автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Унифицированная модель обмена данными в телемедицинских информационных системах

На правах рукописи

003483854

ПЕРМИНОВ Владимир Витальевич

УНИФИЦИРОВАННАЯ МОДЕЛЬ ОБМЕНА ДАННЫМИ В ТЕЛЕМЕДИЦИНСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

(специальность 05.13.18 - «математическое моделирование, численные методы

и комплексы программ»)

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

1 9 [:'0Я ^оо

Москва, 2009

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук (ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН)

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор, чл.-корр. РАН, Никитов Сергей Аполлонович Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор, чл.-корр. РАН, Орлов Олег Игоревич доктор технических наук, профессор, Петров Андрей Борисович

Ведущая организация: кафедра информатики МФТИ.

Защита диссертации состоится " 2$~ "_ноября_2009 г.

в_15 00_на заседании диссертационного совета ДМ 521.019.01 при

РосНОУ совместно с ИРЭ РАН по адресу: 105005, г. Москва, ул. Радио, д. 22.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук.

Автореферат разослан "_23__октября_2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета ДМ 521.019.01

доцент

Растягаев Д.В.

Общая характеристика работы

Актуальность исследования.

Использование компьютерной техники и различных телекоммуникационных технологий в медицинской практике привело к возникновению совершенно новой отрасли здравоохранения - телемедицине. Телемедицина - это направление на стыке нескольких областей - медицины, телекоммуникаций, информационных технологий, образования. Направление это достаточно новое, особенно для России.

Телемедицина (греч. «tele» - дистанция, лат. «mederi» - излечение) - использует электронные коммуникации и информационные технологии для обеспечения медицинской помощи на расстоянии. Редкий термин «телездоровье» обозначает использование информационных коммуникаций в медицинском обучении, научной деятельности, профилактике, администрировании.

Одним из главных достоинств телемедицины является возможность приблизить высококвалифицированную и специализированную помощь в отдалённые районы. Оказание телемедицинской помощи характеризуется преимущественно двумя признаками:

• вид передаваемой информации (описание истории болезни, видеоизображения эндоскопической и УЗ-картины, рентгеновских снимков, микроскопических мазков, данные лабораторных анализов и т.п.);

• способ передачи информации (телефонные линии, спутниковая и сотовая связь и т.п.).

Простейшим видом телемедицины является контроль и консультирование больного врачом или медицинской сестрой с помощью телефонной связи. Сложная телемедицинская система использует интерактивное видео и аудиоканалы. Она состоит из стандартных телефонных линий, цифровых информационных технологий, компьютеров, периферического оборудования, волоконной оптики, спутников связи, программного обеспечения (ПО).

Для проведения телеконсультаций используются самые разнообразные технологии, наиболее распространённые из них в нашей стране - телемосты, но используется также и передача информации через Internet в режиме online, или посредством электронной почты.

Эти технологии удобны, но накопление данных с их помощью представляется затруднительным, т.к. общение участников консультации обычно проходит в свободной

форме, что делает практически невозможной машинную обработку данных. Однако накопление опыта оказания медицинской помощи имеет большое значение, т.к. такой опыт необходим для повышения качества медицинской помощи. Современные средства накопления данных - базы данных - требуют формализации хранимых данных, разделения информации на атомарные поля (первая нормальная форма), что и является препятствием для накопления опыта телеконсультаций, проводимых в формате телеконференции или переписки по электронной почте. Решают эту проблему созданием телемедицинских информационных систем с учетом формализации данных. Формализованные данные, сохранённые в базе данных, далее могут повторно использоваться огромным числом способов, реализуемых современными информационными технологиями. Системы управления базами данных уже предоставляют возможности быстрого поиска по формализованной базе данных, фильтрации данных ЭС^Ь-запросами и программный интерфейс для встраивания базы данных в программное обеспечение. Таким образом, накопленные данные могут быть далее использованы в других системах и для других целей, например

• для подготовки и переподготовки медицинских специалистов

• для создания систем поддержки принятия решений

• для создания баз знаний и экспертных систем

Наряду с большими перспективами у информационных систем есть и недостатки, например, часто информационные системы не обладают достаточной гибкостью для эффективной работы в быстроразвиваюшемся мире информационных технологий, для взаимодействия с меняющимся окружением. Для этого информационная система должна быть слабо связана с этим окружением, а её архитектура и используемые протоколы должны обеспечивать слабую связь. Медицинская специфика вносит дополнительные нюансы в архитектуру телемедицинской информационной системы: медицинские центры работают практически независимо друг от друга и если используемые ими информационные системы объединить в сеть, эта сеть будет одноранговой: без выделенного координирующего центра. В таких сетях встаёт проблема маршрутизации, и создание информационной системы, способной эффективно работать в таких условиях, является важным шагом в построении единого медицинского информационного пространства.

Актуальность исследований, проведённых в диссертационной работе, определяется в рамках программ фундаментальных исследований Президиума РАН «Фундаментальные науки - медицине» и «Проблемы создания национальной научной распределенной

информационно-вычислительной среды на основе GRID технологий и современных телекоммуникационных сетей». Работа вписывается в означенные программы исследований и посвящена отдельным вопросам разработки телемедицинских информационных систем -проектированию распределённых систем и механизмов поддержки распределённой инфраструктуры равноправных узлов. Помимо чисто научных интересов, при этом имеют место и практические приложения к решению проблемы оказания квалифицированной медицинской помощи при нехватке средств местного здравоохранения.

Цель и задачи исследования.

Целью данной работы является разработка унифицированной модели обмена данными в телемедицинских информационных системах с учётом распределённой архитектуры системы, задаваемой медицинской спецификой: размещением узлов системы в разных медицинских центрах, и разработка системы телемедицинских консультаций для проверки разработанной модели.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

• анализ существующих веб-технологий, стандартов и протоколов;

• разработка унифицированной модели обмена данными в телемедицинских информационных системах;

• логическое проектирование системы телемедицинских консультаций на основе разработанной модели;

« реализация системы телемедицинских консультаций.

Методы исследования.

Для решения поставленных в диссертации задач использовались следующие методы:

• разделение архитектуры системы на три уровня для обеспечения слабого связывания и гибкости подсистем

• разделение системы на равноправные модули, составляющие одноранговую сеть

• обмен данными по кроссплатформенному протоколу, основанному на XML с поддержкой структурированных данных

• анализ и систематизация данных, полученных при тестировании системы телемедицинских консультаций

Научная новизна работы состоит в том, что впервые получены следующие результаты:

1. Построена унифицированная модель обмена данными в телемедицинских информационных системах, основанная на парадигме обмена сообщениями между равноправными узлами системы и учитывающая распределённый характер таких систем, задаваемый медицинской спецификой, и сложность структур передаваемых медицинских данных.

2. Решена проблема маршрутизации в таких системах, состоящих из равноправных слабосвязанных узлов. Используя возможность передачи метаданных в заголовке вОАР-конверта, реализуется маршрутизация между равноправными узлами распределённой телемедицинской системы без необходимости хранения на каждом узле топологии всей системы, что избавляет клиентское ПО от необходимости знать топологию системы и даёт возможность естественным образом адаптироваться к изменениям в структуре системы.

Научно-практическая значимость диссертационной работы заключается в следующем:

1. Предложенное использование современных информационных технологий в телемедицине предъявляет меньшие требования к качеству и скорости канала связи по сравнению с технологией телеконференции и позволяет передавать формализованные текстовые и мультимедийные данные в отличие от технологии телефонной (голосовой) связи. Кроме этого передача мультимедийных данных осуществляется без потери качества из-за использования цифровых технологий передачи данных.

