Лабораторная работа №8 / Теория (входящий) / 1_Медицинские ИПС.Базы дан

1

Базы данных и инфологическое проектирование

На первом этапе развития вычислительной техники ЭВМ использовались только для автоматизации вычислений. Однако с появлением постоянно запоминающих устройств (ПЗУ) большой емкости компьютеры стали применяться для накопления, хранения и обработки информации. Параллельно с развитием аппаратного обеспечения развивалась теория, а также методология проектирования и разработки программного обеспечения (ПО) информационных систем.

Определение информационной системы

Развитие человеческого общества очень сильно зависит от методов хранения, обработки и передачи информации. Еще двадцать лет назад единственным доступным для нас средством избирательного получения информации о мире, своей профессии являлись печатные издания - книга, газета, журнал. В настоящее время в нашу жизнь врываются компьютерные технологии, которые меняют наше представление о мире и открывают новые измерения. Значение новых информационных технологий в современном обществе и его прогрессе сравнима только с открытием книгопечатания.

Если говорить об информационных системах (ИС) то каждый из вас встречался с ней в библиотеке, где ИС представлена в виде каталога. Правда эта система реализована на бумажных носителях и функции по классификации, организации хранения, поиска информации в ней выполняет человек. Однако, человек ограничен в своих возможностях и нас часто раздражает время затрачиваемое на поиск нужной информации, которое мы называет временем доступа, а также неполнота получаемой информации. Автоматизированные информационные системы (АИС) освобождают вас от этих проблем и кроме того позволяют не вставая с кресла решать ваши проблемы.

Человек познает мир, отражая его в своем сознании. АИС должна отражать интересующие нас объекты с достаточной степенью точности. И перед созданием ИС мы должны определить цели и задачи, которые должна она выполнять, объекты, которые нас интересуют. Очевидно, что нам требуется информация не обо всем мире (видах деятельности человека), а только части его.

Часть реального мира с которым имеет дело наука или производство называется предметной областью.

Предметная область (ПО) определяется множеством объектов, отношениями между объектами, набором операций над объектами.

2

Предметная область моделируется с использованием понятий информационных объектов и функций, выполняемых этими объектами.

Информационный объект - идентифицируемый объект реального мира, некоторое понятие или процесс, относящиеся к предметной области, о которой хранятся описательные данные.

Моделируя состояние проблемной среды посредством выделения необходимых информационных объектов и связей между ними, мы получаем информационную модель предметной области. Состояние ПО постоянно изменяется. Возможность адекватного отображения изменения состояния ПО в ИМ характеризует динамичность модели. Динамическая ИМ дает возможность пользователю получать данные, соответствующие последним изменениям, происшедшим в ПО. В некоторых случаях динамизм модели является решающим фактором ее существования, так что недостаток динамизма модели может привести к ошибочным решениям. Например, простейшая ИМ продажи билетов пассажирского состава при недостаточном динамизме не будет успевать фиксировать изменения наличия свободных мест. В результате одно и то же место может быть продано дважды или трижды.

Этапы проектирования информационно-поисковых систем:

1.Концептуальное проектирование

2.Логическое проектирование

3.Физическое проектирование

Информационная система – организационно упорядоченная совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы.

Основная цель ИС медицинского назначения состоит в информационной поддержке разнообразных задач оказания медицинской помощи населению управления медицинскими учреждениями (ЛПУ) и информационном обеспечении самой системы здравоохранения.

Процесс внедрения новых информационных технологий в здравоохранение называется информатизацией здравоохранения.

Мониторинг здоровья – это система оперативного слежения за состоянием и изменением здоровья населения, представляющая собой постоянно совершенствующийсямеханизм получения разноуровневой информации для углубленной оценки и прогноза здоровья населения за различные временные интервалы.

Информационная среда – совокупность информационных технологий, информация, реализуемая главным образом, в компьютерных системах, которая обеспечивает функционирование объектов, органов управления

3

и отдельных пользователей, связанных со здравоохранением и медициной.

Конечной целью проектирования информационной среды является создание единого прозрачного информационного пространства, в котором все заинтересованные все пользователи имеют доступ к необходимой информации.

Информационная структура – совокупность технических, программных, организационных, экономических, правовых, нормативных и других средств и методов, создающих условия для эффективной информатизации.

Единая телекоммуникационная сеть.

Классификация медицинских информационных систем клинического (базового) уровня

1.Информационно-справочные системы

2.Консультативно диагностические системы

3.Приборно-компьютерные системы

4.АРМ специалистов

На их основе строятся Информационные системы ЛПУ и Госпитальные

системы

Информационно-справочные системы

Информационно-справочные системы (базы и банки данных) предназначены для ввода, хранения поиска и выдачи медицинской информации по запросу пользователя. Это простейший вид медицинских информационных систем, который используется на всех уровнях здравоохранения. Информационные массивы таких систем, как правило, проблемноориентированы и содержат справочную информацию различного характера: научная информация по различным медицинским дисциплинам, справочно-статистическая, технологическая, учетно-документальная информация.

