Тема 1 .

Вступ до медичної інформатики. Передача інформації. Мережеві технології. Основи телемедицини. Доказова медицина

 

Основні поняття медичної інформатики

Сучасне суспільство є інформаційним суспільством. Поняття «обробка інформації» з’явилась відносно недавно але обробляти інформацію люди почали ще в давні часи: спочатку із покоління у покоління інформація передавалася в усній формі, потім інформацію стали фіксувати у вигляді графічних образів навколишнього світу. Так перші наскальні розписи з’явились десятки тисячоліть тому. Пошук інших способів представлення інформації призвів до появи писемності. Винахід друкарського верстату був наступним кроком, завдяки якому з’явилась книга та можливість тиражування професійних знань. Поява електронно-обчислювальних машин (ЕОМ) створило нові умови для зберігання, передавання та обробки інформації. Комп’ютер став носієм інформації та засобом доставки її користувачу.

В наш час інформатизація є державною політикою, а інформатизація охорони здоров’я є складовою частиною державної політики щодо інформатизації в цілому і спрямована на ефективне вирішення невідкладних та перспективних задач розвитку охорони здоров’я населення України. Основним змістом цієї політики є заходи, стратегія і тактика, спрямовані на ліквідацію відставання охорони здоров’я в галузі інформатизації від передових світових держав і прискорення входження в інформаційний простір міжнародного співтовариства з метою підняття на сучасний рівень систем практичної медицини, медичної освіти та науки.

Інформатизація медицини та охорони здоров’я повинна сприяти збереженню здоров’я населення і підвищенню рівня та ефективності надання медичної допомоги. Основним завданням державної політики в галузі інформатизації охорони здоров’я є розвиток галузевого інформаційного середовища, створення умов економічно виправданого використання сучасних інформаційних технологій для інформаційної, системно-аналітичної та експертної підтримки прийняття рішень в усіх сферах діяльності охорони здоров’я на підставі державної підтримки через систему пільг, що інформатизація є глобальною проблемою сучасності, бо саме з неї починається успішний розвиток суспільства. Крім того, інформаційна взаємодія різних груп людства – найважливіша форма соціальної взаємодії. Саме від цього залежить суспільний прогрес. Інформаційний фактор в останні роки призвів до революційних змін в усьому світі. Наприклад, створення єдиної інформаційної системи Internet, яка працює фактично в режимі реального часу. Можна без перебільшення сказати, що сучасне суспільство є інформаційним суспільством, а інформація в наш час стала основним ресурсом людства.

Інформація та її визначення

Поняття інформації є одним з фундаментальних у сучасній науці. Це поняття походить від латинського слова «informatio», що означає виклад, роз’яснення якого-небудь факту, події, явища. Інформацію поряд з речовиною й енергією розглядають як найважливішу складову світу, в якому ми живемо.

У звичайному розумінні з терміном «інформація» асоціюються деякі відомості, дані, знання і т.п.

Видні вчені в галузі інформації і теорії управління дають самі різноманітні визначення. Норберт Вінер, засновник кібернетики, визначає інформацію як зміст повідомлення, що одержується системою (організмом, машиною) від зовнішнього світу (він розглядав питання пристосування таких систем до умов зовнішнього світу). Філософ і лінгвіст Бріллюен, розвиваючи наукову концепцію Н.Вінера, визначає інформацію як міру зменшення ентропії (де ентропія є міра невизначеності), інформація є деяким засобом внесення визначеності, упорядкованості, організації. Клод Шеннон, засновник сучасної теорії інформації, трактує інформацію як особливим образом закодовані сигнали (передані по каналах зв’язку). Творець перших «розумних» кібернетичних машин Вільям Росс Ешбі визначає інформацію як засіб обмеження розмаїтності. Французький дослідник в області кібернетики, мистецтвознавства і проблем масових комунікацій Абраам Моль визначає інформацію як міру оригінальності або міру складності (оскільки таке визначення зручне для аналізу творів мистецтва).

У цих визначеннях немає протиріччя. Усі вони відносяться до різних сторін багатогранного поняття інформації.

Існує два підходи до визначення природи інформації – атрибутивний та функціональний. Прихильники першого розглядають інформацію як об’єктивну властивість усіх матеріальних об’єктів (інформація – атрибут матерії). Прихильники другого стверджують, що інформація є умовою та результатом спрямованої активності, тому вона виникає тільки на соціально-свідомому рівні. Не викликає сумніву, що інформація, якою обмінюються члени суспільства, неодмінно пов’язана з віддзеркаленням реальності. Ще Н.Вінер розумів під інформацією позначення змісту, який одержують із зовнішнього світу в процесі пристосування до нього людини. При цьому слід підкреслити різницю в ставленні до пошуку та опрацювання інформації людиною та комп’ютером. Комп’ютер, безперечно, швидше опрацьовує інформацію, ніж людина, але це стосується тільки замкнутої системи. Із зовнішнім світом людина працює набагато ефективніше.

Таким чином,:

-      Інформація приймає участь у процесі передачі знань, сигналу, чи повідомлення;

-      Інформацією можуть бути поточні дані про величини в деяких галузях діяльності, систематизовані відомості щодо основних причинних зв’язків, котрі містяться в знанні як понятті більш загального класу, стосовно якого інформація є підлеглою;

-      Інформація – це знання (дані), передані будь-якою особою іншій чи набуті шляхом власного дослідження, або вивчення;

-      Інформацією є знання про якусь особу, подію, випадок чи щось подібне.

Якщо систематизувати різні підходи до визначення інформації, то можна відзначити три найбільш розповсюджені:

-      Інформація (концепція К.Шеннона) – міра невизначеності (ентропія) події. Кількість інформації в тому чи іншому випадку залежить від імовірності її одержання: чим більш ймовірним є повідомлення, тим менше інформації міститься в ньому.

-      Інформація це властивість (атрибут) матерії. Інформацію містять будь-які повідомлення, що можуть бути сприйняті людиною чи приладами.

-      Інформація це та частина знання, що використовується для орієнтування, для активної дії, для керування і самоврядування. Іншими словами, інформація – це діюча, корисна, «працююча» частина знань.

Інформація є продуктом і засобом функціонування та розвитку матеріальних систем. Вона притаманна:

-      біологічним системам, де вона виступає у формі біологічної/генетичної інформації, матеріальним носієм якої є ДНК та РНК, а матеріальною одиницею – ген. Змістом генетичної інформації є передача з покоління в покоління інформації про обмін речовин, структури живої клітини тощо;

-      соціальним системам, де вона виступає у різних формах соціальної інформації, матеріальним носієм якої є наукові знання, а матеріальною одиницею – зміст поняття. Змістом соціальної інформації є передача з покоління в покоління історичного досвіду суспільства, механізмів соціальної комунікації тощо.

-      технічним системам, форма інформації в яких різна: електромагнітне випромінювання, інформація на магнітних носіях – символьна, графічна, звукова тощо. Матеріальною одиницею вимірювання технічної інформації є біт.

Інформацію можна розрізняти:

-      за галузями знань – наукова, технічна, економічна, біологічна, медична інформація тощо;

-      за видом сприймання – зорова, слухова, смакова інформація тощо;

-      за структурно-метричними властивостями – параметрична, топологічна, абстрактна інформація.

Людині властиво суб’єктивне сприйняття інформації через деякий набір її властивостей. Усі види інформації мають спільні властивості та закономірності. До властивостей інформації можна віднести наступні:

-      інформація має цінність, яка визначається її актуальністю;

-      інформація може бути об’єктивною або суб’єктивною;

-      інформація нематеріальна, але не може існувати без матеріального носія (фізичне середовище, у якому поширюється чи фіксується інформація, називається носієм інформації),

-      інформація неадитивна (від англ. to add – додавати), тобто окремі повідомлення неможливо алгебраїчно додавати, від цього спотворюється зміст інформації;

-      інформація некомутативна, тобто окремі повідомлення неможливо переставляти місцями, від цього спотворюється зміст інформації;

Крім загальних властивостей, кожен з видів інформації має свої характерні особливості. Наприклад, такими особливостями для медико-біологічної інформації є неперервне створення, оновлення та передача від покоління до покоління спадкових ознак (спадкова інформація). Важливим є також те, що зберігання й передавання інформації в живих організмах здійснюється на молекулярному рівні.

З передачею, зберіганням і обробкою інформації пов’язані дії будь-якого автоматичного пристрою, поведінка живої істоти і саме життя. Накопичення великої кількості інформації в певній галузі людської діяльності приводить до серйозних проблем щодо її сприйняття та переробки. Так, розвиток медичної науки, впровадження в практику новітніх методик діагностики і лікування, застосування сучасних електронних засобів веде до значного зростання медико-біологічної інформації. При цьому можливості медичного персоналу щодо своєчасної швидкої та ефективної обробки цієї інформації, інтерпретації здобутих результатів залишаються на досить обмеженому рівні. Часто лікар розгублюється в цьому потоці інформації, він не може швидко одержати дані, необхідні в даний момент, а це негативно впливає на якість надання медичної допомоги.

Протиріччя між скромними можливостями людини і зростаючим потоком інформації можна розв’язати за допомогою комп’ютерів. Їх застосування полегшує процес збирання інформації про хворого й хвороби, дозволяє широко застосовувати медичні комп’ютеризовані системи, аналізувати здобуту інформацію і, нарешті, визначає прогрес у розвитку медицини та галузі охорони здоров’я.

Передача інформації. Схема передачі інформації. Відправник, канал, і одержувач

Всі ситуації комунікації передбачають наявність відправника інформації, одержувача її та каналу передачі. Між деяким відправником S й одержувачем R завжди є канал передачі T, через який проходить повідомлення (рис. 1).

Рис. 1. Загальна схема передачі інформації

Повідомлення можуть бути передані по різному (різним способом, різним алфавітом). Щоб інформацію більш економно і точно передати по каналам зв’язку, її треба відповідним чином закодувати. Повідомлення, яке закодували певним чином, приймає вигляд сигналів – носіїв інформації, що проходять по каналу. При переході до приймача, сигнали повинні прийняти знову загальноприйнятий вигляд. З цією метою сигнали проходять повз пристрій декодування, приймаючи форму, зручну для абонента.

