Автореферат и диссертация по медицине (14.00.43) на тему:Информационно-консультативная система по пульмонологии

На правах рукописи

РГБ ОД 1 5 ЯНВ 2004

Гузиков Александр Львович

Информационно-консультативная система по пульмонологии

14.00.43 - Пульмонология 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (медицинские

науки)

Автореферат Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Москва 2003

Работа выполнена в Государственном Учреждении «Научно-исследовательский институт пульмонологии» Министерства Здравоохранения Российской Федерации.

Научные руководители:

Доктор медицинских наук Сахарова Г.М. Доетор медицинских наук Поповкин H.H.

Официальные оппоненты:

Доктор медицинских наук Антонов Н.С. Доктор медицинских наук, профессор Хадарцев A.A.

Ведущая организация: ММА им. И.М. Сеченова

Защита диссертации состоится «_»_2003 года

в 14 часов на заседании Диссертационного совета Д.208.053.01 в Государственном Учреждении «Научно-исследовательский институт пульмонологии» Министерства Здравоохранения Российской Федерации по адресу: 105077, Москва, ул. 11-Парковая, д. 32/61

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ «НИИ пульмонологии» МЗ РФ

Автореферат разослан «_»_2003 года

Ученый секретарь Диссертационного Совета

Доктор медицинских наук Васильева О.С.

ЭБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Экспертная комиссия ВОЗ, которую возглавил [роф. Murray, составила прогноз до 2020 года по распространенности заболеваний. 5 отчете ВОЗ приводятся данные о том, что ожидается снижение смертности от аких заболеваний как инфаркт миокарда, инсульт, туберкулёз и др. В докладе юдчеркивается, что социальное бремя, связанное с группой хронических аболеваний дыхательных путей будет возрастать, в отличие от многих других тспространенных заболеваний. Эпидемиологические исследования, которые были [роведены по инициативе ВОЗ, свидетельствуют, что уже сегодня хронические >бструктивные заболевания дыхательных путей входят в число четырёх наиболее |аспространённых, т.е. наряду с артериальной гипертонией, ишемической болезнью ердца, сахарным диабетом составляют лидирующую группу заболеваний. Особого нимания заслуживает группа заболеваний в основе, которой лежит инфекционный роцесс дыхательных путей или же лёгочной паренхимы. Особенно большую ревогу вызывает высокая смертность при госпитальных пневмониях и пневмониях локов интенсивной терапии. В 2002-2003 гг. наблюдалась пандемия тяжёлого строго респираторного синдрома, при которой уровень летальности достигал риблизительно 10%, что характерно для тяжелых приобретенных пневмоний. Если уммировать группу болезней, при которых инфекционный процесс в дыхательных утях играет ведущую патогенетическую роль, то смертность превысит 15% и нвалидность 12% от пневмонии, туберкулёза и больных хронической бструктивной болезнью лёгких. Существует достаточно большое количество ричин, роста заболеваемости и смертности от хронической обструктивной болезни егких, бронхиальной астмы и пневмонии. Это, в частности, факторы окружающей реды, ухудшение качества оказания врачебной помощи, не достаточная нформированность пациента о своем заболевании и др. Одной из ведущих причин, оторая влияет на качество оказания врачебной помощи, является качественный ровень образования врача, что ставит задачи дальнейшего развития современных нформационных систем.

В последние годы в мире наблюдается успешное развитие электронны информационных технологий, что позволяет ставить новые задачи в облает анализа информации, информирования и обучения врачей. Современна медицинская наука накопила большое количество знаний. Только в пульмонологи: крайне много узких специалистов, например, в таких областях, как бронхиальна астма, ХОБЛ, пневмония и т.д. Не сложно представить, что студенту, начинающем; врачу-пульмонологу, врачу общей практики и специалистам в других смежны: областях медицины трудно проанализировать и систематизировать постоянн! возрастающий поток знаний в области пульмонологии, а также быстро освоит новые современные подходы в диагностике и лечении заболеваний органо дыхания. Таким образом, в настоящее время представляется актуальным создани ИКС (информационно-консультативная система), по пульмонологии, содержащун систематизированную информацию в области диагностики и лечения наиболее распространенных заболеваний легких, которая была бы адаптирована к постоян» возрастающим и изменяющимся знаниям в области пульмонологии и позволял врачу осуществить быстрый информационный поиск с целью обучения 1 консультации при принятии решения по конкретному больному.

Цель исследования

Разработать и внедрить интерактивную информационно-консультативнук систему (ИКС) по пульмонологии, включающую наиболее распространенны! заболевания органов дыхания (пневмония, бронхиальная астма и хроническая обструкгивная болезнь легких).

Задачи исследования

1. Проанализировать исходный уровень знаний врачей в области пульмонологи! и оценить необходимость создания информационно-консультативных систел по пульмонологии с учетом динамики распространенности и заболеваемоста болезней органов дыхания.

2. Проанализировать и систематизировать современные представления пс патогенезу, диагностике и лечению пневмонии, бронхиальной астме и ХОБЛ V

разработать базу знаний в виде лекционного материала для создания ИКС по пульмонологии.