Справки, выдаваемые фактографической информационно-справочной системой носят предметный характер. Например:

–противоядия;

–физиологичекие нормы;

–фармакодинамика;

–симптоматика, течение и лечение определенного заболевания и т.п.

4

Консультативно диагностические системы

Предназначены для диагностики патологических состояний (включая прогноз и выработку рекомендаций по способам лечения) при заболеваниях различного профиля и для разных категорий больных.

Входной информацией для таких систем служат данные о симптомах заболевания, которые вводят в компьютер в диалоговом режиме, или в формате специально разработанных информационных карт.

Диагностическое заключение, как правило, содержит также рекомендации по выбору тактического решения и лечебных мероприятий.

По способу решения задачи диагностики различают вероятностные системы и экспертные системы. В вероятностных системах диагностика осуществляется реализацией одного из методов распознавания образов или статистических методов принятия решений. В экспертных системах – реализуется логика принятия диагностического решения опытным врачом.

АРМ врача

Это компьютерная информационная система, предназначенная для автоматизации всего технологического процесса врача соответствующей специальности и обеспечивающая информационную поддержку при принятии диагностических и тактических (лечебных, организационных и др.) врачебных решений. Под технологическим процессом здесь понимается: лечебнопрофилактическая и отчетно-статистическая деятельность, ведение документации, планирование работы, получение справочной информации.

АРМы специалистов могут решать следующие задачи:

1.ведение профильной формализованной истории болезни (ФИБ) пациента;

2.формирование диагностической гипотезы;

3.выдачу рекомендаций по плану обследования пациента;

4.дифференциальную диагностику с формированием клинического диагноза;

5.выдачу рекомендаций по выбору лечебной тактики;

6.фиксацию решений о назначенных методах решения;

7.ведение дневника в истории болезни, отображающего динамику состояний;

8.формирование эпикриза, карты выбывшего из стационара и расчет стоимости лечения данного больного.

Приборно-компьютерные системы

В настоящее время одним из направлений информатизации медицины является компьютеризация медицинской аппаратуры. Использование

5

компьютера в сочетании с измерительной и управляющей техникой в медицинской практике позволило создать новые эффективные средства для обеспечения автоматизированного сбора информации о состоянии больного, ее обработки в реальном масштабе времени и управления его состоянием. Этот процесс привел к созданию медицинских приборнокомпьютерных систем (МПКС), которые подняли на новый качественный уровень инструментальные методы исследования и интенсивную терапию.

Типичными представителями МПКС являются медицинские системы мониторинга за состоянием больных, например, при проведении сложных операций или в условиях высокого риска развития тяжелых осложнений; системы компьютерного анализа данных томографии, ультразвуковой диагностики, ЭЭГ, ЭКГ, радиографии; системы автоматизированного анализа данных микробиологических и вирусологических исследований клеток и тканей человека.

Системы этого класса позволяют повысить качество профилактической и лечебно-диагностической, работы, особенно в условиях массового обслуживания при дефиците времени и квалифицированных специалистов.

Скрининговые системы

Скрининговые системы предназначены для проведения доврачебного профилактического осмотра населения, а также врачебного скрининга для формирования групп риска и выявления больных, нуждающихся в помощи специалиста. Скрининг осуществляется на основе разработанных анкетных карт или прямого диалога пациента с компьютером.

База данных (БД)

База данных представляет собой совокупность связанных данных конкретной предметной области разнообразного значения. Определение данных и отношения между данными в базе данных отделены от процедурных предложений программы.

В чем же состоит основное различие между базой данных и файлом? База данных может иметь несколько назначений, соответствующих различным представлениям о хранимых данных. Несколько назначений может иметь и файл, но соответствует при этом он только одному представлению. Несколько представлений можно получить только сортировкой данных.

6

Множество назначений базы данных возникает вследствие ее эксплуатации многими пользователями. Например при работе с университетской БД информация о студентах может потребоваться при начислении стипендии, учете успеваемости, распределении и т.д.

Операционная

система

Файловая

система

Рабочая станция

Рис. Структурная схема системы управления базами данных.

Таким образом разделение данных определяет основное назначение системы с базами данных конкретной предметной области. На рис. показан универсальный метод доступа, освобождающий от непосредственного доступа к файлам из прикладных программ. Для ведения баз данных раздельно от прикладных программ требуется некоторое расширение обобщенных методов доступа. Это расширение называют " системой управления базами данных".

Система управления базой данных (СУБД)

Для интеграции файлов в базу данных и обеспечения различными пользователями различных представлений о данных необходима система.

Систему управления базами данных (СУБД) – программное обес-

печение, аппаратные средства, программируемая логика и процедуры, осуществляющие управление базой данных, образуют.

8

1.Защита от отказов и восстановление. Эти функции не-

обходимы для стабильной работы БД. Когда из-за возникающих неисправностей в работе компьютера магнитные диски или другие носители могут быть повреждены. В результате этого записанная на них информация полностью либо частично будет утрачена. На эти случаи предусмотрены резервные магнитные ленты, картриджи, на которых хранится содержимое информационного банка по состоянию на вчерашний и позавчерашний дни. Поэтому задачей СУБД является запись информации на резервные ленты (копирование файлов) и в случае аварии - восстановление информации (восстановлениефайлов).