-      У житті ми, як правило, оцінюємо одержані відомості із змістовної сторони: нові відомості сприймаємо не як визначену кількість інформації, а як новий зміст.

-      У техніці зв’язку кожному повідомленню, що передається, ставиться у відповідність комбінація сигналів, яка називається кодом, а сама операція переводу повідомлення у послідовність різних сигналів є кодуванням повідомлення. Зворотній процес перетворення комбінації сигналів у повідомлення називається декодуванням.

Звичайна людська мова, азбука Морзе, нотна грамота, малюнки є прикладом систем кодування даних. Своя система існує і в обчислювальній техніці. Вона основана на використанні двійкової системи числення, коли для подання інформації використовуються дві цифри: 0 та 1. Ці цифри називаються двійковими цифрами, або бітами. Таке подання є досить зручним: по-перше, одним бітом можна закодувати одне з двох понять: так (1) або ні (0); по-друге, один біт легко подати у вигляді сигналів різної фізичної природи: намагнічено (1) – не намагнічено (0); є струм (1) – немає струму (0); високий рівень напруги (1) – низький рівень напруги (0).

Найчастіше, люди, які посилають або отримують повідомлення, зацікавлені безпосередньо в повідомленні, а не в носії повідомлення або маршруті, який подолає повідомлення, щоб досягти одержувача. Наприклад, для телефонної розмови лікаря з пацієнтом не має ніякого значення чи передається сигнал, що несе повідомлення, через супутник або кабель. Зробимо ескіз загальної ситуації відправника, одержувача і каналу передачі. Така ситуація доречна для комунікацій між хворим і лікарем, з метою обміну важливими даними, медичними зображеннями або біологічними сигналами. Крім того, маючи справу зі збором даних і їхньою передачею, потрібно зазначити, що всі дані в охороні здоров’я мають джерело або відправника (звичайно хворий) і одержувача (звичайно лікар). Без передачі дані не зможуть досягти одержувача й не можуть бути інтерпретованими.

Середовище, в якому відбувається поширення сигналу, що несе інформацію, називається каналом зв¢язку(передачі). Найбільш типові і добре відомі канали зв’язку подано в таблиці 1.

Таблиця 1. Типи сигналів і каналів зв¢язку.

№

Вид сигналу

Канал зв’язку

1

Телефонний звязок

Телефонний кабель

2

Електронна інформація (поза комп¢ютером)

Мережевий кабель, телефонні лінії, оптичне волокно

3

Сигнал імунної відповіді

Кров, лімфа, міжклітинне середовище

4

Людське мовлення

Повітряне середовище

5

Нейросигнали

Аксони, нервове волокно

6

Електронна інформація (всередині комп’ютера)

Системна шина комп’ютера

Відправник передає сигнал s; під час передачі він проходить через канал передачі, в результаті чого відбувається накладення на сигнал s шуму n, таким чином, що на вузлі одержувача маємо суміш m = s + n.

Якщо ми узагальнимо різні ситуації, у яких залучені відправник S, канал T і одержувач R, ми можемо розрізнити п’ять різних конфігурацій S, R і T.

1. S ® R (Одностороння комунікація)

Це ситуація односторонньої передачі, у якій відомі і відправник, і одержувач і у якій одержувач зацікавлений у повідомленні безпосередньо. Канал передачі не приймається до уваги. Прикладом вищезазначеної передачі є вислуховування серця (S – це серце; s – це виразний звук, який генерується скороченням клапанів серця й серцевих шумів; n міг би бути диханням пацієнта (чи лікаря) або шумом у кімнаті; R – це стетоскоп та вуха; і T – це повітря між серцем і перетворювачем).

2. S « R (двоспрямована комунікація)

Це конфігурація двоспрямованої комунікації. Тут, знову ж таки, відомі відправник й одержувач, але тільки одержувач зацікавлений у повідомленні, яке передається відправником. Прикладом є розмова між хворим й лікарем, з приводу історії хвороби (S – це хворий, що відповідає на питання лікаря; s – це сама розповідь; n – це шум від зайвих чи неправильно зрозумілих слів; R – це лікар, який як слухає, так і задає питання; і T – це канал між голосом й вухами як хворого, так й лікаря.

3. S = R (відправник – це одержувач)

У цій ситуації, відправник й одержувач – це один пристрій. У типових ситуаціях, ми зацікавлені не в повідомленні як такому, а в каналі передачі, що є об’єднаним одержувача та відправника. Наприклад – ультразвук, що генерується масивом п’єзоелектричних кристалів і луни, що отримано від границь тканин (S – це сигнали, що посилається ультразвуком в тканину; s – це надзвукова хвиля декількох мегагерців, що генерується кристалами; n спотворення відображення, отримане від інших тканин; R – це такі ж кристали, які генерували надзвукову хвилю, і які зараз отримують луну; і T – це канал між кристалами через тканину й назад до таких же кристалів).

4. S ® ? (немає одержувача)

У цій ситуації одержувач не присутній, або не звертає увагу, або не має ніякого правильного перетворювача. Це трапляється, наприклад, у випадках невиявлення всіх симптомів, що супроводжують хворобу (напр., у випадку генерації серцем екстрасистолів, які не виявлені).

5. ? ® R (немає відправника)

Це типова ситуація в медицині, у якій симптоми виявлені, але причина симптомів все ще невідома. Наприклад, спостереження відхилення значень в хімії крові без можливості стеження за органом, що викликає відхилення.

Носії повідомлень

Зростаючі потоки повідомлень, необхідність зберігання їх у великих обсягах сприяли розробці і застосуванню носіїв повідомлень, що забезпечують можливість довготривалого їх зберігання в досить компактній формі. Носій – фізичне середовище, в якому зберігаються повідомлення. Прикладом носія повідомлення є медична картка, рентгенівська плівка, електромагнітна хвиля, тощо.

Носії повідомлень поділяють на довгоіснуючі та недовгоіснуючі. Подання повідомлень на довгоіснуючих носіях називають письмом. Прикладом може бути послідовність друкованих чи рукописних знаків, що сприймаються зором (письмо, що сприймається на дотик сліпими) – записи в медичній картці пацієнта, кардіограма, рентген, тощо. Прикладами повідомлень на недовгоіснуючих носіях є повідомлення, що передаються телефоном, жестами.

Будь-який живий організм як єдине ціле спілкується із зовнішнім світом, використовуючи фізичні або хімічні носії (голос, жест, запах). Важливим прикладом передачі інформації є передача генетичної інформації, що пов’язана з молекулами ДНК (дивись рисунок 2). Ці молекули складаються з ланцюга вуглеводних та фосфатних груп однакового складу і кожна вуглеводна група з’єднана з однією азотистою основою: аденін (А), гуанін (Г), цитозін (Ц) і тімін (Т).

Рис. 2. Схема передачі генетичної інформації

Всі молекули ДНК відрізняються послідовним чергуванням відповідних основ (А, Г, Ц, Т), тобто первинне повідомлення знаходиться у хромосомах ядра клітини і записано у чотирьох літерному алфавіті молекул ДНК. Кількість інформації, яка зберігається у хромосомах log 41000000 =2 000 000 біт.

Цієї інформації більше, ніж достатньо для і передачі щодо наслідування даних ознак.

Передавання інформації до дочірніх клітин відіграє фундаментальну роль в усіх життєвих процесах, роль «повідомлення» a1, що передається грає набір хромосом (набір молекул ДНК) вихідної клітини, а «повідомлення» b1 , на виході – це набори хромосом двох повних клітин. Одержане «повідомлення» b1 анулює питання про перешкоди, але питання про перешкоди (наприклад, радіоопромінення клітин) можуть бути причиною мутації.

Перейдемо до передавання інформації від хромосом до цитоплазми клітини. Основна роль належить білковим речовинам – ферментам, завдяки яким відбуваються в організмі біохімічні реакції. Синтез білків відбувається в рибосомах. Білкові молекули мають приблизно 20 амінокислот. Таким чином, на «виході» лінії зв’язку є рибосоми і «повідомлення» b1 на виході – це білок. Це повідомлення записано на 20-ти літерному алфавіті амінокислот. Головну роль у процесі передачі інформації від ДНК хромосом до білкових молекул мають молекули РНК. На молекулах ДНК хромосом, як на «шаблоні» синтезуються молекули РНК (інформаційні РНК, які проникають у рибосоми). Таким чином схема передачі генетичної інформації має вигляд:

Роль «повідомлення» на вході a1 і «повідомлення» на виході b1 грають ДНК і білок, а роль «сигналу» на вході a і «сигналу» на виході b – молекули і РНК.

Визначення кількості інформації

Використання термінів «більше інформації» або «менше інформації» має на увазі якусь можливість її виміру (або хоча б кількісного співставлення). При суб’єктивному сприйнятті вимір інформації можливий лише у разі встановлення деякої порядкової шкали для оцінки «більше»-«менше», та й то суб’єктивної

Існують декілька підходів до визначення міри кількості інформації. Розглянемо три основних: структурний (синтаксичний), статистичний і семантичний (змістовий).

За структурним підходом вимірювання інформації проводиться шляхом підрахунку числа інформаційних елементів або комбінацій з цих елементів. Якщо маємо об’єкт, який може знаходитися в одному з N рівноймовірних станів, то за визначенням Шеннона, кількість інформації І в повідомленні про те, що об’єкт знаходиться у будь-якому одному стані, визначається формулою:

I = log2N.

Наприклад, при реалізації однієї з двох рівноймовірних незалежних подій (результат підкидання монети) ймовірність реалізації однієї з них дорівнює 1/2. Число можливих станів N = 2, тоді I = log22 = 1. Отримана таким чином одиниця інформації називається бітом. Тобто біт – кількість інформації, яка міститься у повідомленні про найпростішу двопозиційну ситуацію типу: «сигнал є», «сигналу немає» , «так» або «ні», 1 або 0.

