Система поддержки принятия решений врача - бактериолога клинико-диагностической лаборатории стационара тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.17, кандидат технических наук Ахмед М.А. Абувда

• Ахмед М.А. Абувда
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ахмед М.А. Абувда

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ СТАЦИОНАРА И ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ИХ РАЗРАБОТКИ

1.1. Основные понятия1, определения и классификация автоматизированных систем.

1.2. Современное состояние бактериологической лаборатории.

1.3. Автоматизированные системы поддержки принятия решений для бактериологической лаборатории.

1.4. Обоснование выбора CASE-технологии для СППР специалистов бактериологической лаборатории.

1.5. Программное обеспечение системы.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВНУТРИБОЛЬНИЧНОЙ ИНФЕКЦИИ ДЛЯ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В МНОГОПРОФИЛЬНОМ СТАЦИОНАРЕ.

2.1. Этапы разработки СППР врача-бактериолога.

2.2. Организационно-функциональный алгоритм эпидемиологического контроля за внутрибольничной инфекцией.

2.3. Модель прогноза заражения общего числа внутрибольничнными инфекциями стационара.

2.4. Модель прогноза заражения внутрибольничной инфекцией.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ

ВРАЧА БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ.'.

3.1. Физическая структура СУБД для СППР врача бактериологической лаборатории.

3.2. Классификация функций.

3.3. Системы управления реляционными базами данных в СППР «BakLab».

3.4. Организация СУБД в виде древовидной структуры.

3:5. Программирование объектной СУБД в СППР «BakLab».

Выводы по главе 3.'.

ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ВРАЧА БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ И РЕЗУЛЬТАТЫ АПРОБАЦИИ.

4.1. Техническая реализация системы «BakLab».

4.2. Алгоритмическое обеспечение работы системы «BakLab».

4.3. Результаты апробации программы «BakLab».

4.4. Выводы о распространении внутрибольничной инфекции.

Выводы по главе 4.:.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Система поддержки принятия решений врача - бактериолога клинико-диагностической лаборатории стационара»

Актуальность проблемы. В настоящее время огромное внимание уделяется клинико-диагностическим исследованиям. Одним из приоритетных направлений являются бактериологические исследования. Это обусловлено массовым распространением инфекционных заболеваний во всем мире, опасностью возникновения и распространения внутрибольничных инфекций (ВБИ), не всегда обоснованным применением антибиотиков, изменением структуры микрофлоры в формировании инфекционных процессов и необходимостью микробиологического контроля чувствительности патогенной микрофлоры к лекарственным препаратам [1].

Стратегической задачей здравоохранения во всем мире является обеспечение качества медицинской помощи и создание безопасной больничной среды [2].

После проведенных бактериологических исследований, на основании полученных данных, можно построить прогноз заражения больных стационара внутрибольничной инфекцией. Поэтому, результаты имеют значение не только для пациента, у которого проводились аналитические исследования, но также и для всех больных ЛПУ [1].

Одним из критериев качества оказания медицинской помощи является показатель заболеваемости ВБИ. Актуальность проблемы определяется слабым знанием специалистов практического здравоохранения реальной заболеваемости ВБИ в стационарах, что обусловлено сложностью их учета и недостаточностью проводимых профилактических и противоэпидемических мероприятий, а также наносимым ими значительным экономическим ущербом.

Несмотря на значительные успехи, достигнутые в конце XX века в борьбе с инфекционными заболеваниями человека, внутрибольничные инфекции (ВБИ) остаются одной из острейших проблем современной медицины, которая приобретает все большую экономическую и социальную значимость. Рост заболеваемости ВБИ связан со значительным ростом числа госпитальных штаммов микроорганизмов, обладающих устойчивостью к широкому кругу антимикробных препаратов, увеличением частоты инвазивных лечебных процедур и методов диагностики, качественными изменениями структуры популяции пациентов [2].

Следует признать, что уровень развития микробиологических исследований во многих странах (в том числе и России) не отвечает современным требованиям здравоохранения и нуждается, прежде всего, в автоматизации [6].

В последнее время в связи с массовым процессом оснащения стационаров ПК ЭВМ в каждодневную практику медицинских специалистов различной квалификации, внедряются программно-аналитические комплексы, автоматизирующие трудоемкий рутинный труд регистрации медицинских данных и интеллектуально сложный процесс принятия решений врачом при постановке диагноза и ведении пациента.

