Медична інформатика

Впровадження інформаційних технологій в повсякденну практику охорони здоров'я веде за собою корінні зміни в організації праці багатьох медиків. Кожен етап розвитку системи охорони здоров'я та медицини пов'язаний з появою нових інтегрованих областей знань, які несуть в собі загальнонаукові основи: медична кібернетика, економіка, охорона здоров'я, менеджмент і маркетинг тощо. Інформатизація та бурхливий розвиток інформаційних процесів в системі охорони здоров'я в 70-х роках XX століття спочатку за кордоном, а потім і в нашій країні привели до становлення самостійної науки — медичної інформатики.

Медична інформатика (МІ) — це галузь науки, що швидко розвивається. Вона орієнтована на біомедичну інформацію (дані та знання, їхнє зберігання, передачу та обробку, використання для розв'язання проблем або прийняття рішень). Вона вивчає закономірності і методи одержання, зберігання, опрацювання і використання знань у медичній науці та практиці з метою розширення обріїв і можливостей пізнання, профілактики і лікування хвороб, охорони і поліпшення здоров'я людини. Це наукова дисципліна, що містить систему знань про інформаційні процеси в медицині, системі охорони здоров'я та суміжних дисциплінах, обґрунтовує та визначає способи та засоби раціональної організації та використання інформаційних ресурсів з метою охорони здоров'я населення.

Медична інформатика сьогодні — це цілий комплекс наукових напрямів, що відрізняються один від одного як поглядом, так і тими методами, які в них використовуються. І сьогодні продовжується диспут про те, який метод кращий для медицини — теоретичний чи експериментальний: це здорове протиставлення поглядів емпіричного дослідження і результатів наукових досліджень. Теоретичні припущення були переважно основою раціональної практичної медицини. Якщо колись медицина вважалась мистецтвом, до зараз все більше звертаються до її теоретичного обґрунтування, надається перевага розвитку формальних теоретичних методів, які б впроваджувались в медичну практику. Разом з тим розвиваються і медичні знання, включно до молекулярного та генетичного рівнів.

Експериментальна наука не завжди може відповісти на запитання про природу захворювання та методи його лікування. Медичний експериментальний пошук відбувається в лабораторіях та клініках. Одним з основних методів дослідження в медичній інформатиці є математичне моделювання з використанням комп'ютерів — це універсальна методологія, основний інструмент математизації всіх медичних знань.

Медична інформатика стала необхідною з того часу, коли почався перехід від розрізненого використання комп'ютера до цілісних інформаційних технологій. Як і всі наукові дисципліни, медична інформатика має предмет вивчення — інформаційні процеси (під час яких відбувається збір, обробка, накопичення, зберігання, пошук, розповсюдження та використання інформації), пов'язані з медико-біологічними, клінічними та профілактичними проблемами медицини.

Завданнями медичної інформатики є:

• дослідження інформаційних процесів в медицині;
• розробка нових інформаційних технологій медицини;
• вирішення наукових проблем створення та впровадження обчислювальної техніки в медицину.

Тоді як об'єктом вивчення виступають інформаційні технології в системі охорони здоров'я, провідною частиною якої є охорона здоров'я та елементи системи за такими рівнями управління та організації, як: державний (або регіональний); територіальний (або область, місто, район); рівень медичного закладу (лікувально-профілактичний заклад, науково-дослідний інститут, ВНЗ, служби забезпечення ліками та медтехнікою тощо); індивідуальний / базовий (або рівень контакту «лікар-пацієнт»). На кожному із зазначених рівнів та між ними відбувається обмін інформацією у вигляді інформаційних потоків. Інформаційні потоки в медико-соціальному середовищі впорядковуються для: вдосконалення організаційної структури управління системою охорони здоров'я; оптимізації процесів в медицині з метою підвищення якості лікування та контролю за станом здоров'я; вдосконалення системи документації; автоматизації процесів одержання, збору, збереження, пошуку, передачі та використання інформації.

Від впорядкованості інформаційних потоків залежать чіткість функціонування медицини в цілому як галузі та ефективність управління нею. Впорядкування інформаційних потоків на всіх рівнях підвищує рівень функціонування системи охорони здоров'я й дозволяє економно використовувати кадрові, фінансові та матеріальні ресурси. Застосування положень і принципів медичної інформатики як науки допомагає оптимальним чином опрацювати медичну інформацію, отримувати потрібні практичні результати і приймати правильні рішення, ефективно використовувати інформаційні ресурси. Останні можуть існувати як в пасивній формі (медичні книги, патентні описи, аудіо-, відеозаписи та інші «розпорошені» знання), так і в активній формі (у вигляді електронної інформації, з якою має справу комп'ютер).