2. Использование достижений современных информационных систем предоставит врачам такие возможности как автоматизированный сбор показаний диагностической аппаратуры, сбор информации по клиническому случаю и гарантированная доставка этой информации на сервер телемедицинской системы удалённых консультаций, позволит советоваться с экспертами даже из удалённых медицинских центров, снижая тем самым частоту врачебных ошибок.

3. Система телемедицинских консультаций позволяет решить проблему оказания скорой медицинской помощи в условиях катастроф. Такая помощь осуществляется оперативными группами парамедиков - тренированных специалистов широкого профиля, оказывающих медицинскую помощь в

неамбулаторной обстановке. Чтобы оказывать помощь эффективно, нужно быстро и точно провести диагностику состояния пострадавшего, но в сложных случаях постановка диагноза может оказаться нетривиальной задачей. В этом случае парамедику может понадобиться помощь квалифицированного эксперта. Такой эксперт может находиться в медицинском центре далеко от места происшествия, и система телемедицинских консультаций позволяет установить с ним связь, которая позволила бы эксперту оказывать информационную поддержку специалисту.

4. Накопление медицинских данных в базе данных позволяет повторно использовать их для построения баз знаний или экспертных систем, поскольку накопление информации имеет большое значение для точности диагностирования.

5. Использование накопленных медицинских данных в учебном процессе открывает широкие возможности в плане подготовки и переподготовки медицинских специалистов.

6. Использование современных информационных технологий позволяет автоматизировать обработку информации развитыми средствами автоматизации.

7. Предоставление системой программного интерфейса открывает возможность интеграции информационных систем разных медицинских центров в единое информационное пространство.

Положения, выносимые на защиту.

• Разработанная модель обмена медицинскими сообщениями даёт способ построения модульных слабосвязанных распределённых телемедицинских систем.

• Разработанная архитектура телемедицинской системы предоставляет способ организации полного цикла обмена медицинскими данными от формирования пакета на клиенте до сохранения информации на сервере в базе данных.

• Разбиение данных в структуры с атомарными полями и поддержание этих структур через всю архитектуру системы даёт возможность машинного поиска по этим данным в соответствии с требованиями первой нормальной формы реляционных баз данных.

Личный вклад автора заключается в выполнении основного объёма теоретических и расчётных исследований, включая разработку унифицированной модели обмена данными в телемедицинских системах, разработку системы поддержки распределённой инфраструктуры в телемедицинских системах равноправных узлов, проектирование базы данных для хранения медицинских консультаций в системе, участие в проектировании и реализации системы телемедицинских консультаций на основе построенной модели обмена данными, разработку веб-клиента к системе телемедицинских консультаций с учётом возможностей построения тонкого клиента, использующего преимущества системы поддержки распределённой инфраструктуры, разработку стационарного клиента к системе телемедицинских консультаций, предоставляющего возможность подключать модули для считывания медицинских данных с подключенного к компьютеру оборудования, такого как, например, кардиограф, энцефалограф, микроскоп.

Все вошедшие в диссертационную работу результаты получены лично автором, либо при его непосредственном участии. Интерпретация основных научных результатов осуществлялась вместе с соавторами публикаций.

Апробация результатов исследования.

Основные результаты диссертации доложены и получили положительную оценку на XLVI научной конференции МФТИ, секция прикладных информационных технологий (Долгопрудный, МФТИ, 2003 г.); ежегодном конкурсе молодых учёных, специалистов, аспирантов и студентов имени И.В. Анисимкина (Москва, ИРЭ РАН, 2004 г.); семинаре по открытым информационным системам (Москва, ИРЭ РАН, 2004 г.); международной конференции AITTH'2005 «Decision support system, knowledge bases, medical databases and registers» (Минск, UIIPNASB, 2005 г.); конференции «Фундаментальные науки - медицине» (Программа фундаментальных исследований Президиума РАН, Москва, 2006 г.); российско-германском семинаре по ИКТ (Москва, Ассоциация международного научно-технического сотрудничества, 2008 г.); 14 международной конференции ISfTeH (Москва, 2009).

Получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006613842 «Система телемедицинских консультаций».

Публикации.

По теме диссертации имеется 8 публикаций, включая 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура работы.

Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, списка литературы и приложения, работа содержит 96 страниц основного текста, 25 таблиц, 9 рисунков, список цитируемой литературы содержит 85 наименований.

Основное содержание работы

Во введении обосновывается выбор и актуальность темы исследования, научная новизна и практическая значимость исследования, сформулированы цель и задачи работы, а также положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена разработке унифицированной модели обмена данными в распределённых телемедицинских системах.

В силу медицинской специфики - медицинские центры работают практически независимо друг от друга - информационные системы, развёрнутые этими медицинскими центрами сложно будет объединить в централизованную сеть, и если используемые ими информационные системы объединить в сеть, эта сеть будет одноранговой: без выделенного координирующего центра. В таких сетях встаёт проблема маршрутизации, и создание информационной системы, способной эффективно работать в таких условиях, является важным шагом в построении единого медицинского информационного пространства.

Рис. 1: Меняющаяся система

Поскольку в одноранговых сетях нет выделенного центра, то информацию о маршрутизации надо хранить либо на узлах сети, либо на клиенте. Однако при задании топологии системы в клиенте, он не сможет адаптироваться к изменениям системы (см. рис. 1), поэтому для повышения гибкости системы была предложена следующая схема маршрутизации (рис. 2): при обращении к сервису системы клиенту передаётся информация о расположении связанных сервисов, таким образом клиент может поддерживать топологию системы и в то же время всегда обладает информацией, необходимой для работы с системой.

Рис. 2: Получение информации о маршрутизации от модулей системы

Для передачи информации о маршрутизации в пакетах с данными, которыми обмениваются модули, протокол должен поддерживать метаданные: информация о маршрутизации не является частью бизнес-логики системы и не должна конфликтовать с основным содержимым пакетов данных. Структура передаваемой информации представлена на рис. 3.

Рис. 3: Структура передаваемого пакета данных

Массив информации о модулях системы передаётся в виде метаданных. Для каждого модуля указывается его идентификатор, использующийся для обращения к модулю, адрес, описание и список предоставляемых методов. Используя эту информацию, клиент сможет обращаться к модулям системы, всегда обладая актуальной информацией об их расположении и естественным образом адаптируясь к изменениям системы.

Вторая глава посвящена логическому проектированию телемедицинской информационной системы, предоставляющей сервис отложенных медицинских консультаций для практикующих врачей.

Мобильная система удалённых консультаций представляет собой телемедицинскую систему, которая реализует функции предоставления отложенных консультаций специалистам, находящимся в удалённых клинических центрах. Она позволяет специалисту, используя лишь стандартное программное обеспечение (web-браузеры), запрашивать консультацию о сложном клиническом случае и получать компетентное второе мнение эксперта при постановке окончательного диагноза. Запрос на консультацию должен сопровождаться необходимым и достаточным минимумом данных о клиническом случае и может включать предварительный диагноз. Эксперт, обычно находящийся в крупном исследовательском центре, использует средства автоматизации системы для рассмотрения поступивших запросов на консультации и формирования собственного заключения. При этом для формирования окончательного заключения он может потребовать от специалиста дополнительную информацию о клиническом случае, которую последний должен предоставить. Клинические случаи, являющиеся предметом консультаций, сохраняются в базе данных системы и могут быть предметом повторных консультаций. Достоинством системы является возможность оперативного обмена данными, что весьма существенно в экстренных клинических случаях.

Наиболее перспективный путь в построении информационных систем телемедицины, что отмечено также и консорциумом HL7, ориентирован на недавно появившиеся технологии Web-сервисов. В основе комплексной технологии Web-сервисов лежат средства XML, на основе которых в свою очередь разрабатываются логические стандарты сообщений, реализуемые SOAP-средствами (Simple Object Access Protocol), которые в свою очередь реализуются описаниями WSDL и UDDI (Web Services Description Language, Universal Description Discovery and Integration).