Современный уровень развития информационных технологий делает возможным создание специализированных систем поддержки принятия решений (СПГТР) врача-бактериолога по управлению эпидемиологической обстановкой в стационаре, с помощью которых врач па основе программно-алгоритмического обеспечения сумеет решить сложные вопросы регистрации, диагностики и управления ВБИ.

Цель исследования — разработка системы поддержки принятия решений врача-бактериолога стационара, обеспечивающей автоматизированный анализ данных аналитических исследований пациентов, контроль ВБИ и принятие решений по управлению эпидемиологической обстановкой в стационаре.

Задачи исследования:

1. Провести анализ состояния проблемы и выявить особенности применения систем поддержки принятия решений в области бактериологии.

2. Предложить способы представления медицинских данных, необходимых для структурированного анализа данных и построения системы поддержки принятия решений врача-бактериолога по управлению эпидемиологической обстановкой в стационаре в формализованном виде.

3. Структурировать автоматизированные журналы бактериологических исследований системы поддержки принятия решений в области бактериологии.

4. Разработать структуру системы поддержки принятия решений врача-бактериолога по управлению эпидемиологической обстановкой в стационаре и структуру информационных потоков, характеризующих заболеваемость внутрибольничных инфекций и их значимость в эпидемиологическом процессе.

5. Представить контур взаимодействия элементов организационно-функциональной структуры эпидемиологического контроля и модели прогноза заражения внутрибольничными инфекциями.

6. Разработать программный, комплекс системы поддержки принятия решений врача-бактериолога по управлению эпидемиологической обстановкой в стационаре и провести экспериментальную апробацию системы в стационаре.

Объектом исследования является система поддержки принятия решения врача-бактериолога по управлению эпидемиологической обстановкой в стационаре.

Предметом исследования является информационное, методическое и программно-алгоритмическое обеспечение системы поддержки принятия решения врача-бактериолога по управлению эпидемиологической обстановкой в стационаре.

Методы исследования: В работе использована методология системного подхода, математическое моделирование, нечеткая логика, CASE-технология, элементы математической статистики, методы экспертных оценок, теория управления биологическими и медицинскими системами.

Научная новизна результатов:

1. Структурированные автоматизированные журналы бактериологических исследований на основе CASE технологии позволяют получить информацию о развитии ВБИ в различном информационном срезе и повысить эффективность работы врача-бактериолога на основе поддержки принятия его решения по управлению эпидемиологической обстановкой в стационаре;

2. Модели прогнозирования количества заболеваний внутриболышчной инфекцией на основе экспертно-логических правил, построенные на данных предыдущих периодов заболевания, позволяют повысить эффективность прогноза;

3. Организационно-функциональная структура эпидемиологического контроля ВБИ, раскрывающая взаимодействие элементов системы эпидемиологического контроля в процессе мониторинга за ВБИ;

4. Система поддержки принятия решений врача-бактериолога по управлению эпидемиологической обстановкой в стационаре, содержащая в своей структуре журналы бактериологических исследований, модели прогнозирования, метод контроля, которые позволяют повысить точность прогноза развития ВБИ.

Практическую ценность работы составляют:

1. Предложенный способ представления медицинских данных, необходимый для структурированного анализа данных и построения системы поддержки принятия решений врача-бактериолога по управлению эпидемиологической ситуацией в стационаре, позволяющий представить в формализованном виде врачу-бактериологу структурированный журнал бактериологических исследований и процесс прогнозирования заболеваний внутрибольничной инфекцией.

2. Структура автоматизированного журнала бактериологических исследований системы поддержки принятия решений в области бактериологии, позволяющая повысить эффективность работы врача-бактериолога за счет более оптимально организованного труда по контролю и управлению ВБИ.

3. Программно-алгоритмическое обеспечение системы поддержки принятия решений врача-бактериолога, позволяющее автоматизировать процесс бактериологического контроля и процесс регистрации внутрибольничных инфекций, обеспечивает своевременное выявление патологий и принятия противоэпидемиологических мероприятий.

4. Результаты апробации разработанной системы в стационаре, позволившие доказать эффективность системы управления и контроля эпидемиологической обстановкой.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Использование CASE технологии при построении системы поддержки принятия решений врача-бактериолога, содержащей структурированные журналы бактериологических исследований, позволяет повысить эффективность анализа данных о развитии ВБИ за счет получения дополнительных информационных потоков-данных о заражениях пациентов ВБИ.