Роль медичної інформатики в науково-практичному обґрунтуванні та використанні сучасних технологій полягає в знаходженні нових рішень на стику формального та логічного підходів з емпіричним описовим характером медицини. Основою основ при роботі з інформацією є мислення та логічний аналіз. Саме вони лежать в основі клінічного діагнозу — фіксованого на інформаційному носії висновку лікаря про локалізацію, характер та стадію захворювання, яке обґрунтовує оптимальний вибір лікувальної тактики (керувальної дії) в межах наявних медичних ресурсів.

Лікар-клініцист, в основному, працює з даними. Його задача в системі надання медичної допомоги — отримання та подання для подальшої роботи персоніфікованої інформації про пацієнта. В клінічному діагнозі лікар фіксує інформацію як результат аналізу та оцінки відомостей про біологічні якості та індивідуальне здоров'я пацієнта.

Медична інформація відображає дані та результати медичних наукових досліджень й медичної практики. З одного боку, вона відображає процеси та явища в системі охорони здоров'я (тобто є засобом, що використовується лікарями під час медичної практики), з іншого боку, вона може бути результатом роботи інформаційно-обчислювальних центрів, спеціалістів оргметодвідділів тощо.

Впровадження обчислювальної техніки загострило задачу класифікації медичної інформації. На початку роботи треба визначити рівень формалізації матеріалу, призначеного для вводу в комп'ютер, а потім встановити ознаки, за якими проводитиметься класифікація. Такими ознаками може бути:

• етап утворення інформації (вихідна, проміжна, кінцева);
• умови збереження та використання (постійна, змінна, умовно-постійна);
• періодичність використання (оперативна, поточна, перспективна);
• функціональний зміст (клінічна, експериментальна, економічна, кадрова, фінансова, організаційна тощо).

Класичний приклад формалізованого документу — формалізована історія хвороби, що використовується в багатьох інформаційних системах.

Інформація може бути подана у вигляді даних. Якщо інформація — це результат взаємодії, що реально використовується в потоковий момент часу, то дані являють собою вже зареєстровані сигнали (при цьому фізичний метод реєстрації може бути довільним). Це — повідомлення, спостереження які не використовуються, а тільки зберігаються. Якщо з'являється можливість використати їх для зменшення неповноти знань про що-небудь (виникає взаємодія), то вони перетворюються в інформацію. Як тільки ця взаємодія завершується, ми знову маємо справу з даними, але поданими вже в іншій формі. В даному випадку ми маємо справу з інформаційним процесом. Такий процес являє собою цикл утворення інформації і збереження її у вигляді нових даних. Інформація існує досить нетривалий термін часу, а інформаційний процес триває стільки, скільки існують носії інформації.

Під час інформаційного процесу дані перетворюються з одного виду в інший за допомогою різних методів. Опрацювання даних містить в собі багато операцій, серед яких можна виділити такі:

• збір даних — накопичення даних з метою забезпечення їхньої повноти для прийняття рішень;
• формалізація даних — зведення даних, одержаних з різних джерел, до однакової форми;
• фільтрація даних — відкидання «зайвих» даних, які не потрібні для прийняття рішення;
• сортування даних — впорядкування даних за певною ознакою;
• групування даних — об'єднання даних за певною ознакою з метою їхнього зручнішого використання;
• архівація даних — організація збереження даних в зручній та легкодоступній формі, як правило, в економнішому форматі;
• захист даних — комплекс заходів, направлених на запобігання втрати, модифікації або відтворення даних;
• транспортування даних — прийом та передача даних між віддаленими учасниками інформаційного процесу;
• перетворення даних — переведення даних з однієї форми (або структури) до іншої.

Відповідно до методу реєстрації дані можуть зберігатись і транспортуватись на носіях різних видів. В обчислювальній техніці в ролі носіїв інформації виступають різноманітні магнітні диски, стрічки, оптичні диски тощо. Повний перелік операцій з даними набагато ширший, тому можна зробити висновок: опрацювання інформації має високу трудомісткість і потребує автоматизації.

За аналогією з перешкодами в каналах провідного і радіозв'язку будемо називати їх інформаційними шумами. Шум — це повідомлення, що не несе корисної інформації, тобто не мають відношення до задачі, що вирішується, але передані в органи управління і переробляються ними. Наявність великої кількості шумів може перешкоджати ефективному управлінню більше, ніж навіть дезінформація.