!. Разработать универсальный алгоритм, служащий для реализации базы знаний предметной области, которая представлена в виде лекционного материала, включающий возможность ее расширения и усовершенствования, в том числе и за счет консультативной системы. I. Создать автоматизированную систему, на базе универсального алгоритма для разработки ИКС по предметным областям, разработать программное и техническое обеспечение. 5. Разработать ИКС по пневмониям. Разработать ИКС по бронхиальной астме и ХОБЛ. Создать информационную систему по ТОРС в условиях пандемии заболевания.

5. Оценить эффективность внедрения разработанных ИКС по пульмонологии среди врачей-пульмонологов и врачей общего профиля.

Научная новизна

Зпервые организована база знаний по патогенезу, диагностике и лечению шевмонии, бронхиальной астме и ХОБЛ для организации ИКС по лульмонологии, при создании которой была применена разработанная стратегия этбора медицинских знаний, основанная на принципах медицины доказательств, ; привлечением экспертов - ведущих специалистов в области пульмонологии. Зпервые разработан универсальный алгоритм, служащий для реализации :истемы базы знаний предметной области в виде мультимедиа, которая 1редставляет информацию в виде лекционного материала, включающий возможность расширения и усовершенствования существующей базы знаний, зозможности консультативной, поисковой и информационной систем. Впервые разработана автоматизированная система для создания медицинских ИКС с развитыми мультимедийными возможностями, на базе разработанного }ригинального алгоритма, которая позволяет применять ее для создания ИКС в тобой области знаний для информационных, обучающих и консультативных 1адач. Впервые разработаны эффективные ИКС по пульмонологии, включающие

базы знаний по наиболее распространенным заболеваниям легких (пневмонии, бронхиальной астме и ХОБЛ), основанные на лекционном материале. Разработанные системы впервые позволили повысить эффективность обучения и быстрых консультаций врачей по принятию решений по конкретному пациенту. Сделан анализ глобальных медицинских информационных источников в условиях пандемии ТОРС, разработана информационная система по ТОРС, которая позволила обучить современным представлениям по заболеванию более 2000 врачей и студентов медицинских вузов. Практическая значимость

1. Созданная база знаний включает современное представление по патогенезу, диагностике и лечению наиболее распространенных заболеваний легких (пневмонии, бронхиальной астме и ХОБЛ) и может использоваться экспертами в данной области для создания на ее основе клинических рекомендаций, анализа и изменения данных с учетом новых представлений о заболеваниях для организации новых ИКС по пульмонологии.

2. Универсальная автоматизированная система для разработки ИКС, обладающая развитыми мультимедийными возможностями, может использоваться в целях создания ИКС в любой медицинской области знаний, для обучения и консультирования врачей, студентов, младшего медицинского персонала, а также пациентов.

3. Разработанные ИКС по пульмонологии, включающие базу знаний по наиболее распространенным заболеваниям легких (пневмонии, бронхиальной астме и ХОБЛ), предназначены для обучения и консультаций врачей и студентов медицинских вузов. Первый опыт применения ИКС позволил отметить очевидный эффект их использования при лечении пульмонологических больных в амбулаторных и стационарных условиях и обучению студентов медицинских вузов и врачей.

Внедрение в практику

Информационно-консультативные системы по пульмонологии (бронхиальная астма, ХОБЛ, пневмонии) для обучения и консультаций врачей внедрены в

|ульмонологическое и аллергологическое отделение ГКБ № 57, а также юспространены в регионы России общим количеством более 7000 экземпляров.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Рост смертности и заболеваемости, течение заболеваний органов дыхания, анализ диагностических врачебных ошибок, свидетельствует о недостаточном уровне образовательных программ в области пульмонологии для студентов и врачей, а также быстрых консультативных программ для принятия решения в процессе диагностики и лечения больных с целью индивидуализации лечения.

2. Современный уровень объема научных знаний и практических навыков в области пульмонологии крайне велик, компетентная ориентация в информации доступна только самым квалифицированным специалистам. В связи с этим представленная стратегия отбора медицинских знаний позволяет создать базу знаний по патогенезу, диагностике и лечению пневмонии, бронхиальной астмы и ХОБЛ, отражающую современный уровень состояния проблемы, доступную для научных работников, врачей и студентов.

3. Созданный универсальный алгоритм представляет базу знаний в виде мультимедиа, позволяет создавать ИКС любой предметной области. Созданная автоматизированная система для разработки ИКС реализует новые алгоритмические подходы и является потенциальным информационным продуктом для разработки ИКС в других областях медицины.

4. Разработанные ИКС по пневмонии, ХОБЛ и бронхиальной астме и информационная система по ТОРС являются оригинальными компьютерными системами, содержат базу знаний по современным представлениям о патогенезу, диагностике и лечении данных заболеваний, реализуют возможности информационного поиска, консультаций и обучения врачей в области пульмонологии.

5. Разработанные ИКС значительно повышают эффективность обучения студентов и врачей в области пульмонологии, их использование врачами для быстрого проведения консультаций при оказании медицинской помощи

повышает эффективность диагностических и лечебных процессов, позволяе индивидуализировать проводимую терапию.