Інтуїтивно зрозуміло, що чим більш рідкою й незвичайною є подія (тобто чим вона менш ймовірна), тим більше вона несе в собі інформації, тому що інакше вона є легко передбачуваною, а значить має малу інформаційну цінність. Виникає запитання, у якому випадку інформації більше – при киданні монети або при киданні кубику? Очевидно, що при киданні кубику, оскільки імовірність випадання певної грані – 1/6, а число можливих станів N = 6, тобто

I = log26 = 2,6 біт.

Важливою перевагою застосування логарифмічної міри є властивість адитивності. Ця властивість полягає у тому, що коли повідомлення дістаються від незалежних об’єктів, які мають відповідно N1 i N2 можливих станів, то загальна кількість інформації про стан цих об’єктів визначається формулою:

I = log2N1 + log2N2.

Структурний підхід до визначення кількості інформації є ідеальним для застосування в обчислювальній техніці, яка оперує з інформацією, закодованою тільки двома символами: 0 і 1.

У статистичному підході, запропонованому К.Шенноном (1948 р.), ступінь невизначеності (а значить і кількість інформації) можна характеризувати за допомогою ймовірності. Згідно з ним, кількість інформації, яка міститься у повідомленні про те, що відбулася одна будь-яка подія Ai з кількох можливих, тим більша, чим менша ймовірність появи цієї події [P(Ai)].

Повідомлення про подію, яка має тільки два однаково можливих результати, містить 1біт інформації: якщо ймовірність кожного результату P(Ai) = 0,5 , то . Це повністю відповідає означенню кількості інформації за структурним підходом. Якщо ж заздалегідь відомо, що подія відбудеться, P(Ai) = 1, то кількість інформації про таку подію I = log21 = 0. Такий стан речей, звичайно, не означає, що коли в повідомленні немає нової для споживача інформації, то це не є інформація. Інформаційний характер повідомлення зберігається, бо його мета була повідомити інформацію. Або, при футбольному матчі між сильною та слабкою командами ймовірність перемоги сильної команди велика, ймовірність нічийного результату набагато менша; ймовірність поразки – зовсім мала. Звідси й випливає, що кількість інформації – це міра зменшення невизначеності у повідомленні.

На практиці важливою є чисельна оцінка ступеня невизначеності різноманітних результатів дослідів. Нехай відбувається множина незалежних подій: подія A1 – n1 раз, подія A2 – n2 раз, …, подія Ak – nk раз. Тоді загальна кількість інформації дорівнює: Ізаг = I1n1 + I2n2 + … + Iknk , a оскільки  , то 

Оцінимо середню кількість інформації, яку ми отримуємо, коли відбувається деяка одна подія із усіх: де тоді

 А оскільки  то

Тобто, середня кількість інформації дорівнює зменшенню ентропії в результаті реалізації події.

Повідомлення усуває невизначеність, доставляючи кількість інформації, що дорівнює зменшенню ентропії. Отже, ентропія є мірою відсутньої інформації про стан системи. За знаком вона протилежна кількості інформації. Тому кількість інформації можна вимірювати зменшенням ентропії. Зауважимо, що ентропія неможливої події дорівнює нулю. Проте, ані структурний, ані статистичний підходи не враховують зміст, цінність і корисність інформації. Ці характеристики оцінюються семантичною мірою інформації. Семантична концепція інформації, виникла як спроба виміру змісту повідомлень у формі суджень, що є носіями знань, що можуть бути зрозумілі людиною

Можна оцінювати цінність інформації Іц шляхом визначення зміни ймовірності досягнення мети при отриманні інформації:  де Р0 – ймовірність досягнення мети до отримання інформації, а Р1 – ймовірність досягнення мети після отримання інформації. При цьому можливі три випадки. Здобута інформація може не змінювати ймовірності досягнення мети (Р0 = Р1 ). Тоді Іц = 0, таку інформацію називають порожньою. Наприклад, інформація про прогноз погоди під час постановки діагнозу. Можливий випадок, коли Іц > 0 (одержання лікарем результатів аналізів, що допомагають з’ясувати стан хворого), таку інформацію називають корисною. А можливий випадок, коли Іц < 0. Таку інформацію можна назвати дезінформацією (невірно зроблені аналізи, несправна медична апаратура тощо). Семантичний підхід до визначення кількості інформації може бути застосований для оцінювання інформаційної цінності симптомів Iц при постановці діагнозів різних захворювань. Суть методу полягає в наступному:

        (10)

де  – умовна ймовірність симптому Si при захворювані Bj, яка показує, як часто трапляється цей симптом при даному захворюванні; P(Si) –імовірність симптому Si у розглядуваному класі захворювань, що характеризує, як часто трапляється цей симптом серед усіх захворювань даного класу.

Застосування формули (10) передбачає статистичне дослідження великої кількості історії хвороб з перевіреними діагнозами. Наприклад, таким дослідженням встановлено, що симптом порушення серцевого ритму буває приблизно 92 рази серед 100 випадків інфаркту міокарда. Отже, умовна ймовірність цього симптому дорівнює 0,92. У класі схожих захворювань, об’єднаних назвою «гострий живіт» (інфаркт міокарду, перитоніт, крупозне запалення легенів, тромбоемболія), цей симптом трапляється приблизно у 25% випадків. Тоді інформаційна цінність симптому порушення серцевого ритму при інфаркті міокарду серед даного класу захворювань визначиться так :

= 1,7 біт .

З аналізу отриманого результату випливає, що такий симптом є цінним для діагностики інфаркту міокарду.

Представлення інформації в комп’ютері

Для автоматизації роботи з даними різних типів важливо уніфікувати форму їх подання. Для цього використовується прийом кодування. Система кодування, яка використовується в обчислювальній техніці, називається двійковим кодом і заснована на поданні даних послідовністю двох знаків 0 і 1. Ці знаки називаються двійковими цифрами. Всі данні для обробки на комп’ютері повинні бути перетворені в таку цифрову форму.

Одиницею інформації в комп’ютері є біт, тобто двійковий розряд, який може набувати значення 0 або 1 («так» чи «ні», «істина» чи «хиба» тощо). Біт є досить дрібною одиницею виміру даних, тому біти об’єднуються в групи по 8 біт – байти. В обчислювальній техніці найчастіше застосовують такі одиниці вимірювання інформації, як:

-        1 байт = 23 біт = 8 біт;

-        1 Кбайт = 210 байт = 1024 байт;

-      1 Мбайт = 210 Кбайт = 1024 Кбайт;

-      1 Гбайт = 210 Мбайт = 1024 Мбайт.

Системи числення

Автоматизація будь-якого процесу вимагає уніфікації виду і форми представлення, як вихідного стану системи так і проміжних її характеристик. У теорії інформації розроблені спеціальні прийоми оптимального представлення даних шляхом їхнього кодування, тобто вираження даних одного типу через дані іншого типу. Система кодування, що існує в обчислювальній техніці, називається двійковим кодуванням і заснована на представленні даних послідовністю двох знаків «0» і «1». Ці знаки називаються двійковим кодом. Усі дані (наприклад, біосігнали, символьні, графічні зображення тощо) для обробки на комп’ютері повинні бути перетворені в таку цифрову систему.

Представлення даних за допомогою двох (нуль і одиниця), а не десяти цифр, значно спрощує роботу комп’ютера, полегшує систему обміну даними, що зовні виявляється в істотному збільшенні його швидкодії.

Системою числення називається сукупність правил і знаків для подання числової інформації.

Розрізняють два типи систем числення – позиційна (арабська) та непозиційна (римська). Система числення вважається позиційною тоді, коли значення кожної цифри залежить від її місця в запису числа. Кількість усіх цифр системи числення називається її основою. Цифри, записані в ряд, утворюють число. У конкретному числі кожна цифра займає певну позицію, яку оцінюють «вагою» — показником степеня основи числення.

Може існувати безліч систем числення, проте практичного застосування набули: бінарна, трійкова, вісімкова, десяткова, шістнадцяткова. Всі системи числення можуть бути переведені в будь-яку іншу.

Десяткова система числення

Найбільш поширеною системою числення є десяткова система. Для зображення будь-якого числа в такій системі використовується десять різних цифр, від 0 до 9. Отже, основа такої системи дорівнює 10. У першій справа позиції десяткового числа стоять одиниці. Вважають, що вага цієї позиції дорівнює 10°, у наступній позиції стоять десятки — вага її 101 і т. д. Присвоєння десяткової ваги кожній позиції, наприклад, десяткового числа 6394 можна подати наступною таким чином:

Число

6

3

9

4

Вага

103

102

101

100

Будь-яке десяткове число можна записати в так званій розгорнутій формі. Для цього треба кожну цифру в числі помножити на вагу тієї позиції, в якій вона знаходиться, і всі результати множення підсумувати:

6394(10) = 4 × 100 + 9 × 101 + 3 ×102 + 6 ×103.

Двійкова (бінарна) система числення

У двійковій системі числення для запису будь-якого числа використовуються тільки дві цифри: 0 і 1. Отже, основою такої системи числення є 2. Як і в десятковій системі, кожна цифра двійкового числа займає певну позицію, і кожній позиції відповідає своя вага. Крайня справа позиція в двійковому числі має вагу 2°, наступна - 21 і т. д. Покажемо на прикладі присвоєння ваги кожній позиції двійкового числа 10101 (читається «один нуль один нуль один»). Маємо розгорнуту форму:

10101(2) = 1 × 20 + 0 × 21 + 1 × 22 + 0 × 23 + 1 × 24 = 21(10).

Помноживши і підсумувавши результати в розгорнутій формі двійкового числа за правилами арифметики, дістанемо значення цього числа в десятковій системі числення. У наведеному прикладі двійкове число 10101 має ту саму величину, що й десяткове число 21.