Мова характеризується певною надмірністю інформації, тобто можливістю передати осмислений текст меншою кількістю літер. Кожна літера в тексті несе менше інформації, ніж може нести потенційно. Надмірність інформації необхідна тому, що передача повідомлення деяким каналу зв'язку обов'язково пов'язана із шумами, що порушують передачу (на цьому заснована дитяча гра в зіпсований телефон). Корабель, що терпить нещастя, багаторазово радирує те саме повідомлення SOS, щоб підвищити імовірність його прийому. Інформація відіграє ключову роль при інтерпретації даних і прийнятті рішень. Тому важливо знати, що таке інформація і розуміти різницю між даними, інформацією й знанням. З'ясуємо, як можна одержати надійні дані, яким чином з даних отримується інформація, які знання необхідні для інтерпретації даних і як ці дані можуть бути збережені в комп'ютері.

Існують декілька аспектів щодо класифікації та структуризації знань. З однієї точки зору знання можна поділяти на висловлені і особисті.

Висловлені знання — теорії, основані на дисциплінах і концепціях, які отримані від систематичних знань — традиційних засобів, за допомогою яких вища освіта будує свої плани та програми Вироблені до цих теорій практичні принципи, що базуються на прикладній сфері професійної діяльності з конкретними прикладами випробуваних і перевірених випадків. Більшість висловлених знань загальнодоступні або закодовані.

Особисті знання. На відміну від систематизованих знань, які знаходяться в опублікованій формі, особисті знання індивідуально набуваються досвідом. Більша частина цих знань вважається звичною і не піддається подальшому аналізу як власником, так і іншою особою.

Джерелом даних, що враховуються лікарем є саме пацієнт. У процесі інтерпретації чи обговорення одержується інформація, яка впливає на прийняття лікарем подальшого рішення.

Велика частина медичних даних фіксується в різноманітних документах (наприклад, історія хвороби, направлення на дослідження, результати аналізу, рецепт, звіт про діяльність медичної установи, реферат статті медичного журналу тощо). Звичайні медичні документи не придатні або мало придатні для автоматизованої обробки.

Медичний документ, як правило, має складну структуру: багато розділів, пунктів, таблиць тощо. Вони створюються у вигляді стандартизованих історій хвороб, карт етапних епікризів, карт з окремих видів досліджень, паспортів установ охорони здоров'я. Всі ці документи мають певну форму, тобто внутрішню структуру, що відображає будову, зв'язок і спосіб взаємодії частин елементів об'єкта або явища, інформація про які фіксується в даному документі. Фахівець повинен вміти заповнити відповідні стандартні форми медичних документів.

Як правило, в медичних документах фіксуються такі дані, як:

• паспортно-демографічні — відомості про прізвище, ім'я, по батькові хворого, рік і місце народження, про характер роботи, про родичів;
• дані про структуру і функцію медичних установ, що відображають основний процес медичної установи; для лікувальної установи це, наприклад, дані щодо можливих в даній установі лабораторних та інструментальних методів досліджень;
• статистично-управлінські дані, що становлять основу для подальших розрахунків показників державної медичної статистики (наприклад, структура установи) і показників, що характеризують роботу лікаря, або відділення та установи в цілому; сюди відносяться показники точності постанови діагнозів (відповідно класифікації ВООЗ), тривалості перебування в стаціонарі, ступеня відновлення працездатності, розбіжності в діагнозах;
• планові показники, дані про господарську і бухгалтерську діяльність медичних установ.

Комп'ютерні бланки медичних інформаційних документів звичайно містять дві частини: пояснення і зміст. У частину пояснення включається описова і пояснювальна інформація, що полегшує заповнення документа, але не вводиться в ПК. В змістову частину включаються необхідні дані, коди, службові знаки, відведені місця для внесення необхідних записів. Для зручності роботи обидві частини в документі розділено. Документ заповнюється лікарем.

Інформаційні документи як носії інформації, що містять початкові дані у впорядкованому вигляді і придатні для звичайного використання та для підготовки даних до введення в ПК, складають основу інформаційної бази різних комп'ютерних систем. Інформаційний документ відрізняється від звичайного медичного документа тим, що в ньому поєднуються дві функції: функція звичайного документу та функція збору і підготовки даних для введення в комп'ютер. Таким документам притаманні безперечні переваги: скорочується час підготовки початкової інформації, виключається додаткова робота з її переписування; зменшується кількість помилкових записів; спрощується контроль за проходженням документа в процесі його обробки.