Основные принципы разработки Web-сервисов для информационных систем решают большинство имеющихся в этой области проблем, в том числе и для систем телемедицины,

и характеризуются следующими чертами:

• Модульность и совместимость систем;

• Универсальность и гибкость систем;

• Равноправие составляющих систему подсистем;

• Web-сервисы основаны на уже действующих стандартах.

Модульность является основой для разработки специфичных для разных предметных областей телемедицины (например, онкологии, энцефалографии) протоколов обмена и хранения данных. Модульность реализуется на основе технологии SOAP, являющейся открытым стандартом (на базе XML синтаксиса) и подразумевает дальнейшие SOAP/WSDL расширения.

Особенности применения протокола SOAP:

Сериализация. Кодировать в XML структурированные данные с использованием SOAP так же легко, как и данные простых типов (скажем, целого или строкового).

Поддержка заголовков и расширений. При использовании SOAP-сообщений предоставляются дополнительные инструменты, позволяющие легко добавлять, например, функции обеспечения безопасности или трассировки.

Межплатформенносгь. Протокол SOAP лучше всего подходит для получения web-услуги на обычном клиенте. Имеются наборы инструментов SOAP для различных языков программирования. Основная идея стандарта SOAP заключается в том, что сообщения должны быть закодированы в стандартизированном XML-формате. Можно сказать, что формат SOAP идеально подходит для технологии RPC (Remote Procedure Call - вызов удалённой процедуры), т.к. SOAP-сообщение содержит направляемые клиентом параметры и отсылаемую службой возвращаемую величину.

В качестве платформы приложения была выбрана .Net, в качестве протокола передачи данных - SOAP, диалект XML, т.к. сейчас XML пользуется большой популярностью и поддерживается большим количеством платформ, что вместе с простотой протокола облегчит реализацию клиента на различных платформах, что важно для мобильных решений, которые характеризуются использованием широкого спектра оборудования.

SOAP - это открытый протокол, ориентированный на структурирование древовидной информации. Поскольку это текстовый протокол, в качестве транспортного протокола для обмена сообщений в формате SOAP обычно выбирается HTTP, доступный практически при любом интернет-соединении (другие протоколы могут быть запрещены провайдером

интернет-услуг). Таким образом, выбор в пользу HTTP и SOAP повышает доступность сервиса телемедицинских консультаций.

Логика общения клиента с сервером строится на обмене медицинскими сообщениями, и стандартизацией этих сообщений достигается унификация обмена информацией с приложениями, выполняющимися на разных платформах.

Архитектура системы

Рис. 4: Архитектура системы

Архитектура системы - трёхзвенная. Система разделяется на три уровня (рис. 4): уровень представления (клиент), уровень логики (сервер приложений) и уровень данных (база данных). Уровень логики - это связующее звено между уровнем представления и уровнем данных, в нашей системе выполнен с использованием веб-сервисов. В качестве сервера баз данных используется система управления базами данных MySQL Server 4.0.

В трёхуровневой модели сервер баз данных отвечает только за хранение данных и обработку запросов. Характерные для современных баз данных возможности по созданию хранимых процедур, как правило, не используются. С одной стороны это связано с тем, что на сегодняшний день язык описания хранимых процедур не стандартизован, а значит, использование хранимых процедур приведёт к зависимости от конкретного производителя

СУБД. С другой стороны, использование хранимых процедур означает наличие бизнес-логики на стороне базы данных, что противоречит общему принципу выделения специального компонента, отвечающего за её выполнение. Клиент отвечает за сценарий общения пользователя с системой, за ввод данных пользователем и представление пользователю ответа сервера. Сервер приложений (веб-сервисы) реализует бизнес-логику работы с базой данных: добавление и удаление данных в базе, осуществляет разделение прав пользователей системы. Сервер баз данных только обрабатывает БС^Ь-запросы от сервера приложений.

Структуры данных

Для контроля прав доступа в заголовке БОДР-конверта передаётся информация о пользователе и сессии следующего вида:

class MessHeader {

CUser User, CSession Session; string Proclnst; CService[] Services;

User и Session - отдельные структуры для данных о пользователе и сессии. Proclnst -ссылка на файл XSLT-преобразования, которое используется для представления пользователю полученных данных. Services - массив с описанием сервисов, предоставляемых системой, используется для обнаружения сервисов и навигации.

Данные о пользователе.

class CUser (

int ID;

string Login, Pass;

}

ID - численный идентификатор пользователя в системе. Login и Pass - имя пользователя и пароль соответственно для аутентификации пользователя по паролю.

class CSession

i i

int Role; ulong ID;

>

Role - численный идентификатор роли пользователя в системе; определяет уровень доступа пользователя. ID - идентификатор сессии.

Данные о сервисе, предоставляемом системой.

class CService

( х

string Name, Desc, Href; CMethodQ Methods;

I

Name - строковый уникальный идентификатор сервиса, используемый в протоколе SOAP. Desc - описание назначения сервиса для пользователя. Href - адрес сервиса. Methods - массив описаний методов, предоставляемых сервисом.

Данные о методе, предоставляемом сервисом.

class CMethod í \

string Name, Desc;

Name - имя метода. Desc - описание назначения метода.

Медицинские данные. Предметом медицинской консультации является клинический случай, содержащий информацию, необходимую для постановки диагноза.

class CCase !

int ID;

DateTime RegDate; CUser Creator, Expert; int Typ, Urgent, Status, ProfilelD; CPatient Patient; CPhysData PhysData; CAnamnes Anamnesis; CSystems Systems; CMaterial[] Materials; CCure Cure;

)

ID - идентификатор клинического случая. RegDate - дата регистрации запроса на консультацию в системе. Creator - пользователь-создатель запроса, Expert - консультант, отвечающий на запрос. Тур - поле, отражающее характер консультации; предусмотренные значения: простая, именная, предварительная. Urgent - срочность консультации (обычная, срочная, экстренная). Status - статус консультации, меняющийся в процессе её обсуждения: черновик, опубликованная, приписанная эксперту, закрытая. ProfíleID — профиль консультации, раздел медицины, к которому она относится. Patient - общие данные о пациенте. PhysData - физикальные данные. Anamnesis - анамнез (перенесённые заболевания). Systems - состояние систем организма. Materials - массив с данными о прикреплённых материалах с результатами медицинских исследований. Cure - получаемое пациентом лечение.

Данные о пациенте.

class CPatient í

int ID;

string FName, MName, LName;

int Gender;

DateTime BirthDate;

string Oms, SocStatus, Profession, Address, InfoSrc;

!

ID - уникальный идентификатор пациента в системе, FName, MName, LName - имя, отчество, фамилия пациента, Gender - пол пациента, BirthDate - дата рождения, Oms -номер полиса обязательного медицинского страхования, SocStatus - социальный статус (рабочий, учащийся, пенсионер), Profession - профессия, Address - место жительства, InfoSrc - место получения основной клинической информации.

Общефизикальные данные - базовая информация о состоянии организма пациента.

class CPhysData í

int Pulse, Height, Weight, Freq, Pressurel, Pressure2;

float Temp;

}

Пульс (Pulse), рост (Height), вес (Weight), частота сердцебиения (Freq), артериальное давление (Pressurel/Pressure2), температура (Temp).

Анамнез - информация о ранее перенесённых заболеваниях.

class CAnamnesis

I

string DAnamnesis, LAnamnesis, AAnamnesis, FAnamnesis, PAnamnesis; string Complaints, SocDisease, Other;

Î

DAnamnesis - анамнез заболевания, LAnamnesis - анамнез жизни, AAnamnesis -аллергологический анамнез, FAnamnesis - семейный анамнез, PAnamnes -профессиональный анамнез, Complaints - жалобы пациента, SocDisease - социальные заболевания, Other - дополнительные примечания.

