Автоматизированное управление больницей [1973 Гаспарян С.А.

Управление современным предприятием немыслимо без учета оперативной информации, характеризующей его состояние. Возрастающий объем, усложнение и постоянное обновление этой информации требуют все больше персонала для ее обработки. Единственный выход в этой ситуации - использование ЭВМ. Отсюда понятно, почему в нашей стране широко развертываются работы по созданию автоматизированных систем управления, которые позволят без значительного увеличения управленческого аппарата своевременно собирать информацию о ходе технологических процессов и на основе ее анализа вносить коррективы, направленные на устранение "возмущающих" факторов.

При заранее заданных условиях (план предприятия, номенклатура изделий, нормы трудовых затрат, последовательность технологических процессов, расход материальных средств и т. д.) только с помощью ЭВМ можно разрабатывать оптимальные производственные процессы, контролировать и своевременно корректировать их, повышать производительность труда, ритмичность работы предприятия и т. д.

Правомерно ли в этом смысле сравнивать промышленное предприятие и современную больницу? По-видимому, нет. Если тут и есть какое-либо сходство, то чисто внешнее. Наиболее существенная разница состоит в том, что технологические процессы на любом предприятии определяются его конечной целью - выпуском продукта с четко обусловленными параметрами, в то время как работа больницы определяется характеристикой больных, находящихся в стационаре или поступающих в него.

Поскольку состояние каждого больного постоянно меняется, планировать деятельность всех звеньев современной больницы (диагностических служб, операционных блоков, аптеки, пищеблока и т. д.) необходимо на основе оперативной информации о динамике событий за текущий день. Иными словами, больница является системой с высоко динамичными ситуациями.

Не надо думать, что задача автоматизированной системы управления больницей (АСУБ) ограничивается лишь оптимальным оперативным планированием деятельности ее служб и подразделений. Имеется второй, не менее важный аспект использования ЭВМ в лечебном учреждении - скоростная обработка и анализ медицинской информации о каждом больном.

Медицинская наука вооружила врача огромным количеством тестов, характеризующих состояние самых различных систем человеческого организма. Собранная в многочисленных лабораториях информация о пациенте позволяет не только точно ставить диагноз, но и учитывать особенности течения болезни, а следовательно, может быть использована лечащим врачом для принятия правильного решения в каждом отдельном случае.

Однако с увеличением числа лабораторных исследований резко возрастает время обработки полученных данных и поиска корреляций между результатами различных анализов, в связи с чем неизбежно происходит обесценивание информации, ее старение. Возникают ножницы между ростом диагностической вооруженности врача и возможностью своевременно использовать объективную информацию. Например, поступивший в стационар больной с инфарктом миокарда теоретически может быть подвергнут всесторонним электрофизиологическим и биохимическим исследованиям. На практике же это делается редко, поскольку в данном случае требуется экстренное вмешательство врача и потеря времени на расшифровку лабораторных данных может стоить пациенту жизни.

Подобные ситуации возникают в больнице нередко. Это свидетельствует о крайней необходимости автоматизировать методы диагностики - как обработку биологического материала, так и анализ получаемой информации.

Все медицинские данные о больных являются итогом двух процессов: получения первичной информации (производства анализа, снятия электрокардиограмм, энцефалограмм, рентгенограмм и т. д.) и обработки, или дешифровки, первичных данных, когда результаты конкретного анализа сравниваются с эталонными показателями (нормальный состав крови, электрокардиограмма здоровых людей), выявляется степень количественных и качественных отклонений от нормы и обнаруженные при этом изменения относятся к определенному классу, характеризующему то или иное заболевание. Естественно, что наличие двух процессов обусловливает и два направления автоматизации: с одной стороны, автоматизацию лабораторных исследований, с другой - автоматизацию обработки и анализа полученных данных с целью принятия решений.

Если сбор первичной информации при физических методах исследования (электрофизиологических, рентгеноскопических, радиометрических, оптических и др.), как правило, в настоящее время автоматизирован, то лабораторные исследования крови, мочи, спинномозговой жидкости и других биологических сред до сих пор связаны с огромными трудовыми затратами. Все возрастающее число биохимических тестов, необходимость их периодического повторения для обновления информации в процессе лечения катастрофически увеличивают потребность в лабораторных площадях, оборудовании ,и квалифицированных лаборантах.