Однією з найважливіших умов, що забезпечують ефективність обробки медичної інформації, є її уніфікація. Статистичні матеріали використовуються для формування оперативно-довідкової та звітної інформації, яка придатніша для прийняття рішень, ніж первинні дані. Дані, що згруповані та подані в табличній формі, є найкращим матеріалом для виявлення певних тенденцій та закономірностей.

Медична інформація може бути класифікована відповідно до дисциплінарних та проблемних властивостей, до об'єктної ознаки (лікувально-профілактична установа, матеріально-технічна база, лікувальні засоби тощо), до видів інформації (економічна, наукова, нормативно-правова тощо), до її характеру (первинна, другорядна, оперативна, оглядово-аналітична, експертна, прогноз тощо).

Використання нових інформаційних технологій у сучасних медичних центрах дозволить легко вести повний облік всіх наданих послуг, зданих аналізів, виписаних рецептів. Також при автоматизації медичного закладу заповнюються електронні амбулаторні карти і історії хвороби, складаються звіти і ведеться медична статистика. Лікарі зможуть надавати медичні послуги, використовуючи свої планшети і смартфони, переглядати кардіо-і енцефалограми пацієнта, результати лабораторних досліджень, приймати документи пацієнта і замовляти необхідні ліки за електронною рецептом.

Автоматизація медичних установ — це створення єдиного інформаційного простору ЛПУ, що, в свою чергу, дозволяє створювати автоматизовані робочі місця лікарів, організовувати роботу відділу медичної статистики, створювати бази даних, вести електронні історії хвороб і об'єднувати в єдине ціле всі лікувальні, діагностичні, адміністративні, господарські та фінансові процеси.

Серед основних тенденцій, які отримали розвиток останнім часом, слід зазначити активне використання можливостей Інтернету (лабораторна інформаційна система LIS MeDaP фірми «БіоХімМак», система ALTEY Laboratory фірми «Алтей») і прагнення забезпечити сумісність різноманітних програмних комплексів між собою (LIS MeDaP, програма «Декстер» і «Лабораторний журнал» фірми «Лабораторна діагностика»). З'являються системи з біологічним зворотним зв'язком для діагностики та коригуючого лікування (кардіомоніторинг «Доктор А», програма Breath Maker для лікування заїкання НДЦ біокібернетики) і засоби комп'ютерного моніторингу («Доктор А», ношений багатодобові холтерівський монітор «Кардіотехніка 4000» фірми «Екомед +», програмно-апаратний комплекс «Інтегратор»).

• Електронний реєстр пацієнтів МОЗ
• Електронний медичний запис
• Комп'ютерна томографія
• eHealth
• Моніторинг (медицина)

• Булах І. Є., Лях Ю. Є., Марценюк В. П., Хаїмзон І. І. Медична інформатика. Підручник для студентів ВМ(Ф)НЗ ІІІ-IV р.а. — Тернопіль: Укрмедкнига, 2008. — 308 с.
• Вольвач С. І. Нове в стоматології, 2002.
• В. К. Ебель « Нові комп'ютерні технології в медицині», Алмати, 2008
• Костильов В. А. Інформаційно-комп'ютерне забезпечення сучасної медичної ренгенографії, 2007.
• Лебеденко І. Ю., Перегудов А. Б., Вафин С. М. Панорама ортопед. стом, 2002.
• Марценюк В. П. Медична інформатика. Проектування та використання баз даних. — Тернопіль: Укрмедкнига, 2001. — 178с.
• Марценюк В. П., Семенець А. В. Медична інформатика. Інструментальні та експертні системи. — Тернопіль: Укрмедкнига, 2004. — 222 с.
• Марценюк В. П., Кравець Н. О. Медична інформатика. Методи системного аналізу. — Тернопіль: Укрмедкнига, 2002. — 177 с.
• V.P.Marzeniuk, A.G.Nakonechny, System analysis methods of medical and biological processes. — Ternopil: Ukrmedknyha, 2003. — 241 pp.
• Наумович С. А., Крушевський А. Є. Біомеханіка системи зубів, 2000.
• Г. Н. Чайковський, Р. М. Кадушников, Ю. Р. Яковлєв, С. А. Єфремов, С. В. Сомина. Карагандинський обласний медичний науково-практичний центр «Онкологія», 2007

1. Medical Informatics in Neurology: What Is Medical Informatics?, Signal Processing, Image Processing. 4 листопада 2020. Процитовано 23 грудня 2020.
2. Cognitive informatics in biomedicine and healthcare. Journal of Biomedical Informatics (англ.) 53. 1 лютого 2015. с. 3–14. ISSN 1532-0464. doi:10.1016/j.jbi.2014.12.007. Процитовано 23 грудня 2020.