Лпробация работы

Основные положения данной работы в форме доклада и информационно -консультативных компьютерных систем были представлены и обсуждались на 10-v 11-ми 12-м ежегодных Национальных конгрессах по болезням органов дыхани (Москва, 2001 - 2003 гг.); 8-м и 10-м Российских национальных конгресса; «Человек и лекарство» (Москва, 2001, 2003 гг.); Научных сессиях НЮ пульмонологии МЗ РФ. Публикации

По теме диссертации опубликовано 3 печатные работы. Объем и структура работы

Диссертация изложена на 139 страницах машинописного текста, состоит и: введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, 6 гла! результатов собственных исследований, списка литературы, включающего 1А отечественных и 131 зарубежных источников. Материал диссертации иллюстрирован 10 таблицами и 29 рисунками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы и методы исследования

Характеристика материалов и методов по пульмонологии Объектом исследования явились знания 16-ти экспертов - ведущих специалистов России по пневмониям, бронхиальной астме и ХОБЛ для организации базы знаний по патогенезу, диагностике и лечению этих заболеваний, а также материалы медицинских глобальных источников, медицинских баз данных, справочников, энциклопедий, материалы конгрессов общим количеством более 1200 (WHO, GINA, GOLD, UpToDate, CDC, ATS, BTS, ERS и др.).

В целях создания информационной системы по ТОРС в условиях эпидемии заболевания нами был использован анализ глобальной информации по заболеванию, представленный экспертом - главным пульмонологом России, академиком РАМН

А.Г. Чучалиным, а также анализ публикаций глобальных медицинских источников (WHO, ATS, ERS, BTS, CDC, a также публикации в журналах Lancet, Science, Nature, NEJM и др.) общим количеством 72 источника.

Материалами по пневмониям явились знания 16 экспертов по 17 разделам, которые были проанализированы в соответствии с основными положениями о заболевании и включали многофакторный анализ материалов, в том числе и с позиции медицины доказательств. База знаний по бронхиальной астме и ХОБЛ основывалась на знаниях ведущего эксперта по пульмонологии, главного пульмонолога России, академика РАМН А.Г. Чучалина, которая после анализа и систематизации была представлена в виде лекционного материала. Для создания консультативной системы, на основе представленной базы знаний, использовались глобальные медицинские источники: Medline, UpToDate, энциклопедий, справочников, публикации в рецензируемых медицинских журналах. Каждый раздел знаний по пневмониям, бронхиальной астме и ХОБЛ был проанализирован по следующим критериям:

A. Выделению из глобальных медицинских источников, энциклопедий, справочников и руководств знаний, которые могли бы расширить и усовершенствовать знания раздела по пневмонии, бронхиальной астме и ХОБЛ

B. При необходимости, анализ этих знаний на предмет достоверности с помощью кокрановской базы данных, базы данных Medline и т.д.

C. Консультации, с 16-ю экспертами в области знаний по пневмониям, бронхиальной астме и ХОБЛ с целью дополнительного анализа полученных знаний к разделу

Нами составлены анкеты, состоящие из 100 тестовых заданий, надежность которых была проверена во время проведения курса по пульмонологии ФУВ РГМУ), для оценки уровня знаний врачей и студентов медицинских вузов до и юсле использования информационных систем по бронхиальной астме, ХОБЛ и щевмонии. Количество врачей и студентов, прошедших анкетирование составило 76 человек. Анкетирование до использования ИКС проводилось в условиях

проведения 12-го Национального конгресса по болезням органов дыхания и 10-г Российского национального конгресса «Человек и лекарство». Анкетирование поел использования ИКС было проведено с помощью электронной почты. Через 4 месяц нами было проведено повторное анкетирование 76 врачей и студентов дл выявления «выживания» знаний. Для этого все респонденты были разделены на группы. Первая группа — респонденты, прошедшие обучение и консультации помощью ИКС однократно и в полном объеме. Вторая группа - респондента постоянно использовавшие ИКС в течение 4 месяцев и прошедшие обучение i консультации с помощью ИКС в полном объеме.

Характеристика материалов и методов, использованных при создании ИК( по пульмонологии.

Для организации алгоритма ИКС по пульмонологии материалами исследовани стали зарубежные компьютерные информационные системы по пульмонологии и и. алгоритмы, построенные на базе лекционного материала - «ATS», «The 7th Clinica State of the Art Review Course» (American Thoracic Society); «Respiratory Infections» «Early Detection», «Academic Year 2000-2001» (Europen institute of Healthcare). I целях создания алгоритмов ИКС по пульмонологии и автоматизированной системь для разработки ИКС, выбора оптимального решения по их разработке материалам! исследования явились публикации на 38 сайтах (Torry's Delphi Pages, Delphi 3000 DelphiCity, Delphi Super Pages и др.), публикации журналов, монографии справочная система по Borland Delphi 5.0, справочная система по Paradox 7.0 общи\ количеством более 3300 источников. Также использовались алгоритмы систем, < помощью которых теоретически возможно создание ИКС по пульмонологии, ans анализа оптимального решения по созданию автоматизированной системы дл> разработки ИКС (ArcSoft Media 2000, InstallShield DemoShield 7, Macromedi; Authoware 6.0 и др.) общим количеством 18.