Состояние систем организма пациента.

class CSystems {

string PresState, Nerv, Skin, Resp, Heart, Gastroint, Urogen, Locomotive; string LocalStatus;

!

PresState - объективный статус, Nerv - нервная система, Skin - кожа и видимые слизистые, Resp - дыхательная система, Heart - сердечно-сосудистая, Gastroint - желудочно-кишечная, Urogen - урогенитальная система, Locomotive - опорно-двигательная, LocalStatus - локальный статус.

Уровень данных

Указанные структуры данных поддерживаются на всех уровнях системы и практически без изменений представлены в базе данных (рис. 5). Таблицы WebServices и WebMethods отвечают за хранение информации о расположении модулей системы и о предоставляемых ими методах, таблицы Users, Sessions, Rôle отвечают за поддержку разделения прав пользователей.

Rote

PK 10

Descr

Sessions

PK IB

FK1 UserID IP UstGen

' Message

PK !B

FK1 CaselD

FK2 AuthorlD

PubTïme

RcvTime

Theme

Post

Users

PK IB

FK1 Role

U1 Login

PassHash

Salt

FName

MName

LName

CltnicName

Speciality

City

EMail

Notify

Systems

PK ID

FK1 CaselD

PresState

Nerv

Skin

Resp

Heart

Gastroint

Urogen

Locomotive

LocalStatus

PhysData

PK IE

FK1 CaselD

Pulse

Height

Weight

Temp

Freq

Pressure 1

Pressure2

WebServices WebMethods

PK ш PK IB

U1 Name Descr URL Л.- FK1 U1 ServicelD Name Descr XSL Role

F Щ

dicCaseProfite

PK IB

Value

i i

CCase

PK IB

и RegDate

FK1 CreatorlD

FK2 ExpertiD

FK3 ProfllelD

Typ

Urgent

Status

Patient ,

PK !B

FK1 CaselD

FName

MName

LName

Gender

BirthDate

Oms

SocStatus

Profession

Address

InfoSrc

Material Attachments

PK IB PK IB

FK1 CaselD FK1 MateriallD

DatePass OrigName

PubTime Location

Test Thumbnail

Result IsFull

Attachlnfo Size

Anamnesis

PK !B

FK1 CaselD

Complaints

DAnamnesis

LAnamnesis

AAnamnesis

FAnamnesis

PAnamnesis

SocDisease

Other

Diagnosis

PK ID

FK1 CaselD

Basic

Osl

CoOsI

Typ

Cure

PK !B

FK1 CaselD Med Oper Other

Рис. 5: Структура базы данных

Уровень логики

Система состоит из следующих модулей, реализованных в виде веб-сервисов:

TMSCoreLib. В этой библиотеке собраны функции и типы данных, часто используемые в других сервисах. Эти типы данных (классы) инкапсулируют часто используемые структуры, такие как данные аутентификации (CUser, CSession), структура заголовка сообщений (MessHeader), структуры поддержки распределенности системы (CService, CMethod).

AccountManagement. Административный сервис, позволяющий администратору получать список зарегистрированных в системе пользователей (List), просматривать (Get), редактировать (Edit) и удалять (Delete) учётные записи пользователей.

Authentication. Сервис аутентификации и авторизации. С вызова метода Authorize начинается работа пользователя в системе, этим методом определяется дальнейший сценарий работы с системой в зависимости от роли пользователя в системе (Специалист, Эксперт, Диспетчер, Администратор).

Consultation. Сервис работы с запросом на консультацию. Позволяет получать список запросов (List), получать содержимое запроса на консультацию (Get), размещать новый запрос на консультацию (Request).

Diagnosis. Сервис работы с диагнозами к клиническим случаям. Метод Get позволяет получить диагноз, Set - поставить диагноз. Каждому клиническому случаю может быть приписано три диагноза - предварительный (ставится специалистом при формировании запроса на консультацию), заключение эксперта и окончательный (ставится специалистом после консультации с экспертом).

Forum. Сервис обеспечения дискуссии специалиста и эксперта по поводу клинического случая. Дискуссия состоит в обмене сообщениями в свободной форме. Сообщения приписываются к текущему запросу на консультацию и сохраняются в хронологическом порядке.

FileUpload. Сервис загрузки файлов. Предназначен для SOAP-клиентов. Поддерживается разбиение файла на фрагменты, закачка фрагментов и сборка файла из фрагментов на сервере.

Уровень представления

Клиент к системе выполнен в виде приложения для браузера (рис. 6).

Главная страница

Скрипт + клиента

Mi си<

Рис. 6: Клиент к системе

Благодаря популярности XML-технологий, в современные браузеры предоставляют доступ к технологии XSL-преобразований (XSLT), которая используется клиентом для представления ответа сервера пользователю: пакет данных как XML-документ трансформируется в фрагмент HTML-документа и отображается в окне браузера.

Третья глава посвящена описанию особенностей реализации функций системы.

В целях зашиты от подбора пароля система реагирует на отдельные ошибки ввода пароля и ведёт их учёт. Для каждого пользователя заводится счётчик ошибок ввода пароля с некоторым начальным значением; когда при попытке входа даётся неправильный пароль, счётчик уменьшается на единицу. Различие между попыткой взлома и попыткой пользователя вспомнить пароль состоит в необходимом количестве подборов: представляется маловероятным, что пользователь может предпринять больше 20 попыток (в таком случае проще и лучше восстановить пароль), в то время как взломщику необходимы сотни и тысячи попыток (рис. 7).

Клиент Пользователь Необходимое число попыток П 20

Взломщик P^^w^S-yre;«'^---............¡г- ...............: -..................................................-' j 500

Рис. 7: Число ошибок, допускаемых разными клиентами системы

В нормальном же случае, когда пользователь помнит пароль, ошибка ввода маловероятна. Когда счётчик достигает нуля, пользователю предлагается восстановить пароль. Можно использовать более сложный вариант данной схемы и попытаться отличать владельца учётной записи от остальных пользователей по сетевому адресу и на основе этого различия давать владельцу привилегированное положение, например, увеличенный счётчик ошибок (рис. 8), если пользователь очень часто ошибается, и значение по умолчанию для него слишком мало.

Пользователь Допустимое число ошибок

Владелец | 500

Остальные □ 20

Рис. 8: Число ошибок, разрешённых разным категориям пользователей

Основные результаты исследований

• Построена унифицированная модель обмена данными в телемедицинских информационных системах, основанная на парадигме обмена сообщениями между равноправными узлами системы и учитывающая распределённый характер таких систем, задаваемый медицинской спецификой, и сложность структур передаваемых медицинских данных.

• Решена проблема маршрутизации в таких системах, состоящих из равноправных слабосвязанных узлов. Используя возможность передачи метаданных в заголовке SOAP-конверта, реализуется маршрутизация между равноправными узлами распределённой телемедицинской системы без необходимости хранения на каждом узле топологии всей системы, что избавляет клиентское ПО от необходимости знать топологию системы и даёт возможность естественным образом адаптироваться к изменениям в структуре системы.

• Спроектирована и реализована система телемедицинских консультаций в виде совокупности равноправных модулей, реализованных в виде веб-сервисов, обменивающихся формализованными медицинскими данными по протоколу SOAP на базе XML.

• Спроектирована база данных для накопления формализованных клинических случаев в системе телемедицинских консультаций.

Основные публикации по теме диссертации

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК.