Кількість разрядів при двійковому запису числа визначає величину числа, яке може бути представленим. Наприклад, якщо є 3 разряди, то можна представити 23=8 чисел. Нижче приведено всі варіанти запису трьох разрядного двійкового числа:

 

Десяткові числа

 

0

1

2

3

4

5

6

7

Двійкові разряди

20

0

1

0

1

0

1

0

1

21

0

0

1

1

0

0

1

1

22

0

0

0

0

1

1

1

1

Переведення числової інформації з десяткової системи числення в двійкову

Існує загальне правило переведення чисел з однієї системи в іншу. Згідно з цим правилом (дивись рисунок 3) перетворюване ціле число треба розділити на основу тієї системи числення, в якій воно повинно бути записане. Зокрема, якщо десяткове число треба записати в двійковій системі числення, то його необхідно розділити на основу цієї системи, тобто на 2.

Рис. 3. Переведення чисел з однієї системи в іншу

Остача від ділення на 2 може дорівнювати або 0, або 1. Значення остачі присвоюється молодшому розряду шуканого двійкового числа. Результат ділення на першому кроці необхідно розділити ще раз на 2. Остача, 0 або 1, записується в наступний за старшинством розряд двійкового числа. Аналогічну процедуру необхідно повторювати доти, доки частка від чергового ділення не буде дорівнювати нулю. Тоді остача від останнього ділення буде значенням старшого розряду двійкового числа:

Таким чином, в результаті перетворення десяткового числа 6 у двійкову форму дістанемо число 110.

Кодування нечислової інформації

Будь-яка нечислова інформація також може бути закодована за допомогою двох цифр: 0 і 1. Покажемо, як закодувати, наприклад, текст якого-небудь повідомлення, складеного українською мовою. Український телеграфний алфавіт містить 31 літеру (не розрізняються «і» та «ї») Враховуючи ще пропуск між словами, маємо 32 символи, тобто 25. Отже, кожен символ можна позначити п’ятизначним двійковим числом.

Наприклад:

А - 00000

В - 00010

Д - 00100

Є - 00110

Б - 00001

Г - 00011

Е - 00101

Ж - 00111

З - 01000

М - 01110

Т - 10100

Ш - 11010

И - 01001

Н - 01111

У - 10101

Щ - 11011

І, Ї - 01010

О - 10000

Ф - 10110

Ь - 11100

Й - 01011

П - 10001

Х - 10111

Ю - 11101

К - 01100

Р - 10010

Ц - 11000

Я - 11110

Л - 01101

С - 10011

Ч - 11001

Пропуск - 11110

Тоді словосполучення «медична інформатика» у такому коді має викляд:

01110 00101 00100 01001 11001 01111 00000 11110 01010 01111 10110 10000 10010 01110 00000 10100 01001 01100 00000.

За допомогою цифр 0 і 1 можна також закодувати інформацію, яка міститься в якому-небудь малюнку. Для цього малюнок розбивають на маленькі квадрати. Якщо в квадраті переважає чорний колір, його позначають одиницею, в противному разі - нулем. Потім, проходячи всі квадрати по рядках зліва направо, а рядки - зверху вниз, записують послідовність нулів і одиниць

Логічні елементи в комп’ютері

В основі роботи обчислювальної техніки лежать елементарні схеми, які називають логічними елементами та тригерами. На базі цих схем будуються вже більш складні, так звані функціональні вузли ЕОМ: регістри, лічильники, суматори, дешифратори та ін. Останні, в свою чергу, використовуються в пристроях ЕОМ: в пам’яті, процесорі, пристроях введення-виведення.

Логічними елементами називаються електронні моделі логічних функцій. З’єднуючи такі схеми-моделі між собою, можна будувати різні автоматичні пристрої. У загальному вигляді логічний елемент можна подати у вигляді електронного блока, який має кілька входів і один вихід (рисунок 4).

На будь-який з входів можна подати напругу від зовнішнього джерела. Якщо на вхід подано напругу строго визначеної величини, то стан входу при цьому позначається символом 1. Якщо напруга на даному вході відсутня або дуже мала, то такий стан позначається символом 0. Аналогічні міркування наводяться й для виходу: якщо в результаті дії двох вхідних напруг з’являється напруга на вході, то вважають, що Y = 1, у противному разі Y = 0. Слід зазначити, що може бути й обернене позначення станів входів і виходів, тобто наявність напруги позначається як 0, а відсутність - як 1.

Таким чином, входи логічного елемента відіграють роль логічної функції, яка залежно від аргументів набуває одного з двох значень - або 0, або 1.

Рис. 4. Логічний елемент

Предмет та об’єкт медичної інформатики

Перед людством постає проблема споживання інформації. Людина не може осягнути навіть маленької частки того потоку інформації, який приходить до неї різними інформаційними каналами. Цю проблему можна вирішити тільки шляхом упорядкування інформації, її сортування та спеціалізації. при розв’язанні різних задач медицини та охорони здоров’я визначальними характеристиками є час та інформація. Швидкість та якість отримання та обробки інформації стали сьогодні умовою існування та прогресу галузі. Цю проблему неможливо вирішити без використання інформаційних комп’ютерних технологій.

Впровадження інформаційних технологій в повсякденну практику охорони здоров’я веде за собою корінні зміни в організації праці багатьох медиків. Кожен етап розвитку системи охорони здоров’я та медицини пов’язаний з появою нових інтегрованих областей знань, які несуть в собі загальнонаукові основи: медична кібернетика, економіка, охорона здоров’я, менеджмент і маркетинг тощо. Інформатизація та бурхливий розвиток інформаційних процесів в системі охорони здоров’я в 70-х роках ХХ століття спочатку за кордоном, а потім і в нашій країні привели до становлення самостійної науки – медичної інформатики.

Медична інформатика (МІ) – це галузь науки, що швидко розвивається. Вона орієнтована на біомедичну інформацію (дані та знання, їх зберігання, передачу та обробку, використання для розв’язання проблем або прийняття рішень). Вона вивчає закономірності і методи одержання, зберігання, опрацювання і використання знань у медичній науці та практиці з метою розширення обріїв і можливостей пізнання, профілактики і лікування хвороб, охорони і поліпшення здоров’я людини. Це наукова дисципліна, що містить систему знань про інформаційні процеси в медицині, системі охорони здоров’я та суміжних дисциплінах, обґрунтовує та визначає способи та засоби раціональної організації та використання інформаційних ресурсів з метою охорони здоров’я населення.

Медична інформатика сьогодні – це цілий комплекс наукових напрямів, що відрізняються один від одного як поглядом, так і тими методами, які в них використовуються. І сьогодні продовжується диспут про те, який метод кращий для медицини – теоретичний чи експериментальний: це здорове протиставлення поглядів емпіричного дослідження і результатів наукових досліджень. Теоретичні припущення були переважно основою раціональної практичної медицини. Якщо колись медицина вважалась мистецтвом, до зараз все більше звертаються до її теоретичного обґрунтування, надається перевага розвитку формальних теоретичних методів, які б впроваджувались в медичну практику. Разом з тим розвиваються і медичні знання, включно до молекулярного та генетичного рівнів.

Експериментальна наука не завжди може відповісти на запитання про природу захворювання та методи його лікування. Медичний експериментальний пошук відбувається в лабораторіях та клініках. Одним з основних методів дослідження в медичній інформатиці є математичне моделювання з використанням комп’ютерів – це універсальна методологія, основний інструмент математизації всіх медичних знань.

Медична інформатика стала необхідною з того часу, коли почався перехід від розрізненого використання комп’ютера до цілісних інформаційних технологій. Як і всі наукові дисципліни, медична інформатика має предмет вивчення – інформаційні процеси (під час яких відбувається збір, обробка, накопичення, зберігання, пошук, розповсюдження та використання інформації), пов’язані з медико-біологічними, клінічними та профілактичними проблемами медицини.

Завданнями медичної інформатики є:

-      дослідження інформаційних процесів в медицині;

-      розробка нових інформаційних технологій медицини;

-      вирішення наукових проблем створення та впровадження обчислювальної техніки в медицину.

Тоді як об’єктом вивчення виступають інформаційні технології в системі охорони здоров’я, провідною частиною якої є охорона здоров’я та елементи системи за такими рівнями управління та організації, як: державний (або регіональний); територіальний (або область, місто, район); рівень медичного закладу (лікувально-профілактичний заклад, науково-дослідний інститут, ВНЗ, служби забезпечення ліками та медтехнікою тощо); індивідуальний / базовий (або рівень контакту «лікар-пацієнт»). На кожному із зазначених рівнів та між ними відбувається обмін інформацією у вигляді інформаційних потоків. Інформаційні потоки в медико-соціальному середовищі впорядковуються для: вдосконалення організаційної структури управління системою охорони здоров’я; оптимізації процесів в медицині з метою підвищення якості лікування та контролю за станом здоров’я; вдосконалення системи документації; автоматизації процесів одержання, збору, збереження, пошуку, передачі та використання інформації.

Від впорядкованості інформаційних потоків залежать чіткість функціонування медицини в цілому як галузі та ефективність управління нею. Впорядкування інформаційних потоків на всіх рівнях підвищує рівень функціонування системи охорони здоров’я й дозволяє економно використовувати кадрові, фінансові та матеріальні ресурси. Застосування положень і принципів медичної інформатики як науки допомагає оптимальним чином опрацювати медичну інформацію, отримувати потрібні практичні результати і приймати правильні рішення, ефективно використовувати інформаційні ресурси. Останні можуть існувати як в пасивній формі (медичні книги, патентні описи, аудіо-, відеозаписи та інші «розпорошені» знання), так і в активній формі (у вигляді електронної інформації, з якою має справу комп’ютер).

Роль медичної інформатики в науково-практичному обґрунтуванні та використанні сучасних технологій полягає в знаходженні нових рішень на стику формального та логічного підходів з емпіричним описовим характером медицини. Основою основ при роботі з інформацією є мислення та логічний аналіз. Саме вони лежать в основі клінічного діагнозу – фіксованого на інформаційному носії висновку лікаря про локалізацію, характер та стадію захворювання, яке обґрунтовує оптимальний вибір лікувальної тактики (керуючої дії) в межах наявних медичних ресурсів.