Для разработки ИКС по пульмонологии и автоматизированной системы дл* создания ИКС были использованы алгоритмы (разработаны в рамках данного исследования). Для реализации алгоритмов были применены следующие программы: 1. Язык программирования Borland Delphi 5.0 - реализация алгоритмов;

1. База данных Paradox 7.0 - организация баз данных 3. MMTools 2.0 - работа со вуком 4. InstallShield Express 2.12 - инсталляция системы на компьютер юльзователя. При разработке информационно-консультативных систем по |ульмонологии и автоматизированной системы для создания ИКС были [роанализированы события, свойства и методы более 950 компонентов для Borland Jelphi 5.0.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 1. ИКС по пульмонологии

1.1. Анализ необходимости создания информационно — консультативной системы по пульмонологии

Проанализированные нами данные официальной статистики МЗ РФ за 1998 -'002 гг. свидетельствует о неуклонном росте распространенности и заболеваемости ¡олезней органов дыхания. Так с 1998 по 2002 гг. распространенность болезней »рганов дыхания на 100000 человек среди взрослых возросла с 19721,6 до 21089,0, а реди подростков с 44512,0 до 52903,2. Заболеваемость органов дыхания с 1998 по ¡002 гг. возросла среди взрослых с 14995,0 до 16067,3, среди подростков с 36781,8 ю 43531,9, а среди детей с 77916,4 до 86465,8 (2001 г.). Распространенность по >сновным классам болезней органов дыхания на период с 1985 по 2000 гг. также :видетельствует о продолжающемся их неуклонном росте (табл. 1). Таблица 1. Распространенность болезней органов дыхания среди взрослого

■аселення на 100 тыс. человек

1аб0левания/годы 1985 год 2000 год

(роннчеекнй бронхит 1074,0 1701,5

¡роихиальная астма 155,3 584,9

Тневмоняя 333,0 420,0

1ругие обструктивные заболевания легких 40,9 361,3

Проведенный нами анализ данных по врачам-пульмонологам в различных )егионах России свидетельствует о недостаточной обеспеченности населения фачами-пульмонологами и числом развернутых специализированных коек (табл. 2).

Россия Число врачей-пулыиовологов Обеспеченность населения числом специализированных коек

Российская Федерация 2044 0,14

Центральный федеральный округ Ивановская область Рязанская область Москва 18 15 160 0,15 0,12 0,19

Северо-Западный федеральный округ Ленинградская область Санкт-Петербург 2 174 0,01 0,38

Южный федеральный округ Карачаево-Черкесская Республика 1 0,08

Приволжский федеральный округ Республика Калмыкия 10 0,33

Уральской федеральный округ Курганская область 8 0,07

Сибирский федеральный округ Алтайский край 36 0,14

Дальневосточный федеральный округ Республика Саха (Якутия) 1 0,01

При этом число госпитализированных больных в 3 - 4 раза превышает количестЕ больных, стоящих на амбулаторном учете. Следует также указать на существующу] диспропорцию между тем, как подготовлены врачи-пульмонологи, и тем, как он реализуют свои знания в практическом здравоохранении. Приведенные нами данные позволяют сделать следующие выводы:

1. Для повышения оперативности обучения врачей в области пульмонологи необходима разработка информационных систем, созданных на баз современных знаний по патогенезу, диагностике и лечению наиболе распространенных заболеваний органов дыхания: пневмонии, бронхиально астме и ХОБЛ.

2. Большая врачебная нагрузка на врачей-терапевтов и врачей-пульмонолого определяет необходимость создания консультативных систем, позволяющи; осуществлять быструю консультацию при принятии решения по конкретном; больному.

3. Появление в настоящее время эпидемий малоизученных заболеваний органов дыхания диктует необходимость разработки систем быстрого информирования и обучения врачей.

1.2. База знаний по патогенезу, диагностике и лечению пневмоний

В базу знаний включались утверждения по патогенезу, диагностике и лечению невмоний, отобранные с помощью разработанной нами стратегии отбора едицинской информации из общей совокупности знаний. Были включены 17 иделов: 1. Пневмония; 2. Этиология внебольничных пневмоний; 3. Патогенез и атологическая анатомия внебольничных пневмоний; 4. Медленно разрешающаяся 1ебольничная пневмония; 5. Тяжелая внебольничная пневмония; 6. Пневмонии при лише и других ОРВЗ; 7. Пневмонии у военнослужащих; 8. Пневмонии у детей; 9. учевая диагностика пневмоний; 10. Эндоскопическое исследование в диагностике лечении больных пневмонией; 11. Вопросы диагностики респираторной функции ри внебольннчной пневмонии; 12. Осложнения пневмонии; 13. Актуальные зпросы дифференциальной диагностики туберкулеза легких и внебольничной невмонии; 14. Антибактериальная терапия внебольничных пневмоний в .(булаторных условиях; 15. Внеболышчные пневмонии: иммунопатология и нмунотерания; 16. Реабилитация больных пневмонией; 17. Профилактика 1еболышчнои пневмонии. Каждый раздел содержит медицинские определения, шсание основных положений по проблеме, диагностических и лечебных 1горитмов, библиотеку иллюстративного материала. Раздел «Этиология 1ебольничных пневмоний» содержит алгоритмы бактериологической диагностики 1евмонни, особенности этиологии пневмонии в разных группах больных, нбудителн пневмонии и т.д. Раздел «Патогенез и патологическая анатомия ^больничных пневмоний» содержит морфологические изменения в различных руктурах бронхо-легочнон системы, происходящих на различных этапах развития (евмоннй. Разделы 4-8 содержат описание особенностей этиологии, патогенеза, :чения, диагностики и лечения различных видов пневмоний. Перечисленные □делы содержат в целом данные эпидемиологических исследований — 36, шсания особенностей этиологии - 19, патогенетические механизмы - 17,