1. В.В. Перминов, Е.Ю. Перепелицина, В.Е. Анциперов, Д.С. Никитов "Удалённые медицинские консультации, ориентированные на интернет-соединение: реализация на основе технологии веб-сервисов" //Радиотехника и электроника, 2008, т.53, №1, с. 112-121.

2. В.В. Перминов, В.Е. Анциперов, Д.С. Никитов "Предотвращение несанкционированного доступа к учётным записям пользователей в системе телемеднцинских консультаций" //Радиотехника и электроника, 2009, т.54, №11, с. 1391-1393.

Публикации в других изданиях и материалы конференций.

1. Nikitov D.S., Antciperov V.E., Perminov V.V., Ponomarev N.V., Nikitov S.A. Telemedicine remote consultation and decision support systems for the purposes of oncological pathology. November, 09 2005. The International Conference on Advanced Information and Telemedicine Technologies for Health, AITTH'2005, UI1P NASB, Minsk, Belarus. VI. Decision support system, knowledge bases, medical databases and registers.

2. Никитов C.A., Перминов B.B., Анциперов B.E., Никитов Д.С. Распределённая система телемедицинских консультаций на основе web-технологий. Тезисы докладов конференции «Фундаментальные науки - медицине» (Программа фундаментальных исследований Президиума РАН), Москва, Россия, 27-29 ноября 2006, стр. 78-79.

3. С.А.Никитов, В.В.Перминов, В.Е.Анциперов, Д.С.Никитов Удалённые медицинские консультации, ориентированные на интернет- соединение: реализация на основе технологии веб-сервисов II Доклад на РОССИЙСКО-ГЕРМАНСКОМ СЕМИНАРЕ ПО ИКТ, 06 ноября, 2008, Ассоциация международного научно-технического сотрудничества, Москва.

4. В.В. Перминов, В.Е. Анциперов, Д.С. Никитов, С.А. Никитов. «Удалённые медицинские консультации на основе технологии веб-сервисов». Управление, вычислительная техника и информатика// Вестник Российского нового университета, Москва, РосНОУ, 2008, вып. № 3, с. 139-146.

5. Никитов Д.С., Сновида З.А., Перминов В.В. Система удалённых консультаций типа "специалист-эксперт" для онкологов-патологов, основанная на web-технологиях. XLV1 научная конференция МФТИ. Часть V, Секция прикладных информационных технологий. Москва, 29 ноября 2003г.

6. Perminov V.V., Antciperov V.E., Nikitov S.A. Remote medical consultations over the Internet: an implementation based on web-service technologies. 14th ISfTeH Itemational Conference, Moscow, Russia, September 21-24 2009.

Перминов Владимир Витальевич

УНИФИЦИРОВАННАЯ МОДЕЛЬ ОБМЕНА ДАННЫМИ В ТЕЛЕМЕДИЦИНСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

Подписано в печать 15.10.2009. ФОРМАТ 60x84 Бумага офсетная. Усл. печ л.6 Тираж 70 экз. Заказ 37 Московский физико-технический институт (государственный университет) НИЧ 141700, Московская область г. Долгопрудный, Институтский пер.9

1. Введение.

2. Унифицированная модель обмена сообщениями.

2.1 Постановка задачи.

2.2 Архитектура системы.

3. Логическое проектирование телемедицинской информационной системы.

3.1. Структуры данных.

3.2. SOAP и управление сериализацией в .Net.

3.3. Структура базы данных.

3.4. Подсистема безопасности.

3.5. Медицинские данные.

3.6. Уровень бизнес-логики.

3.7. Модули системы.

3.8. Аутентификация.

4. Особенности реализации.

4.1. Веб-клиент.

4.2. Схема хранения файлов.

4.3. Стационарный клиент.

Оказание скорой медицинской помощи в условиях катастроф осуществляется оперативными группами врачей-оперативников или парамедиков. Это тренированные специалисты широкого профиля, оказывающие медицинскую помощь в неамбулаторной обстановке. Чтобы оказывать помощь эффективно, нужно быстро и точно провести диагностику состояния пострадавшего, но в сложных случаях постановка диагноза может оказаться нетривиальной задачей. В этом случае парамедику может понадобиться помощь квалифицированного эксперта. Такой эксперт может находиться в медицинском центре далеко от места происшествия, и требуется установить с ним связь, которая позволила бы эксперту оказывать информационную поддержку специалисту. Применение в этих условиях современных информационных систем помогает в разрешении этой проблемы и открывает новые возможности.

• Если врач-оперативник затрудняется с оценкой состояния пострадавшего или постановкой диагноза больному, он может через сетевую информационную систему запросить консультацию у врача-эксперта. Эксперт с помощью средств автоматизации системы сможет быстро оформить свой ответ и предоставить специалисту необходимую информацию.

• В условиях быстрого реагирования на месте может просто не оказаться врача с необходимой специализацией или навыками. Системы автоматизированной передачи информации на большие расстояния (интернет) могут спасти положение.

• Врачам будет помогать доступ в единое информационное пространство, средства поиска и анализа массивов медицинских данных.

• Становится возможен оперативный обмен опытом между медицинскими организациями разных стран.

Подобное применение информационных технологий в медицине получило название телемедицина [1-4].

Устоявшегося определения понятия "телемедицина" не существует, но наиболее полным и емким является определение, данное Американской Ассоциацией Телемедицины: "Предмет телемедицины заключается в передаче медицинской информации между отдаленными друг от друга пунктами, где находятся пациенты, врачи, другие провайдеры медицинской помощи, между отдельными медицинскими учреждениями. Телемедицина подразумевает использование телекоммуникаций для связи 3 медицинских специалистов с клиниками, больницами, врачами, оказывающими первичную помощь, пациентами, находящимися на расстоянии, с целью диагностики, лечения, консультации и непрерывного обучения" [7].

Основными функциями телемедицины принято считать:

• профилактическое обслуживание населения;

• снижение стоимости медицинских услуг;

• обслуживание удаленных субъектов, устранение изоляции;

• повышение уровня обслуживания.

Телемедицина - это направление на стыке нескольких областей - медицины, телекоммуникаций, информационных технологий, образования. Направление это достаточно новое, особенно для России.

Телемедицина (греч. «tele» - дистанция, лат. «mederi» - излечение) - использует электронные коммуникации и информационные технологии для обеспечения медицинской помощи на расстоянии. Редкий термин «телездоровье» обозначает использование информационных коммуникаций в медицинском обучении, научной деятельности, профилактике, администрировании.

Одним из главных достоинств телемедицины является возможность приблизить высококвалифицированную и специализированную помощь в отдаленные районы. Оказание телемедицинской помощи характеризуется преимущественно двумя признаками:

• вид передаваемой информации (описание истории болезни, видеоизображения эндоскопической и УЗ-картины, рентгеновских снимков, микроскопических мазков, данные лабораторных анализов и т.п.);

• способ передачи информации (телефонные линии, спутниковая и сотовая связь и т.п.).

В настоящее время под телемедициной чаще понимается проведение телеконсультаций или удалённых консультаций.

Простейшим видом телемедицины является контроль и консультирование больного медицинской сестрой с помощью телефонной связи. Сложная телемедицинская система использует интерактивное видео и аудиоканалы. Она состоит из стандартных высокоскоростных телефонных линий, цифровых информационных технологий, компьютеров, периферического оборудования, волоконной оптики, спутников связи, программного обеспечения.

Для проведения телеконсультаций используются самые разнообразные технологии, наиболее распространенные из них в нашей стране - телемосты, но используется также и передача информации через Internet в режиме online, или посредством электронной почты.

В настоящее время существует три основных направления телемедицины:

1. телеконференции (консультации, помощь в принятии решений и т.д.);

2. мониторинг и биорадиотелеметрия;

3. управление пациентами на расстоянии.

