Роль лабораторной информационной системы в автоматизированной лаборатории

Лабораторная информационная система становится приоритетным объектом в автоматизированной лаборатории. Для того, чтобы адекватно отвечать потребностям автоматизированной лаборатории, информационная система должна стать информационно-управляющей. Информационная система при построении комплексной автоматизированной системы лаборатории служит также интегрирующим фактором.

Важнейшими возможностями информационно-управляющей системы для лаборатории являются:

• поддержка интерфейсов с лабораторным оборудованием и устройствами автоматизации;

• возможность использования систем идентификации проб;

• модульность и гибкость при настройке пользователем прикладной части;

• возможность применения технологий рабочих потоков для организации эффективной вычислительной среды в лаборатории;

• использование баз данных алгоритмов для настраиваемой пользователем автоматизированной интерпретации результатов лабораторной диагностики;

• поддержка интерфейса с клинической информационной системой (информационной системой всего учреждения).

2.3.1. Технологии рабочих потоков

Для обеспечения перемещения информации внутри лаборатории целесообразно использовать технологии современного управления бизнес-процессами технологии рабочих потоков. Поддержка указанной технологии обязательна для передовой лабораторной информационной системы.

Большинство специалистов в области информатики рассматривают технологию рабочих потоков как наиболее перспективный способ организации управления лечебно-диагностическими процессами, а компании-разработчики информационных систем добились впечатляющих результатов в разработке и внедрении программного обеспечения ее поддержки.

Важнейшая особенность технологий рабочих потоков - поддержка управления процессами, включающая в себя автоматизированные (с помощью средств информационных систем, устройств и систем автоматизации) и неавтоматизированные (осуществляемые вручную) процедуры.

При использовании технологии рабочих потоков, процесс, во-первых, должен быть выделен из всей массы выполняемых в лаборатории действий; во-вторых, должен иметь внутреннюю структуру, т.е. не быть вырожденным, состоящим из одной единственной операции; в-третьих, иметь правила выполнения, которые можно сформулировать и формально описать применительно к последовательности выполнения процедур, окружающим условиям и предусмотренным реакциям на внешние события. В-четвертых, процесс выполнения должен быть периодичным. В отличие от предыдущих, это требование имеет чисто экономический характер.

Использование технологий рабочих потоков в лабораторной информационной системе позволяет достичь независимости технологии проведения лабораторных исследований и соответствующих регламентов их выполнения от индивидуальных особенностей организации работы конкретного сотрудника и форматов представления информации. Такая технология должна обеспечивать решение определенных задач:

• разработку описания процесса лабораторных исследований;

• управление выполнением лабораторных исследований;

• интеграцию используемых в указанных процессах прикладных программ.

2.3.2. Интерфейс ЛИС с лабораторным оборудованием

Интерфейс с лабораторным оборудованием является важнейшим элементом информационной системы, благодаря которому может быть значительно улучшена обработка проб. Существует несколько способов подключения лабораторных анализаторов к лабораторной информационной системе.

В настоящее время в большинстве лабораторных анализаторов для реализации процессов приема и передачи информации используют стандартный компьютерный интерфейс RS-232, скорость которого (до 115 Kb) достаточна как для ввода заданий в анализатор из ЛИС, так и для передачи результатов лабораторных исследований в ЛИС.

Рассмотрим следующие способы подключения лабораторного анализатора к ЛИС:

• прямое подключение лабораторного анализатора к персональному компьютеру через порт RS-232;

• использование специализированных карт, устанавливаемых в персональный компьютер, для соединения интерфейса с анализатором;

• применение специализированных устройств для переадресации данных из анализатора в локальную информационную сеть;

• использование терминальных серверов, обеспечивающих подключение лабораторного оборудования к ЛИС при помощи структурированной кабельной системы.

Непосредственное подключение лабораторного анализатора к персональному компьютеру является наиболее простым и недорогим решением, так как каждый персональный компьютер имеет 1 или 2 свободных СОМ-порта (последовательных порта). Однако такое подключение приемлемо лишь для небольших лабораторий. Если при передаче данных от анализатора компьютеру сотрудник лаборатории запустит исполнение прикладной программы, требующей больших объемов баз данных, то это может привести к сбою операции передачи данных или же их потере. В связи с этим, при наличии интерфейса между лабораторным анализатором и персональным компьютером, на последнем нельзя выполнять другие задачи, что неприемлемо для больших лабораторий с обработкой данных в сетевом режиме.