Лікар-клініцист, в основному, працює з даними. Його задача в системі надання медичної допомоги – отримання та подання для подальшої роботи персоніфікованої інформації про пацієнта. В клінічному діагнозі лікар фіксує інформацію як результат аналізу та оцінки відомостей про біологічні якості та індивідуальне здоров’я пацієнта.

Медична інформація та її види

Медична інформація відображає дані та результати медичних наукових досліджень й медичної практики. З одного боку, вона відображає процеси та явища в системі охорони здоров’я (тобто є засобом, що використовується лікарями під час медичної практики), з іншого боку, вона може бути результатом роботи інформаційно-обчислювальних центрів, спеціалістів оргметодвідділів тощо.

Впровадження обчислювальної техніки загострило задачу класифікації медичної інформації. На початку роботи треба визначити рівень формалізації матеріалу, призначеного для вводу в комп’ютер, а потім встановити ознаки, за якими проводитиметься класифікація. Такими ознаками може бути:

-      етап утворення інформації (вихідна, проміжна, кінцева);

-      умови збереження та використання (постійна, змінна, умовно-постійна);

-      періодичність використання (оперативна, поточна, перспективна);

-      функціональний зміст (клінічна, експериментальна, економічна, кадрова, фінансова, організаційна тощо).

Класичний приклад формалізованого документу – формалізована історія хвороби, що використовується в багатьох інформаційних системах.

Інформація, дані, знання

Інформація може бути подана у вигляді даних. Якщо інформація – це результат взаємодії, що реально використовується в потоковий момент часу, то дані являють собою вже зареєстровані сигнали (при цьому фізичний метод реєстрації може бути довільним). Це – повідомлення, спостереження які не використовуються, а тільки зберігаються. Якщо з’являється можливість використати їх для зменшення неповноти знань про що-небудь (виникає взаємодія), то вони перетворюються в інформацію. Як тільки ця взаємодія завершується, ми знову маємо справу з даними, але поданими вже в іншій формі. В даному випадку ми маємо справу з інформаційним процесом. Такий процес являє собою цикл утворення інформації і збереження її у вигляді нових даних. Інформація існує досить нетривалий термін часу, а інформаційний процес триває стільки, скільки існують носії інформації.

Під час інформаційного процесу дані перетворюються з одного виду в інший за допомогою різних методів. Опрацювання даних містить в собі багато операцій, серед яких можна виділити наступні:

-      збір даних – накопичення даних з метою забезпечення їх повноти для прийняття рішень;

-      формалізація даних – зведення даних, одержаних з різних джерел, до однакової форми;

-      фільтрація даних – відкидання «зайвих» даних, які не потрібні для прийняття рішення;

-      сортування даних – впорядкування даних за певною ознакою;

-      групування даних – об’єднання даних за певною ознакою з метою їх більш зручного використання;

-      архівація даних – організація збереження даних в зручній та легкодоступній формі, як правило, в більш економному форматі;

-      захист даних – комплекс заходів, направлених на запобігання втрати, модифікації або відтворення даних;

-      транспортування даних – прийом та передача даних між віддаленими учасниками інформаційного процесу;

-      перетворення даних – переведення даних з однієї форми (або структури) до іншої.

Відповідно до методу реєстрації дані можуть зберігатись і транспортуватись на носіях різних видів. В обчислювальній техніці в ролі носіїв інформації виступають різноманітні магнітні диски, стрічки, оптичні диски тощо. Повний перелік операцій з даними набагато ширший, тому можна зробити висновок: опрацювання інформації має високу трудомісткість і потребує автоматизації.

За аналогією з перешкодами в каналах провідного і радіозв’язку будемо називати їх інформаційними шумами. Шум – це повідомлення, що не несе корисної інформації, тобто не мають відношення до задачі, що вирішується, але передані в органи управління і переробляються ними. Наявність великої кількості шумів може перешкоджати ефективному управлінню більше, ніж навіть дезінформація.

Мова характеризується певною надмірністю інформації, тобто можливістю передати осмислений текст меншою кількістю літер. Кожна літера в тексті несе менше інформації, ніж може нести потенційно. Надмірність інформації необхідна тому, що передача повідомлення по деякому каналу зв’язку обов’язково пов’язана із шумами, що порушують передачу (на цьому заснована дитяча гра в зіпсований телефон). Корабель, що терпить нещастя, багаторазово радирує те саме повідомлення SOS, щоб підвищити імовірність його прийому. Інформація відіграє ключову роль при інтерпретації даних і прийнятті рішень. Тому важливо знати, що таке інформація і розуміти різницю між даними, інформацією й знанням. З’ясуємо, як можна одержати надійні дані, яким чином з даних отримується інформація, які знання необхідні для інтерпретації даних і як ці дані можуть бути збережені в комп’ютері.

Дані[1] – результат спостережень навколишнього світу, що фіксуються за допомогою органів почуттів або приладів. Вони використовуються для зв’язку, інтерпретації і обробки людьми або машинами. Інтерпретована форма даних, інформація – це важливі і корисні факти, отримані з даних, або власне інтерпретовані дані.

Від інформації дані відрізняються тим, що не впливають на процес прийняття рішення, поки вони не організовані відповідним чином, не задіяні і на їхній підставі не прийняте певне рішення. Інформацією можуть бути лише ті дані, що усувають невизначеність. Факти, спостереження, записи, що зберігаються на інформаційному носії, у пам’яті ЕОМ або людини, залишаються даними доти, поки їх не використовують. Дані є інформацією лише в момент їхнього використання. Дані – пасивні, інформація – активна. Ті самі повідомлення в той самий момент можуть бути для однієї системи інформацією, а для іншої залишатися даними, якщо вони перебувають за межами досяжності тієї системи.

Знання[2] – форма існування і систематизації результатів пізнавальної діяльності людини – це відомості, що пройшли перевірку, які узагальнені у вигляді законів, теорій або інших уявлень і поглядів, тобто – підсумок пізнавальної діяльності. Знання – підтверджується дослідом або практикою, відповідністю очікуваного і спостерігаємого результатів. Знання – це цілісна і систематизована сукупність понять про закономірності природи, суспільства і мислення, накопичених людством у процесі активної перетворюючої виробничої діяльності і спрямована на подальше пізнання і зміну об’єктивного світу.

Типи медичних знань.

Існують декілька аспектів щодо класифікації та структуризації знань. З однієї точки зору знання можна поділяти на висловлені і особисті.

Висловлені знання – теорії, основані на дисциплінах і концепціях, які отримані від систематичних знань – традиційних засобів, за допомогою яких вища освіта будує свої плани та програми Вироблені до цих теорій практичні принципи, що базуються на прикладній сфері професійної діяльності з конкретними прикладами випробуваних і перевірених випадків. Більшість висловлених знань загальнодоступні або закодовані.

Особисті знання. На відміну від систематизованих знань, які знаходяться в опублікованій формі, особисті знання індивідуально набуваються досвідом. Більша частина цих знань вважається звичною і не піддається подальшому аналізу як власником, так і іншою особою.

Джерелом даних, що враховуються лікарем є саме пацієнт. На рисунку 5 показано як у процесі інтерпретації чи обговорення одержується інформація, яка впливає на прийняття лікарем подальшого рішення.

Рис. 5. Перетворення даних у інформацію та знання.

Стрілка з написом «Інформація», позначає первинний зворотній зв’язок пацієнта з лікарем. Докладно вивчаючи інформацію про результати дослідження багатьох пацієнтів, шляхом індуктивного[3] мислення лікар підходить до розуміння невідомих досі фактів та отримує нові знання. Ці знання додаються до загальної системи медичних знань і, в свою чергу, використовуються для інтерпретації інших даних. Збір та інтерпретація, обробка та збереження даних може здійснюватися за допомогою комп’ютерів.

Інформаційний медичний документ

Велика частина медичних даних фіксується в різноманітних документах (наприклад, історія хвороби, направлення на дослідження, результати аналізу, рецепт, звіт про діяльність медичної установи, реферат статті медичного журналу тощо). Звичайні медичні документи не придатні або мало придатні для автоматизованої обробки.

Медичний документ, як правило, має складну структуру: багато розділів, пунктів, таблиць тощо. Вони створюються у вигляді стандартизованих історій хвороб, карт етапних епікризів, карт по окремих видах досліджень, паспортів установ охорони здоров’я. Всі ці документи мають певну форму, тобто внутрішню структуру, що відображає будову, зв’язок і спосіб взаємодії частин елементів об’єкту або явища, інформація про які фіксується в даному документі. Фахівець повинен вміти заповнити відповідні стандартні форми медичних документів.

Як правило, в медичних документах фіксуються такі дані, як:

-      паспортно-демографічні – відомості про прізвище, ім’я, по-батькові хворого, рік і місце народження, про характер роботи, про родичів;

-      дані про структуру і функцію медичних установ, що відображають основний процес медичної установи; для лікувальної установи це, наприклад, дані щодо можливих в даній установі лабораторних та інструментальних методів досліджень;

-      статистично-управлінські дані, що становлять основу для подальших розрахунків показників державної медичної статистики (наприклад, структура установи) і показників, що характеризують роботу лікаря, або відділення та установи в цілому; сюди відносяться показники точності постанови діагнозів (відповідно класифікації ВООЗ), тривалості перебування в стаціонарі, ступеня відновлення працездатності, розбіжності в діагнозах;

-      планові показники, дані про господарську і бухгалтерську діяльність медичних установ.

Комп’ютерні бланки медичних інформаційних документів звичайно містять дві частини: пояснення і зміст. У частину пояснення включається описова і пояснювальна інформація, що полегшує заповнення документа, але не вводиться в ПК. В змістову частину включаються необхідні дані, коди, службові знаки, відведені місця для внесення необхідних записів. Для зручності роботи обидві частини в документі розділено. Документ заповнюється лікарем.