Высокая информативная полезность разрабатываемых наукой биохимических и других диагностических тестов не вызывает сомнения. Однако технологическое обеспечение новых методик обследования требует огромных капитальных затрат, определяющих прогрессирующий рост стоимости койки в проектируемых и строящихся больницах.

В существующих же больницах, где мощность лабораторно-диагностической службы не увеличивается, а спектр исследований растет, значительно удлиняется период обследования больного, снижается оборот койки, а следовательно, и экономическая эффективность деятельности лечебного учреждения.

В этих условиях единственный путь - автоматизация процессов клинической и биохимической лабораторной диагностики. Проведенный нами подсчет показал, что создание в Москве пяти-шести автоматизированных центров-лабораторий по экономическому эффекту было бы равнозначно вводу в эксплуатацию 10 тыс. больничных коек.

Современная автоматизированная лаборатория (рис. 1), обслуживаемая пятью сотрудниками, позволяет проводить в течение года в 15 раз больше исследований, чем делают за год все лаборатории больницы имени Боткина и 1-й Московской городской клинической больницы, вместе взятые. При этом примерно в 80 раз снижаются затраты труда, в 25-30 раз сокращаются производственные лабораторные площади и значительно уменьшается стоимость обследования больного.

Рис. 1. Принципиальная схема .автоматизированной биохимической лаборатории (Швеция): а - прохождение пробы по одному каналу: 1 - перенос пробы в канал для анализа, 2 - добавление реактивов, 3 - нагрев, 4 - инкубация, 5 - охлаждение, 6 - перенос пробы в фотометр, 7 - фотометр с фильтром, 8 - усилитель, 9 - преобразователь аналоговых данных в цифровые, 10 - ЭВМ, 11 - телетайп; б - конвейер внутри центрального блока анализатора: 1 - внешняя лента конвейера, 2 - внутренняя лента конвейера, 3 - реактивы, 4 - короткие аналитические каналы, 5 - длинные аналитические каналы, 6 - измерительные ячейки, 7 - инкубация, 8 - промывка

Второй процесс - дешифровка графической и цифровой информации и ее логическая обработка, или формирование медицинского заключения, - может быть автоматизирован только с помощью ЭВМ. Экономическая эффективность такой автоматизации прежде всего зависит от возможности прямого ввода информации с диагностического или лабораторного аппарата в процессор ЭВМ без участия человека. Для этого требуется разработка промежуточных технических устройств, преобразующих все виды медицинской информации (графическая запись, рентгеновское изображение, данные клинического анализа) в цифровую форму. Необходимо также иметь технические средства, позволяющие выводить из памяти ЭВМ информацию в ее первоначальном, читаемом виде. Такие устройства в последние годы широко разрабатываются в нашей стране.

Построение процесса диагностики как единого технологического цикла по схеме "диагностический аппарат → промежуточное устройство ввода (аналого-цифровой преобразователь) → процессор ЭВМ → выводное устройство" позволит полностью автоматизировать сбор и обработку медицинской информации, значительно снизить трудовые затраты и проводить повторные исследования с необходимой частотой.

При ряде состояний больного, требующих экстренного вмешательства врача (инфаркт миокарда, тяжелая травма, шок и др.), время "отставания" получаемой врачом информации не должно превышать 2-3 минут. В этих случаях процесс диагностики становится как бы непрерывным. Такое динамическое наблюдение за больными проводится в отделениях интенсивной терапии (послеоперационное отделение, инфарктный центр, отделение реанимации, центры искусственного диализа, токсикологический центр и т. д.).

В настоящее время создание отделений интенсивной терапии предусматривается при проектировании всех крупных многопрофильных больниц. Помимо соответствующей планировки, они должны иметь оборудование, обеспечивающее непрерывное слежение за состоянием больных, - мониторы. Соединение монитора с местным малым процессором ЭВМ позволит проводить с любой периодичностью более глубокий анализ медицинских данных, чем сейчас, когда постоянное наблюдение с помощью визуальных приборов ведется на основе весьма ограниченного числа тестов (пульс, артериальное давление, частота дыхания).

