И.В.Емелин, В.А.Смирнов, Р.А.Эльчиян

Создание современной медицинской информационной системы в масштабах региона или большого ведомства, рассчитанной на несколько сотен автоматизированных рабочих мест пользователей, представляет собой многоплановую задачу, включающую в себя:

• построение необходимой инфраструктуры передачи данных;
• приобретение и установку средств вычислительной техники и системного программного обеспечения;
• приобретение, модернизацию и разработку прикладного программного обеспечения;
• обучение персонала вычислительных центров;
• выполнение комплекса мероприятий, обеспечивающих внедрение медицинской информационной системы;
• обеспечение сопровождения и эксплуатации внедренной системы, включая гарантийное и послегарантийное обслуживание оборудования.

Развертывание подобных систем обычно занимает 2-3 года, и за это время успевают произойти значительные изменения условий реализации, которые трудно предусмотреть на стадии проектирования. Возникают непредсказуемые задержки с финансированием работ, реорганизуются подведомственные учреждения, некоторые из них частично закрываются на реконструкцию. Первоначально заказанные модели устройств передачи данных, компьютеров и периферийных устройств снимаются с производства. Меняются операционные системы и инструментальные программные средства. Обновляется парк сложных диагностических устройств, автоанализаторов, прикроватных мониторов. В этих условиях успешная реализация крупной медицинской информационной системы существенно зависит от выбора партнеров, обеспечивающих ту или иную часть общей работы.

Задача создания необходимой инфраструктуры передачи данных в настоящее время успешно решается за счет привлечения различных источников финансирования. Определенная часть этой инфраструктуры создается по контракту, в котором корпорация IBM участвует как поставщик аппаратуры передачи данных, компьютеров, периферийного оборудования и материалов. Однако на этом роль корпорации IBM не заканчивается. Общими усилиями этой корпорации и Медицинского центра реализуется пилотный проект создания клинической информационной системы и распределенной системы интеграции лучевых исследований, который может послужить отправной точкой для реализации подобных систем в Москве и других регионах России. Этот проект опирается на опыт создания медицинских информационных систем, приобретенный Медицинским центром за последние 25 лет, и опыт корпорации IBM по созданию телерадиологической сети Carinthia в Австрии.

В большинстве случаев клиническая информационная система (КИС) ориентирована на прием, хранение и обработку текстовых медицинских документов. Функции обработки медицинских изображений, которые выполняются с участием врачей и также могут квалифицироваться как клинические, обычно реализуются отдельными специализированными программно-техническими комплексами, взаимодействующими с КИС (путем обмена заказами на диагностические исследования и заключениями врачей-диагностов) и административно-финансовой системой (путем обмена демографическими данными пациентов и сведениями об оказанных им услугах).

Медицинские изображения делятся на два основных класса: линейные изображения (например, кардиограммы), типичные для функциональной диагностики, и растровые изображения (например, рентгенограммы), характерные для лучевой диагностики. Линейные изображения нередко передаются из соответствующей специализированной системы в общий банк данных лечебного учреждения или в клиническую информационную систему. Передача растровых изображений в клиническую информационную систему чаще всего не практикуется. Для просмотра и обработки таких изображений клиницисты обычно получают возможность непосредственного соединения по компьютерной сети со специализированной системой.

В настоящее время комплексная обработка растровых медицинских изображений осуществляется системами интеграции лучевой диагностики (СИЛД), являющимися неотъемлемыми компонентами современной медицинской информационной системы крупной больницы или поликлиники.

Компьютерные СИЛД (Computer Integrated Radiology) объединяют в единое целое технические задачи обработки растровых медицинских изображений и организационные методы проведения лучевых исследований. Использовавшийся ранее термин - системы архивирования и передачи медицинских изображений PACS (Picture Archiving and Communication System) - относится к технической реализации и, следовательно, представляет собой часть концепции СИЛД.

СИЛД позволяют сводить в единое целое как промежуточные, так и окончательные результаты исследований, проводимых на сложных устройствах медицинской визуализации: рентгеновских аппаратах, гамма-камерах, компьютерных и магнитно-резонансных томографах, аппаратах ультразвуковой диагностики (сонографах) и других аналогичных устройствах, позволяющих реконструировать двумерное и даже трехмерное изображение внутренних органов человека. Обычно эти исследования проводятся отделениями рентгенологии, компьютерной томографии, радиологии, а также отделениями ультразвуковой диагностики. В настоящее время принято собирательно называть эти подразделения отделениями лучевой диагностики, несмотря на то, что ультразвуковые исследования не вполне отвечают этому названию. Интеграция изображений, полученных с помощью разных устройств медицинской визуализации, позволяет решать очень тонкие и сложные задачи диагностики и лечения тяжелых заболеваний. В то же время плодами интеграции могут воспользоваться только высококвалифицированные врачи-диагносты, имеющие большой опыт использования нескольких видов устройств медицинской визуализации.

