автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Программное обеспечение образовательных и научно-исследовательских задач телемедицины

Введение.

Глава 1. Системы поддержки решения задач телемедицины.

1.1. Системы телемедицины в России.

1.2. Зарубежные телемедицинские системы.

Глава 2. Структура программно-аппаратной системы поддержки решения задач телемедицины.

2.1. Сетевой программно-аппаратный комплекс.

2.1.1. Поддержка проведения видеоконференций и консультаций.

2.1.2. Высокоскоростные каналы передачи данных.

2.2. Программные компоненты системы.

2.2.1. Серверы программно-аппаратной системы.

2.2.2. Подсистемы медицинских данных.

2.2.3. Инструментальные средства подготовки лекционных материалов.

2.2.4. Работа с базами данных научной информации.

Глава 3. Реализация программных систем.

3.1. Электронная библиотека видеоизображений и слайдов.

3.2. Подсистема работы с базами данных библиографической информации.

3.2.1. База данных полнотекстовой информации.

3.3. Подсистема поддержки видеоконференций.

3.4. Инструментальные средства подготовки учебных курсов, доступных в Интернет.

Рассматриваемая работа посвящена исследованию и разработке инструментальных программных средств и систем для поддержки решения задач обработки медицинской информации и телемедицины.

Массовый выпуск персональных компьютеров и их широкое применение в научных исследованиях, в частности в медицине, позволили коренным образом поменять стили и методы работы специалистов, способствовали интенсивному развитию исследований в данной области, появлению и внедрению в практику новых методов по приему, обработке и представлению информации. Качественные изменения произошли также во многих областях, когда были созданы каналы передачи цифровой информации, появилась глобальная сеть Интернет и мощные компьютеры массового применения с мультимедийной поддержкой и возможностью работы в реальном времени вне зависимости от места подключения к этой сети. Вместе с тем внедрение в учебно-научный процесс доступа к Интернет привело к существенному обновлению технической и программной поддержки такого научного направления исследований как телемедицина. Телемедицина получила новый импульс в своем развитии как прикладное направление медицинской науки, связанное с разработкой и применением на практике методов дистанционного оказания медицинской помощи и обмена специализированной информацией на базе использования современных телекоммуникационных технологий.

Появилась возможность практического осуществления удаленного консультирования специалистов, создания распределенного по сети медицинского консилиума. Вместе с тем стало возможным реализовать специализированное медицинское дистанционное обучение и образование. В настоящее время любой студент-медик должен владеть навыками работы с компьютером и использовать его как мощный инструмент для оперативного доступа к богатым арсеналам информации (медицинским базам, журналам, книгам), накопленным за многие годы и постоянно пополняемым. Такие возможности доступа можно обеспечить посредством сети Интернет. С другой стороны, используя наряду с Интернет специализированные программные системы в медицине, становится возможным связать процесс обучения студентов с приобретением ими практических навыков работы. Студенты-медики могут "посещать" лекции или наблюдать за ходом операции, проводимой авторитетными специалистами, находясь в этот момент за сотни и тысячи километров от своих "виртуальных" наставников. При этом активно "работает" целый комплекс программно-аппаратных средств, включающий специализированные системы медицинской информации "на местах", каналы передачи информации, Интернет. Актуальной также представляется и такая конкретная задача телемедицины как обеспечение оперативных квалифицированных консультаций у специалистов из зон стихийных бедствий, природных или техногенных катастроф. Для решения этой проблемы необходимо наряду с поддержкой дистанционного доступа и обучения развитие других технических и программных средств.

Проблемы распределенных консилиумов, удаленных консультаций, дистанционного обучения, обеспечения быстрого доступа к медицинской информации особенно актуальны для России с ее огромной территорией и низкой плотностью населения в труднодоступных районах, практическим отсутствием в них сети специализированных диагностических и консультационных медицинских учреждений.

При современном уровне развития цифровых информационных каналов, средств передачи данных, программно-аппаратных средств поддержки решения отдельных специализированных медицинских и образовательных задач эффективное решение проблем телемедицины и практическое внедрение ее результатов существенно зависит от уровня инструментальных программных средств, предоставляемых медикам. Разработка таких программных средств, на первый взгляд, представляет собой типичную задачу формирования локальных информационных структур и компьютерных систем в прикладной области. Однако широта охвата проблем делает задачи телемедицины "неприступными" для традиционных методов и приемов решения прикладных задач.

По определению Всемирной Организации Здравоохранения в рамках задач телемедицины решаются проблемы, для которых критичными являются время принятия решения и расстояние от врача-специалиста до пациента. Вместе с тем к задачам телемедицины, согласно определениям отечественных специалистов-медиков [13], относятся такие научно-прикладные направления медицинских исследований, которые применяют в своей практике современные цифровые каналы передачи информации. Выделяются несколько направлений в телемедицине, которые в настоящее время активно развиваются.

