Триколор 

Информационные технологии в медицине: доказанные факты и нерешенные проблемы. Курсовая работа информационная технология в медицине

О развитии ИТ-технологий в медицине, чтобы затем собрать их в одном посте.

Модернизация здравоохранения является одним из приоритетных направлений концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации до 2020 года. Основными акцентами в модернизации являются повышение уровня технологической оснащенности, внедрение новых стандартов медицинской помощи и повышение уровня квалификации медицинских работников. Медицинские учреждения в России активно переходят с аналогового учета на цифровой, осваивают системы компьютерного анализа и прогнозирования. Начинают использоваться системы автоматизации и робототехнические комплексы. Например, роботы-хирурги Da Vinci уже присутствуют в 25 больницах России. Идёт развитие трикодеров, аппаратов, способных ставить диагнозы автономно от врача, мобильных приложений и нательных датчиков-гаджетов. Это позволяет предсказывать и предотвращать большинство серьезных заболеваний на лету.

Развиваются в России и технологии 3D-биопринтинга. Российские специалисты одними из первых напечатали органный конструкт щитовидной железы мыши с помощью российского же биопринтера Fabion. Биопечать — это процесс воссоздания с копии органа на основе живых клеток организма. Лидеры индустрии в России — первая отечественная частная лаборатория, работающая в области трехмерной органной биопечати, «3D Bioprinting Solutions». Новые технологии в области генетических исследований развиваются как во всём мире, так и у нас в стране. Например, метод монтирования ДНК — система CRISPR/Cas9. Уже сегодня она позволяет напрямую манипулировать генами. Это технология поможет в борьбе с тяжелыми болезнями и открывает фантастические перспективы в области перестройки ДНК эмбрионов. Нам ещё далеко до полного понимания влияния механизмов работы человеческого генома на здоровье и для этого требуются дополнительные исследования, но ясно, что современное развитие генетики кардинально меняет лицо медицины. В течение 20 лет CRISPR/Cas9 станет тем более обычным делом, требующим квалифицированных специалистов.

Тем временем в жизнь медицинского сообщества прочно вошли термины "непрерывное медицинское образование" и "непрерывное профессиональное развитие". Первое можно определить как обязательное для медицинских работников. Постоянное обучение по программам повышения квалификации начинается после получения специальности и длится в течение всей профессиональной жизни. К сожалению, раньше многим специалистам физически не хватало времени учиться и работать, так как подобный график подразумевал под собой постоянные отъезды на конференции и в командировки. Обмен опытом между врачами шёл очень медленно, а значит уровень медицинской помощи и общее развитие технологий в регионах часто сильно отставало от центров.

С развитием телемедицинских технологий и созданием телемедицинских центров в учреждениях здравоохранения стало возможным высококвалифицированным специалистам из своих операционных дистанционно в режиме online делиться опытом применения высокотехнологичных методов лечения. Наряду с телеконференциями широко применяются такие интернет-технологии, как обучение на вебинарах. Ведущие специалисты России проводят целые курсы лекций для врачей и медицинских сестёр, а также отвечают на их вопросы. Развитие систем синхронного перевода позволяет привлекать для обмена опытом и зарубежных специалистов. Благодаря современным информационным технологиям в обучении многие врачи имеют возможность не только постоянно повышать свой уровень и быть в курсе всех новых технологий, но и обучаться совершенно новым для себя специальностям. И всё это без отрыва от основной деятельности.

Это далеко не все технологические новинки в отечественном и мировом здравоохранении, которые были разработаны и внедрены за последние годы. Разберём лишь основные темы.

Комплексная автоматизация

Современные медицинские организации производят и накапливают огромные объемы данных. Эффективность использования этой информации напрямую влияет на качество медицинской помощи и общий уровень жизни населения. Поэтому перед медицинскими учреждениями сегодня остро стоит вопрос создания комплексных информационных систем, которые будут помогать в решении диагностических, терапевтических, статистических, управленческих и других задач.

Big Data и облачные вычисления уже давно и с успехом используются в международной медицинской практике. В России рынок больших данных только начал расти. В 2014 году американская компания IDC оценивала его в $340 млн и прогнозировала рост как минимум на 40% в год, даже несмотря на проблемы в российской экономике. Эти тенденции повлекли за собой качественные изменения в медицине на уровне диагностики и лечения пациентов. Рост объемов обрабатываемых данных, появление мощных аналитических инструментов и развитие облачных технологий позволяют делать прогнозы об эффективности различных методов лечения, основываясь на просмотре истории всех обращений к врачу конкретного пациента, а также на многочисленных накопленных материалах из других историй болезней. Данные технологии дают возможность находить подобную информацию в реальном времени и применять ее в ходе консультаций у того или иного специалиста.

До недавнего времени в российском здравоохранении почти полностью отсутствовала автоматизация и весь документооборот производился на бумаге. Это сказывалось на скорости и качестве обслуживания пациентов и затрудняло работу в медицинского персонала и часто приводило к врачебным ошибкам. Руководство медицинским учреждением так же страдало из-за отсутствие контроля работы подразделений и недостатка оперативной и аналитической информации.

Учитывая это, многие отечественные лечебно-профилактические учреждения в последние годы начали активно внедрять комплексные медицинские информационные системы. Они представляют собой универсальный программный продукт, позволяющий на качественно новом уровне осуществлять руководство деятельностью медучреждения и оказывать медицинские услуги. Особенностью подобных систем является переход от локальной работы с медицинской информацией к интегрированной системе, где все данные, проходящие через учреждение, доступны из единой информационной среды. При этом полностью реализуется безбумажная технология, но,однако, сохраняется возможность получения "твёрдой копии" любого документа. Использование современных медицинских технологий позволяет повысить качество оказания медицинских услуг, оптимизировать управление различными структурными медицинскими подразделениями и создать основу выхода на мировой уровень медицинского обслуживания.

Системы поддержки принятия решений

Клинические системы поддержки принятия решений начали создавать в связи с осознанием острейшей социальной проблемы. В конце 1999 г. в США был опубликован доклад Института медицины о том, что в стационарах страны ежегодно умирает до 98 тысяч пациентов из-за погрешностей, допущенных медицинским персоналом. Примерно 7 тысяч пациентов умирали из-за ошибочных назначений медикаментов, а это больше, чем от производственного травматизма. Стоимость лечения осложнений из-за ошибок медперсонала составляла 2 миллиарда долларов в год.

Стало очевидно, что необходимо повышать безопасность пациентов, используя информационные технологии. Было принято решение о внедрении клинических информационных систем, снабженных механизмами поддержки врачебных решений. Обычно это базы данных, объединяющие электронные истории болезни со специальными инструментами (автоматические напоминания или калькуляторы дозировки лекарств) предназначенными для использования клиницистами в процессе принятия решений. В основу таких систем были положены научно обоснованные руководства по клинической практике и другие достоверные данные научных исследований.

В России системы поддержки принятия решений также активно развиваются. Они уже не представляют собой надёрганные выдержки из руководств и исследований. Это полномасштабные программные продукты, способные выдавать решения, основываясь на моментальном анализе огромных баз данных.

Безопасность персональных и медицинских данных

Каждый, кто когда-то заходил в поликлинику, видел как хранятся сведения о состоянии здоровья пациентов - медицинские карты. В различных учреждениях ситуация может отличаться, но в большинстве случаев получить доступ к помещению, где они хранятся, не составляет особого труда. Значительную долю проблем в безопасности в этом случае создают сотрудники, которые зачастую довольно пренебрежительно относятся в личным данным пациентов, оставляя медицинские карты в открытом доступе.

В настоящее время во многих лечебных учреждениях истории болезни превратились в электронные медицинские карты. Данные в них накапливаются, систематизируются и, соответственно, привлекают злоумышленников. Представьте, что на черном рынке стоимость медицинских сведений может быть примерно в 10 раз выше финансовых (номера счетов, кредитных карт и т.д.). Чем выше уровень клиники, тем привлекательней данные о ее клиентах.

Безопасность ИСПДн (информационных систем персональных данных) прописана в 1119 Постановлении правительства, 21 приказе ФСТЭК России и 378 приказе ФСБ России. Даже небольшая больница или поликлиника попадает под весьма жесткие требования по 3-му Уровню защищенности (УЗ-3), а набрав более 100.000 записей и под УЗ-2, что предусматривает достаточно обширный набор защитных мер. Но подчастую отсутствие должного финансирования для закупки и внедрения средств защиты не позволяют даже задумываться о соблюдении требований.