Інформаційні документи як носії інформації, що містять початкові дані у впорядкованому вигляді і придатні для звичайного використання та для підготовки даних до введення в ПК, складають основу інформаційної бази різних комп’ютерних систем. Інформаційний документ відрізняється від звичайного медичного документа тим, що в ньому поєднуються дві функції: функція звичайного документу та функція збору і підготовки даних для введення в комп’ютер. Таким документам притаманні безперечні переваги: скорочується час підготовки початкової інформації, виключається додаткова робота по її переписуванню; зменшується кількість помилкових записів; спрощується контроль за проходженням документа в процесі його обробки.

Однією з найважливіших умов, що забезпечують ефективність обробки медичної інформації, є її уніфікація. Статистичні матеріали використовуються для формування оперативно-довідкової та звітної інформації, яка більш придатна для прийняття рішень, ніж первинні дані. Дані, що згруповані та подані в табличній формі, є найкращим матеріалом для виявлення певних тенденцій та закономірностей.

Медична інформація може бути класифікована відповідно до дисциплінарних та проблемних властивостей, до об’єктної ознаки (лікувально-профілактична установа, матеріально-технічна база, лікувальні засоби тощо), до видів інформації (економічна, наукова, нормативно-правова тощо), до її характеру (первинна, другорядна, оперативна, оглядово-аналітична, експертна, прогноз тощо). Систему класифікації медичної інформації за медичними документами, відповідно до їх цільової направленості, наведено в таблиці 2.

Таблиця 2. Систему класифікації медичної інформації

Тип інформації

Вид документу

Якісна характеристика

Цільова направленість

Базисна (бібліогра– фічна)

Тематична підбірка, опис ситуації, бібліографічний огляд

Повнота та достовірність відображення проблемної ситуації

Обрати для вивчення та аналізу потрібну інформацію

Фактична (статистична)

Таблиці фактографічних даних, оперативно-довідкова інформація

Систематизоване подання фактичних відомостей про реальні об’єкти

Надати кількісну характеристику об’єктам

Аналітична

Аналітична довідка

Якісний аналіз інформації

Дослідження стану об’єктів та явищ, динаміки процесів в медицині та системі охорони здоров’я

Експертна

Експертний висновок

Співставлення та порівняння об’єктів, що аналізуються із встановленими зразками або між собою

Прийняття рішення щодо рівнів об’єктів, що оцінюються

Прогноз

Прогноз індивідуального здоров’я, медико-демографічних процесів, розвитку системи охорони здоров’я, медицини як науки тощо

Виявлення (обґрунтування) тенденцій здоров’я, розвитку суспільства, визначення шляхів досягнення мети охорони здоров’я населення

Обґрунтування шляхів, форми та засобів охорони індивідуального, групового та суспільного здоров’я, визначення напрямків реформи системи охорони здоров’я, медицини та освіти.

Опис даних: якісні, порядкові та кількісні дані.

Шкали вимірювання

Обробити статистичними методами можна лише те, що піддається вимірюванню. У зв’язку з цим необхідно розглянути існуючі шкали вимірювання. Вимірювання – присвоєння чисел предметам або подіям, що базується на деякій системі правил. Необхідно, щоб для величин, які представляють собою результати вимірювання властивості, що вивчається, виконувалися наступні умови:

Тотожність

Або А=В або А¹В

Якщо А=В, то В=А

Транзитивність

Якщо А=В і В=С, то А=С

Ранговий порядок

Якщо А>В, то В<А

Якщо А>B і B>C, то A>C

Адитивність

Якщо А=В і С>0, то А+С>В

А+В=В+А

Якщо А=В і С=D, то А+С=В+D

(A+B)+C=A+(B+C)

В залежності від можливих виконань цих умов, а також операцій над виміряними значеннями («дорівнює», «не дорівнює», «більше», «менше», «додавання», «віднімання», «множення» і «ділення») існують наступні шкали вимірювання:

-      шкала класифікації (номінальна);

-      шкала порядку;

-      шкала інтервалів;

-      шкала відношень.

Ці чотири шкали вимірювання належать до трьох типів даних: якісних, порядкових і кількісних.

Якісні дані. Шкала класифікації (номінальна).

Ніякі операції порівняння якісних даних, крім «дорівнює» і «не дорівнює», не можливі. Якісні дані описуються номінальними категоріями (наприклад, стать, колір волосся, група крові тощо). Номінальні змінні – спостереження, класифіковані в одну із цілого ряду взаємовиключаючих категорій. Наприклад, людина може мати лише одну із чотирьох груп крові (I, II, III, IV).

Порядкові дані. Шкала порядку.

Можливе порівняння об’єктів за величиною – «більше» або «менше». Інші операції неможливі. Порядкові дані представляють коливання (наприклад, стадії хвороби, соціальний статус, розвиток дитини тощо). Відповідні спостереження можуть бути представлені впорядкованими категоріями такими, як «добре», «задовільно» та «погано».

Порядкові дані є суб’єктивними у вимірюванні. Це зумовлено розміщенням даних про індивідуума в одній із категорій. Наприклад, хвороба людини може бути описана категоріями як легка, середня або тяжка форма хвороби. Існує певні труднощі у визначенні попадання ознаки, що вивчається, в ту чи іншу категорію. Наприклад, порівнюючи стан хворого, ми можемо визначити тяжкий стан і віддеференціювати його від середнього, в той час коли різниця між легким і середнім станом менш очевидна. Знайти середнє значення порядкових даних неможливо, наприклад, знайти середній рівень хвороби.

Кількісні дані. Шкала інтервалів і шкала відношень.

В шкалі інтервалів можливе не тільки порівняння за величиною, але й визначення «на скільки більше» (тобто можливі операції «додавання» і «віднімання»). Що ж стосується шкали відношень, то тут можливе з’ясування питання «у скільки разів» (тобто виконуються всі операції: «порівняння», «додавання», «віднімання», «множення» і «ділення»)

Кількісними даними представляють результати обчислення або вимірювання

-      дискретні дані (категоричні дані) представляють результати обчислень дослідження (наприклад, кількість кліток крові, кількість хворих тощо);

-      неперервні дані представляють результати вимірів дослідження (наприклад, дані біопотенціалів мозку, електрокардіограми, спостереження за концентрацією глюкози сироватки тощо).

В процесі розвитку науки і засобів вимірювання можливий перехід від однієї шкали вимірювання до іншої, більш вдосконаленої. Адже перші термометри, наприклад, вимірювали температуру в шкалі порядку («помірно», «тепло», «гаряче» і т.д.). Іноді також говорять про дискретні та неперервні шкали вимірювання. В загальному випадку до дискретних відносяться шкала класифікації та шкала порядку. В цих шкалах немає проміжних значень, їх часто називають некількісними.

Шкала вимірювання, звичайно, накладає обмеження на статистичні характеристики, котрі можуть бути обчислені для випадкових змінних, виміряних в конкретній шкалі, і на методи обробки, котрі коректно можна застосовувати до них.

Таблиця 3. Можливі операції в різних шкалах вимірювання

Назва шкали

Вид шкали

Можливі операції

Класифікації

Дискретна

=

Порядку

Дискретна

=  > <

Інтервальна

Неперервна

=  > < + –

Відношення

Неперервна

=  > <+ – /

В залежності від виду шкал вимірювання змінних для дослідження зв’язків між ними використовують різні статистичні методи: регресійний і кореляційний аналіз, аналіз часових рядів, дисперсійний і коваріаційний аналіз, аналіз рангових кореляцій і таблиць спряженості, дискримінантний і кластерний аналіз тощо.

Медичні дані

Інформацію про спостережувані об’єкти, процеси або явища дістають при вивченні різних фізичних величин. Наприклад, стан організму можна описати системою таких параметрів, як температура тіла, частота пульсу, тиск, дані кардіограми тощо. Деякі величини можуть набувати будь-яких значень у певному інтервалі. Їх називають неперервними, а інформацію, яку вони містять, неперервною або аналоговою. Неперервними величинами є, наприклад, криві зміни маси тіла, температури, відстані тощо. Багато величин можуть набувати лише цілочислових значень. Їх називають дискретними, а інформацію, яку вони містять, – дискретною. Приклади дискретних величин: кількість електронів у атомі, частота пульсу, кількість хворих у відділенні тощо. Таким чином, незважаючи на різноманітність видів, інформація виявляється всього тільки в двох формах – неперервній і дискретній. Будь-яку неперервну величину з певним ступенем точності можна подати в дискретній формі.

Зазвичай, медичними даними вважають тільки ті, що отримують при вимірюванні характеристик пацієнта. Кількість характеристик пацієнта, хворої або здорової людини, чимала. Різноманітні медичні дані за обсягом вміщуваної інформації можна поділити на такі види:

-      якісні ознаки (наявність болю, підвищеної температури, колір шкірних покривів, перкусійні та аускультативні феномени);

-      одиничні числові дані (вага, артеріальний тиск, температура тіла, кількість лейкоцитів, ШОЕ);

-      динамічні дані (електрограми – ЕКГ, ЕЕГ, ЕГГ; реограми РКГ, РЕГ, фонокардіограма);

-      статичні картини (рентгенограма, авторадіограма);

-      динамічні картини (поле біопотенціалів, електрокардіограма).

Для медичних даних характерні специфічні особливості:

нечіткість, а іноді й неузгодженість термінології;

-      велика кількість якісних ознак, які суб’єктивно оцінюють стан хворого;

-      відсутність єдиних алгоритмів опису стану хворого, діагностичного і лікувального процесів;

-      недостатній рівень стандартизації медичної документації;

-       значна варіабельність медичних даних, малі вибірки з невідомими законами розподілу, що значно ускладнює статистичні розрахунки та побудову відповідних оцінок.

Сьогодні майже неможливо перелічити всі методи, за допомогою яких лікарі одержують медичні дані. Розвиток наук, відкриття нових явищ природи, нові досягнення винахідників весь час розширюють можливості практичної медицини, з’являються нові методи, діагностична та терапевтична апаратура. Розширюється коло медичних характеристик за рахунок появи нових. Збільшується інформативність вже давно існуючих медичних характеристик внаслідок трансформації, якісного вираження їх у числовому, графічному або навіть картинному вигляді. Відповідно, швидко зростає обсяг медичної інформації, з якою доводиться мати справу медичним працівникам усіх рівнів і установ охорони здоров’я,

Отже, можна зробити такі висновки:

-       Медична інформатика загальновизнана як самостійна область науки, яка має свій предмет, об’єкт вивчення та виконує інтегруючу функцію в інших медичних дисциплінах.