2.Защита информации от несанкционированного досту-

па. Эта функция связана с проверкой (по паролям) прав пользователей к доступу к определенным файлам. Если пользователь не знает паролей то он не сможет получить сведения, хранящиеся в этих файлах. Пароли устанавливаются и меняются либо администраторами БД, либо пользователями, имеющими на это право.

3.Учет работы пользователей и составление отчетов.

Такая функция особенно необходима при разработке коммерческой базы данных, где за предоставленную информацию пользователь должен вносить плату. В этом случае учет работы пользователей и составление отчетов о виде используемой информации позволяет рассчитывать стоимость предоставляемых информационных услуг.

Определение цели и задачи разрабатываемой ИС

Анализ информационных потребностей состоит в сборе требований к содержанию и процессу обработки данных в предметной области, предъявляемых всеми известными и потенциальными пользователями. Результаты этого этапа используются как при концептуальном проектировании (в части формализации описания выделенного фрагмента ПО), так и при логическом проектировании (в части систематизации потоков запросов (транзакций) к БД). Обычно для сбора информационных потребностей предлагается использовать собеседование, интервьюирование, анкетирование пользователей, анализ действующей системы документации, характеристик и периодичность решаемых в ПО задач. Для фиксации результатов этого процесса применяется один из известных типов концептуальных моделей ПО.

9

Концептуальное проектирование

Концептуальное проектирование оперирует информацией, независимой от фактической реализации, т.е. от конкретной системы технического или программного обеспечения.

Концептуальное проектирование состоит в построении незави-

симого от СУБД семантического описания ПО на основе систематизации информационных потребностей пользователей и интеграция пользовательских представлений в едином однозначном и непротиворечивом описании ПО.

Концептуальная модель предметной области - это семантиче-

ская знаковая модель, в которой однозначным и непротиворечивом виде интегрированы представления различных пользователей о ПО.

В настоящее время концептуальное проектирование обычно рассматривают с одной из двух точек зрения:

объектное представление

моделирование сущностей

Категории концептуальной модели

В процессе моделирования ПО в ней выделяются и классифицируются наиболее существенные объекты и отношения между ними. Классификация выполняется с помощью категорий модели. Выбор состава категорий - неформальный процесс. В практике моделирования используется целый ряд категорий, многие из которых примерно одинаковы по объему и содержанию. К ним относятся следующие основные категории: предмет, свойство, связь.

Предмет есть всякая материальная вещь (ОБЪЕКТ РАЗРАБОТКИ) или абстрактное понятие (ЗАДАНИЕ), являющиеся объектами познания.

Свойство - это то, что присущее предмету, что отличает его от других предметов или делает его похожим на другие предметы. Свойство в отдельных случаях может соотноситься связи.

Связь есть способ фиксации отношений предметов.

Понятие объекта используется для обобщения выбранных категорий. Объектом может оказаться и предмет, и свойство, и связь, и время.

Информационный объект Объект

Термин "объект" не поддается всеобъемлющему определению. Достаточно сказать, что объект - это нечто существующее и различимое, т.е. мы можем отличать один объект от другого. Например, каждый стул есть объект. Объектами являются также конкретные человек и автомобиль. Объектами могут быть и понятия более высокого уровня, нозологическая

10

единицам, фармпрепарат, растение в биологической базе данных. В ряде случаев изучаемые объекты предметной области имеют нематериальный характер, тогда их удобней называть сущностями. Объект или сущность тем самым представляют основное содержание того предмета, явления или процесса , о котором необходимо собрать и хранить информацию; она является узловой точкой сбора информации.

“Сущность” представляет множество реальных или абстрактных предметов (людей, событий, мест, состояний, идей, пар предметов и т.д.), обладающих общими свойствами или характеристиками. Для более четкого понимания - назовем сущность информационным объектом (ИО).

Тип информационного объекта (сущности).

Понятие тип ИО относится к классу однородных по совокупности выделяемых свойств. предметов, личностей фактов, которые выступают как нечто целое.

ИО является независимым от идентификаторов или просто не-

зависимым, если каждый экземпляр ИО может быть однозначно идентифицирован без определения отношений с другими ИО.

ИО называется зависимым от идентификаторов или просто за-

висимым, если однозначная идентификация экземпляра ИО зависит от его отношения к другому ИО.

Особенности определения ИО:

1.Каждый ИО должен иметь уникальное имя, и к одному и тому же имени должна всегда применяться одна и также интерпретация. Одна и также интерпретация не может применяться к различным именам, если только они не являются псевдонимами.

2.ИО обладает одним или несколькими атрибутами, которые либо принадлежат сущности, либо наследуются через отношение.

3.ИО обладает одним или несколькими атрибутами, которые однозначно идентифицируют каждый экземпляр ИО.

4.Каждый ИО может обладать любым количеством отношений с другими ИО модели.

5.Если внешний ключ целиком используется в качестве первичного ключа ИО или его части, то ИО является зависимым от идентификатора. И наоборот, если используются внешние ключи, то ИО является независимой от идентификатора.