Еще одной задачей создания АСУБ является использование ЭВМ для постановки диагноза, прогнозирования течения заболевания и исхода хирургической операции, а также выдачи оптимальных рекомендаций врачу. Это высшая ступень применения ЭВМ в диагностическом и лечебном процессе.

В ряде научно-исследовательских институтов и лабораторий нашей страны разрабатываются и используются алгоритмы и программы дифференциальной диагностики некоторых классов заболеваний. По результатам обследования большого числа больных (иногда свыше 1000) рассчитывается частота присутствия каждого из признаков, характеризующих данное заболевание, а тем самым оценивается его "весомость" при постановке диагноза. На основе этого расчета составляется математическая программа, по которой ЭВМ сопоставляет обнаруженные у вновь поступающих больных признаки с системой признаков, свойственных тому или иному заболеванию. В итоге такого сравнения врачу выдается в читаемой форме предположительный диагноз с указанием степени его достоверности в процентах; при необходимости ЭВМ отмечает также отсутствие части информации, перечисляя недостающие признаки.

Степень точности диагнозов, выдаваемых ЭВМ, находится в прямой зависимости от квалификации врачей и математиков, составляющих алгоритм, и достигает в настоящее время 90-95%. К сожалению, пока не создано универсальных диагностических программ, которые позволили бы ставить комплексные диагнозы, характеризующие изменения (отклонения от нормы) всех систем организма больного.

Обеспечить правильное врачебное воздействие на функциональные системы больного на основе полной и своевременной медицинской информации - главная, но не единственная цель автоматизации сбора и обработки данных в лечебном учреждении. Вторым важным фактором, определяющим целесообразность внедрения АСУБ, является снижение трудовых затрат, связанных с этими процессами. Приблизительные подсчеты показывают, что на обработку информации идет треть всех расходов, выделяемых на медицинскую помощь населению. Автоматизация этой работы на базе ЭВМ даже при очень высокой стоимости создания и внедрения первых АСУБ вполне окупится, если в дальнейшем автоматизированные системы будут типовыми, а производство основного оборудования для них станет массовым.

Не менее важна возможность путем накопления стандартизованной и автоматически обрабатываемой медицинской информации снизить затраты труда на научные исследования, основу которых сегодня составляет скрупулезная статистическая обработка историй болезни. Использование для этой цели ЭВМ во многом изменит характер и повысит уровень научных исследований: врач будет "хозяином" больших информационных массивов, мыслителем, а не "арифмометром", как сейчас.

Все изложенное выше свидетельствует об огромной пользе применения ЭВМ в больнице, о значительной гибкости и адаптивности АСУБ и об ее высоком коэффициенте полезного действия.

Итак, суммируя сказанное, можно перечислить следующие основные функции АСУБ:

Какова же возможная технологическая схема АСУБ? Разрабатывая такую схему (рис. 2), мы исходили из весьма существенного, на наш взгляд, принципа, заключающегося в том, что правом ввода медицинской информации в ЭВМ должен пользоваться только врач. Второй принцип предусматривает отсутствие промежуточных процессов ручной обработки первичной информации для ввода в ЭВМ и вывода из нее и полный отказ от ведения врачом рукописной истории болезни в общепринятой, традиционной форме. Ввод и вывод оперативной медицинской информации должны осуществляться путем прямого "диалога" врача с центральным процессором при помощи специального периферического устройства- телеэкрана (рис. 3). Не исключено, что в будущем появятся устройства ввода информации в ЭВМ "с голоса".

При поступлении больного в приемное отделение врач магнитным карандашом заносит в память ЭВМ данные опроса и первичного обследования больного, делая отметки на шифрованных листах "истории болезни", изображение которых поочередно возникает на телевизионном экране. Рядом лабораторий в Москве, Киеве, Омске, Новосибирске, Вильнюсе разработаны кодированные истории болезни и листы обследования, которые могут быть использованы в виде "шаблонов" оперативной памяти ЭВМ.