1. Телемедицинские консультации

2. Телемедицинские системы динамического наблюдения

3. Телемедицина чрезвычайных ситуаций и катастроф

4. Телехирургия и дистанционное обследование

5. Телеобучение и дистанционное образование

6. Военная телемедицина

7. Космическая телемедицина

К настоящему времени в нашей стране и за рубежом разработан и успешно применяется ряд систем, обеспечивающих решение отдельных задач телемедицины. Каждая из этих систем не способна в полной мере обеспечить программно-аппаратные потребности при решении образовательных и научных задач, стоящих перед современным образовательным медицинским учреждением. Следует заметить, что в целом решить эту проблему невозможно, как невозможно решить единым способом навсегда проблему автоматизации направления научной деятельности. Однако ставить вопрос о создании более совершенных программно-аппаратных систем поддержки решения задач телемедицины вполне правомерно.

Целью диссертационной работы является исследование подходов к построению современных программно-аппаратных систем поддержки решения задач телемедицины и создание программного обеспечения и инструментальных программных средств, обеспечивающих решение научно-исследовательских и образовательных телемедицинских задач в рамках медицинского факультета. В ходе исследований рассматриваются и различные задачи автоматизации обработки медицинской информации, и задачи поддержки обучения студентов-медиков. Рассматриваемая работа затрагивает вопросы телемедицинских консультаций, поддержки телеобучения и дистанционного образования. При этом решаются также и узкоспециальные задачи и проблемы, например, проблема интеграции компьютеров и рабочих мест в локальную сеть учебного медицинского заведения с возможностью выхода в Интернет и подключения к удаленным пользователям по каналам высокоскоростной связи ISDN (Integrated Services Digital Network), ATM (Asynchronous Transfer Mode), Fast Ethernet.

Анализируя опыт разработки систем поддержки задач телемедицины, мы пришли к выводу о необходимости создания системы, интегрирующей в себе такие функции:

• доступ к статьям и рефератам из библиотек медицинской информации;

• доступ к медицинским базам данных, расположенных в различных медицинских учреждениях по всему миру и предоставляющих возможность работы с ними средствами Интернет;

• поддержка проведения конференции и видеосвязь в реальном времени между удаленными пользователями в сети Интернет, а также между пользователями, подключенными к сети по каналу ISDN;

• предоставление медицинских слайдов и изображений из базы данных видеоинформации.

Диссертация состоит из введения и трех глав.

Результаты работы докладывались и опубликованы:

1. Корухов C.B. Видеолекции на факультете фундаментальной медицины МГУ. Высокоскоростные коммуникации для науки и образования - сотрудничество между Россией и Европейским Союзом, Международная конференция ВВСС-97, Москва, 17-18 июня 1997 г. тезисы докладов, стр. 55-57.

2. Корухов C.B. Прохоров A.B. Методы представления медицинской информации при дистанционном обучении через ИНТЕРНЕТ. Международный научный симпозиум «Новые информационные и компьютерные технологии в медицине» Москва, ФФМ МГУ, 11-14 апреля 2000 г.

3. Корухов C.B. Аспекты создания и представления медицинской информации для дистанционного обучения через ИНТЕРНЕТ. Научная конференция «Ломоносовские чтения» Секция Вычислительной математики и Кибернетики, Москва, НИВЦ МГУ, 27 апреля 2000 г.

4. Корухов C.B. Программно-аппаратный комплекс для обучения с интеграцией по ИНТЕРНЕТ и каналу ISDN. Международная конференция «Современные аспекты телемедицины», Москва, НИИ ССХ им. А.Н. Бакулева РАМН, 18-19 мая 2000 г. тезисы докладов стр. 7-8.

5. Корухов C.B., Медведев О.С., Прохоров A.B. Медицина и Интернет. Применение компьютерных технологий в учебном процессе и научных исследованиях. Всероссийская научная конференция «Научный сервис в сети Интернет», Новороссийск, 18-23 сентября 2000 г., тезисы докладов стр. 14-15.

6. Корухов C.B. Система предоставления информации для телемедицины с поддержкой через ИНТЕРНЕТ и по каналу ISDN. 3-й Московский международный симпозиум по телемедицине «Телемедицина и проблемы передачи изображений», Москва, 14-15 декабря 2000 г., тезисы докладов стр. 27-28.

7. Корухов C.B. Прохоров A.B. Медицина и Информатика: три шага навстречу друг другу. 8-й Всероссийский национальный конгресс «Человек и лекарство» Секция «Современные информационные и компьютерные технологии в практической медицине», Москва, 2-6 апреля 2001 г., http://www.fbm.msu.ru

Заключение

В работе получены следующие основные результаты:

1. Разработана архитектура программно-аппаратного комплекса, обслуживающего задачи телемедицины в медицинском учебном заведении.