-      Медична інформатика вивчає способи вдосконалення інформації та визначає шляхи інформатизації галузі. Для цього розробляються інформаційні системи, формується інформаційне середовище, створюються інформаційні структури, розвивається інформаційна інфраструктура.

-       Основи медичної інформатики відносяться на сучасному рівні розвитку медицини та охорони здоров’я до загально медичних знань. Впровадження інформаційних технологій в повсякденну практику охорони здоров’я привело до корінних змін в організації праці багатьох медиків.

Мережеві технології

Основні поняття комп’ютерних мереж

Комп’ютерна мережа – це сукупність комп’ютерів, що з’єднані лініями зв’язку і оснащені комунікаційним обладнанням і комунікаційним програмним забезпеченням (рисунок 6).

Рис. 6. Типи комп’ютерних мереж

Комунікаційне обладнання

Комунікаційне або мережеве обладнання – це периферійні пристрої, що здійснюють перетворення сигналів, використовуваних у комп’ютері, на сигнали, що передаються через лінії зв’язку, і навпаки. Такими пристроями є модеми та мережеві адаптери. Модеми застосовуються при використанні телефонних ліній зв’язку, мережеві адаптери – при використанні інших ліній зв’язку.

Лінія зв’язку – це обладнання, за допомогою якого здійснюється об’єднання комп’ютерів у мережу. Мережева інтерфейсна плата (або мережевий адаптер) – спеціальний апаратний засіб для ефективної взаємодії персональних комп’ютерів у мережі. Вона встановлюється в одне з вільних гнізд розширення шини комп’ютера, а кабель передавання даних під’єднується до роз’єму на цій платі. Лінії зв’язку, що використовують кабелі для передавання сигналів, називаються дротовими, решта – бездротовими. Телефонна лінія – приклад лінії зв’язку з дротами. Системи супутникового зв’язку – бездротові. Лінії зв’язку різні за складністю. Часто для з’єднання локально розташованих комп’ютерів використовується радіозв’язок. Для потужніших телекомунікацій використовується мікрохвильове або інфрачервоне випромінювання.

Комунікаційне програмне забезпечення

Комунікаційне або мережеве програмне забезпечення – це набір програм, що забезпечують роботу мережевого обладнання і обмін інформацією між комп’ютерами в мережі. Мережеве програмне забезпечення поділяється на дві групи програм. Перші працюють з мережею на так званому низькому рівні. Ці програми забезпечують управління мережевим обладнанням з метою перетворення сигналів з одного виду на інші. Програми другої групи працюють з мережею на високому рівні, вони призначені для розпізнавання та опрацювання інформації залежно від її характеру та способу організації. Усі комп’ютерні мережі поділяються на три групи – локальні, корпоративні і глобальні мережі.

Створення комп’ютерних мереж було обумовлено прагненням до економії ресурсів. Економія досягається кількома шляхами: мережа забезпечує швидкий доступ до різних джерел інформації; мережа зменшує надмірність ресурсів.

Комп’ютерна мережа забезпечує: колективне опрацювання даних користувачами, комп’ютери яких під’єднані до мережі, та обмін даними між цими користувачами; спільне використання програм; спільне використання принтерів, модемів та інших периферійних пристроїв.

Класифікація комп’ютерних мереж

Існують різні класифікації комп’ютерних мереж, одна з них відображена на схемі (рисунок 7).

Рис. 7. Класифікація комп’ютерних мереж

Комп’ютери, об’єднані в мережу, мають значно ширші можливості, ніж комп’ютери, які працюють окремо.

Локальні мережі

Локальна мережа об’єднує комп’ютери, що розташовані на невеликій відстані один від одного, і є замкнутою системою. Невеликі відстані між комп’ютерами дають можливість використовувати для зв’язку в локальних мережах звичайні дротові лінії. Окремим випадком локальної мережі є корпоративна мережа. Як правило, локальна мережа обмежена офісом, кабінетом інформатики, однією будівлею. Локальні мережі повинні бути легко адаптованими, тобто мати гнучку архітектуру, яка дозволяє довільно розташовувати робочі місця, додавати або переставляти персональні комп’ютери або периферійні пристрої. Якщо така мережа організована грамотно, то вихід з ладу однієї із складових не впливає на роботу інших.

Локальна мережа створюється для спільного використання та обміну інформацією між комп’ютерами, спільного використання ресурсів мережі. Ресурс мережі – це пристрої, що входять до апаратної частини деяких із комп’ютерів мережі, доступні і можуть використовуватися будь-яким користувачем мережі. Ресурсами мережі можуть бути принтери, сканери, модеми, стримери, фотонабірні апарати, дискові накопичувачі великої ємності, пристрої резервного копіювання інформації, тощо.

Комп’ютер, ресурси якого призначені для спільного використання, називається сервером (від англ. to serve – постачати, обслуговувати). Комп’ютери, що використовують ресурси мережі, називають робочими станціями. Сучасні локальні мережі дуже різноманітні і можуть мати у своєму складі один або кілька серверів, комп’ютери, які одночасно можуть бути як сервером, так і робочою станцією.

Найзагальніший тип серверу – файловий, основний ресурс файлового серверу – файли. Будь-який комп’ютер з одним або кількома жорсткими дисками можна використати як файловий сервер (Pentium, 32-64 Мб RAM).

Взаємодія серверів і робочих станцій забезпечується мережевим програмним забезпеченням кожного комп’ютера мережі. Користувачу робочої станції доступні ресурси мережі відповідно до заздалегідь обумовлених правил.

Призначення робочої станції – виконувати програми, одержані з мережі, а призначення сервера – доставляти ці програми до робочих станцій. Схему роботи, коли робочі станції виконують велику частину опрацювання даних, а файл-сервер надає файли для цього опрацювання, називають розподіленим опрацюванням. Схему опрацювання, за якою робота розподіляється між робочою станцією і файлом-сервером рівномірно, називається системою «клієнт-сервер». Як правило, таке середовище складається із сервера баз даних (БД) (високошвидкісний процесор, що опрацьовує запити до БД) в поєднанні з робочими станціями. Крім того, мережі розрізняються за іншими ознаками, наприклад: швидкістю передавання; типом кабелю, що використовується; фізичним розташуванням кабелю; форматом пакетів (кадрів) тощо.

Глобальні мережі

Глобальна мережа – це з’єднання локальних мереж і окремих комп’ютерів, розташованих далеко один від одного. У таких мережах є додаткові пристрої для опрацювання великих обсягів даних та пересилання їх на велику відстань. Передусім, це сервери глобальних мереж, які є дуже потужними комп’ютерами. Через великі відстані між комп’ютерами використання звичайних дротових ліній зв’язку в глобальних мережах неможливе. Сучасні глобальні мережі використовують телефонний та супутниковий зв’язок. Проте зв’язок між серверами глобальної мережі здійснюється не через звичайні телефонні лінії, а через виділені лінії або через спеціальні канали зв’язку.

Виділена телефонна лінія використовується лише для передавання інформації між комп’ютерами в мережі. Вона має високу швидкість передавання та перешкодостійкість. Канали зв’язку мають ті самі властивості, однак з вищими якісними характеристиками.

Найбільшою у світі глобальною мережею є мережа Internet. Вона охоплює всю земну кулю.

Глобальна мережа Internet та її можливості

Інтернет – це всесвітня комп’ютерна мережа, яка об’єднує в єдине ціле десятки тисяч різнотипних локальних і глобальних мереж. Internet об’єднує мільйони комп’ютерів, нею користуються десятки мільйонів людей.

Виникнення глобальної мережі Internet.

Прообраз мережі Internet було створено в кінці шістдесятих років на замовлення Міністерства оборони США. На той час існувало дуже мало потужних ЕОМ, і для проведення наукових досліджень виникла потреба забезпечити доступ багатьох вчених до цих машин. При цьому міністерство оборони поставило умову, щоб мережа продовжувала працювати навіть після знищення її частини, тому підвищена надійність мережі була закладена вже при його створенні. Агентство перспективних досліджень (ARPA – Advanced Research Projects Agency), що є одним з підрозділів Міністерства оборони США, почало роботу над проектом зв’язку ЕОМ оборонних організацій. В результаті наукових пошуків була створена мережа ARPANET, в основу функціонування якої покладено принципи, на яких пізніше буде побудовано Iнтернет.

Наступним кроком стало створення мережі Національного наукового фонду США (NFS). Мережа, названа NFSNET, об’єднала наукові центри Сполучених Штатів. При цьому основою мережі стали 5 суперЕОМ, з’єднаних між собою високошвидкісними лініями зв’язку. Решта користувачів під’єднувалися до мережі і могли використовувати її можливості

Розвиток мережі потребував її реорганізації, тому в 1987 році було створено NFSNET Backbon – базову частину, або хребет мережі, що складався із 13 центрів, з’єднаних один з одним високошвидкісними каналами зв’язку. Центри розміщувалися в різних частинах США. Таким чином з’явилася мережа Internet в США.

Одночасно були створені національні мережі в інших країнах. Комп’ютерні мережі різних країн почали об’єднуватися, і в дев’яностих роках з’явився Internet в його сьогоднішньому вигляді. Зараз Internet об’єднує тисячі різних мереж, розміщених по всьому світу. До нього мають доступ десятки мільйонів користувачів. Розвиток Internet продовжується, спостерігається збільшення його ролі у всіх інформаційних технологіях.