Конечно, такое положение дел не могло долгое время оставаться неизменным и уже сейчас есть медицинские учреждения, в которых персональные данные очень хорошо охраняются. Внедрены все системы защиты от физического и удалённого проникновения в базы данных, а персонал хорошо обучен и не допускает ошибок. Но всё же эта проблема по прежнему стоит в ряду наиболее актуальных перед любым ЛПУ.

Грядущее законодательство и правовые основы для использования телемедицины

В настоящее время медицинская помощь за пределами мед. организации может быть оказана только в двух ситуациях: по месту вызова бригады скорой помощи и в карете скорой помощи. Это регламентируется ч. 3 ст. 32 Федерального закона от 21 ноября 2011 г. № 323-ФЗ «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации». Однако в Госдуме уже рассматривается законопроект о внесении изменений в этот закон и статью 10 закона «О персональных данных», направленный на урегулирование применения современных информационных и телекоммуникационных технологий.

Юридически это означает, что в России, наконец-то, расширяется понятие медицинской услуги и добавляется термин «телемедицинские технологии». Телемедицина в законе описывается как «комплекс организационных, технических и иных мер, применяемых в процессе оказания медицинских услуг пациенту с использованием процедур, средств и способов передачи данных по каналам связи, обеспечивающих достоверную идентификацию участников информационного обмена — медицинского работника и пациента или его законного представителя». На практике же российская медицина, наконец-то, получает возможность законно проводить телеобучения персонала и транслировать сложнейшие хирургические операции. Известные врачи теперь смогут в режиме реального времени консультировать своих коллег из глубинки, мгновенно получая и передавая персональные данные пациентов.

После принятия законопроекта медицинским организациям всего лишь останется принять подзаконные правовые акты, которые будут регулировать отдельные механизмы реализации положений законопроекта, и они будут иметь право оказывать телемедицинские услуги. Это новый этап развития медицины в России.

Понятие информационных технологий (IT) и их применение в медицине и здравоохранении

Краткая информация о IT в медицине

Информационная технология (IT) представляет собой упорядоченную совокупность способов и методов сбора, обработки, накопления, хранения, поиска распространения, защиты и потребления информации, осуществляемых в процессе управленческой деятельности.

Современные IT широко используют компьютеры, вычислительные сети и всевозможные виды программного обеспечения в процессе управления. Целью внедрения информационных технологий является создание информационных систем (ИС) для анализа и принятия на их основе управленческих решений. Информационные технологии включают два фактора -- машинный и человеческий. Конкретным воплощением информационных технологий в основном выступают автоматизированные системы, и лишь в этом случае принято говорить о компьютерных технологиях. Для современных информационных технологий характерны следующие возможности:

сквозная информационная поддержка на всех этапах прохождения информации на основе интегрированных баз данных, предусматривающих единую унифицированную форму представления, хранения, поиска, отображения, восстановления и защиты данных;

безбумажный процесс обработки документов;

возможности совместной работы на основе сетевой технологии, объединенных средствами коммуникации;

возможности адаптивной перестройки форм и способа представления информации в процессе решения задачи.

Эффективность управления зависит не только от имеющихся ресурсов, но и от четко сформулированной реально достижимой цели, результаты которой оцениваются соответствующими показателями. Без этого система управления оказывается неэффективной. Основной смысл этих процессов заключается в создании единого информационного пространства для всех заинтересованных сторон (потенциальных пользователей информации): различных структур и служб здравоохранения, органов управления и контроля, производителей медицинской техники и лекарственных средств, научно-исследовательских организаций, потребителей медицинских товаров и услуг. Это позволит значительно интенсифицировать обмен информацией и скорость внедрения в повседневную практику последних достижений науки и практики, отвечающих задачам совершенствования и развития здравоохранения.

Новые информационные технологии позволяют значительно повысить эффективность управления и решать комплексные проблемы здравоохранения путем оперативного доступа к специализированным базам данных.

Персональные компьютеры в медицинской практике

За последние 20 лет уровень применения компьютеров в медицине чрезвычайно повысился. Практическая медицина становится все более и более автоматизированной. Выделяют два вида компьютерного обеспечения: программное и аппаратное. Программное обеспечение включает в себя системное и прикладное. В системное программное обеспечение входит сетевой интерфейс, который обеспечивает доступ к данным на сервере. Данные, введенные в компьютер, организованы, как правило, в базу данных, которая, в свою очередь, управляется прикладной программой управления базой данных (СУБД) и может содержать, в частности, истории болезни, рентгеновские снимки в оцифрованном виде, статистическую отчетность по стационару, бухгалтерский учет. Прикладное обеспечение представляет собой программы, для которых, собственно, и предназначен компьютер. Это - вычисления, обработка результатов исследований, различного рода расчеты, обмен информацией между компьютерами. Сложные современные исследования в медицине немыслимы без применения вычислительной техники. К таким исследованиям можно отнести компьютерную томографию, томографию с использованием явления ядерно-магнитного резонанса, ультрасонографию, исследования с применением изотопов. Количество информации, которое получается при таких исследования так огромно, что без компьютера человек был бы неспособен ее воспринять и обработать.

Компьютерная томография - метод изучения состояния организма человека, при котором производится последовательное, очень частое измерение тонких слоев внутренних органов. Эти данные записываются в компьютер, который на их основе конструирует полное объемное изображение. Физические основы измерений разнообразны: рентгеновские, магнитные, ультразвуковые, ядерные и пр. Совокупность устройств, обеспечивающих измерения, сканирование, и компьютер, создающий полную картину, называются томографом (см. рис.). Томография является одним из основных примеров внедрения новых информационных технологий в медицине. Создание этого метода без мощных компьютеров было бы невозможным.

В России современные информационные технологии стремительно внедряются во все сферы человеческой жизнедеятельности, в том числе и в системе здравоохранения. В первую очередь передовые инновации вводятся в медицине с целью создания единого медицинского пространства, благодаря которому повысится эффективность медпомощи населению и обеспечение социального-экономического уровня развития страны.

Годами сложившийся способ введения пациентов и контроля за их состояние на сегодняшний день становится не только не актуальным, но и задерживает развитие здравоохранения в целом. Например, в государственных поликлиниках выделяется на осмотр одного больного не более 15 минут. За это время врач должен осмотреть человека, поставить диагноз, назначить лечение, а также сделать записи в карте и в своей документации. Конечно, этого времени на полноценное обслуживание пациента, а также заполнение бумаг недостаточно. В регистратурах также наблюдается снижение эффективности обслуживания обращающихся по причине трудоемкой «бумажной» работы. С другой стороны, современные российские медицинские организации имеют в своём активе огромные объемы информации. От того насколько результативно данные будут применяться всеми звеньями медицинской сферы напрямую зависит качество медпомощи и уровень жизни в государстве.

Ввиду того, что перед современной медициной стоит целый ряд проблем, которые требуют незамедлительного разрешения, было принято решение использовать потенциал информационных технологий и создать инструмент для эффективного управления системой здравоохранения.

ИТ положительно влияют на все аспекты медицины и позволяют:

  • автоматизировать работу лечебно-профилактических и других видов медзаведений;
  • сократить временные затраты на «бумажную» работу, в том числе и на ведение отчетности;
  • увеличить время на сбор анамнеза пациентов, диагностику, постановку диагноза и лечения;
  • открыть медработникам доступ к новым знаниям и информации;
  • обеспечить обмен опытом между специалистами;
  • повысить качество медуслуг для всех граждан РФ;
  • быстро оказывать помощь в экстренных случаях людям, с ограниченными возможностями, проживающим в удаленных районах или попавшим в чрезвычайную ситуацию.

В результате в рамках государственной программы 2012-2018 гг., внедренной с целью перспективой развития новых технологий в Москве, Департаментом информационных технологий (ДИТ) по заказу Департамента здравоохранения была запущена Единая медицинская информационно-аналитическая система (ЕМИАС).

ЕМИАС ‒ это самый широкомасштабный IT-проект в здравоохранении, который имеет большое социальное значение. На сегодняшний день он позволяет объединить более 20 тыс. врачей и более 9 млн пациентов, каждый день обеспечивая не менее 500 тыс. разных транзакций.

ЕМИАС

В функции Департамента здравоохранения входит проведение и реализация госполитики в сфере здравоохранения, изучение состояния здоровья россиян, организация оказания медпомощи, в том числе и специализированных видов, проведение медицинской реабилитации и профилактики заболеваний, а также разработка приоритетных направлений и программ по охране здоровья и фармацевтической деятельности. В свою очередь, Департамент информационных технологий разрабатывает и внедряет госпрограммы в IT-сфере, а также в области связи и телекоммуникаций.