Внедрение СИЛД преследует несколько целей:

• обеспечение более эффективной организации проведения лучевых исследований;
• экономия дорогостоящих расходуемых материалов (рентгеновских пленок, проявителя и т.д.);
• улучшение качества диагностики;
• ускорение оборота изображений;
• улучшение взаимодействия медицинских учреждений (теледиагностика).

При создании СИЛД используются наиболее современные средства вычислительной техники и телекоммуникации, включая:

• высокоскоростные локальные и глобальные вычислительные сети на базе технологий Fast Ethernet, FDDI и АТМ;
• широкоформатные сканеры рентгеновских пленок с высоким разрешением и большим диапазоном передачи оптических плотностей;
• библиотеки магнитооптических дисков (в том числе WORM, CD-ROM);
• компьютерные мониторы с повышенной яркостью и разрешающей способностью;
• магнитооптические карточки пациентов;
• многопроцессорные вычислительные комплексы.

Обычно в основе разработки лежит принцип открытой системы, использующей наиболее распространенные стандарты обмена данными. К примеру, в последних разработках корпораций IBM и "Сименс" используются стандарты обмена медицинскими текстовыми документами Health Level Seven и медицинскими изображениями DICOM3.0.

Применение СИЛД.

В этом разделе приводится упрощенный сценарий применения СИЛД и ее взаимодействия с КИС на каждом этапе проведения исследования.

1. Направление пациента на исследование.

Для подготовки информационной системы отделения лучевой диагностики к проведению исследования в нее передается электронное направление пациента на проведение исследования. Эта функция обычно реализуется в КИС, но является жизненно важной для эксплуатации собственно СИЛД.

2. Прибытие пациента в отделение.

Прибытие пациента в отделение лучевой диагностики обычно обеспечивается административным персоналом (в процедуре приема пациента могут участвовать также рентгенолаборанты и в отдельных случаях - врачи-радиологи и рентгенодиагносты). Эта функция обычно реализуется в КИС. Как только прибытие пациента в отделение зарегистрировано, СИЛД создает электронную папку со сведениями о пациенте, включающими в себя данные направления на исследование и анамнез. В эту папку будут включены все изображения пациента, полученные в процессе проведения данного исследования. По завершению исследования эти изображения должны быть переданы в архив изображений. Пациент может принести с собой рентгеновские снимки, видеокассету или оптическую карточку. При необходимости снимки могут быть переведены сканером в цифровую форму, запись на видеокассете также может быть оцифрована. Часть этой информации может быть включена в папку пациента. На оптической карточке пациента могут быть записаны уже оцифрованные изображения либо данные, позволяющие идентифицировать исследования, проведенные ранее в других учреждениях. Часть оцифрованных изображений может быть включена в папку пациента; если на карточке хранятся не изображения, а электронные адреса глобальной сети, по которым эти изображения можно получить, то по этим адресам могут быть сделаны запросы на передачу самих изображений. По получению эти изображения будут включены в папку пациента.

3. Подборка архивных изображений.

По завершению регистрации прибытия пациента подсистеме архивирования и передачи изображений посылается запрос на передачу предшествующих результатов исследований данного пациента. Он формируется на основе данных, содержащихся в направлении на исследования и введенных при оформлении поступления пациента. При постановке диагноза все эти изображения будут находиться в оперативном (краткосрочном) архиве и могут быть получены за несколько секунд.

4. Проведение исследования.

Данные предшествующих исследований могут понадобиться для установки режимов получения новых изображений в процессе текущего исследования. По завершению исследования все вновь полученные изображения (или серии изображений) включаются в папку пациента и оказываются доступными для постановки диагноза наряду с архивными изображениями, а также изображениями, принесенными пациентом.

5. Постановка диагноза.

По завершению исследования вся информация, необходимая для составления описания, заключения (диагноза) и рекомендаций, находится в электронной папке пациента. Она включает в себя:

• изображения, полученные в процессе данного исследования;
• изображения, полученные при предшествующих исследованиях в данном отделении и извлеченные из его долгосрочного архива;
• изображения, полученные при предшествующих исследованиях в других отделениях (учреждениях) и сформированные с помощью сканирования снимков или оцифровки видеозаписей, переданные из собственных архивов этих отделений (учреждений) либо считанные с личной оптической карточки пациента. К последним двум категориям изображений прилагаются также тексты описаний, заключений и рекомендаций.

При разработке СИЛД большое внимание уделяется форме представления изображений. Разработчики стремятся сделать эту форму как можно более похожей на традиционную технологию просмотра снимков на негатоскопах. Высококлассные системы просмотра снимков позволяют автоматически монтировать часть большой серии снимков и позволяют врачу-диагносту выполнять прокрутку серий вперед или назад. Чтобы сохранить эту привычную технологию, СИЛД используют так называемые диагностические станции, имеющие от 2 до 4 мониторов с большим экраном (от 17' до 21' по диагонали), высокой разрешающей способностью (до 1600 х 1200 пикселов) и большим диапазоном градаций яркости. Эти мониторы могут устанавливаться в ряд по горизонтали или образовывать квадрат.

