В настоящее время многие, услышав термин "медицинская информатика", в первую очередь думают об электронных медицинских картах (ЭМК), цифровизации здравоохранения, технологических особенностях сбора и обработки биомедицинской информации. Однако, как следует из определения медицинской информатики, это понятие гораздо шире, и мы, в медицине и здравоохранении, были хорошо знакомы с ним задолго до появления компьютерных технологий.
Информатика (информационная наука) - это наука об общих свойствах, структуре данных и информации, закономерностях ее создания, преобразования, накопления, передачи и использования в научных и практических целях [1]. Без данных, информации и новых знаний не может существовать ни одна научная дисциплина. Например, в клинической медицине ученые, собирая данные о пациенте, обобщая и анализируя их, находят закономерности и связи, которые затем транслируют в практику и делятся ими в книгах и других источниках знаний. Врачи, пользуясь этими источниками, принимают решения, как лечить пациентов. То же самое происходит в управлении здравоохранением, где мы собираем данные уже не об отдельных пациентах, а об их группах с определенными болезнями или о населении в целом. Затем, обобщая эти данные, предлагаем оптимальные способы организации медицинской помощи.
Выделение медицинской информатики в отдельную научную дисциплину значительно ускорилось в связи с развитием компьютерных технологий, возможностью хранения, передачи и обмена больших объемов данных. Данные об организме человека стали приумножаться с огромной скоростью за счет появления сведений о геноме человека и новых источников данных (ЭМК, носимых диагностических устройств, медицинских приборов, финансовых счетов и др.). Как следствие, для хранения, обработки, представления и анализа этого гигантского массива данных потребовались новые технологические решения. Вот этим и занимается современная медицинская информатика или, как ее сегодня принято называть, "биомедицинская информатика".
В этой статье мы рассмотрим "медицинскую информатику" в двух аспектах - структуре и содержании научной дисциплины и ее прикладных решений в обеспечении новыми знаниями медицинских работников и студентов медицинских вузов.
Понятия и архитектура дисциплины "медицинская информатика"
Биомедицинская информатика (БМИ) - активно развивающая междисциплинарная наука, многие понятия и теоретическая база которой сформировались в последние годы и продолжают эволюционировать. БМИ является отраслевым направлением информационной науки (или информатики), хотя она вобрала в себя теоретическую базу и методы других наук. Ускорение развития информатики как отдельной науки произошло в результате прогресса микроэлектроники, индустрии электронных вычислительных машин, возможностей хранения и передачи больших объемов цифровых данных. Часть методов информатики корнями происходит из библиотечного дела, в задачи которого входили накопление информации, ее каталогизация, поиск и представление.
В 1980-е годы на смену первому названию этой науки пришел термин "информатика здоровья" (health informatics), что подразумевает, что она должна охватывать также вопросы профилактики заболеваний и системы здравоохранения в целом. Затем, с начала 2000-х, ученые, работающие в этой сфере, согласились с тем, что наиболее полно содержание науки отражает название "биомедицинская информатика". Во многом это связано с прогрессом в изучении биологических наук, в том числе с появлением новых знаний о геноме человека, которые получили прикладное значение в клинической практике, а также с тем, что биологические науки уже не могли справляться с изучаемым объемом информации без методов информатики и компьютерных технологий [1]. Далее мы будем использовать оба термина "медицинская информатика" и "биомедицинская информатика" как синонимы (соответственно МИ и БМИ).
Наиболее полное определение БМИ дано в 5-м издании руководства по "Биомедицинской информатике" (Biomedical Informatics: Computer Applications in Health Care and Biomedicine, 2021) под редакцией Э. Шортлиффа, профессора медицинской информатики Колумбийского университета (США). Биомедицинская информатика - это междисциплинарная наука, которая с целью улучшения здоровья человека изучает и реализует эффективное использование биомедицинских данных, информации и знаний для научных целей, решения клинических и управленческих задач. Это научное направление развивает теорию, методы и процессы получения, хранения, систематизации, поиска, управления и распространения биомедицинских данных, информации и знаний.