Совместный проект ЕМИАС в Москве призван улучшить качество медобслуживания, ускорить работу медперсонала, а также упростить доступ к медицинским услугам и снизить затраты для пациентов.

В 2016 году столица РФ, согласно версии международного консалтингового агентства PwC, лидирует по уровню информатизации здравоохранения, обогнав такие крупные мегаполисы как Нью-Йорк и Лондон.

Развитие и возможности ЕМИАС

С 2011 г. началось внедрение электронной регистратуры, с помощью которой стало возможным запись на приём или вызов врача на дом. После успешных испытаний проект начал вводиться во многих лечебных заведениях Москвы. В электронной базе хранятся истории болезней и результаты обследований пациентов, информация о медицинском персонале (специализация, квалификация). Вся информация и персональные данные пациентов надежно защищены посредством 3-х уровней защиты – цифрового, физического и системы авторизации. Скопировать, сохранить, удалить сведения невозможно.

С октября 2013 г. для повышения качества медпомощи в части проведения лабораторных исследований приказом Департаментов здравоохранения и информационных технологий в г. Москва успешно запущена пилотная эксплуатация лабораторного сервиса (подсистемы ЦЛС ЕМИАС), который предназначен для обеспечения информационного взаимодействия с лабораторными информационными системами отдельных Московских медучреждений.

С 2014 г. используется электронная выписка рецептов, а через год электронных листков нетрудоспособности, которые стали таким же официальным документом, как и больничный лист на бланке.

С 2015 г. внедрен электронный формат медицинской карты в поликлиниках, которые позволили получать быстрый доступ к полной информации о пациенте: болезнях, ходе лечения и назначениях, результатах анализов, травмах, аллергических реакциях на медпрепараты и др. Карта находится в облачном хранилище и доступна работникам системы здравоохранения в независимости от расположения медзаведения.

Также стало возможным быстрая запись к врачу или на исследовательско-диагностические процедуры с выбором наиболее удобной даты и времени с любого смартфона или другого устройства с помощью мобильного iOS и Android приложения «ЕМИАС г. Москвы».

Для повышения доступности медуслуг в 2016 г. был разработан собственный Telegram-бот. Виртуальному помощнику нужно отправить номер ОМС и дату рождения, в результате «умная» программа поможет записаться на прием к врачу в режиме онлайн.

С 2017 г. был полностью обновлен интерфейс и упрощена работа с информатами, установленными в поликлиниках, а также добавлены новое возможности. К тому информационные киоски стали принимать электронный полис с чипом обязательного медстрахования. В этом же году поликлиники стали оснащаться камерами видеонаблюдения.

Специалисты и разработчики ДИТ не останавливаются на достигнутом, постоянно работая над крупнейшим медицинским онлайн-сервисом с целью сделать проект максимально удобным, интуитивно-понятным и доступным для любого россиянина, в независимости от возраста и состояния здоровья. К тому же любой житель Москвы может принять участие в голосованиях, которые постоянно проводятся на ЕМИАС и, таким образом, внести свой вклад в здравоохранение будущего. В 2019 г. в планах подключение к системе частных клиник для получения доступа к ресурсам медицинской сферы.

ЕМИАС позволяет упростить и сделать более результативной работу медицинских учреждений:

  • управлять потоками и вести учет пациентов;
  • использовать электронный документооборот;
  • вести консолидированный и персонифицированный учет медпомощи;
  • получать данные о загруженности медицинских заведений;
  • управлять медрегистрами;
  • получать информацию о востребованности медицинских кадров;
  • оптимизировать лекарственное обеспечения больниц.

К тому же успешное развитие информационных технологий способствует не только оптимизации в управлении учреждением здравоохранения, но и позволяет проводить дистанционное обучение практикующего медперсонала и студентов медицинских колледжей и институтов по образовательной программе ЕМИАС.

Пользователи системы с помощью портала, колл-центра, интернета и мобильных приложений получают возможность:

  • записаться, перенести, отменить прием к доктору;
  • узнать часы приема и другую полезную информацию об медучреждении;
  • записаться на диспансеризацию;
  • при необходимости быстро пройти медкомиссию;
  • узнать информацию о получении страхового полиса.

Ежемесячно в столице 2 млн записей осуществляются с использованием ЕМИАС, а после введения электронной регистратуры очереди к врачам узких специальностей сократились в 2,5 раза. С 2014 по 2018 год москвичам выписано более 45 млн электронных рецептов.

ИТ в здравоохранении XXI века

Планируется, что в ближайшем будущем информационных технологии затронут все сферы российского здравоохранения. Ожидается, что ИТ будут использоваться в таких направлениях медицины как:

  • скорой и первичной помощи;
  • лечебно-профилактическом процессе в стационарах;
  • консультативно-просветительской работе с населением;
  • фармацевтической отрасли;
  • кадровом обучении и перепрофилировании медперсонала;
  • научной деятельности;
  • медицинском менеджменте.

Уже с 2016 года в Минздраве начата работа по реализации приоритетного национального проекта «Электронное здравоохранение».

Первоначальная цель проекта – предоставить возможность каждому гражданину РФ через личный кабинет «Мое здоровье» на Едином портале государственных муниципальных услуг (ЕПГУ) получать информацию о доступной медпомощи, записываться к врачу, иметь доступ к результатам анализов, а также оценивать качество медицинских услуг. Этот сервис будет функционировать с помощью получения данных от компонентов единой государственной информационной системы здравоохранения (ЕГИСЗ). Проект будет реализовываться поэтапно с 2017 по 2025 год.

Более того, с 2018 года в действие вступил закон «О применении информационных технологий в сфере здравоохранения». Этот документ узаконил организацию единого информационного пространства системы здравоохранения и четко регулирует внедрение цифровых технологий в отрасль. Теперь на законных основаниях можно вести всю меддокументацию в электронном формате, обеспечить полноценную работу электронных услуг и сервисов для населения, а также применять телемедицину при оказании медпомощи.

Цифровизация распространяется с оглушительной скоростью и охватывает новые отрасли. Не отстает от тенденций времени и медицина, в которой в последнее время произошли буквально тектонические ИТ-сдвиги: ЕГИСЗ, непрерывное медицинское образование и, наконец, закон о телемедицине, который вступает в силу 1 января 2018 г.

Отрасль меняется очень быстро. Разнообразные электронные сервисы, справочники, приложения и просто онлайно-источники информации приходят на помощь и врачам и пациентам. Изменения инициированы сразу с нескольких сторон. Драйверами цифровизации выступает государство, врачи и медицинские работники, а также фармацевтика, которая начала меняться одной из первых.

Телемедицина

Одно из самых любопытных направлений – развитие в России телемедицины. Телемедицина – инструмент здравоохранения, представляющий собой использование цифровых информационных и телекоммуникационных технологий для дистанционного предоставления медицинской помощи и услуг. «В классическом понимании она используется в тех случаях, когда географическое расстояние между пациентом и медицинским работником является критическим фактором», – говорит Антон Владзимирский , заместитель директора по научной работе ГБУЗ г. Москвы «Научно-практический центр медицинской радиологии ДЗМ».

В телемедицине по сути нет ничего нового. Последние 100 лет тем или иным способом телекоммуникации (телеграф, телефон, видеосвязь, факсимильная передача данных, компьютерные сети, интернет) применялись и применяются в медицинских целях. Однако только в 2017 г. в России был подписан закон о телемедицине – его ожидали почти 20 лет. Он вступает в силу с 1 января 2018 г., отдельные положения – с 1 января 2019 г. Этот закон стимулировал развитие большого числа новых проектов и площадок, призванных создать технологическую базу для взаимодействия пациентов и врачей. Эксперты говорят, что проекты имеют два основных вектора: дистанционные консультации и системы дистанционного мониторинга физиологических функций организма с использованием различных девайсов.

«Телемедицина разделена на две самостоятельные ветви: врач-врач и пациент-врач, – поясняет Владзимирский. – Под первой понимают дистанционное взаимодействие медицинских организаций или отдельных медицинских работников. А под второй – прямое дистанционное взаимодействие пациента и медицинского работника. Первая давно и широко применяется во всем мире, в том числе и в России. Более того, она была сформирована во многом благодаря усилиям и трудам многих еще советских ученых, врачей и инженеров». Применение телемедицины «врач-врач» уже давно есть в федеральном законодательстве, а в ряде регионов она финансируется за счет средств обязательного медицинского страхования.