морфологические снимки - 22, описания синдромов - 9, особенности теченш заболевания — 15, рентгенограммы и томограммы - 31, лечебные и диагностически! алгоритмы - 45. Вышеуказанные разделы расширены и усовершенствованы за сче-53 медицинских статей, энциклопедических медицинских данных, расширенны) определений симптомов и синдромов общим количеством более 100 страниц текста Разделы, посвященные осложнениям при пневмонии, методам диагностики I дифференциальной диагностике содержат описание этих методов, алгоритмь трактовки результатов исследований, особенности применения методов, примерь нетипичных случаев. Эти разделы содержат в целом описания методо! исследования - 16, схемы работы бронхо-легочного аппарата при патологии - 9 рентгенограммы и томограммы - 59, эндоскопические снимки - 7, лечебные I диагностические алгоритмы — 27. Эти разделы расширены и усовершенствованы з; счет 28 медицинских статей, энциклопедических медицинских данных расширенных определений симптомов и синдромов общим количеством более 7( страниц текста. Разделы 14 - 17 посвящены лечению, реабилитации 1 профилактики пневмонии. Разделы содержат данные эпидемиологически) исследований - 7, лечебные алгоритмы - 23, профилактические алгоритмы - 10 описания реабилитационных алгоритмов и методов физиотерапии - 17. Разделы 14 -17 расширены и усовершенствованы за счет 19 медицинских статей энциклопедических медицинских данных, расширенных определений симптомов 1 синдромов общим количеством более 30 страниц.

13. Алгоритм для реализации ИКС по пневмониям

Был разработан универсальный алгоритм, служащий для реализации система базы знаний предметной области в виде мультимедиа, которая основана н лекционном материале, включающий возможность расширения 1 усовершенствования существующей базы знаний, в том числе и за сче консультативной системы. Алгоритм состоит из подмножества алгоритмов Реализацией алгоритма является информационно-консультативная мультимедийна система по пульмонологии. Алгоритм может быть использован при созданш инфомационно-консультативных систем в других предметных областях.

Рис. 1. Алгоритм для реализации ИКС по пульмонологии.

Структура предметной области состоит из данных, которые можно разделить по многим аспектам. Практически любая предметная область, в том числе и пульмонология, может быть представлена лекционным материалом, публикациями, справочниками, энциклопедиями, базами данных, луеЬ-сайтами, мультимедийными изданиями, обучающими тестами. Для построения мультимедийной ИКС, потребовался анализ этих данных с позиции предметной области (пульмонологии) и компьютерных технологий. С точки зрения компьютерных технологий, эти данные состоят из текста, изображения, звука, видео и анимации. Они выступают в качестве реальных объектов предметной области. Для создания ИКС по пульмонологии разработан основной алгоритм (1а). Был разработан и дополнительный алгоритм (2а) - «Консультативная система». Этот алгоритм реализует расширение и усовершенствование данных лекционного материала за счет включения базы данных терминов, которые не освещаются или не полно освещаются в лекции, однако необходимы для более полного восприятия слушателем лекционного материала. Алгоритм «Консультативная система» функционирует совместно с эсновным алгоритмом (2а). Дополнительные алгоритмы могут функционировать

самостоятельно (За). Примером могут служить алгоритмы обучающих тестов или задач для врачей и студентов.

Наши исследования показывают, что необходим анализ и компьютерное структурирование реальных объектов предметной области с учетом требований к ИКС (16). При этом приходиться учитывать максимальный объем электронного носителя. Заключительным этапом алгоритма для разработки ИКС по пульмонологии (1а,б) является создание приложения и/или автоматизированной системы для создания ИКС. Прежде чем разработать ИКС по пульмонологии нами была разработана автоматизированная система для записи, расширения и усовершенствования лекционного материала для последующего размещения на электронных носителях - СО-гот, ОУО-гот. По этой технологии была разработана ИКС по пульмонологии.

13.1. Основной алгоритм ИКС по пульмонологии

В результате работы был создан следующий алгоритм, реализующий ИКС по пульмонологии со следующими функциями: основа - лекционный материал; структурная единица лекции - слайд; лекция поделена на отрезки времени соответственно продолжительности звука; каждому отрезку времени соответствует определенный слайд. Такой алгоритм построения информационных систем реализует следующие возможности для изучения материала лекции: прослушивание лекции от начала до конца; изучение только необходимых данных лекционного материала, без прослушивания лекции от начала до конца; повторное изучение лекции или ее части; отсутствие строгих временных рамок для изучения лекции или ее части. Функции основного алгоритма тесно взаимосвязаны с алгоритмами автоматизированной системы для разработки ИКС и будут обсуждены при описании автоматизированной системы.

1.3.2. Консультативная система — дополнительный алгоритм ИКС по пульмонологии.

Алгоритм реализует следующие функции - каждому отрезку времени лекции, которая связана со структурной единицей лекции (слайд), соответствуют определенные документы консультативной системы. Таким образом, переход к необходимому документу в консультативной системе может осуществляться не только с помощью поиска необходимого документа, но и из лекции по гиперссылке (рис. 2).