Возможности телемедицины используются:

1. гражданской медициной (удаленная коммуникация, связь между городскими и сельскими районами, диагностика и мониторинг пациентов и т.д.);

2. военной медициной (лечение боевой травмы на поле боя при значительном его отдалении, консультирование и т.д.), в частности такая система была реализована ВМФ США;

3. различными системами здравоохранения.

Кроме того, телемедицина - это 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.

Необходимость развития телемедицины признана в ведущих странах мира. Проекты, связанные с формированием телемедицинской сети, относятся к числу важнейших медицинских программ, финансируемых Европейским сообществом. На повестку дня поставлен вопрос о внедрении достижений телемедицины и в российское здравоохранение. Первые шаги в этом направлении уже сделаны.

Заслуживает внимания опыт архангельских медиков, пользующихся обычными телефонными линиями для передачи медицинской информации. Спутниковый канал Инмарсат успешно применяется врачами Обнинска для консультирования больных из зоны поражения Чернобыльской АЭС. Началась реализация региональных проектов по оказанию телемедицинской помощи в Новосибирской, Тверской и Тамбовской областях, республике Мордовия.

Выше приводилось максимально обобщенное определение телемедицины как одного из прикладных направлений медицинской науки. Чтобы содержание этого определения стало более понятным, остановимся на характеристике стоящих перед телемедициной целей.

Главной целью телемедицины является создание условий, при которых помощь высококвалифицированных специалистов-медиков станет доступной не только жителям крупных городов, но и обитателям отдаленных сельских районов, морякам, геологам -всем тем, кто по той или иной причине оказался в краях, куда машины скорой помощи еще не скоро проложат свой маршрут. Очевидно, что потребность в дистанционном медицинском консультировании в России с ее огромной территорией, низкой плотностью населения в труднодоступных районах, практическим отсутствием в них сети медицинских учреждений - на порядок выше, чем в густонаселенной Европе или в высокоразвитых Соединенных Штатах. Особое значение использования возможностей телемедицины приобретает в чрезвычайных обстоятельствах, связанных со стихийными бедствиями, природными и техногенными катастрофами. Оперативные квалифицированные консультации, которые, благодаря телемедицине, смогут получить врачи, находящиеся в зоне поражения, помогут им спасти многие человеческие жизни. В свою очередь, информация, поступающая с места катастрофы, позволит объективно оценить складывающуюся там ситуацию, принять адекватные, отвечающие масштабам бедствия меры.

Применение методов телемедицины в образовательном процессе придает ему качественно новое содержание: студенты-медики смогут "посещать" лекции или наблюдать за ходом операции, проводимой самыми авторитетными специалистами, находясь в этот момент за сотни и тысячи километров от своих наставников.

Телемедицина, ликвидируя информационную изолированность врачей сельских и поселковых больниц, создавая для них принципиально новые возможности для общения с коллегами из крупных медицинских центров, способствует закреплению врачебных кадров в провинциальных городах и сельской местности.

Отдельные элементы телемедицины (понимаемой как применение коммуникаций в медицинских целях) в повседневной врачебной практике встречаются довольно часто. Однако, давая определение этой дисциплине с более общих позиций, необходимо подчеркнуть ее комплексный, системный характер, предполагающий:

• использование специализированной аппаратуры, с помощью которой осуществляется сбор, преобразование и передача медицинской информации;

• наличие сети телекоммуникаций, обеспечивающей связь между поставщиками и потребителями медицинской информации;

• применение программного обеспечения, связывающего в единый комплекс все элементы системы;

• наличие штата специалистов (медиков, программистов, электронщиков, связистов), обеспечивающих профессиональную и техническую поддержку комплекса, его эффективное применение при решении медицинских задач.

Кроме того, при работе с телемедицинской системой должны использоваться определенные режимы эксплуатации аппаратуры, применяться специфические форматы медицинских данных, протоколов обмена информацией и т.п.

С течением времени содержание понятия "телемедицина" претерпело определенную эволюцию. Наиболее распространенная его интерпретация до недавнего времени связывалась с аудиовизуальным (телевизионным) общением между врачом и пациентом (или врачами). Объясняется это тем, что практически все телемедицинские системы, созданные за тридцать последних лет, основывались в основном на применении методов полноформатного телевидения.

Качественное изменение в трактовке понятия телемедицины произошло лишь в самые последние годы, когда на смену аналоговому телевидению пришли цифровые каналы передачи информации, широкое распространение получили глобальные сетевые коммуникации (Internet), а использующиеся в сеансах связи телемониторы уступили место мощным мультимедийным компьютерам. По мере внедрения современных цифровых систем выяснилось, что проведение специализированной консультации в реальном масштабе времени требуется лишь в одном случае из пяти. Зачастую она не требует присутствия пациента и может осуществляться в удобное для консультанта время - на основании информации, зафиксированной в электронной истории болезни пациента, по данным его анализов, на основании рентгенограмм, фрагментов видеозаписей и т.п. (соответствующие материалы заблаговременно высылаются консультанту в виде мультимедийной электронной почты). Принципиально важная особенность цифровых телемедицинских систем заключается в том, что передача с их помощью медицинской информации происходит практически без 7 потери качества (заметим, что использование аналоговых коммуникационных систем неизбежно вносит в передаваемый сигнал определенное количество помех). Кроме того, характеристики обычного телевизионного сигнала изначально ограничиваются параметрами приемно-передающей аппаратуры (числом строк в развертке, невозможностью точной регулировки цветопередачи и т.п.). Существенным достоинством цифровых телемедицинских систем является также невысокая (по сравнению с их аналоговыми предшественниками) стоимость используемой аппаратуры. Следует также учитывать, что большая часть затрат при налаживании цифровой связи осуществляется всего один раз, в то время как в аналоговых вариантах требуется регулярно оплачивать коммерческий телевизионный (обычно спутниковый) коммуникационный канал.

Из сказанного следует, что технические проблемы, стоящие на пути развития телемедицины, успешно решаются на базе использования передовых информационных технологий и самого современного компьютерного оборудования. Несколько сложнее обстоит дело с множеством экономических, правовых и этических вопросов, наличие которых связывается, в первую очередь, с отсутствием законодательной и нормативной базы, регулирующей вопросы доступа к медицинским сведениям о пациентах, определяющей правила оценки качества телемедицинских консультаций, распределения ответственности за их результаты и т.п. Но и в этой области за последние годы достигнут определенный прогресс.

Развитие телемедицины в России вступает в фазу перехода от разработок преимущественно экспериментального и теоретического характера к стадии практического внедрения ее достижений в отечественное здравоохранение.

В области медицинских телеконсультаций такие технологии как телефонная связь, телеконференция или электронная почта удобны, но накопление данных с их помощью представляется затруднительным, т.к. общение участников консультации обычно проходит в свободной форме, что делает практически невозможной машинную обработку данных. Однако накопление опыта оказания медицинской помощи имеет большое значение, т.к. такой опыт необходим для повышения качества медицинской помощи. Современные средства накопления данных — базы данных - требуют формализации хранимых данных, разделения информации на атомарные поля (первая нормальная форма), что и является препятствием для накопления опыта телеконсультаций, проводимых в формате телеконференции или переписки по электронной почте. Решают эту проблему созданием телемедицинских информационных систем с учётом формализации данных. Формализованные данные, сохранённые в базе данных, далее могут быть повторно использованы огромным числом способов, реализуемых современными информационными технологиями. Системы управления базами данных уже предоставляют возможности быстрого поиска по формализованной базе данных, фильтрации данных SQL-запросами и программный интерфейс для встраивания базы данных в программное обеспечение. Таким образом, накопленные данные могут быть далее использованы в других системах и для других целей, например

• для подготовки и переподготовки медицинских специалистов

• для создания систем поддержки принятия решений

• для создания баз знаний и экспертных систем

Медицинская специфика вносит дополнительные нюансы в архитектуру телемедицинской информационной системы: медицинские центры работают практически независимо друг от друга и если используемые ими информационные системы объединить в сеть, эта сеть будет одноранговой: без выделенного координирующего центра. В таких сетях встаёт проблема маршрутизации, и создание информационной системы, способной эффективно работать в таких условиях, является важным шагом в построении единого медицинского информационного пространства.

