в процессе создания информационной системы изменились внешние условия.
Несмотря на достаточно обширный спектр продуктов, которые обеспечивают автоматизацию процесса проектирования информационных систем, в рамках диссертационной работы предлагается комплексное использование инструментальных средств Logic Works и Rational Software. На рис. 3.2 представлена схема взаимодействия этих двух продуктов.
Базы знаний и базы данных модулей принятия решений
Качественные критерии информационных структур.
Информационные структуры медицинского учреждения разрабатываются для обеспечения работы сотрудников, для того чтобы быстрее и качественнее решать задачи, связанные с управлением медицинским учреждением и информационным обеспечением лечебного процесса. Рассмотрим качественные критерии, оценка которых возможна экспертными методами [96].
Критерий «эффективность работы» предназначен для оценки точности, функциональной полноты и завершенности при выполнении задач решаемых в медицинском учреждении на рабочих местах медицинского и вспомогательного персонала, причем:
- точность работы определяется тем, в какой степени результат работы врача соответствует предъявленным требованиям, и включает в себя: процент ошибок врача; число ошибок набора; варианты ложных путей или ответвлений; число неправильных обращений к данным, запросов и пр.;
- функциональная полнота определяет степень использования данных, списка процедур обработки или отчетов, число пропущенных технологических операций или этапов при выполнении поставленной задачи, и определяется в виде процента применения отдельных функций в рабочих местах;
- завершенность работы определяет степень исполнения задач врачом за определенный период, долю необработанных заявок, процент задач, находящейся на промежуточной стадии исполнения, а также число врачей, которые выполнили задание в удовлетворительные сроки.
Критерий «производительность работы» предназначен для оценки объема затраченных ресурсов при выполнении задачи, как вычислительных, так и психофизиологических.
Критерий «удовлетворенность пользователя» предназначен для оценки комфортности взаимодействия с системой. Удовлетворенность пользователя определяется количеством положительных и отрицательных отзывов о внедренной информационно-управляющей системе медицинского учреждения. 3.4.2. Качество программного обеспечения. Для описания качества программного обеспечения применим характеристику качества, которую предлагает стандарт ISO 9126.
Качество «функциональность» включает следующие оценки: -соответствие назначению определяется так, что информационно-управляющая система должна иметь определенное ядро, которое реализует специфичные функции для информационной системы и специфичные функции для медицины, а также должна быть настроена под определенную предметную область в рамках медицинского учреждения;
- точность определяется так, что информационно-управляющая система должна обеспечить точность работы персонала, т.е. свести к минимуму количество ошибок, допускаемых как персоналом, так и экспертной частью информационной системы;
-способность взаимодействовать со средой определяется так, что можно видеть полную картину заболевания пациента, иметь информацию о предыдущих заболеваниях и оперативные данные из различных медицинских учреждений, в которые обращался пациент;
- соответствие нормам определяется так, что должен быть реализован алгоритм работы информационно-управляющей системы в соответствии с нормативными документами;
- безопасность определяется так, что информационно-управляющая система должна обеспечить защиту от взлома данных, разграничение прав между зарегистрированными пользователями.
Качество «надежность» включает следующие оценки: -зрелость определяется так, что информационно-управляющая система должна быть протестирована и при сдаче в практическую эксплуатацию;
-отказоустойчивость определяется так, что информационно-управляющая система должна адекватно функционировать в различных критических ситуациях;
- способность восстанавливаться после сбоев определяется так, что должен быть механизм восстановления информации, которая занесена, но еще не была сохранена.
Качество «пригодность к использованию» включает следующие оценки:
- критерий «понимаемость» показывает, насколько логика работы информационно-управляющей системы близка конечному пользователю, насколько эргономичен реализованный интерфейс;
- критерий «изучаемость» показывает, насколько быстро пользователи обучаются работе в системе, и какая доля помощи извне нужна для того, чтобы полностью овладеть имеющимся инструментарием;
- критерий «удобство и простота в работе» показывает простоту пользования разработанной информационно-управляющей системой, лаконичность переходов пользователей по алгоритмическим цепочкам работы с программой, долю использования мышки, удобство «горячих» клавиш.
Качество «эффективность» определяет: - критерий «быстродействие и время отклика» показывает общее быстродействие системы, которое складывается из времени поиска, отображения, записи и удаления информации; -критерий «потребление ресурсов» показывает, какие требования предъявляются к аппаратной части системы и к служебному программному обеспечению; - критерии группы «сопровоиедаемость» определяют качество написания кода и к устойчивость информационной системы в целом к различным изменениям;