Гиперссылки 1, 2,3 ведут на определенные документы консультативной системы. 1.3.3. Принципы анализа знаний для разработки ИКС по пульмонологии Алгоритм, по работе со знаниями включал: 1. анализ предметной области 2. извлечение знаний 3. структурирование знаний.

Проведенные исследования показывают, что с точки зрения современных компьютерных технологий, ИКС по пульмонологии должна содержать:

1) базу данных для внесения материалов - текста, изображений, звука и видео, 2) организация справочных материалов по медицинским терминам, которые встречаются в ИКС по пульмонологии 3) систему для реализации логических гиперссылок между мультимедийными данными 4) поисковую систему 5) интуитивно-понятную логическую модель для конечного пользователя 6) соответствовать современным требованиям к гипермедиа приложениям

Исследователь - анализ алгоритмов существующих систем для создания ИКС по пульмонологии

Исследователь - разработка универсального алгоритма для создания ИКС по пульмонологии

/

Исследователь-анализ необходимых программных средств для разработки ИКС по пульмонологии

Анализ алгоритмов существующих систем с целью поиска лучшего решения при разработке универсального алгоритма ИКС по пульмонологии

/

Исследователь - анализ свойств, событий и методов программных комплексов н их алгоритмов с целью создания ИКС по пульмонологии

Исследователь - реализация алгоритма с помощью программных средств, программных комплексов и языка программирования

I/

Анализ

профессиональных глобальных источников в Интернет, бумажных изданий, многочисленных справочных систем по информатике.

Эксперт + исследователь +- пользователь — тестирование ИКС по пульмонологии

1/

Рис. 3. Принципы анализа знаний и разработки ИКС по пульмонологии 1.4. База знаний по патогенезу, диагностике и лечению бронхиалыю1 астмы и ХОБЛ

В базу знаний включались утверждения по патогенезу, диагностике и лечении бронхиальной астмы и ХОБЛ, отобранные с помощью разработанной нам! стратегии отбора медицинской информации из общей совокупности знаний. Был) включены 3 раздела: 1 — Новые методы лечения бронхита, 2 — Тяжела бронхиальная астма, 3 — Дифференциальная диагностика бронхиальной астмы ] ХОБЛ. Разделы включают данные эпидемиологических исследований - ( патогенетические и патофизиологические механизмы - 47, морфологически снимки - 39, особенности течения заболевания - 11, анализ лечения, лечебные диагностические алгоритмы - 15. Разделы расширены и усовершенствованы за сче 67 медицинских статей, энциклопедических медицинских материалов общи] количеством более 170 страниц.

1.5. Алгоритм для реализации ИКС по бронхиальной астме и ХОБЛ.

Для разработки был применен алгоритм для реализации ИКС по пульмонологии. См. раздел 1.3.

1.6. Анализ эффективности использования ИКС по пульмонологии для обучения и консультаций врачей н студентов медицинских вузов

Проведенный количественный анализ результатов анкетирования знаний врачей и студентов медицинских вузов до и после использования ИКС по пульмонологии. До ее использования средний уровень знаний у врачей по основным разделам ИКС по пульмонологии составил 43 %, а после ее использования 82 %. Через 4 месяца нами было проведено повторное анкетирование 76 врачей и студентов для выявления «выживания» знаний. Для этого все респонденты были разделены на 2 группы. Первая группа - респонденты, прошедшие обучение и консультации с помощью ИКС однократно и в полном объеме. Средний уровень знаний в этой группе составил 67 %. Вторая группа - респонденты, постоянно использовавшие ИКС в течение 4 месяцев и прошедшие обучение и консультации с помощью ИКС в полном объеме. Средний уровень знаний в этой группе составил 91 %. Результаты исследования приведены на рис. 4.

100 90 80 70 60 50 40 30 20 100

□До использования ИКС

■После использования ИКС

В Через 4 месяца - обучение при помощи ИКС в полном объеме 1 раз

□ Через 4 месяца ■ обучение при помощи ИКС 1 раз в полном объеме и последующее регулярное использование

Рис. 4. Уровень знаний врачей и студентов до использования и после ■спользовашш ИКС по пульмонологии при тестировании в %.

"аким образом, проведенное нами исследование эффективности использования 1КС по пульмонологии при обучении врачей и студентов медицинских вузов [оказало:

1. Исходный уровень знаний врачей и студентов по проблемам пневмош» бронхиальной астмы и ХОБЛ составил около 40% от базы знашн заложенной в ИКС по пульмонологии

2. При использовании ИКС по пульмонологии уровень знаний врачей студентов повысился в два раза

3. «Выживание» и повышение знаний зависело от периодического возвращени обучаемого к пройденному материалу, что, как правило, трудно осуществит при традиционном подходе к обучению и консультациям врачей и студенто (имеются в виду лекции, конгрессы и т.д.).

ИКС «Пневмонии» на компакт-дисках распространены в регионы Росси общим количеством 6000 экземпляров. Получены положительные отзывы с профессорско-преподавательского состава медицинских вузов из 28 регионе России. При опросе 324 врачей и студентов медицинских вузов (пользователей ИК «Пневмонии») по электронной почте были получены следующие результаты:

1. Для повышения своих знаний ИКС по пульмонологии используют 45% врачей и студентов, при этом 61% из них активно пользуются консультативной системой.