Целью данной работы является проектирование и разработка унифицированной модели обмена данными в телемедицинских информационных системах с учётом распределённой архитектуры системы; в диссертации предложен способ маршрутизации сообщений в распределённой телемедицинской системе. На основе данной модели в ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН при личном участии автора в рамках федерального проекта была разработана телемедицинская система отсроченных консультаций [11,12].

Разработанная телемедицинская система предоставит врачам достижения современных информационных систем, такие как автоматизированный сбор показаний диагностической аппаратуры, сбор информации по клиническому случаю и гарантированная доставка этой информации на сервер телемедицинской системы удалённых консультаций, позволит советоваться с экспертами даже из удалённых медицинских центров, снижая тем самым частоту врачебных ошибок. В то же время применение системы не ограничивается консультациями и может использоваться для удобного ввода, централизованного хранения, поиска и чтения медицинской информации.

Актуальность исследований, проведённых в диссертационной работе, определяется в рамках программ фундаментальных исследований Президиума РАН «Фундаментальные науки - медицине» и «Проблемы создания национальной научной распределенной информационно-вычислительной среды на основе GRID технологий и современных телекоммуникационных сетей». Работа вписывается в означенные программы исследований и посвящена отдельным вопросам разработки телемедицинских информационных систем - проектированию распределённых систем и механизмов поддержки распределённой инфраструктуры равноправных узлов.

Положения, выносимые на защиту.

• Разработанная модель обмена медицинскими сообщениями даёт способ построения модульных слабосвязанных распределённых телемедицинских систем.

• Разработанная архитектура телемедицинской системы предоставляет способ организации полного цикла обмена медицинскими данными от формирования пакета на клиенте до сохранения информации на сервере в базе данных.

• Разбиение данных в структуры с атомарными полями и поддержание этих структур через всю архитектуру системы даёт возможность машинного поиска по этим данным в соответствии с требованиями первой нормальной формы реляционных баз данных.

5. Заключение

В работе были решены следующие задачи:

1. Построена унифицированная модель обмена данными в телемедицинских информационных системах, основанная на парадигме обмена сообщениями между равноправными узлами системы и учитывающая распределённый характер таких систем, задаваемый медицинской спецификой, и сложность структур передаваемых медицинских данных.

2. Решена проблема маршрутизации в таких системах, состоящих из равноправных слабосвязанных узлов. Используя возможность передачи метаданных в заголовке SOAP-конверта, реализуется маршрутизация между равноправными узлами распределённой телемедицинской системы без необходимости хранения на каждом узле топологии всей системы, что избавляет клиентское ПО от необходимости знать топологию системы и даёт возможность естественным образом адаптироваться к изменениям в структуре системы. Разработанная модель обмена медицинскими сообщениями даёт способ построения модульных слабосвязанных распределённых телемедицинских систем.

3. Спроектирована и реализована система телемедицинских консультаций в виде совокупности равноправных модулей, реализованных в виде веб-сервисов, обменивающихся формализованными медицинскими данными по протоколу SOAP на базе XML. Разработанная архитектура телемедицинской системы предоставляет способ организации полного цикла обмена медицинскими данными от формирования пакета на клиенте до сохранения информации на сервере в базе данных.

4. Спроектирована база данных для накопления формализованных клинических случаев в системе телемедицинских консультаций. Разбиение данных в структуры с атомарными полями и поддержание этих структур через всю архитектуру системы даёт возможность машинного поиска по этим данным в соответствии с требованиями первой нормальной формы реляционных баз данных.

Представленная система предназначена для отложенных медицинских консультаций. Это не означает, однако, что подобную систему нельзя использовать в других областях медицины. Модели и технологии, использованные в разработке, позволяют быстро осуществить адаптацию системы под нужды тех областей медицины, где необходимо использование второго компетентного мнения в постановке диагноза.

В результате проведенных исследований были выявлены основные концепции современных технологических решений в построении информационных систем телемедицины. Наиболее перспективный путь, на наш взгляд, что было отмечено также и консорциумом HL7, ориентирован на недавно появившиеся технологии Web-сервисов (web services).

Система ориентирована на современные web-технологии. Реализация выполнена в виде web-сервисов, запросы и ответы на запросы в которых осуществляются в виде независящих от платформ сообщений XML-формата (SOAP-конвертов). Все web-сервисы системы, в соответствии с их концепцией, сопровождаются открытой WSDL документацией, описывающей пользователю все, что необходимо знать о данной службе. Последнее обстоятельство допускает большое разнообразие способов взаимодействия пользователей с системой — от использования web-браузеров (поддерживающих XML-формат, например Microsoft Internet Explorer с версии 5.1) до использования специализированных клиентских приложений, разработанных для нужд пользователя.

В последнюю группу входит преложенный мобильный клиент, реализованный на платформе .Net в виде бинарного приложения. Клиент поддерживает весь интерфейс работы с системой удалённых консультаций, кроме этого в нём реализованы возможности, специфичные для мобильных решений: программа собирает показания с диагностических приборов, подключенных к компьютеру, и отправляет их вместе с текстовыми формализованными данными, введёнными пользователем, на сервер. На случай медленной или плохой связи с сервером мобильный клиент прозрачно для пользователя продолжает попытки отправки данных на сервер до достижения успеха.

В результате тестирования и пробной эксплуатации системы удаленных консультаций было выяснено, что разработанная система обладает следующими достоинствами:

• Производительность - ориентация на XML позволяет создавать запросы к Web-службам настолько же оперативно, насколько быстро могут быть написаны сообщения XML для вызовов программ существующих приложений.

• Мобильность - возможность многократного использования одних и тех же сервисов для различных клиентских приложений приводит к уменьшению стоимости и сложности разработки и управления системой.

• Межплатформенное взаимодействие - использование XML-стандарта гарантирует одинаковое выполнение идентичных функций системы вне зависимости от того, кто является пользователем системы - клиентское приложение на любой платформе или другая служба.

1. Клиническая телемедицина / А.И.Григорьев, О.И.Орлов, В.А.Логинов, Д.В.Дроздов, А.В.Исаев, Ю.Г.Ревякин, А.А.Суханов. М.: Фирма "Слово", 2001.

2. Орлов О.И. Методологическое обоснование системы телемедицинских услуг в Росийской Федерации: автореферат дис. доктора медицинских наук: 14.00.32, 14.00.33 / Ин-т мед.-биол. проблем. М., 2003г.-51с

3. Григорьев А.И., Саркисян А.Э. Шаги к медицине будущего. Российский опыт в области телемедицины // Компьютерные технологии в медицине. 1996. № 2. С. 5664.

4. Орлов О.И. Телемедицина в системе организации здравоохранения / «Практическая телемедицина» под общей ред. академика Григорьева А.И. Выпуск 3.- М., 2002. — 27 с.

5. Ю. Широков. Чтобы первая помощь не стала последней. http://www.potrebitel.ru/data/2/17/p94med.shtml

6. Wikipedia. Paramedic. http://en.wikipedia.org/wiki/Paramedic

7. Telemedicine Resources and Services: American Telemedicine Association. University of Texas at Austin, 1994.

8. SOAP Version 1.2 Specification, http://www.w3.org/TR/2003/REC-soap 12-part0-20030624

9. Core Standards (XML), http://xml.coverpages.org/xml.html

10. Б. Трэвис. XML и SOAP программирование для серверов BizTalk. Русская редакция, М., 2001.