Спектр приложений биомедицинской информатики простирается от изучения информации о молекулах до человеческого организма, от биологических до социальных систем. Принято разделять четыре взаимосвязанных прикладных раздела БМИ, которые изучают данные и информацию применительно к:
· молекулам и клеточным процессам - биоинформатика;
· тканям и органам - визуальная информатика (структурная информатика);
· данным о пациенте - клиническая информатика;
· системе здравоохранения и общественному здоровью - информатика здравоохранения.
На рис. 1 показано, как БМИ связана с другими науками, что также отражает эволюцию ее названия. Она последовательно объединила возможность использовать свою теорию и методы в клинической медицине, здравоохранении, общественном здоровье, биологии и, наконец, в трансляционных исследованиях. Под трансляционными исследованиями в настоящее время понимают изучение путей передачи результатов фундаментальных наук в клинические, а затем - в практику.
)
Рис. 1. Сферы приложения биоинформатики и связь с другими науками
На рис. 1 также видно, что биоинформатика тесно связана с другим блоком наук, главная из которых - компьютерные науки. Можно было бы предположить, что биоинформатика - часть этих наук, но на самом деле данные в медицине и биологии имеют много отличий от данных, которыми оперируют другие отрасли. Они многочисленны и многообразны - разнятся от цифровых до описательных, снимаются с огромного числа приборов, носят текстовый и визуальный характер. Более того, спектр задач, которые стоят перед специалистами в медицине, так широк, что их решение требует новых специальных технологических подходов.
Самый главный элемент в работе врача - это правильно принятое решение в лечении пациента. Ради этого и должны собираться данные, которые затем превращаются в информацию и знания (рис. 2). Под единицей данных понимают значение показателя какого-либо объекта (наблюдение). Информация - это данные, представленные в осмысленном виде, пригодном для анализа, например в табличной или графической форме, причем чем больше данных собрано, тем точнее будет информация. Знания (или высший уровень информации) получают путем формального или неформального анализа информации [3, 4]. Знания, кроме результатов формального анализа, могут содержать идеи, предположения, модели. Если данные собраны или обобщены неверно, то, соответственно, будут получены ошибочные выводы. Именно поэтому правильный первичный сбор и обработка данных имеют большое значение. Далее на основе знаний принимаются решения.
)
Рис. 2. Последовательность получения знаний и принятия решений на основе данных
В медицинской практике также очень важно, чтобы между этапом принятия решений и знаниями стоял этап, именуемый "клинический опыт". Многие специалисты называют это "мудростью" [2]. Связано это с индивидуальными особенностями течения заболевания у пациента и его предпочтениями, которые заранее трудно предсказать и описать даже в самых подробных и точных клинических рекомендациях.
Данные собирают, накапливают и объединяют в базах, как правило, организованных по определенной структуре. База данных - это собрание или хранилище данных без какого-либо анализа. Например, ЭИБ 1 может быть просто структурированной базой данных о пациентах какого-либо учреждения [для справки: ЭИБ - информационная система, предназначенная для ведения, хранения на электронных носителях, поиска и выдачи по информационным запросам (в том числе и по электронным каналам связи) персональных медицинских записей]. Сегодня такую ЭИБ называют ЭМК. И, напротив, если данные о пациенте в ЭМК систематизированы и объединены из разных отделений для представления врачу в одном окне, то это уже будет информационная база данных.
1 ГОСТ Р 52636-2006 Электронная история болезни. Общие положения (с Поправкой) от 27 декабря 2006 г. - docs.cntd.ru [электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200048924 (дата обращения: 15.01.2022)
Когда в информационной базе содержатся знания (выводы, результаты исследований, предположения, модели), которые помогают принимать решения, она становится базой знаний. В случае когда для удобства пользователей база данных управляется набором программных средств, она называется управляемой базой знаний (информации).
Примером медицинских баз знаний являются цифровые медицинские библиотеки. На основе баз знаний могут создаваться системы поддержки принятия клинических решений (СППКР), которые учитывают индивидуальные данные о пациенте. Они кратко рассмотрены далее.
Содержание и архитектура дисциплины БМИ упрощенно представлены на рис. 3. Для изучения этой науки необходимы теоретические представления в сфере компьютерных технологий, программирования, когнитивных наук, понимания принципов структурирования информации и ее классификации, методологии проведения биомедицинских исследований.