2. Прогнозирование развития ВБИ в системах поддержки принятия решений врача-бактериолога должно учитывать особенности организационно-функционального алгоритма взаимодействия специалистов в системе контроля и информационные потоки, формируемые структурированным журналом бактериологических исследований.

Апробация. Результаты работы' докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава СПб ГЭТУ (ЛЭТИ), СПб, 2007-2009.; на 16-ой международной конференции «Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии», Украина, Ялта 2008; на 64 научно-техн. конференции НТОРЭС им. А.С. Попова. СПб ГЭТУ, Санкт-Петербург. 2009; на 60 научно-техн. конференции НТОРЭС им. А.С. Попова. СПб ГЭТУ, Санкт-Петербург. 2005.

Внедрение результатов исследования.

Результаты диссертационной работы использованы при создании программного продукта «Система поддержки принятия решений врача-бактериолога и апробированы в бактериологической лаборатории КДЛ Детской инфекционной больницы № 5 им. Н.Ф. Филатова. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс кафедры, Биомедицинской электроники и охраны среды СПбГЭТУ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литературы и трех приложений. Основное содержание работы изложено на 113 страницах машинописного текста, содержит 43 рисунка, 8 таблиц. Список использованной литературы включает 57 наименований, среди которых 44 отечественных и 13 иностранных авторов.

Заключение диссертации по теме «Приборы, системы и изделия медицинского назначения», Ахмед М.А. Абувда

Выводы по главе 4:

1. Программный продукт «BakLab» разработан на основе данных, предоставленных специалистами бактериологической лаборатории Детской инфекционной больницы №5 имени Н.Ф. Филатова. Для создания программного продукта «Balkan» использовались: CASE-инструменг для разработки приложений и СУБД для разработки баз данных - Cache.

2. Полученные в нашем исследовании данные о фоновой заболеваемости могут служить своеобразным ориентиром в системе оценки полноты и достоверности сведений о ВБИ. Сравнивая данные, полученные МИАЦ и СППР «BakLab» можно сказать, что данные, полученные после регистрации в системе в среднем на 35-40% случаев ВБИ превышают.

108

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Конкретное участие автора в получении научных результатов заключается в том, что им самостоятельно:

1. Разработаны структурированные журналы бактериологических исследований, позволяющие получить информацию о развитии ВБИ в различном информационном срезе и повысить эффективность работы врача-бактериолога на основе поддержки принятия его решения по управлению эпидемиологической обстановкой в стационаре.

2. Предложен способ представления медицинских данных в формализованном виде, необходимый для структурированного анализа данных и построения системы поддержки принятия решений врача-бактериолога по управлению эпидемиологической ситуацией в стационаре и прогнозированию заболеваний внутрибольничной инфекцией.

3. Разработаны модели прогнозирования количества заболеваний внутрибольничной инфекцией на основе экспертно-логических данных, которые позволяют повысить эффективность прогноза ВБИ;

4. Предложена организационно-функциональная структура эпидемиологического контроля ВБИ, в контур взаимодействия которой входит система поддержки принятия решений врача-бактериолога, позволяющая своевременно определять и строить прогноз заражения внутрибольничной инфекцией.

5. Создано программно-алгоритмическое обеспечение системы поддержки принятия решений врача-бактериолога, позволяющее автоматизировать процесс бактериологического контроля и процесс регистрации внутрибольничных инфекций, обеспечивающее своевременное выявление патологий и принятия противоэпидемиологических мероприятий.

6. Разработана система поддержки принятия решений врача-бактериолога по управлению эпидемиологической обстановкой в стационаре, содержащая структурированные журналы бактериологических исследований, модели прогнозирования ВБИ и метод контроля, позволяющий повысить точность прогноза развития ВБИ.

7. Проведена апробация разработанной системы в стационаре, позволившая доказать эффективность системы управления и контроля эпидемиологической обстановкой.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ахмед М.А. Абувда, 2009 год

1. Л.А.Калиниченко "Стандарт систем управления объектными базами данных ODMG-93", СУБД №01/1996.

2. Власов В.В. Эпидемиология в современной России. // Международный журнал медицинской практики.- 2001.- №2.- с.27-31.

3. Садыкова Е.В. Информационные технологии в бактериологической лаборатории. Известия СПбГЭТУ (ЛЭТИ) серия «Биотехнические системы в медицине и экологии» Вып. 1, СПбГЭТУ (ЛЭТИ), 2007 г.