В качестве примера специализированной карты для подключения лабораторного анализатора можно рассмотреть устройство компании "Dawning" 530MPC Intelligent PC Interface. Указанная карта - стандартная и предназначена для обеспечения интерфейса между лабораторным анализатором и лабораторной информационной системой. Карта 530МРС, обеспечивая модель распределенных вычислений, обладает достаточной производительностью и изолирует процесс приема передачи информации анализатора от ЛИС. Карта имеет внутренний буфер, непрерывно принимающий информацию от анализатора, вне зависимости от текущего процесса использования объема памяти компьютера и лабораторной информационной системы. Карта 530МРС конвертирует все данные, полученные от анализатора, в стандартный формат, позволяющий ЛИС использовать одну программу для обеспечения коммуникаций со всеми лабораторными анализаторами.

Для управления связью с анализатором карта 530МРС снабжена внутренней программой - интерпретатором данных. Библиотека анализаторов, поддерживаемых картой, включает 350 их видов, производимых различными компаниями. Для создания интерпретатора данных для нового анализатора при программировании используется расширенный BASIC. Карта имеет свой процессор и энергонезависимую память, применяемую для сохранения в буфере принятой информации.

Указанная интерфейсная карта хорошее решение при подключении небольшого количества лабораторных анализаторов; к недостаткам можно отнести высокую стоимость карты и входящего в ее состав программного обеспечения.

В качестве специализированного устройства для подключения лабораторного оборудования рассмотрим Dawning Secure Network Interface (SNI). Указанное устройство совместимо с Интернетом, что обеспечивается интерфейсом в реальном времени между портом RS-232 лабораторного анализатора и Intenet/lntranet локальной сетью. SNI обеспечивает эффективный обмен данными с помощью File Transfer Protocol (FTP), Hypertext Transfer Protocol (HTTP). С точки зрения локальной сети SNI является микроузлом сети. Программное обеспечение, используемое для интерпретации данных, такое же, как и карта 530МРС. Устройством можно управлять дистанционно при помощи стандартного браузера Internet (программа просмотра сети Internet).

Устройства "Secure Network Interface" имеют тот же недостаток, что и интерфейсные карты, высокую стоимость. SNI предназначено для интерфейса только с одним лабораторным анализатором. Положительными качествами устройства являются возможности использования преимуществ Internet/Intranet.

Терминальный сервер представляет собой активное сетевое устройство, с одной стороны имеющее подключение к лабораторной информационной системе, а с другой - 4, 8, 16 или 32 порта для подключения периферийных устройств - принтеров, терминалов, в том числе и лабораторных анализаторов. При этом лабораторные анализаторы могут быть подключены к терминальному серверу с помощью структурированной кабельной системы локальной сети (при условии, что терминальный сервер будет размещен совместно с активным сетевым оборудованием, что представляется логичным решением).

2.3.3. Интерфейс ЛИС с клинической информационной системой

Интерфейс ЛИС с клинической информационной системой является очень важным моментом для непрерывного обеспечения лечебно-диагностического процесса лабораторной информацией. Наличие связи между клинической информационной системой и ЛИС позволяет специалистам лаборатории иметь все необходимые данные о пациенте, контролировать такие показатели технологических операций, как время взятия крови, сбора биоматериала, время его доставки в лабораторию; кроме того, клиницисты в любое время имеют прямой доступ к результатам лабораторных исследований. Специалисты лаборатории получают также возможность исключать дублирование исследований, контролировать частоту назначаемости, оценивать результаты с учетом влияния лекарственных препаратов, лечебных процедур, данных других методов исследования, быстро информировать клинициста о результатах, требующих от него немедленных действий.

Интерфейс между клинической информационной системой и лабораторной информационной системой представлен на рис. 4. Врач назначает пациенту лабораторное исследование (исследования), работая в клинической информационной системе. Назначение из клинической системы передается в лабораторную систему. После обработки данных результаты лабораторного исследования передаются из лабораторной системы в клиническую и становятся доступны врачу, заказавшему исследование.

Под драйвером следует понимать программу операционной системы, предназначенную для выполнения форматных преобразований данных при обмене между различными информационными системами.

Построение эффективного интерфейса между клинической информационной системой (КИС) и ЛИС сложная задача. Это обусловлено тем, что в большинстве случаев клиническая информационная система и ЛИС разрабатываются изолированно друг от друга, поэтому имеют неоднородную структуру. Роль интерфейса между этими информационными системами состоит в синхронизации однородных данных между ними. Под синхронизацией в данном случае понимается обеспечение временной упорядоченности поступления информации из одной системы в другую, т.е. если данные о пациенте заносят в клиническую информационную систему, то они становятся доступными для ЛИС, а при составлении клиницистом заявки на анализы в КИС она поступает в лабораторную информационную систему.

Рис. 4. Интерфейс клинической информационной системы с лабораторной информационной системой

Если в лечебном учреждении функционируют 2 автономные информационные системы: клиническая и ЛИС, то построение интерфейса между ними рационально разбить на несколько этапов.

• Первый этап - отработка интерфейса на организационном уровне. Интерфейс между информационными системами на данном этапе будет поддерживаться при помощи синхронного ведения справочных баз данных, т.е. происходит информационное наполнение основных справочных баз ЛИС базами данных пациентов, накопленными в клинической информационной системе.