Ситуация с телемедициной «пациент-врач» иная. Ее методология еще находится в стадии формирования. Тотальное распространение интернета и мобильных устройств привели к формированию принципиально новых запросов и систем отношений в здравоохранении. Принятые в первом чтении поправки к закону, в том числе регламентируют именно телемедицину «пациент-врач», фокусируясь на вопросах легитимности и безопасности прямого дистанционного контакта. Но нужно понимать, что телемедицина не заменяет медицину в традиционном понимании этого слова, а расширяет и дополняет ее возможности.

По мнению Игоря Шадеркина , заведующего отделом развития региональной урологии НИИ урологии и интервенционной радиологии им. Н.А. Лопаткина, глава портала «Уровеб.ру», у врачей также появляется возможность изменения лечения пациентов, включая медикаментозную терапию, в зависимости от показателей систем дистанционного мониторинга – и это большой плюс.

«Отдельно хочется сказать, что в законе прописано использование электронных рецептов, – отмечает Шадеркин. – Министерство здравоохранения России создает единую государственную информационную систему ЕГИС, которая должна информационно объединить всю государственную систему здравоохранения, включая документооборот и электронную выписку рецептов. Время покажет, как это будет реализовано на практике. Активно на всех уровнях обсуждается продажа лекарственных препаратов через интернет. В Государственной Думе в первом чтении одобрен соответствующий закон. Вероятно, мы в ближайшее время можем оказаться свидетелями глобальных изменений в системе продаж лекарственных препаратов, где значимую роль могут получить электронные каналы продаж».

Онлайн-образование

Еще одно важное направление – медицинское онлайн-образование. Чем выше уровень врача, чем больше он осведомлен о последних достижениях, тем легче ему справедливо оценить действенность клинических решений, сделанных на основе новейших разработок.од

«Министерство здравоохранения России стимулирует непрерывное медицинское образование (НМО) с применением дистанционных технологий. Все больше врачей получают баллы НМО с помощью электронных методов, – говорит Игорь Шадеркин. – С появлением трансляций профессиональных мероприятий врачи из отдаленных регионов стали получать актуальную информацию по своей специальности непосредственно на рабочем месте. Благодаря интернету растет число вовлеченных врачей в получение информации через профессиональные интернет-ресурсы».

Эффективность цифровых каналов проявляется в значительном сокращении логистических издержек. Это особенно актуально для нашей страны в силу больших расстояний между городами. Например, теперь, когда в обиход врача вошли такие понятия, как вебинары, онлайн-трансляции, видеолекции, курсы дистанционного образования, нет нужды тратить время и ресурсы на частые поездки на конгрессы для повышения своего уровня. Достаточно иметь лишь доступ в интернет и телефон.

«Вебинары и онлайн-конференции для врачей сейчас очень востребованы, – соглашается Сергей Иванников , руководитель департамента маркетинга Biomeds российского подразделения Eli Lilly & Co. – Они позволяют докторам получать новые знания и общаться с коллегами, не покидая дом или кабинет. Эти программы составляются профессионалами и рассчитаны на экспертов, после прослушивания материала участники проходят тестирование – то есть имеется весь необходимый инструментарий дистанционного образования».

Фармацевтика

Фармацевтика – гигантский рынок. Его общий объем в денежном выражении в 2016 г. в России превысил 1,34 трлн рублей, согласно исследованию DSM. Отрасль растет стабильно год от года на протяжении более чем десяти лет, несмотря на негативные внешние факторы в экономике и два крупных кризиса.

«Сейчас мы наблюдаем, как фармацевтические компании адаптируются к новым реалиям, – поясняет Сергей Иванников, руководитель департамента маркетинга Biomeds российского подразделения Eli Lilly & Co. – Главный вывод, который они делают – необходимость скорейшей диджитализации. Тренд появился в США примерно 20–30 лет назад. В конце прошлого десятилетия его подхватили и в России. Теперь отечественная индустрия очень активно применяет новые методы для продвижения фармацевтических продуктов».

Среди новых подходов наибольшую эффективность демонстрируют интерактивные варианты исследований, вебинары, сайты для врачей. В отдельных случаях полезными оказываются и специализированные социальные сети. Все эти и другие инструменты улучшают качество и результат взаимоотношений между производителями лекарств, врачами и пациентами. Причем, работает это сразу на нескольких уровнях.

Интерактивные технологии

Современные фармацевтические компании широко внедряют интерактивный формат представления информации – Interactive Visual Aid (IVA). Фармацевтическая отрасль обладает колоссальным информационным полем. Специфика взаимодействия участников предполагает, что компании передают докторам и профессиональному сообществу большие объемы данных о медицинском применении своих продуктов, их эффективности и безопасности, исследованиях, новых разработках. Формат IVA помогает изложить информацию более удобно, компактно и наглядно.

Медицинские представители, которые еще несколько лет назад использовали громоздкие буклеты и бумажные презентации, теперь демонстрируют врачам результаты исследований эффективности препаратов на планшетах. Современные интерактивные инструменты позволяют не только легко преподнести информацию, но и уточнить, как она была усвоена – тесты позволяют моментально проверить знания.

Онлайн-инструменты

Основными каналами коммуникаций с докторами становятся цифровые: рассылка новостей по электронной почте, вебинары, удаленные визиты «по скайпу», социальные сети, форумы. Конечно, не все эти инструменты одинаково полезны и результативны, поэтому нужно выполнять ручную настройку процессов, грамотно вести аналитику.

Эффективность цифровых каналов в настоящее время проявляется в значительном сокращении логистических издержек. Это особенно актуально для нашей страны в силу больших расстояний между городами. Например, теперь, когда в обиход врача вошли такие понятия, как вебинары, онлайн-трансляции, видеолекции, курсы дистанционного образования, нет нужды тратить время и ресурсы на частые поездки на конгрессы для повышения своего уровня.

Мобильные приложения

Бесплатно распространяемые мобильные приложения для медицинских работников – еще один удобный инструмент, активно используемый фармацевтическими компаниями. Некоторые приложения носят информационный характер, другие – выдают подробные инструкции по использованию конкретных препаратов в борьбе с определенным заболеванием. Если раньше существовали целые оффлайн-школы для больных диабетом, то в наши дни их можно заменить приложением на экране смартфона.

Например, компания Eli Lilly & Co для помощи докторам разработала приложение «УроАтлас». Оно представляет собой интерактивную 3D-модель различных заболеваний, которую намного удобнее использовать, чем плакаты и пластиковые манекены. А с помощью приложения «МедИнфо» врачи могут получать от компании медицинскую информацию по определенным терапевтическим направлениям.

Компания AstraZeneca сделала приложение Grace 2.0, которое анализирует риски для пациентов с острым коронарным синдромом, а также помогает докторам составлять курсы лечения для таких пациентов. Celgene, специализирующаяся на онкологии и воспалениях, выпустила приложение MM Resource Center для людей с миеломной болезнью.

В портфолио Novartis сразу несколько разработок. В частности, у этой компании есть приложение Heart Partner, которое помогает контролировать физическое состояние пациентов с больным сердцем. А французская Sanofi вместе с программистами Voluntis сделали приложение для диабетиков второго типа. С его помощью пациентам удобно следить за необходимым графиком приема лекарств, а все данные об их здоровье доступны лечащему врачу через облачное хранилище.

Что дальше

Развитие цифровых технологий предполагает более тесную связь между всеми участниками рынка. Совершенствование и широкое распространение специальных гаджетов, считывающих информацию о состоянии здоровья пациентов, приведет к упрощению синхронизации с базами данных врачей, что еще больше повысит эффективность лечения. Впрочем, это направление пока скорее перспективное и продвигаемое на энтузиазме, чем реально действующее. Напоминает историю с электромобилями, которые тоже получили некоторую долю рынка за счет энтузиастов и визионеров, но экспоненциального роста пока не видно.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий ,

механики и оптики»

Кафедра измерительных технологий и компьютерной томографии

по учебно-исследовательской работе за 8 семестр

Информационные технологии в современной медицине

Руководитель:

Введение. 3

Современные цифровые устройства для медицинской диагностики. 3

Медицинские цифровые устройства. 3

Направления развития медицинской диагностики. 5

Технологии хранения и обработки данных. 7

Хранение и передача данных. 7

Развитие информационных технологий в медицине. 9

Заключение. 12

Список используемой литературы.. 12


Введение

Жизненный путь каждого человека в той или иной степени пересекается с областью медицины, но образ медицинского работника и медицины в целом в последнее время претерпевает сильные изменения, и происходит это во многом благодаря развитию информационных технологий (ИТ). Компьютер все чаще используется в различных областях здравоохранения, и порой не просто удобен, а необходим. Благодаря развитию информационных технологий медицина приобретает сегодня совершенно новые черты.