Особенность диагностической станции состоит в том, что с помощью одного манипулятора (клавиатуры, мыши, джойстика или светового пера) можно менять изображения одновременно на всех ее мониторах, т.е. получать примерно тот же режим, что для традиционных систем просмотра снимков. Однако компьютерная система в отличие от традиционной предлагает дополнительные функции просмотра, включая линейную и нелинейную фильтрацию градаций яркости, преобразование шкалы яркости в цветовую шкалу, наложение изображений друг на друга и т.д., не говоря уже о сложных функциях определения размеров и площади объектов, а также функциях трехмерной реконструкции изображений. Стоимость одной диагностической станции может достигать 100-150 тыс. долларов США.

Анализируя изображения на диагностической станции, врач-диагност диктует описание, заключение (диагноз) и рекомендации (в принципе он мог бы набирать эти тексты на клавиатуре, но этот способ ввода у врачей отделений лучевой диагностики зарубежных больниц не популярен). Эти тексты могут быть введены оператором в КИС или в специализированную информационную систему отделения лучевой диагностики; в последнее время для этих целей применяются специальные системы автоматического распознавания речи. Введенные тексты передаются из КИС в СИЛД.

6. Верификация диагноза.

При верификации диагноза врачу-диагносту доступна вся та информация, что представляется при постановке диагноза, и, кроме того, тексты надиктованного описания, заключения и рекомендаций.

7. Завершение исследования.

После постановки диагноза и его верификации электронная папка пациента, включая вновь полученные изображения и тексты, отправляется в архив. Эта папка может быть поднята из архива и изучена на так называемых просмотровых станциях, которые устанавливаются в операционных, в кабинетах приема врачей-специалистов, в учебных аудиториях и помещениях, предназначенных для проведения консилиумов. Просмотровые станции обычно отличаются меньшей вычислительной мощностью и, как правило, снабжаются только одним монитором.

8. Запись данных на личные оптические карточки пациентов и другие сменные носители данных.

Часть изображений, полученных в процессе данного исследования, может быть записана на личную оптическую карточку пациента или другой сменный носитель данных вместе с текстами описания, заключения и рекомендаций. Обычно еще до интерпретации изображений на карточку пациента заносится информация, идентифицирующая проведенное исследование (регистрационный номер, вид исследования, число полученных изображений, характеристика проекций и т.д.). Сами результаты исследований могут быть записаны на карточку при следующем визите пациента или при его выписке из стационара.

9. Получение изображений.

Получение изображений включает в себя съем данных с диагностических устройств и сохранение их в цифровом виде. Многие производители диагностических устройств используют собственные форматы хранения таких изображений (например, SIENET фирмы "Сименс", PMS-Net фирмы "Филипс"). При необходимости обеспечивается преобразование этих данных в стандартный формат, предназначенный для передачи изображений и данных об условиях их получения во внешние информационные системы. Наиболее распространенным стандартом передачи изображений лучевой диагностики является DICOM.

10. Передача изображений.

Объем памяти, необходимой для хранения оцифрованного изображения в собственном формате производителя оборудования или в стандартном формате, существенно зависит от вида исследования и может составлять от десятков и сотен килобайт до 10 и более мегабайт на одно изображение. Поэтому для передачи изображений обычно используются высокоскоростные каналы передачи данных, как минимум ISDN (64, 128 Кб/с, Т1, Е1), а также Ethernet (10 и 100 Мб/с), FDDI (100, 155 Мб/с), АТМ и его подканалы (до 25 Мб/с).

На базе системы "Тиани" с тесном сотрудничестве с корпорацией IBM создается пилотный проект телерадиологической сети Медицинского центра. Его основное назначение - обеспечить оперативную электронную передачу снимков, хранящихся в Центральном рентгеновском архиве, в различные медицинские учреждения Центра. Рассматривается возможность долговременного архивирования результатов ультразвуковой диагностики.

Корпорация IBM обеспечивает перевод системы "Тиани" на русский язык, что дает ей несомненное преимущество перед другими аналогичными системами и существенно улучшает возможности взаимодействия с клинической информационной системной.

Взаимодействие СИЛД "Тиани" и SIENET с административно-финансовыми и клиническими информационными системами лечебных учреждений осуществляется по стандарту HL7. В СИЛД передаются сообщения о направлении пациента на исследование, о прибытии пациента для выполнения исследования. Как уже упоминалось, ввод результатов исследования обычно выполняется вне СИЛД, поэтому в нее передаются также введенные результаты исследований. Для передачи другим системам обработанных изображений (включая тексты результатов исследования) СИЛД использует стандарт DICOM 3.0.

Следование стандартам облегчает проектирование и последующую разработку программного обеспечения взаимодействия клинических информационных систем с СИЛД.