• Второй этап - внесение изменения в клиническую информационную систему для обеспечения возможности клиницистам производить назначения на лабораторные исследования из автоматизированных рабочих мест этой системы.

• Третий этап - включение в ЛИС программных средств, позволяющих генерировать отчеты о результатах лабораторной диагностики в электронном виде. Электронные отчеты о результатах лабораторных исследований должны быть доступны клиницистам из среды автоматизированных рабочих мест клинической информационной системы или при помощи доступа из стандартного браузера Web-страниц, т.е. разрабатывается модель интерфейса для обеспечения синхронизации однородных данных, хранящихся в клинической и лабораторной информационных системах.

• Четвертый этап - разработка интерфейса между клинической информационной системой и ЛИС, т.е. специализированной программы, обеспечивающей передачу в реальном времени назначений на лабораторные исследования из клинической информационной системы в ЛИС и обратную передачу результатов из ЛИС в клиническую информационную систему.

Следует подчеркнуть, что можно избежать перечисленных этапов синхронизации, если клиническая информационная система и ЛИС исходно создаются структурно однородными.

2.3.4. Интерфейс ЛИС с лабораторной автоматизированной системой

Интерфейс лабораторной информационной системы с лабораторной автоматизированной системой является сложной проблемой. Сложность построения интерфейса ЛИС - ЛАС в немалой степени объясняется тем, что в настоящее время еще не накоплено достаточного опыта в этой области.

Рассмотрим следующие методы подключения ЛАС к ЛИС:

• дублирующий;

• треугольный;

• последовательный.

Дублирующий метод подключения может использоваться, когда в лаборатории установлена лабораторная информационная система, разработанная одной компанией, а приобретаемая лабораторная автоматизированная система разработана другой (рис. 5). В состав приобретаемой ЛАС включается минимальный объем лабораторной информационной системы компании - разработчика ЛАС. В лаборатории устанавливают 2 лабораторные информационные системы: одна - основная, вторая предназначена для управления системами и устройствами лабораторной автоматизированной системы. Таким образом, интерфейс строится между двумя лабораторными информационными системами. Достоинство метода состоит в том, что ЛИС для управления ЛАС и сама автоматизированная система разрабатываются одной компанией, а недостаток - в необходимости технической эксплуатации и поддержания в рабочем состоянии двух информационных систем.

Рис. 5.Дублирующий метод подключения ЛАС к ЛИС

Треугольный метод подключения ЛАС к лабораторной информационной системе характеризуется тем, что создается драйвер между системой управления ЛАС и лабораторной информационной системой (рис. 6). Вершинами треугольника являются ЛИС, ЛАС и анализаторы. Система подготовки и транспортировки проб (СТП) управляет лабораторными анализаторами, а данные о пациенте, видах анализов и т.д. передаются через ЛИС на анализаторы. Треугольный метод может быть применен, если ЛАС и ЛИС разработаны одной компанией. Недостатком метода является сложность модернизации системы с применением оборудования, произведенного другими компаниями.

На рис.7 показана сложность подключения нового лабораторного анализатора другой фирмы в ЛАС при использовании треугольного метода. В этом случае необходимо вносить изменения во многие механические и электронные устройства, а также модернизировать программное обеспечение.

Рис. 6. Треугольный метод подключения ЛАС к ЛИС

Рис. 7.Подключение нового анализатора к ЛАС и ЛИС

Последовательный метод подключения подразумевает, что лабораторная автоматизированная система может управлять с помощью одного компьютера (рис. 8). При этом, если ЛАС и ЛИС разработаны разными компаниями, предметом разработки является драйвер между системой управления ЛАС и лабораторной информационной системой. Важным преимуществом последовательного метода подключения является минимальная стоимость модернизации системы.

На рис. 9 изображено подключение нового анализатора в состав ЛАС при последовательном методе, при котором обеспечивается новый фрагмент системы транспортировки проб для нового анализатора, а в системе управления ЛАС и лабораторной информационной системе описываются данные нового анализатора как параметрическая настройка, т.е. без программирования, и подключение может быть выполнено сотрудниками, занимающимися ежедневной эксплуатацией системы, без привлечения специально подготовленного персонала.

Последовательный метод является предпочтительным способом подключения лабораторной автоматизированной системы к информационной.

Рис. 8. Последовательный метод подключения ЛАС к ЛИС

Рис. 9. Последовательный метод подключения ЛАС к ЛИС

Следует также отметить, что при применении лабораторной автоматизированной системы с последовательным методом подключения возникает 2 способа подключения лабораторных анализаторов к лабораторной информационной системе. Лабораторные анализаторы, входящие в состав ЛАС, подключаются к информационной системе через интерфейс с управляющей системой, а остальные - непосредственно.