Наиболее яркими и многочисленными представителями медицинской компьютеризированной техники являются различного рода установки лучевой диагностики , производством которых занимаются довольно известные в мире ИТ-компании: General Electric, Hewlett-Packard, Olympus, Philips, Siemens, Toshiba, LG и другие.

Накопление и систематизация данных исследований, точная настройка параметров (глубины окна, ширины и пр.) исследуемой области, расчет в реальном времени различных параметров участка тела (линейные размеры, объем, плотность) и сравнение их с нормальными показателями – эти возможности программного обеспечения сразу избавляют врача от значительного объема рутинной работы. Цифровая медицинская техника позволяет получить лишь серию срезов изображений участков тела на определенной глубине, что дает представление об объекте в целом, но не обладает достаточной наглядностью. Вместе с тем, алгоритмы постобработки современной диагностической установки позволяет легко получить изображение исследуемого участка тела в нужном масштабе и ракурсе, построить трехмерную реконструкцию тела пациента, что ускоряет постановку диагноза.

Данная работа направлена на исследование возможностей современных информационных технологий в повышении качества и точности медицинской диагностики. Задачами работы являются анализ особенностей применения информационных технологий в различных областях медицины, оценка возможностей и перспектив развития цифровой медицинской техники, алгоритмов постобработки результатов измерений.

Современные цифровые устройства для медицинской диагностики

Медицинские цифровые устройства

Долгое время основным недостатком магнитно-резонансной томографии (МРТ) считалась меньшая скорость получения изображения уступает по сравнению с компьютерной томографией (КТ). Это являлось до последнего времени препятствием к широкому использованию метода для исследований движущихся органов, что особенно критично в области кардиоисследований. Поэтому совершенствование МРТ нацелено в первую очередь на повышение скорости. Одно из решений заключается в повышении эффективности градиентных систем. Барьер на этом пути ставят как физиологические ограничения (нагрев тканей и нейростимуляция), так и значительное удорожание аппарата. Одной из перспектив развития в данном направлении является использование движения стола, как в случае КТ. Другой путь решения, названный параллельной МРТ, состоит в применении нескольких синхронизированных катушек, что будет более экономически выгодно и более перспективно, по сравнению с модернизацией градиентной системы.

Новейшие МР томографы, уже появившиеся на рынке, отличаются высокой степенью открытости магнита. Это открывает широкие возможности манипуляций внутри магнита, в том числе хирургических операций. Интервенционная МРТ уже доказала состоятельность для малоинвазивных манипуляций, таких как биопсия , прицельное введение лекарств и электродов. Несомненно, метод превосходит по точности стандартные стереотаксические процедуры.

Высокие затраты на криогенное охлаждение стимулировало повышение индукции постоянных магнитов и разработку условно тёплых сверхпроводящих соленоидов.

Одним из возможных направлений может стать создание профильных МР томографов. Широкое распространение получили аппараты для исследования суставов, разработаываются кардиологические МРТ. Такие системы должны иметь индукцию не менее 1,5 Тл, короткий магнит, что обеспечит небольшое поле видения, очень сильные градиенты и оптимальную для быстрого сбора данных конструкцию принимающих РЧ-катушек.

К базовым физическим свойствам явления магнитного резонанса относится высокая чувствительность к температуре исследуемой ткани. Температурные МР-карты тела научились строить давно, но они не находили широкого применения. Сейчас стало ясно, что определение температуры в глубине тканей с помощью МРТ является идеальным способом её контроля в ходе лечения онкологических пациентов локальной гипертермией. Изучается возможность температурного МР контроля трансгенной экспрессии с проводниками, чувствительными к нагреву.

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) становится важным компонентом диагностики в онкологии. С помощью фтор-18 дезоксиглюкозы (ФДГ) с высокой степенью чуствительности и специфичности ПЭТ выявляется гиперметаболизм глюкозы в опухолевой ткани. На этом основании ПЭТ позволяет дифференцировать доброкачественные и злокачественные одиночные узлы в лёгких. Уже сегодня ПЭТ с ФДГ может считаться самым точным неинвазивным методом стадирования немелкоклеточного рака лёгкого, выявления лимфоузлов и отдалённых метастазов. ПЭТ даёт возможность отличать рецидив опухоли от рубцовой ткани и кажется перспективным для определения реакции опухолевой ткани на адъювантную химиотерапию. При опухолях с высоким уровнем метаболизма ПЭТ позволяет прослеживать динамику опухолевых узлов в ходе лечения, в частности дифференцировать опухолевую ткань от фиброза и некроза.

ПЭТ всё чаще комбинируется с методами, хорошо отражающими анатомию, такими как КТ и МРТ. Применительно к грудной клетке задача это непростая, так как изображения получают в разных условиях: ПЭТ занимает относительно длительное время, пациент дышит обычным образом, в то время как КТ выполняется на глубоком вдохе. Простое по-воксельное наложение приводит к ошибкам. Разработаны более сложные математические алгоритмы, однако практическое их внедрение требует затрат на современное компьютерное оборудование и программное обеспечение. Альтернативой ретроспективному наложению ПЭТ и КТ является внедрение гибридных аппаратов. Однако пропускная способность ПЭТ существенно уступает КТ, что делает использование гибридных аппаратов слишком дорогостоящим.

Современные аппараты, включая рентгеновские, дают изображения в цифровом виде, что даёт возможности новой организации отделений лучевой диагностики и их интеграции в больничную компьютерную сеть. Несмотря на большие первичные затраты, системы архивации и передачи изображений (PACS) быстро внедряются в жизнь больниц развитых стран. Выгода очевидна: свободный и быстрый доступ клиницистов к изображениям экономит время, упрощает обсуждение сложных случаев, снижаются затраты на архивацию и исключается утрата плёнок. При этом результаты исследований на аналоговых рентгеновских оцифровываются с помощью специальных сканеров и размещаются в общей цифровой базе больницы.

Компьютерная обработка изображений открывает ещё одну перспективу – автоматическое выявление и анализ. Работы в этом направлении активно ведутся, особенно по маммографическому скринингу. Сейчас компьютерное считывание ещё слишком дорого, а надёжность очень зависит от алгоритмов. Тем не менее, распознавание образов в медицинской диагностике является одним из направлений развития информационных технологий.

Таким образом, развитие лучевой диагностики заключается в разработке методов, основанных на неизвестных или неиспользуемых сейчас физических принципах или цифровой постобработке результатов исследований. Рассмотрим основные перспективы развития в данной области.

Направления развития медицинской диагностики

Ведущим методом диагностики патологий головного мозга признаётся МРТ. Помимо структурных изменений МРТ позволяет выявлять и некоторые нарушения функции. Например, при острых ишемических инсультах терапевтический интервал длится всего несколько часов, что диктует необходимость скорейшего обнаружения и локализации ишемии. С этой задачей можно справиться, применяя метод визуализации диффузии (DWI). На диффузионных МРТ отёк виден уже в первые минуты ишемии. Для изучения диффузии требуется небольшая доработка томографа. Гемодинамику в ишемизированных тканях удаётся проследить методом перфузии (PWI), которая измеряет продвижение контрастирующего вещества по тканям мозга.

Отдельным направлением является изучение активности коры головного мозга с помощью функциональной МРТ (ФМРТ) и ПЭТ. Опыт ФМРТ насчитывает больше 10 лет, за которые он пережил и взлеты, и резкую критику. Активация участка коры в ответ на стимуляцию связана с увеличением поглощения кислорода, что может быть зафиксировано с помощью специальных импульсных последовательностей. В качестве стимула пробовали не только зрительные и двигательные возбудители, но и сложные семантические и даже экстрасенсорные. Дальнейший прогресс в ФМРТ сильно зависит от увеличения силы градиентов. Уже показано, что ФМРТ выполнима даже в ходе операционного вмешательства. ФМРТ в реальном времени позволит избежать хирургического повреждения жизненноважных участков коры.

Ещё одним интересным направлением является МР спектроскопия (МРС). Прогресс в этой области долго сдерживался недостаточно высоким для этих целей отношением сигнал-шум в поле 1,5 Тл и ниже. Поскольку теперь разрешены к клиническому применению аппараты с магнитной индукцией до 4 Тл, внедрение МРС в жизнь становится более реалистичным, хотя и очень дорогостоящим. Сильные градиенты и турбо-метод ускорили получение спектральных линий и сделали результат надёжнее. Применительно к мозгу МРС по резонансной частоте водорода позволяет определять изменения соотношения метаболитов. Так, повышенный уровень холина служит индикатором опухолевого роста, а лактата - некроза. ПЭТ также фиксирует высокую опухолевую активность, но на основе гиперметаболизма глюкозы (исследование с ФДГ), или наоборот низкую, на основе гипометаболизма глюкозы. Переоценить значение оценки метаболизма ткани трудно. Обычная томография не позволяет отличать опухолевую ткань от послеоперационного рубца, или достоверно разделять опухоли мозга по градациям.