При проведении лабораторного, рентгеновского и других видов обследования врач специализированного кабинета, пользуясь той же методикой, вводит в память ЭВМ полученные результаты. Данные электрофизиологических исследований могут поступать в ЭВМ через специальные устройства, преобразующие электрические сигналы в цифровой код.

Рис. 2. Принципиальная схема информационных потоков АСУБ. 1 - приемное отделение; 2 - типовое отделение ( а - пост сестры; б - палата; в - ординаторская); 3 - биохимическая лаборатория; 4 - морфологическая лаборатория; 5 -рентгеновский кабинет; 6 - лаборатория функциональной диагностики; 7 - операционная; 8 - физиотерапия; 9 - аптека; 10 - пищеблок; 11 - центральный диспетчерский пункт; 12 - справочная; 13 - главный врач; 14 - статический отдел; 15 - бухгалтерия; 16 - медицинский архив; 17 - отделение интенсивной терапии ( а - кабинет дежурного врача; б - палата; в - центральный пост наблюдения с мониторами; г - экспресс - лаборатория). ЦП - центральный процессор, МСП - малый специализированный процессор, М - монитор, / - аналогово - цифровой преобразователь

В отделении больницы, куда направляют больного, первичная информация дополняется лечащим врачом и диагностическими службами.

На основе собранной и обработанной медицинской информации, включающей сведения о состоянии больного, рекомендации врача относительно дальнейших обследований, лечебные назначения (лекарства, питание, лечебные процедуры), формируются (с учетом всего контингента больных стационара и в соответствии с запрограммированными задачами управления) потоки командной и справочной информации.

Рис. 3. Телевизионный экран, соединенный с ЭВМ для ввода и вывода информации с помощью магнитного карандаша (дисплей). Обеспечивает 'диалог' человека с машиной в реальном масштабе времени. Может работать в паре с различными ЭВМ. Данный образец разработан Институтом автоматики и электрометрии Сибирского отделения АН СССР

Выходную информацию можно классифицировать следующим образом:

II. Командная информация, подаваемая через телетайп в машинописной форме

III. Оперативная и итоговая статистическая информация

Приведенное здесь сознательно упрощенное описание технологической схемы автоматизированной системы управления больницей, естественно, не раскрывает всей сложности той огромной работы, которую придется провести при создании и внедрении типовой АСУБ врачам и фармацевтам, системотехникам и математикам, инженерам и конструкторам.

Прежде всего потребуется коренная перестройка документооборота в лечебном учреждении и изменение самих внутри-больничных документов - носителей информации. Представляется необходимым разработать общегосударственный стандарт кодированной истории болезни на базе различных ее вариантов, созданных в лабораториях нашей страны. Чрезвычайно важно также иметь стандартные формы этапного и заключительного эпикриза и статистической карты выписавшегося из стационара, единые формы выдачи командной информации на сестринские посты, в аптеку, пищеблок и другие подразделения больницы.

С целью получения выходной медицинской информации (история болезни, эпикриз и т. д.) в общепринятой, читаемой форме необходимо создать единый медицинский словарь для ЭВМ, алгоритм и программу построения текста истории болезни. Для примера приведем фрагмент медицинского словаря, на базе которого машина печатает историю болезни по программе, разработанной лабораторией вычислительной диагностики Новосибирского медицинского института:

Не менее важно обеспечить техническую возможность реализации АСУБ, которая определяется характеристикой вычислительных машин. Если учесть, например, что современная отечественная ЭВМ "Минск-32" имеет 32 канала одновременного ввода и вывода информации, то при средней потребности в один канал (телеэкран или телетайп) на 20 коек для больницы с 1000 коек понадобится две таких ЭВМ.

Большое значение имеет объем памяти ЭВМ, где хранится медицинская информация о всех находящихся в стационаре больных и ряд других видов информации. Приблизительный расчет показывает, что на одного больного в стационаре надо резервировать объем оперативной памяти примерно в 10-15 тыс. знаков. Следовательно, ЭВМ автоматизированной системы управления больницей на 1000 коек должна обладать памятью порядка 10-15 млн. знаков. Миниатюризация блоков памяти, использование ЭВМ с дисковыми или иными видами блоков памяти, по-видимому, в ближайшее время разрешат эту проблему.