4. Садыкова Е.В., Абдувда Ахмед М.А. Модель оценки внутрибольничной инфекции для автоматизированной системы «BakLab». Труды 64 научно-техн. конференции НТОРЭС им. А.С. Попова. СПб ГЭТУ, Санкт-Петербург. 2009. С. 27-28.

5. Садыкова Е.В., Абдувда Ахмед М.А. Технология разработки системы поддержки принятия решений специалистов ЛПУ «BakLab». Труды 64 научно-техн. конференции НТОРЭС им. А.С. Попова. СПб ГЭТУ, Санкт-Петербург. 2009. С. 44-45.

6. Заде Л. Понятие лингвистической переменной и ее применение к принятию приближенных решений.-М.:Мир.- 1976.-167 с.

7. Кофман А. Введение в теорию нечетких множеств.-М.:Радио и связь.-1982.- 432 с

8. Абувда Ахмед A.M. Система и алгоритм поддержки решения врача по сортировке пострадавших в чрезвычайных ситуациях. Известия СПбГЭТУ. Сборник Биотехнические системы в медицине и экологии. Вып. № 2.- 2006.-С. 151-153.

9. Материалы сайта InterSystems Corporation www.intersystems.ru.

10. Кирстеп В., Иренгер И., Рёриг Б., Шульте П. СУБД Cache': объектно-ориентированная разработка приложений. СПб, "Питер", 2001.

11. Кречетов Н., Пстухова Е., Скворцов В., Умников А., Щукин Б. Постреляционная технология Cache' для реализации объектных приложений. -М, МИФИ, 2001

12. Материалы: Конференция разработчиков "Cache' Промышленные информационные технологии" www.itfond.ru .

13. В.Кирстен, М.Ирингер и др. "СУБД Cache1. Объектно-ориентированная разработка приложений", Питер, 2001.

14. Воробьев К.П. Доказательная медицина новая методология медицинской практики. Часть I. Мотивации врача и исследователя при изучении доказательной медицины. // Украинский медицинский альманах.-2004.-№ 5.- С.41-45.

15. Воробьев К.П. Доказательная медицина новая методология медицинской практики. Часть I I . Сущность доказательной медицины. // Украинский медицинский альманах -2005.-№6.-с.142-146.

16. Флетчер Р., Флетчер С., Вагнер Э. Клиническая эпидемиология: основы доказательной мещицины, М.: МедиаСфера, 1998.- 350с.

17. Власов В.В. Введение в доказательную медицину М.: МедиаСфера, 2001 .392 с.

18. Власов В.В. Эпидемиология ГЭОТАР-МЕД, 2004.- 464с.

19. Гринхальх Т. Основы доказательной медицины.- М., Издательский дом "ГЭОТАР-МЕД", 2004. 240 с.

20. Бейли Н. Математика в биологии и медицине. М.: Мир, 1970.- 326с.

21. Леонов В.П. Применение статистики в статьях и диссертациях по медицине и биологии. Часть 2. История биометрики и ее применения в России. Международный журнал медицинской практики, №4, 1999. -7-19.

22. Андерсон Р., Мэй Р. Инфекционные болезни человека. Динамика и контроль: Пер. с англ. — М.: Мир, «Научный мир», 2004. —784 с.

23. Беляков В.Д., Яфаев Р.Х. Эпидемиология: Учебник. М.: Медицина, 1989.-416 с.

24. Биглхол Р., Бонита Р., Кьельстрем Т. Основы эпидемиологии: ВОЗ. -Женева, 1994.-259 с.

25. Борткевич B.C., Мороз А.Г., Чистенко Г.Н., Лапушкина Т.Н. Диссеминация ксенобиотиков и их влияние на состояние здоровья населения с позиций факториальной эпидемиологии // Медицинские новости. 1998, № 11.- С.43-45.

26. Борткевич B.C., Филонов В.П., Мороз А.Г., Коржунов В.М. Использование статистических методов для эпидемиологического анализа. -Минск: Полымя, 1992. 70 с.

27. Вотяков В.И., Борткевич B.C. О теоретических основах эпидемиологии заболеваний, вызванных неинфекционными факторами // Вестник АМН СССР. М., 1990. - № 5. - С. 47-52.

28. Гисеке Йохан. Современная эпидемиология инфекционных болезней., второе издание. Пер. с англ.- Б.: 2004. —290 с.