Визуализация сосудов заметно продвинулась за последние несколько лет. Ангиография, пусть даже дигитальная субтракционная, всё-равно метод инвазивный и сопровождающийся риском осложнений. И ультразвук, и КТ, и МРТ предлагают альтернативу, со своими достоинствами и недостатками. Наряду с МРТ и КТ существуют и другие методы получения информации, например, УЗИ, МРА, КТА.

УЗ диагностика сосудов осуществляется в реальном времени, отображая не только просвет сосуда, но и его стенки, морфологию атеросклеротической бляшки и, что наиболее важно, даёт показатели кровотока. Главными недостатками УЗ сосудов до последнего времени были зависимость от навыков пользователя, недостаточно большое поле видения и ограниченное пространственное разрешение. Новейшие датчики дают больший охват зоны интереса, а компьютер запоминает кадры при перемещении вдоль сосуда, что позволяет реконструировать их в 3D изображение. Современные УЗ аппараты включают автоматическую оптимизацию допплерного режима, что существенно уменьшает влияние умения оператора на результат исследования. Принципиально изменились возможности УЗ в изучении мелких сосудов, особенно с использованием контрастирующих веществ. Стали доступными визуализации сосуды диаметром вплоть до 40 микрон, например внутриопухолевые. УЗ уже стал скрининговым стандартом сонных артерий, обеспечивая точностью выявления стеноза около 95%, при минимальных затратах и за короткое время. В целом значение УЗ диагностики патологий периферических артерий постепенно снижается с наступлением томографических методик. В то же время трудно переоценить роль метода в выявлении заболеваний вен. По-видимому, тромбоз глубоких вен и варикозное расширение вен нижних конечностей ещё долго останутся главной областью применения сосудистого УЗ.

За последние годы существенно повысилось качество МР ангиографии (МРА). Стандартная 3D Time of Flight (TOF) методика давно себя зарекомендовала как надёжный метод визуализации сосудов Виллизиева круга, однако в диагностике патологий других сосудов МРА до сих пор уступала рентгеноконтрастной ангиографии. С увеличением скорости сбора данных и применением матриц с высоким разрешением поле видения МРА расширилось вплоть до 400 мм, что позволило выполнять МРА всего тела. Сверхбыстрые градиентные 3D последовательности в сочетании с контрастированием показали себя очень точными для изучения сонных артерий, аорты, сосудов таза и конечностей. К сожалению, динамическое контрастирование плохо подходит для рутинной практики ввиду сложности выполнения и дороговизны. Прорыв ожидается в разработке новых контрастирующих веществ, длительно циркулирующих в сосудистом русле.

КТ ангиография (КТА) в ряде случаев может быть конкурентом МРА. Это относится, в первую очередь, к диагностике эмболий лёгочных артерий. Многосрезовая технология КТ, новые контрастные вещества и возможности 3D реконструкций вероятно расширят применение КТА.

Долгое время цифровая субтракционная коронарография была золотым стандартом . Вскоре метод дополнился внутрисосудистыми ультразвуковыми исследованиями, дающими возможность оценить морфологию бляшки. Однако оба метода инвазивны, к тому же внутрисосудистый УЗ имеет невысокое пространственное разрешение. Сегодня очевидно, что качество отображения коронарных сосудов с помощью МРА и многосрезовой КТА не уступает классической рентгеноконтрастной коронарографии. Неоднократно сообщалось о хороших возможностях МРА и КТА в оценке морфологии бляшек.

Значительный прогресс наметился в области кардиовизуализации. Эхокардиография и радионуклидная диагностика вскоре вероятно будут потеснены компьютерными томографическими методами. МРТ с помощью сверхбыстрых импульсных последовательностей в сочетании с передовой техникой позволяет получать изображение всех фаз сердечного цикла при однократной задержке дыхания. Это привело к тому, что стали доступны исследования состояния и функции миокарда: перфузия и её резерв, стресс тест с добутамином, коронарный резерв. Изучение перфузии с МР контрастирующим веществом отчётливо коррелирует с миокардиальной перфузией, определяемой УЗИ с микросферами. Поскольку в течение каждого сердечного сокращения можно получить несколько МР срезов, то удаётся отобразить перфузию всего миокарда одномоментно.

Диагностика рака молочной железы (РМЖ) уже на протяжении нескольких лет едва ли не самая популярная тема дискуссий. Маммографический скрининг РМЖ стал нормой жизни в европейских странах. Однако на точность маммографии влияет плотность паренхимы и в ряде случаев она неприемлема. УЗ хорошо дополняет маммографию в плане установления морфологических критериев доброкачественности. МРТ с контрастированием служит методом выбора второго эшелона. Единственным недостатком МРТ является недостаточная чувствительность при некоторых заболеваниях. Более отдалённой перспективой кажется применение ПЭТ, которая очень точна в дифференцировке доброкачественных и злокачественных узлов, но пока не столь доступна. При осложнённых имплантатах и при подозрении на опухоль на фоне имплантата МРТ может рассматриваться как оптимальный метод.

В большинстве случаев исследование внутренних органов не требует особо совершенной техники. УЗ и КТ, как правило, обеспечивают надёжным диагнозом. Вместе с тем, прогресс коснулся и этой области. Диагностическая ретроградная холангиопанкреатография (РХПГ), в т. ч. эндоскопическая, очевидно скоро останется в прошлом. МР ХПГ абсолютно неинвазивна и безвредна, сравнительно легко выполнима, нет необходимости в премедикации и контрастных веществах, не связана с техническими доработками аппарата. Точность МР диагностики всех патологий панкреатобилиарной системы не уступает, а иногда и превосходит РХПГ. По-видимому, последняя останется только как интервенционный метод для установки стентов.

Обращает на себя внимание сближение точности методов визуализации в диагностике целого ряда патологий. Это заставляет по-новому переосмыслять диагностические алгоритмы. На первый план в такой ситуации выходят экономическая целесообразность, ограничения и побочные эффекты.

Значительный прогресс отмечается в дальнейшем совершенствовании технологии МРТ. Кроме того, предложены варианты методики (Siemens), создающие условия для одномоментного исследования большинства отделов организма. Отмечается преимущество и существенные достижения в использовании аппаратов с мощным магнитным полем (1,5 Тл и более) и значительный прогресс в области МРС. К сожалению, сохраняется высокая стоимость данного оборудования.

DICOM 3.0 (протокол связи, версии 1 и 2, 1995 г.) представляет компьютеризированную систему, обеспечивающую перевод аналогового изображения в цифровое в стандартном формате. Большинством ведущих мировых производителей современного рентгеновского оборудования в настоящее время предусмотрены специальные опции по обеспечению соответствия диагностических аппаратов протоколу стандарта DICOM 3.0. Данная система выполняет функцию эффективной стандартизации самой разнообразной медицинской графической информации с возможностью её передачи по линиям связи для интерпретации различными пользователями (консультантами).

Следует иметь в виду, что дистанционная передача графических изображений, возможна лишь между учреждениями, где отделения лучевой диагностики оснащены DICOM-автоматизированными рабочими местами и, соответственно, где между участниками телеконсультаций оформлены правовые нормативные акты. Иными словами, телеконсультация возможна там, где сформировано информационное пространство, в котором программа DICOM является преобладающим стандартом для передачи медицинских изображений по линиям связи. Вместе с тем программа не ограничивается только сферой передачи изображений методов лучевой диагностики, но так же может охватывать графическую информацию многих других областей медицины (эндоскопия, стоматология , офтальмология и др.).

Технологии хранения и обработки данных

Хранение и передача данных

В настоящее время в зарубежных странах практически реализованы системы PACS (Picture Archiving and Communication System – архивирование изображения и коммуникационные системы) и DICOM 3,0 (Digital Imaging and Communications in Medicine – цифровое отображение и коммуникации в медицине). Обычно в диагностических кабинетах при исследовании пациентов воспроизводятся изображения по технологии (конфигурации), свойственной только каждому конкретному методу. С помощью программы PACS любые графические изображения подвергаются перекодировке и совместимости и, в результате, становятся пригодными для сохранения в данной компьютерной среде.

PACS-системы для хранения цифровых медицинских изображений обладают целым рядом преимуществ по сравнению с пленочными технологиями.