2. Разработан и программно реализован инструментарий для работы с библиотеками медицинских видеоизображений в среде Интернет и медицинскими базами с научной информацией.

3. Разработан и программно реализован набор средств поддержки распределенных консультаций, конференций и дистанционного обучения студентов с широким привлечением научных и учебных видеоматериалов.

4. Созданный программно-аппаратный комплекс, обслуживающий задачи телемедицины, внедрен в вузовскую практику, что позволило существенно повысить эффективность учебно-образовательного процесса на факультете Фундаментальной медицины МГУ.

1. "Space Technology Applied to Rural Papago Advanced Health Care," NASA Publication JSC-09161, August 1974.

2. Holloway H.C., Nicogossian A.E., Stewart D.F., Dervay J.P., Doarn C.R., Teeter R. International Telemedicine/Disaster Medicine Conference, December 1991. Proceedings, NASA Publication NP-207, May 1993.

3. Doarn C.R., Nicogossian A.E., and Merrell R.C. Application of Telemedicine in the United States Space Program. Telemedicine Journal, 4(1): 19-30. March, 1998.

4. Sarkisian A.E., Doarn C.R. Simmons S.C. The Use of the Internet and World Wide Web Technologies for Medical Data Management and Remote Access to Clinical Expertise. Journal of Texas Medicine, 94(2): 75-80. February 1998.

5. Aucar J.A., Doarn C.R., Sarkisian A.E., Samuleson B.A., Odonnell M.J., and DeBakey M.E. Use of the Internet for International Post Operative Follow-up. Case Report. Telemedicine Journal, 4(4): December, 1998.

6. Angood P.B., Merrell R.C., Holaday L., Doarn C.R., Nicogossian A.E. The Spacebridge to Russia Project: Internet-Based Telemedicine. Telemedicine Journal, 4(4): December, 1998.

7. NASA Telemedicine Is Science Fact, Not Fiction. Aerospace Technology Innovation. Vol. 5, No. 3. May/June 1997.

8. Григорьев А.И., Орлов О.И., Логинов B.A., Дроздов Д.В., Исаев А.В., Ревякин Ю.Г., Суханов А.А. Клиническая телемедицина, Москва, 2001, 108 стр.14. http://www.qub.ac.uk/telemed/iott/index.html

9. Armstrong, S, Freier, A and Marzullo, K, "Multicast Transport Protocol', DARPA RFC 1301, February 1992

10. Найк Д., Стандарты и протоколы Интернет., Пер. с англ. М.: Русская редакция, 1999., 384 стр.

11. Фролов А.В., Фролов Г.В. Базы данных в Интернет. М.: Русская редакция, 2000., 432 стр.

12. Яргер Р.Дж., Риз Дж., Кинг Т. MySQL и mSQL. Базы данных длянебольних предприятий и Интернета. СПб, Символ-Плюс, 2000 г. 560 стр.

13. The UK National Medical Slide Bank on Videodisk, Chadwyck-Healey Ltdand Graves Educational Resources Revised 1991.

14. Романов А.И., Зубарев A.B., Емелин И.В., Емельянов A.B., Платонов И.А. Перспективы применения телемедицинских технологий в центре реабилитации. Кремлевская медицина. Клинический вестник, № 5, 1998 г., стр. 35-40.

15. Николаев А.П., Эльчиян P.A. Автоматизированная больничная информационная система Центральной Клинической Больницы. Компьютерные технологии в медицине, № 2 , 1998 г., стр. 47-50.

16. Миронов С.П., Эльчиян P.A. Российско-Японский проект «Телемедицина», 3-й ежегодный Московский международный симпозиум по телемедицине, Москва, 14-15 декабря 2000 г., стр. 42-43.

17. Губин И.М., Тарасов В.В., Антонов P.A., Зыско A.B., Дзюбина О.В. Разработка и внедрение новой автоматизированной информационной системы ЦКБ. Кремлевская медицина. Клинический вестник, № 5, 1998 г., стр.51-54.

18. Бокерия Л.А., Столяр В.Л. Автоматизированная история болезни в кардиохирургической клинике. Компьютерные технологии в медицине. № 2, 1998 г., стр. 20, 49-5027. http://www.medport.ru/~vnt/pub/

19. Телемедицина. Новые информационные технологии на пороге 21 века.

20. Санкт-Петербург, 1998 г. Институт информатики и автоматизации РАН. Под ред. P.M. Юсупова и Р.И. Полонникова.31. http://www.telemedicine.alaska.edu32. http://www.mcg.edu/Telemedicine

21. Ari T. Adler A Cost-Effective Portable Telemedicine Kit for use in Developing

22. Countries. MIT, 2000, pp. 96.

23. MYCIN, http://www.eas. asu. edu/~drapkin/5 5 6/mycin/html