2. Для повышения своих знаний и обучения студентов ИКС по пульмонологии используют 39 % преподавателей из медицинских вузов, при этом 44% кз них активно пользуются консультативной системой

3. Только для обучения студентов ИКС по пульмонологии используют 16 % преподавателей из медицинских вузов, при этом 35 % из них активно пользуется консультативной системой.

Компакт-диски ИКС «Хроническая обструктивная болезнь легких бронхиальная астма» распространены в регионы России общим количеством 11< экземпляров. Получены положительные отзывы от профессорск преподавательского состава медицинских вузов из 21 региона России. При опро 152 врачей и студентов медицинских вузов (пользователей ИКС по хроническ< обструктивной болезни и бронхиальной астме) по электронной почте бьи получены следующие результаты:

1. Для повышения своих знаний ИКС по пульмонологии используют 58% врачей и студентов, при этом 55% из них активно пользуются консультативной системой.

2. Для повышения своих знаний и обучения студентов ИКС по пульмонологии используют 33 % преподавателей из медицинских вузов, при этом 35 % из них активно пользуются консультативной системой

3. Только для обучения студентов ИКС по пульмонологии используют 9 % преподавателей из медицинских вузов, при этом 21 % из них активно пользуется консультативной системой.

2. Информационная система по ТОРС

В наши исследования входили: 1. Формирования современных знаний по ТОРС 2. Разработка информационной системы по ТОРС 3. Дальнейший мониторинг знаний по заболеванию и предоставление этой информации врачу через интернет.

2.1. Научный обзор по ТОРС

В целях создания информационной системы по ТОРС в условиях пандемии заболевания нами был использован анализ глобальной информации по заболеванию, представленный экспертом - главным пульмонологом России, академиком РАМН А.Г. Чучапина, а также анализ публикаций глобальных медицинских источников (WHO, ATS, ERS, BTS, CDC, a также публикации в журналах Lancet, Science, Nature, NEJM. и др.) общим количеством 72 источника. Научный обзор по ТОРС включает: 1. Эпидемиологию пандемии; 2. Генетическую характеристику нового коронавируса (SARS-CoV); 3. Клиническую картину 4.; Морфологические изменения в лёгочной ткани; 5. Анализ основных лечебных программам. В обзор зыли включены анализ пандемий и появление новых инфекционных заболеваний органов дыхания, эпидемиологические данные по ТОРС - 14, схематическое ¡троение вируса - 2, алгоритмы лечения и диагностики - 12, рентгенограммы и омограммы - 24, морфологические снимки — 31.

2.2. Алгоритмическое и программное обеспечение информационной системы по ТОРС

Информационная система по ТОРС построена по типу web-сайта. Включает иллюстрации и текстовое описание к ним, возможность внесения обновлений и дополнений к информационному ресурсу. Информационная система построена таким образом, чтобы при необходимости можно было добавить web-форумы, систему ссылок на необходимые ресурсы по ТОРС, организовать консультативную систему и при необходимости другие структуры, основанные на технологии языка HTML 4.0 и языка Borland Delphi 5.0. Алгоритм информационной системы по ТОРС представлен на рис. 5.

Рис. 5. Алгоритм информационной системы по ТОРС.

Алгоритм, представлен страницами гипертекста (1) и логическими гиперссылками (2) между ними. Между гиперссылками логическая связь представлена таким образом, что с каждой страницы можно осуществить переход на любую страницу информационной системы. Кроме этого проработана возможность дополнения алгоритмических решений для реализации форумов, консультаций и т.д. Программное обеспечение по ТОРС написано на языке HTML 4.0, содержит 82 иллюстрации, 15 страниц текстовой информации, объем 7,8 Мб.

2.3 Анализ эффективности информационной системы по ТОРС.

За 4 месяца информационную систему по ТОРС, опубликованную на сайте «Человек и лекарство» (www.medlife.nj), посетило 1469 человек. Получено 142 сообщения по электронной почте от профессорско-преподавательского состава, которые свидетельствуют об эффективности представленного ресурса для обучения студентов медицинских вузов. По нашим оценкам каждый педагог, посетивший

вставленный ресурс, обучил за это время 50 студентов основным положениям по ОРС, т.е. количество студентов, обученных в кратчайшие сроки в условиях пвития эпидемии, составило 2100 чел. Получено 37 электронных сообщений от )ачей, которые свидетельствовали о передачи опыта по ТОРС коллегам, после гализа представленной информационной системы.

Таким образом, нами был создан научный обзор по ТОРС, на основании 1ализа, главным образом, интернет публикаций, размещаемых на сайтах ведущих гдицинских обществ в условиях пандемии заболевания. Нами показано, что гализ заболевания с помощью современных электронных информационных хнологий (интернет) может быть быстрее и эффективнее, чем анализ бумажных ¡даний. Этот факт особенно ценен в условиях пандемий, вспышках новых болеваний, клиника, диагностика и лечение которых требует тщательного ¡следования и наиболее быстрого формирования основных положений по болеванию с целью предоставление достоверной информации врачу. Кроме этого |ми показана эффективность влияния данного обзора на обучение врачей и удентов, а также влияние использования интернет технологий на скорость спространения информации, что представляется эффективным в условиях адемий и вспышках новых заболеваний.