Во-первых, РАСS обеспечивает всю необходимую работу с цифровыми медицинскими изображениями, повышает скорость и качество диагностики. Поставщиком всех снимков в систему РАСS является цифровое медицинское оборудование . Разнообразное современное оборудование подразделений академии – компьютерный, магниторезонансный томографы, аппараты ультразвуковых, рентгеновских исследований и т. п. – имеет возможность передачи цифровых изображений.

Во-вторых, основным рабочим звеном системы являются диагностические станции врачей-рентгенологов, где проводится обработка и описание рентгенологических исследований. Для доступа лечащих врачей к изображениям в клиниках (естественно, имеющих сеть) используется система Web-доступа. Врачи за обычным компьютером в клиниках, используя стандартный Internet Explorer, получают доступ к снимкам в PACS-архиве и заключениям рентгенологов. Рабочее место врача в системе РАСS в режиме Web-доступа может быть развернуто на любом компьютере и в любом месте, где есть сеть.

Более того, РАСS позволит повысить скорости доступа к изображениям и обеспечить одновременную работу с ними разных специалистов из разных клиник, повысит пропускную способность медицинских аппаратов - будут меньше очереди, улучшит качество диагностики за счет применения специальных цифровых технологий и обеспечит сохранность снимков. Не маловажно будет и снижение расходов на рентгеновскую пленку (например, снимки с "нормой" не всегда надо печатать), да и для печати снимков можно использовать один специальный дорогостоящий аппарат на несколько приборов, включенный в сеть, а не приобретать новые для каждого прибора.

Корректной работы всей системы, необходимо чтобы данные (получаемые с различных диагностических устройств) имели единый формат (DICOM 3.0)

Стандартизация данных в медицине – формат DICOM

Аббревиатура DICOM в переводе означает «цифровые снимки и средства связи в медицине» (Digital Imaging and Communications in Medicine) и является всемирным стандартом обмена данных в медицинских информационных системах . С его помощью осуществляется обмен снимками и данными, создаваемыми различными медицинскими приборами, генерирующими и обрабатывающими изображения и информацию.

Стандарт DICOM в настоящее время является основным медицинским коммуникационным стандартом для передачи изображений . Более того, другие коммуникационные стандарты, например HL7, используют формат стандарта DICOM для передачи изображений. DICOM развивается с 1983 года объединенной группой ACR/NEMA (American College of Radiology/ National Electrical Manufactures Association) . Текущей версией является стандарт DICOM 3.0, базирующийся на модели открытых систем ISO/OSI и маршрутизируемом протоколе TCP/IP . Стандарт имеет технологию для уникальной идентификации любого информационного объекта при сетевом взаимодействии, применяет сжатие изображений по стандарту JPEG. В качестве файловой системы использует FAT (совместимую с DOS версии 4.0 и выше) и поддерживает различные форматы физических носителей: дискеты 1.44М, магнитооптические диски (128М, 650М и 1,2G), CD-R диски. Появившись как корпоративный, DICOM стал стандартом де-факто и встраивается в оборудование (КТ, ЯМР, УЗИ и т. д.) крупнейших производителей радиологического оборудования (PICKER, GE, Siemens, HP, Philips) и большинство систем архивации медицинских изображений. Он поддерживается национальными организациями по стандартам - CEN TC251 в Европе и JIRA в Японии.

Стандарт позволяет решать задачи управления всей диагностической информацией на основе открытой архитектуры.

В докладе представлено 3-х уровневое интеграционное решение на основе стандарта и описаны основные моменты интеграции: ввод, передача, визуализация и архивация. Разработана технология объектно-ориентированного представления в программном обеспечении любого информационного объекта в соответствии с требованиями стандарта. Частично реализовано соответствующее программное обеспечение под DOS на базе стека PC/TCP фирмы FTP Software и Windows 3.1/95 на основе технологии WinSocket. По мнению авторов, DICOM является хорошо проработанным стандартом, на который имеет смысл ориентироваться российским разработчикам, начиная с создания простейших DICOM-конверторов и серверов печати, и постепенно переходя к полноценным DICOM - решениям.

Выделилось в самостоятельное и бурно развивается новое информационное направление «Телерадиология» (ТР), представляющее раздел телемедицины. ТР рассматривается, как современное компьютерное информационное направление, обеспечивающее с помощью системы DICOM 3.0 реальную возможность передачи по линиям связи цифрового изображения. Следует иметь в виду, что прогресс в области цифровых систем и возросшие скорости передачи объемной графической информации существенно расширили возможности данной компьютеризированной среды в отношении диапазона и количества пересылаемых материалов.

Следует иметь в виду, что дистанционная передача графических изображений, возможна лишь между учреждениями, где отделения лучевой диагностики оснащены DICOM-автоматизированными рабочими местами и, соответственно, где между участниками телеконсультаций оформлены правовые нормативные акты . Иными словами, телеконсультация возможна там, где сформировано информационное пространство, в котором программа DICOM является преобладающим стандартом для передачи медицинских изображений по линиям связи. Вместе с тем программа не ограничивается только сферой передачи изображений методов лучевой диагностики, но так же может охватывать графическую информацию многих других областей медицины (эндоскопия, стоматология, офтальмология, дерматология , картина гистологических препаратов и др.).

Важным преимуществом системы является ее прямая связь с цифровым сканирующим флюорографом «ПроСкан-2000» производства фирмы «Рентгенпром». С помощью программы «ПроСкан» можно просматривать цифровые рентгенологичекие снимки и заносить их в базу данных РИС. Ее совместимость с общепринятым стандартом DICOM 3.0 дает возможность включать в РИС изображения, полученные и на других медицинских аппаратах. На этом же стенде впервые демонстрировалось подготовленное к внедрению АРМ врача кабинета ультразвуковой диагностики, которое можно использовать автономно либо в составе РИС «Ариадна».

Программное обеспечение "ПроСкан" соответствует международному протоколу DICOM-3.0, включая последние изменения стандарта 2003 года. В программе реализованы следующие средства поддержки DICOM-3.0:

1) Импорт/экспорт снимков в DICOM-файлы как со сжатием информации (с потерей и без потери качества, включая использование JPEG2000), так и без сжатия.

2) Печать на любой DICOM-совместимый принтер (например, AGFA DryStar 2000, DryStar 3000, SONY UP-DF500) или DICOM принт-сервер.

3) Выполнение DICOM-функций C-Store, C-Move (SCU) - автоматическая передача по компьютерной сети снимков на "внешний" DICOM-сервер, входящий в состав рентгенологической информационной системы или системы архивации и передачи изображений (PACS) данного ЛПУ. Именно поддержка ПО "ПроСкан" стандарта DICOM на таком уровне позволяет нам утверждать, что флюорограф ПроСкан-7000

4) Можно интегрировать в любую современную медицинскую информационную систему.

Развитие информационных технологий в медицине

Моделирование оперативного вмешательства

Комплекс, позволяющий выполнять 3D-моделирование, обычно состоит из сканирующей аппаратуры и компьютерной рабочей станции со специальным ПО, собственно выполняющим моделирование (примером такой техники являются Marconi SeleCT SP, Philips CT Aura и рабочие станции Siemens MagicView).

Но визуализация данных - это только часть задач, которые можно поручить вычислительным машинам. Точность выполняемых ими операций позволяет использовать их также в роли наблюдателей и координаторов.

В Институте хирургии им. РАМН разработана и уже активно действует технология моделирования операционного вмешательства на внутренних органах на стадии дооперационной диагностической оценки степени их поражения, позволяющая дифференцировать признаки и детали, которые дают возможность составить и проверить хирургу предоперационную концепцию не только в отношении характера патологических изменений, но и в отношении способа, объема и наиболее вероятных опасностей предстоящей операции. Технология прошла клинические испытания и показала себя очень высоко, как фактор, способствующий значительному снижению рисков, связанных с оперативным вмешательством.

На сегодняшний момент в медицине остро существует проблема более точного способа диагностирования патологического процесса внутренних органов (особенно при оценке сосудистой сети органа) для планирования тактики и определения объема оперативного вмешательства.

Там же разработали технологию, дающую возможность выработки тактики хирургического вмешательства на этапе диагностической оценки поражения паренхимы внутренних органов путем проведения виртуальной хирургической операции на построенной трехмерной реконструкции внутренних органов различных объемов без пропуска изображений на мониторе рабочей станции.

Пространственное визуальное восприятие патологического процесса и взаимосвязанность его с окружающими тканями и сосудами позволяют, в соответствии с особенностями распространения очага, произвести выбор адекватной тактики при помощи специальных компьютерных программ и соблюдении определенных условий проведения спиральной компьютерной томографии - СКТ-исследования. Для получения трехмерной реконструкции (3D) интересующего объекта или органа важно получение четких аксиальных срезов изображения, которое зависит от градиента плотности изображения на фоне окружающих тканей. Так, за счет естественной разницы плотности хорошо визуализируются дополнительные мягкотканые образования на фоне неизменной легочной ткани, а также скелет на фоне мягких тканей.