)
Рис. 3. Содержание и структура дисциплины "биомедицинская информатика" (БМИ) [1, 3]
В настоящее время можно насчитать более 15 прикладных решений БМИ и смежных наук, которые используются в медицине и биологии. Главное из них, служащее основой сбора информации о пациенте и его болезнях, - это ЭМК. Ряд других приложений также хорошо известны и активно внедряются в практику - это телемедицина, цифровые медицинские базы знаний и образовательные системы, СППКР, дистанционный мониторинг пациентов, визуализационная диагностика. Другая часть прикладных решений БМИ находится в стадии научных разработок и апробации.
Обеспечение медицинских работников знаниями
Проблема получения врачами новых знаний и ответов на клинические вопросы крайне актуальна. В исследованиях конца 1990-х показано, что врачи, как правило, имеют около двух неясных вопросов на трех осмотренных пациентов. И только на 30% этих вопросов они ищут ответы. Причем основным источником для них являются коллеги и книжные издания. В 2000-х годах к этому присоединились электронные библиотеки и различные электронные источники информации. Однако исследований, как активно врачи ими пользуются, пока не проводилось [1].
В других исследованиях показано, что многие врачи не хотят использовать и получать медицинскую информацию по следующим основным причинам: не осознают пробелов в своих знаниях; сознают недостаток знаний, но не хотят этим заниматься; испытывают трудности в поиске информации [2].
В этой связи большое значение имеет форма представления информации (знаний), она должна быть удобной, доказательной и позволять быстро найти необходимый ответ на клинический вопрос.
Структура источников информации и знаний для врачей и студентов медицинских вузов представлена на рис. 4. Сначала из научных исследований ученые получают новые знания, затем они публикуются в журналах, это первый уровень - академический. Не каждый врач и тем более студент успевает знакомиться с ними. Например, в базе данных Medline еженедельно прибавляется 9 тыс. описаний новых научных статей по биомедицинским специальностям 2. В этой связи появились так называемые переработанные или адаптированные источники. В зависимости от аудитории это учебники для студентов медицинских вузов, монографии и руководства для врачей, справочники.
2 MEDLINE: [электронный ресурс]: База данных Национальной медицинской библиотеки. URL: https://www.nlm.nih.gov/medline/medline_overview.html (дата обращения: 21.01.2022)
Вначале 2000-х ученые придумали и разработали еще один способ донесения новых знаний для занятых врачей - клинические рекомендации. Клинические рекомендации (КР) - это документ, построенный по строго заданной структуре, достаточно краткий, но содержащий самую необходимую информацию для принятия клинических решений. КР отличает также наличие сведений о достоверности изложенных в нем научных сведений. Уровень достоверности информации ранжируют на 5 групп от "1" до "5"3. Самый высокий - "1", получают из систематических обзоров, где обобщен анализ информации из нескольких научных исследований, следующий уровень - знания из правильно проведенных научных исследований. Последние - это рандомизированные контролируемые исследования, по возможности на большом количестве пациентов. Уровень доказательности "5" - самый низкий, это мнение эксперта. В результате к КР, которые содержат уровень доказательности, стали прибавлять название "основанные на доказательной медицине". Есть еще одно дополнение, которое стали использовать в КР позже. Это ранжирование рекомендаций по уровню убедительности от А до С. Если в разных исследованиях данные совпадают, то это высокий уровень убедительности, если нет и сами исследования проведены сомнительно, то этот уровень убедительности называют "С". Другими словами, чем правильнее проведено исследование и чем на большем количестве пациентов, тем выше уровень доказанности представленных знаний.
3 Приказ Министерства здравоохранения РФ от 28 февраля 2019 г. № 103н "Об утверждении порядка и сроков разработки клинических рекомендаций, их пересмотра, типовой формы клинических рекомендаций и требований к их структуре, составу и научной обоснованности включаемой в клинические рекомендации информации" (с изменениями и дополнениями). Приложение № 2. URL: https://base.garant.ru/72240714/ (дата обращения: 21.01.2022).