11. П.Никитов Д.С., Сновида З.А., Анциперов В.Е., Ю.В. Гуляев, Никитов С.А. Методы разработки современных систем телемедицины, Успехи современной радиоэлектроники, номера 5-6, стр. 133-137,2004.

12. Анциперов В. Е., Никитов Д. С., Сновида 3. А., Бородин В. А. Системы современной телемедицины: проектирование и реализация / "ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" N 5, 2003.

13. Вирусная энциклопедия: Net-Worm.Win32.Kido. http://www.securelist.com/ru/viruses/encyclopedia?virusid=21782733.

14. MySQL АВ. http://www.mysql.com/15. .Net Framework Developer Center, http://msdn2.microsoft.com/ru-ru/netframework/

15. В. Я. Гельман. Медицинская информатика: практикум. 2002. Санкт-Петербург. «Питер».

16. М. Эльянов. Медицинские информационные технологии. 2000. М. Изограф.

17. В. К. Гасников. Основы научного управления и информатизация в здравоохранении. Ижевск. «Вектор». 1997.

18. М. Фаулер. Архитектура корпоративных программных приложений. 2007. М. «Вильяме».

19. Э. Гамма, Р. Хелм, Р. Джонсон, Дж. Влиссидес. Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования. 2007. Санкт-Петербург. «Питер».

20. Дж. Прайс, М. Гандэрлой. Visual С#. NET. Полное руководство. 2008. М. «Энтроп».

21. М. Мак-Дональд, М. Шпушта. Microsoft ASP.NET 3.5 с примерами на С# 2008 и Silverlight 2 для профессионалов. 2009. М. «Вильяме».

22. Г. Шилдт. Полный справочник по С#. 2008. М. «Вильяме».

23. MSCD. Анализ требований и определение архитектуры решений на основе Microsoft.Net. 2004. М. «Русская Редакция».

24. К. Нейгел, Б. Ивьен, Дж. Глинн, К. Уотсон, М. Скиннер. С# 2008 и платформа .NET 3.5 для профессионалов. 2008. Санкт-Петербург. «Диалектика».

25. М. Абрамян. Visual С# на примерах. 2008. Санкт-Петербург. «БХВ-Петербург».

26. П. Агуров. С#. Разработка компонентов в MS Visual Studio 2005/2008. 2008. Санкт-Петербург. «БХВ-Петербург».

27. Э. Троелсен. С# и платформа .NET 3.0. 2008. Санкт-Петербург. «Питер».

28. М. Мак-Дональд, М. Шпушта. Microsoft ASP.NET 3.5 с примерами на С# 2008 для профессионалов. 2008. М. «Вильяме».

29. А. Климов. С#. Советы программистам. 2008. Санкт-Петербург. «БХВ-Петербург».

30. Дж. Нильссон. Применение DDD и шаблонов проектирования. Проблемно-ориентированное проектирование приложений с примерами на С# и .NET. 2008. М. «Вильяме».

31. Б. Вагнер. Эффективное использование С#. 2007. М. «Лори».

32. Дж. Рихтер. CLR via С#. Программирование на платформе Microsoft .NET Framework 2.0 на языке С#. 2007. Санкт-Петербург. «Питер».

33. П. Торстейнсон, Г. А .Ганеш. Криптография и безопасность в технологии .NET. 2007. М. «Бином. Лаборатория знаний».

34. Д. Байер. Microsoft ASP .NET. Обеспечение безопасности. 2008. Санкт-Петербург. «Питер».

35. С. Морган, Б. Райан, Ш. Хорн, М. Бломсма. Разработка распределенных приложений на платформе Microsoft .Net Framework. 2008. М. «Русская Редакция».

36. Х. Мохика. Язык С#. Разработка Web-приложений на ASP.NET. 2006. М. «НТ Пресс».

37. Д. Эспозито. Программирование с использованием Microsoft ASP.NET 3.5. 2009. Санкт-Петербург. «Питер».

38. Андерсон Р., Фрэнсис Б., Хомер А. и др. ASP.NET для профессионалов. 2004. М. «Лори».

39. Б. Хохгуртль. С# и Java: межплатформенные Web-сервисы. 2004. М. «КУДИЦ-Образ».

40. Д. Вулстон. Ajax и платформа .NET 2.0 для профессионалов. 2007. М. «Вильяме».

41. В. Дронов. JavaScript и AJAX в Web-дизайне. 2008. Санкт-Петербург. «БХВ-Петербург».

42. Дж. Рейсиг. JavaScript. Профессиональные приемы программирования. 2008. Санкт-Петербург. «Питер».

43. Ч. Муссиано, Б. Кеннеди. HTML и XHTML. Подробное руководство. 2008. М. «Символ-Плюс».

44. Э. А. Мейер. CSS. Каскадные таблицы стилей. Подробное руководство. 2008. М. «Символ-Плюс».

45. Ш. В. Кинкоф. HTML. 2008. М. «Харвест».

46. С. А. Соколов. CSS3 в примерах. Профессиональная работа. 2008. М. «Вильяме».

47. Л. И. Коэн, Дж. И. Коэн. Полный справочник по HTML, CSS и JavaScript. 2007. М. «ЭКОМ Паблишерз».

48. Ч. Валентайн, К. Минник. XHTML. 2001. М. «Вильяме».

49. Microsoft SQL Server, http://www.microsoft.com/sqlserver/51. .Net Framework Developer Center, http://msdn2.microsoft.com/ru-ru/netframework/

50. В. А. Филиппов. Электронные хранилища информации и WEB-технологии. 2001. М. «Эдиториал УРСС».

51. Э. Спирли. Корпоративные хранилища данных. Планирование, разработка и реализация. 2001. М. «Вильяме».

52. М. Гандэрлой. ADO и ADO.NET. Полное руководство. 2009. М. «НТИ».

53. С. Малик. MicrosoftADO.NET 2.0 для профессионалов. 2006. М. «Вильяме».

54. Д. Дальви, Дж. Грэй, Б. Джоши, Ф. Нормен, Ф. Нортон и др. XML для разработчиков-профессионалов .NET. 2003. М. «Лори».

55. С. Тахагхогхи, X. Е. Вильяме. Руководство по MySQL. 2007. М. «Русская редакция».

56. П. Дюбуа. MySQL. 2007. М. «Вильяме».

57. MySQL АВ. MySQL. Руководство администратора. 2005. М. «Вильяме».

58. MySQL АВ. MySQL. Справочник по языку. 2005. М. «Вильяме».

59. М. Зайден. XML для электронной коммерции. 2003. М. «Бином. Лаборатория знаний».

60. М. Фаулер. Архитектура корпоративных программных приложений. 2007. М. «Вильяме».

61. Э. Гамма, Р. Хелм, Р. Джонсон, Дж. Влиссидес. Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования. 2007. Санкт-Петербург. «Питер».

62. Дж. Прайс, М. Гандэрлой. Visual С#. NET. Полное руководство. 2008. М. «Энтроп».

63. М. Мак-Дональд, М. Шпушта. Microsoft ASP.NET 3.5 с примерами на С# 2008 и Silverlight 2 для профессионалов. 2009. М. «Вильяме».

64. Г. Шилдт. Полный справочник по С#. 2008. М. «Вильяме».

65. MSCD. Анализ требований и определение архитектуры решений на основе Microsoft.Net. 2004. М. «Русская Редакция».

66. К. Нейгел, Б. Ивьен, Дж. Глинн, К. ер. С# 2008 и платформа .NET