Работа хирурга с программами заключается в следующем:

1.Выбирается область исследования, которая будет использована для построения.

2. Поперечные изображения последовательно вызываются на экран компьютера, из этих изображений выбирается то, на котором зона интереса имеет самые четкие очертания и детально выявляется.

3.По этим изображениям подбирают уровень используемой плотности. Каждому значению плотности на срезе закрепляют соответствующий цвет.

4.Эти данные вводят в память компьютера, после чего начинают само построение.

Специальная "Ангио-программа" или программа реконструкции "высоких плотностей" позволяет построить пространственное изображение костей, образования в легких, внутреннюю поверхность органа, используя естественный градиент плотности. Эту программу удобно использовать для построения сосудов. При необходимости программы можно совместить, что позволит получить изображения образований в соотношении с сосудами; ширину аневризматического мешка, просвет аорты в тромбированных аневризмах; толщину стенки и просвет желудка или кишки при их опухолевом поражении.

Программное обеспечение рабочей станции Easy Vision позволяет реконструировать изображения по очень низкой плотности - воздуху. Заполнив полый орган воздухом, подбирают шкалу плотности, которая позволит вычленить из сканов только участки, содержащие воздух.

Помимо перечисленных программ в новой технологии используется программа совмещения полученных изображений. Она позволяет путем наложения друг на друга и подбора цветовой гаммы, яркости, фона и контрастности совмещать как аксиальные срезы с 3D-реконcтрукцией, так и 3D-реконструкции между собой. Таким образом, совместив поперечный скан с 3D-реконструкцией, например сечение печени с метастазами и реконструкцию метастазов, сосудов, и подобрав необходимый фон и яркость, получают объемное изображение, как бы просвечивающее сквозь поперечный срез. При этом хорошо видно совмещение зон интереса.

При совмещении двух 3D-изображений, например костей и мягких тканей, можно получить поверхностную реконструкцию тела. Подобрав необходимые параметры цвета, фона и яркости, можно увидеть просвечивающие кости скелета сквозь наружные слои мягких тканей. Эта же программа позволяет выделить 3D-реконструкции, частично убирая совмещенные с ними сканы, либо другую 3D-реконструкцию. При этом получают отдельные части объемного изображения зоны интереса, совмещенные с поперечным сканом.

Таким образом, клиницист-хирург, визуально наблюдая отдельные области тела, имеет возможность моделировать оперативное вмешательство на органах путем иссечения на экране патологического очага, визуально оценить и предвидеть наиболее вероятные опасности предстоящей операции. Технология прошла клинические испытания и показала себя очень высоко, как фактор, способствующий значительному снижению рисков, связанных с оперативным вмешательством.

Ультразвуковые и рентгеновские методы

Ультразвуковая диагностика благодаря хорошей информативности, быстроте и дешевизне, давно рассматривается как идеальный скрининг патологий внутренних органов, ведущий метод в акушерстве и простейший метод оценки кровотока. Этот имидж меняется в эру цифровых изображений. УЗ приборы больше уже не простые и не дешёвые. Основным техническим достижением стала разработка и быстрое внедрение в практику 3D метода. Датчики собирают информацию одновременно в разных плоскостях, которая затем обрабатывается рабочей станцией с построением объёмной картинки. По сравнению с классическим 2D УЗ новый метод даёт большую детализацию и точные измерения. Вероятно, 3D не расширит области применения УЗД, но существенно изменит точность исследований и их представление. Это уже демонстрировалось на примерах ранней диагностики пороков развития плода.

Разработка новых УЗ датчиков идёт также в направлении интервенционного применения. Размеры позволяют поместить датчик в коронарные артерии и полостные органы.

На смену спиральным компьютерным томографам приходит новая генерация - многосрезовые (МСКТ). Хотя метод не несёт в себе принципиально нового качества изображения, ожидается, что он сыграет революционизирующую роль в компьютерной томографии. В первую очередь это связано с высокой скоростью томографии, сопоставимой с электронно-лучевой КТ. Появляются новые и совершенствуются уже апробированные возможности: кардиосинхронизация с ретроспективной реконструкцией по фазам сердечного цикла, 3D реконструкция тонких срезов, высококачественная КТ ангиография. Томографию всей грудной клетки можно выполнить на одной задержке дыхания, что не только повышает пропускную способность и снижает лучевую нагрузку, но и даёт изображения с высоким разрешением. Высокая скорость получения тонких срезов дала возможность представления изображения в новом виде - виртуальном 3D. Виртуальная эндоскопия внешне напоминает волоконно-оптическую, но основана на рентгеновском принципе и поэтому несёт в себе отличную информацию. 3D реконструкция позволяет также представить срезы внутренних органов, что облегчает хирургам планирование операционного доступа.

Заключение

Информационные технологии довольно активно внедряются в различные области медицины, становясь мощным инструментом в руках врачей, постепенно становясь платформой, на которой пересекаются традиционная и нетрадиционная медицина. Роль ИТ в медицине сегодня настолько же разнопланова, насколько разнообразна сама медицина, и уже можно с уверенностью сказать: ИТ не просто дополняют медицину, они выводят ее на новый уровень, как для врачей, так и для их пациентов.

Дальнейшее совершенствование медицинской диагностики заключается в развитии методов и средств обработки результатов исследований, и в повышении информативности данных, посредством совмещения результатов исследований, полученных на различных диагностических установок, что возможно благодаря внедрению единого стандарта данных DICOM.

Список используемой литературы

1. Емелин электронного обмена медицинскими изображениями DICOM // Компьютерные технологии в медицине. – 2003. – №3.

2. Телемедицина. Новые информационные технологии на пороге XXI века // Под редакцией проф. и проф. . – СПб: 1998.

3. American College of Radiology, National Electrical Manufacturers Association, "ACR-NEMA Digital Imaging and Communications Standard: Version 2.0", NEMA // Standards Publication No. , Washington, DC, 1988.

4. American College of Radiology, National Electrical Manufacturers Association, "Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM): Version 3.0", Draft Standard, ACR-NEMA Committee, Working Group VI, Washington, DC, 1993.

5. Dicom 3.0. Telemedicine. Teleradiology // Telemedicine Glossary of concepts, standards, technologies and users. 4th Edition. Fifteen years of European Commission support for research in telemedicine. 2002 Working Document. p.171-174, 580-584, 587.

6. Berland LL, Smith JK. Multidetector-array CT: once again, technology creates new opportunities // Radiology 1998;209:327-329.

7. Brenner DJ, Elliston CD, Hall EJ, et al. Estimated risks of radiation-induced fatal cancer from pediatric CT // AJR 2001;176:289-296.

8. Brant-Zawadzki M. CT screening: why do I do it? // AJR 2002;179:319-326.

9. Donnelly LF, Emery KH, Brody AS, et al. Minimizing radiation dose for pediatric body applications of single-detector helical CT // AJR 2001;176:303-306.

10. Frush DP, Applegate puted tomography and radiation: understanding the issues // J Am Coll Radiol. In press, September 2003.

11. Haversen P. A., Kristiansen I. S. Teleradiology in Medicine // BMJ, 1996, 312, p.

12. Linton OW, Mettler FA. National conference on dose reduction in computed tomography, emphasis on pediatrics // AJR 2003;181:321-329.

13. Paterson A, Frush DP, Donnelly LF. Helical CT of the body: are settings adjusted for pediatric patients? // AJR 2001;176:297-301.

14. Rogers LF. Helical CT: the revolution in imaging // AJR 2003;180:883-884.

15. Schillebeeckx J. Hospital pursues filmless, paperless environment // Europacs. 2002 conference reporter. A supplement to «Diagnostic Imaging Europe». December 2002. p.14-16

16. Sternberg S. CT scans in children linked to cancer later // USA Today. January 22, 2001:1.

17. Teleradiology - To discuss Finnish situation and European guidelines on teleradiology // Материалы ежегодного заседания Исполнительного комитета Европейской Ассоциации Радиологов - ECR. 9 марта 2003 г. Вена, Австрия.

18. Тарутин контроль медицинского рентгенодиагностического облучения пациентов // Материалы междунар. конф. лучевых диагностов «Лучевая диагностика – проблемы обновления и модернизации материально-технической базы и технологий». Минск, 1997, с.35-39.

19. Тюрин томография органов грудной полости // СПб: 2003.