29. Иммунопрофилактика инфекционных болезней: Учеб. пособие/М.М. Адамович, М.И. Бандацкая, A.M. Близнюк с соавт. Под ред. Г.Н. Чистенко. — Мн.: Новое знание, 2002. 159 с.

30. Иммунопрофилактика-2000 / Под ред. В.К. Таточенко и Н.А. Озерецковского. М., 2000. - 176 с.

31. Медуницин Н.В. Вакцинология. М.: Триада-Х, 1999. - 272 с.

32. Покровский В.И., Пак С.Г., Брико Н.И. Инфекционные болезни и, эпидемиология: Учебник. М.: ГЭОТАР Медицина, 2000. 304 с.

33. Руководство по эпидемиологии инфекционных болезней: Т.1, 2 / Под ред. В.И. Покровского. -М.: Медицина, 1993. 464 с.

34. Теоретические и методические основы противоэпидемических мероприятий / A.M. Близнюк, И.Н. Вальчук, Т.С. Гузовская, Г.Н. Чистепко -Мн., 2003.-38 с.

35. Частная эпидемиология. Руководство для врачей, в 2 томах / Под ред. Б.Л. Черкасского. М.: ИНТЕРСЭН, 2002. - 260 с.

36. Чистенко Г.Н. Общая эпидемиология: Учебное пособие. — Мн., 1997. — 115 с.

37. Чистенко Г.Н., Филонов В.П., Горбачева В.Н. Основы дезинфекции и стерилизации. Минск, 1998. - 160 с.

38. Эпидемиологическая диагностика / М.М. Адамович, М.И. Бандацкая, A.M. Близнюк с соавт. Мн., 2002. - 184 с.

39. Заде Л.А. Основы нового подхода к анализу сложных систем и процессов принятия решений.- В кн.: Математика сегодня.- М.:3нание, 1974, с. 5-49.

40. Заде Л.А. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений.-М.:Мир, 1976.-165 с.

41. International committee of medical journal editors. Uniform requirements for manuscripts submitted to biomedical journals. Ann Intern Med 1997 126.- P.36-47.

42. Reisner B.S., Woods G.L.,Thomson R.B. et al. Specimen Processing. In Man-nual of Clinical Microbiology / eds. Murray P.R., Baron E.J., Pfaller M.A. et al. 7th ed., Washington. 1999.

43. National Committee for Clinical Laboratory Standarts 2003. M100-S13 (M2) Disk Diffusion Eleventh informational Suppl. NCCLS.

44. Pastor-Satorras R., Vespignani A. Epidemic spreading in scale-free networks // Physical review letters.-2001.-Vol. 86.-№ 14.-P. 3200-3203.

45. Koopman J., Kwon J-W., Chick S., Simon C., Jacquez J. The role of early HIV infection in HIV transmission dynamics.

46. Rotshtein A. Design and Tuning of Fuzzy Rule-Based Systems for Medical Diagnosis. In N.-H. Teodorescu (ed): Fuzzy and Neuro Fuzzy Systems in Medicine.- CRC Press.- 1998.-p.-243-289.

47. Rotshtein A. P., Katelnikov D.I., Zlepko S.M. Fuzzy rule-based expert system for differential diagnosis of ischemia heart disease. FUZZY'97 International Conference "Fuzzy Logic and Its Applications" in Zichron, Israel, 1997.- p.367-372.

48. Rummelhart, D. E. McClelland, J. L. Parallel Distributed Processing: Explorations in the Microstructure of Cognition (vol. 1&2). -The MIT Press.-1986. -320 c.

49. Schneider M., Kandel A., Langholz G., Chew G. Fuzzy Expert System Tools.-John Willey & Sons.- 1996.- 198 p.

50. Tang K.S, Man K.F., Kwong S. and Q. He. Genetic Algorithms and their Applications //IEEE Signal Processing Magazine.- 1996.- Nov.- p. 22-36.55. von Altrock C. Fuzzy Logic & NeuroFuzzy Applications Explained.-New Jer-sey:Prentice Hall PTR.- 1995.-350 p.

51. Yager R.R., Filev D.P. Essentials of Fuzzy Modelling and Control.- John Willey & Sons.-1994.- 388 p.

52. Zimmermann H.-J. Fuzzy Set Theory and Its Applications.-. Kluwer: Dordrecht.-1991.-315 p.