Техническая возможность создания АСУБ подтверждается функционированием в районе Сан-Франциско (США) системы обработки медицинских данных (поликлинических и стационарных), обслуживающей 10 коммунальных больниц (1730 коек) и 15 амбулаторий с контингентом до 800 тыс. человек. Эта система позволяет обработать за год данные о 40 тыс. больных. Техническая база ее состоит из двух ЭВМ марки IBM 360/50 со скоростными дисками и двух машин типа IBM 2321 с Ячейками памяти. Оперативная информация хранится на дисках, предыдущая информация о больных, накопленная за 2-3 года, - в информационных ячейках. При необходимости последняя также передается на диски. Неактивные информационные массивы хранятся на магнитной ленте. Разрешающая способность памяти в этой системе на одного пациента составляет 5 тыс. знаков.

Экономическая целесообразность создания систем подобного типа явится, по-видимому, предметом дискуссии. Стоимость системы Сан-Франциско (8-10 млн. долл.) примерно равна расчетной стоимости разработки и внедрения АСУБ для больницы на 2000-3000 коек в СССР (9-10 млн. руб.). Отсюда следует, что первая опытная система (образец типовой) обойдется в 3 тыс. руб. на одну койку.

Однако в этот расчет надо внести некоторые коррективы. Предварительная оценка показывает, что половина стоимости первой АСУБ приходится на научную разработку стандартов документации и математическое обеспечение. После разработки экспериментальной системы капитальные вложения на АСУБ не -превысят 1,5 тыс. руб. на одну койку. Кроме того, следует иметь в виду, что к моменту возможного распространения подобных систем (1980-1985 гг.) стоимость ЭВМ и другого оборудования значительно снизится.

Удорожание койки вновь строящихся больниц на 1 -1,5 тыс. руб. будет многократно компенсировано совершенствованием методов диагностики и лечения без увеличения существующих сегодня штатов, более полным и ритмичным использованием дорогостоящего медицинского оборудования, сокращением срока пребывания больного в стационаре на стадии обследования, то есть увеличением оборота коечного фонда, повышением эффективности работы медицинского персонала.

Создание современных АСУБ потребует также определенной психологической ломки. Речь идет прежде всего о настороженном отношении медицинского персонала к коренному изменению порядка сбора и обработки медицинской информации и необходимости при этом работать с различного рода техническими устройствами. Опыт внедрения автоматизированных медицинских систем в США показывает, что при этом приходится с трудом преодолевать психологический барьер, обусловленный консерватизмом и "антитехницизмом" медиков. По-видимому, целесообразно создавать АСУБ сначала во вновь строящихся лечебных учреждениях с обязательным предварительным обучением их будущего медицинского персонала работе с современными техническими средствами. Некоторые специалисты США считают, что освоить эти средства не труднее, чем научиться водить автомобиль.

Второй вопрос психологического порядка касается широты доступа к медицинской информации, которая собирается, суммируется и обрабатывается о каждом больном в "недрах" ЭВМ. Высказываются опасения, что переход на автоматизированную систему нарушит конфиденциальность отношений больного с врачом. Однако эти опасения необоснованны. Во-первых, уже сейчас бригадный метод лечения больного силами врачей различного профиля не обеспечивает строгой конфиденциальности в традиционном ее понимании. Во-вторых, общепринятая форма хранения основных документов - носителей медицинской информации (истории болезни, поликлинической карты, рентгеновского снимка и т. д.) открывает доступ к этим документам иногда весьма широкому кругу лиц.

Использование ЭВМ позволит строже "засекретить" информацию о больном и дать право пользоваться ею лишь ограниченному числу специалистов. При этом доступ к досье больного может быть закрыт даже медицинской сестре и врачу, не обслуживающему данного пациента. Технологически это решается применением специального кода - ключа к выводному устройству, известного только определенному врачу. Нетрудно разработать такую иерархическую систему кодов, при которой, например, заведующий клиникой сможет пользоваться информацией о 150-200 больных, заведующий отделением - о 60 больных, лечащий врач - о 15-20 больных и т. д.

Итак, есть все основания утверждать, что автоматизированным системам управления и переработки медицинской информации в многопрофильных крупных больницах принадлежит будущее.