3. Алгоритм автоматизированной системы для разработки медицинских

КС

Алгоритм построен на основных и дополнительных алгоритмах. Алгоритм >жет использоваться как для разработки медицинских ИКС, так и для разработки <С в других предметных областях.

1ми разработан алгоритм автоматизированной системы (АС) для создания ИКС. 1горитм включает: 1 основной алгоритм, 3 рабочих алгоритма, 3 дополнительных горитма и 2 подсистемы.

Рис. 6. Алгоритм автоматизированной системы для разработки медицинских ИКС.

Задача основного алгоритма АС - формализация и логическое распределение данных (АЛ), а также систематизация материала, полученного при реализации рабочих алгоритмов (5а, 16). Входными данными для алгоритма служат неформализованные материалы, выходными формализованные и систематизированные материалы. Задача рабочего алгоритма «Запись звука и создание переходов между слайдами» реализация записи звука и значений временной последовательности в базу данных. Алгоритм включает две подсистемы «Заставка» и «Контроль ошибок». Первая подсистема реализует готовность АС к записи звука, вторая — перезапись отрезка звукового файла (1а, 2а, За). Рабочий алгоритм «Редактирование переходов между слайдами» реализует функции редактирования временной последовательности в базе данных. Реализацией рабочего алгоритма «Демонстрация» является демонстрация возможностей формализованных, отредактированных и систематизированных данных (1в). В функции дополнительного алгоритма «Справочник по лекционному материалу» аходит деление данных на логические участки и занесение их в базу данных. Входным материалом, для которого являются данные алгоритма «Демонстрация» (1д), выходным — те же данные с делением на отрезки временной последовательности с уникальным названием. Задачей дополнительного алгоритма «Консультативная система» является логическое построение и распределение шшых консультативной системы, алгоритм функционирует во взаимосвязи с шгоритмом «Демонстрация» (1г,2г). Дополнительный алгоритм «Указка» реализует 1апись и перезапись в базу данных времени и координат указки, его |>ункционирование возможно при функционировании одного из рабочих алгоритмов 26, 2в, 4а). Заключительным этапом реализации алгоритма АС является шформационно-консультативная система.

выводы

1. Выявленный, на основании анкетирования, исходный уровень знаний - 43"Л от необходимого, возрастающая распространенность и заболеваемость болезнями органов дыхания, неукомплектованность врачами пульмонологами, диктует необходимость создания ИКС для повышения оперативности обучения, проведения консультаций и быстрого информирования врачей и студентов медицинских вузов.

2. Разработанная медицинская база знаний содержит современные, необходимые и достаточные знания по пневмонии, бронхиальной астме и ХОБЛ, которые соответствуют основным положениям медицины доказательств.

3. Создан универсальный алгоритм, служащий для реализации базы знаний предметной области, который осуществляет ее представление в виде лекционного материала с возможностью расширения и усовершенствования за счет консультативной системы.

4. Создана автоматизированная система для разработки ИКС в различных медицинских областях знаний для решения задач обучения и консультаций врачей, студентов, младшего медицинского персонала и пациентов.

5. Разработанные ИКС по наиболее распространенным заболеваниям легких (пневмония, бронхиальная астма и ХОБЛ), позволили обучить более 7 тыс. врачей и студентов медицинских вузов. Разработанная информационная система по ТОРС, в условиях пандемии заболевания, позволила обучить основным положениям по заболеванию более 2 тыс. врачей и студентов медицинских вузов.

6. Разработанные ИКС по наиболее распространенным заболеваниям легких (пневмония, бронхиальная астма и ХОБЛ) позволили повысить знания врачей и студентов медицинских вузов в среднем в 2 раза (исходные знания - 43%, после обучения при помощи ИКС - 82% и выше).

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. ИКС по пульмонологии может использоваться для организации эффективного обучения и быстрых консультаций врачей и студентов медицинских вузов.

2. База знаний ИКС по пульмонологии может использоваться при написании практических рекомендаций, формировании лекций и т.д.

3. В связи с высокой эффективностью обучения и консультаций врачей и студентов медицинских вузов с помощью ИКС по пульмонологии было бы логичным развитие информационной структуры предметной области в виде мультимедийных ИКС.

4. Автоматизированная система для разработки ИКС может использоваться для реализации новых ИКС по пульмонологии, а также ИКС других предметных областей медицины.

5. Информационная система по ТОРС может использоваться в качестве обучения врачей последним данным по заболеванию.

ПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. А.Л. Гузиков, А.Г. Чучалин. Информационно-консультативная система по пульмонологии// Пульмонология - 2003 г. - N 4. - С. 70 - 78

2. А.Л. Гузиков, А.Г. Чучалин, Г.М. Сахарова. Информационно -консультативная система по пульмонологии // Медицинская техника - 2003 г. -М-С. 41-45

3. А.Л. Гузиков, А.Г. Чучалин. «Интерактивная информационно-консультативная система по пульмонологии»// 11-й Национальный Конгресс по болезням органов дыхания. - Москва - Сборник резюме - 2001 - С. 142

Отпечатано п ООО "Фирма Блок" Подписало и печать 2003 г

Тираж 100 экз.