Усі комп’ютери в мережі Internet поділяють на дві категорії: сервери та робочі станції. Робочі станції – це комп’ютери, за якими працюють користувачі. Сервери – це спеціально виділені машини, призначені для обслуговування робочих станцій. Вони, як правило, мають великі ресурси (апаратні, програмні, інформаційні), які можуть бути виділені для користування в мережі. Сервери знаходяться постійно в робочому стані і забезпечують передачу даних у мережі. На серверах встановлюється спеціальне програмне забезпечення, яке називають програмами-серверами, на відміну від програм-клієнтів (програм на робочих станціях користувачів).

Протоколи мережі Internet.

Інтернет – це система взаємопов’язаних мереж, до її складу входять комп’ютери різних типів. Для зв’язку між ними використовуються різні канали зв’язку. Самим розповсюдженим є телефонна лінія (двожильний дріт). Поряд з ним використовується супутниковий зв’язок, радіоефір, оптико-волоконний кабель, телевізійний кабель. Взаємодія всіх об’єктів мережі забезпечуються використанням спільного мережевого протоколу — своєрідної мови спілкування комп’ютерів між собою. Протокол є стандартом, який задає порядок обміну повідомленнями на рівні електричних сигналів. Загальноприйнятим протоколом в мережі Інтернет є TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Свою назву протокол ТСР/IP дістав від двох комунікаційних протоколів (або протоколів зв’язку). Це Transmission Control Protocol (TCP) і Internet Protocol(IP). Незважаючи на те, що в мережі Internet використовується велика кількість інших протоколів, мережу Internet часто називають ТСР/IP-мережею, так що ці два протоколи, безумовно є найважливішими.

У мережі Internet для передачі даних використовується принцип комутації пакетів. Дані, які циркулюють в інформаційному полі, розбиваються на невеликі блоки і вкладаються в так звані пакети. Кожний пакет, крім власне самих даних, містить заголовок зі службовою інформацією, де вказується адреса відправника, адреса одержувача, номер пакету у повідомленні тощо. Пакети передаються від одного вузла Internet до іншого, який розташований ближче до адресата. Пакети одного і того ж самого повідомлення можуть бути передані навіть різними шляхами. Якщо передача пакету була невдалою, то вона повторюється. У пункті призначення пакети впорядковуються і збираються в один документ. Протокол TCP відповідає за те, як документи розбиваються на пакети і як потім збираються докупи, а протокол IP відповідає за те, як пакети досягають адресата.

Взагалі, термін ТРС/IP зазвичай означає усе, що пов’язано з протоколами взаємодії між комп’ютерами в Internet. Він охоплює ціле сімейство протоколів, прикладні програми, і навіть саму мережу. TCP/IP – це технологія мережевої взаємодії, технологія Internet.

Як і у всякій іншій мережі, в Internet існує 7 рівнів взаємодії між комп’ютерами: фізичний, логічний, мережевий, транспортний, рівень сеансів зв’язку, представницький і прикладний рівень. Відповідно кожному рівневі взаємодії відповідає набір протоколів (тобто правил взаємодії). Протоколи фізичного рівня визначають вид і характеристики ліній зв’язку між комп’ютерами. У Internet використовуються практично усі відомі в даний час засоби зв’язку від простого дроту (кручена пара) до волоконно-оптичних ліній зв’язку (ВОЛЗ).

Для кожного типу ліній зв’язку розроблений відповідний протокол логічного рівня, що займається управлінням передачею інформації з каналу зв’язку. До протоколів логічного рівня для телефонних ліній відносяться протоколи SLIP (Serial Line Interface Protocol) і PPP (Point to Point Protocol). Для кабельного зв’язку локальної мережі – це пакетні драйвери плат локальної мережі.

Протоколи мережного рівня відповідають за передачу даних між пристроями в різних мережах, тобто займаються маршрутизацією пакетів у мережі. До протоколів мережного рівня належить IP (Internet Protocol) і ARP(Address Resolution Protocol). Протоколи транспортного рівня керують передачею даних з однієї програми в іншу. До протоколів транспортного рівня належать TCP (Transmission Control Protocol) і UDP (User Datagram Protocol). Протоколи рівня сеансів зв’язку відповідають за установку, підтримку і знищення відповідних каналів. У Internet цим займаються вже згадані ТСР і UDR протоколи, а також протокол UUCP (Unix to Unix Copy Protocol). Протоколи представницького рівня займаються обслуговуванням прикладних програм. До програм представницького рівня належать програми, що запускаються, приміром, на Unix-сервері, для надання різних послуг абонентам. До таких програм відносяться: Telnet-сервер, FTP-сервер, Gopher-сервер, NFS-сервер.

Ідентифікація комп’ютерів в мережі. Адресація в Internet.

Кожен комп’ютер, під’єднаний до Internet, має свою унікальну адресу навіть при тимчасовому під’єднанні. Адреса в Internet однозначно задає місцезнаходження комп’ютера в мережі. Для цього використовується спеціальна система адрес, що носять назву IP-адреси.

IP-адреси використовуються для ідентифікації комп’ютерів у мережі. IP-адреса завжди має довжину 32 біти і складається з чотирьох частин, які називаються октетами (octet). Чотири частини об’єднуються в запис, в якому кожний октет відокремлюється крапкою, наприклад, 198.68.191.10. За своєю структурою кожна 32-бітова IP-адреса поділяється на дві частини – префікс і суфікс, які утворюють дворівневу ієрархію. Префікс означає фізичну мережу, до якої підключений комп’ютер, а суфікс — окремий комп’ютер у цій мережі. Яка частина адреси належить до префікса, а яка – до суфікса, визначається значеннями перших чотирьох бітів, і відповідно до цього вони поділяються на три основні класи А, В і С. Для забезпечення максимальної гнучкості IP-адреси виділяють організаціям залежно від кількості мереж і комп’ютерів в організації відповідно до цих класів.

Мережі класу А належать найбільшим світовим постачальникам послуг Internet, їх кількість становить 126, і кожна з них може мати майже 17 мільйонів комп’ютерів.

Мережі класу В – середнього масштабу, їх кількість може трохи перевищувати 16 тисяч, і в кожній з них 65 534 хостів. Такі мережі мають найбільші університети та інші великі організації.

Мережі класу С належать дрібним постачальникам, кількість мереж може перевищувати 2 мільйони, а кількість комп’ютерів у кожній мережі досягає 254. Саме до цього класу належать мережі переважної більшості провайдерів Internet.

Якщо довільну IP-адресу символічно позначити як набір октетів w.x.y.z, то в узагальненому вигляді структуру ІР-адрес для основних класів А, В і С можна подати у вигляді табл. 4.

Таблиця 4. Структура IP-адрес у мережах класів А, В і С

Клас мережі

Значення першого октету (w)

Октет номера мережі

Октет номера хосту

Кількість мереж

Кількість хостів у мережі

A

B

C

1-126

128-191

192-223

w

w.x

w.x.y

x.y.z

y.z

z

126

16384

2097151

16777214

65534

254

Наведена таблиця дає змогу за відомою IP-адресою комп’ютера швидко визначити клас мережі, її номер і номер комп’ютера в мережі. Наприклад, комп’ютер з ІР-адресою 221.132.3.123 розміщений у мережі класу С з ідентифікатором мережі 221.132.3 і має в цій мережі ідентифікатор 123.

Для того, щоб відділити префікс від суфікса, в ІР-адресі застосовується спеціальне 32-бітне число, яке називається маскою мережі. За своєю структурою маска представляє такий самий набір з чотирьох октетів, що і звичайна ІР-адреса. У табл. 2 наведено маски підмереж, які використовуються за замовчуванням для мереж класів А, В і С. Маски підмереж застосовуються також для логічного поділу великих мереж на підмережі меншого масштабу.

Таблиця 5. Значення масок підмереж (за замовчуванням)

Клас мережі

Значення маски

A

255.0.0.0

B

255.255.0.0

C

255.255.255.0

Уявімо людину, яка користується мережею і регулярно відвідує не один, а декілька десятків чи навіть сотень комп’ютерів Internet. Такому користувачеві потрібно запам’ятати велику кількість наборів цифр, тому йому на допомогу розроблено спеціальну літерну адресацію – DNS (Domain Name System). Згідно з DNS-адресацією, всі комп’ютери мають імена адрес, які складаються із сукупності літер, також розділених крапками. Наприклад, www.NMU.ua. По-перше, літери запам’ятати легше, по-друге, за детальнішим розглядом, структура DNS-адреси має чітку логіку. Отже, комп’ютери передають інформацію за допомогою цифрових адрес, а користувачі при роботі з Інтернетом використовують в основному імена адрес. Існують організації, що займаються перевіркою і видачею адрес. Тому не можна самостійно присвоювати собі довільну адресу. Розглянемо дещо детальніше структуру імені адреси.

У мережі Internet використовується доменний спосіб адресації, коли весь простір адрес абонентів поділяється на області, які називаються доменами. Така адреса читається справа наліво, на крайній правій позиції є домен першого рівня, який надає нам найбільш загальну інформацію. Він може бути двох видів: вказувати або на тип організації, що є власником комп’ютера, або на географію, тобто країну, в якій комп’ютер знаходиться. Існує сім варіантів доменів, що вказують на тип організації:

com – найпоширеніший домен, вказує на те, що комп’ютер належить комерційній організації;

org – належить некомерційній організації;

edu – належить університету або іншому навчальному закладу;

mil – належить державній військовій організації в США;

gov – належить державній невійськовій організації;

int – належить деякої міжнародній організації;       

net – належить організації, що веде певні роботи, пов’язані з мережами.

Домен, що вказує на країну, складається з двох літер, які, як правило, повторюють міжнародний код держави: ua – Україна, ru – Росія, us – США, uk – Великобританія, fr – Франція. В імені допускається будь-яка кількість доменів, але найчастіше використовуються імена з кількістю доменів від трьох до п’яти. Кожен власник, що має домен, може створювати і змінювати адреси, що знаходяться під його контролем. Наприклад, якщо в університеті з адресою nmu.edu існує медичний факультет, то задля його найменування університет не зобов’язаний одержувати жодного дозволу; достатньо лише додати нове ім’я до опису адрес свого демена, наприклад, med. В результаті кожен користувач мережі Internet може звертатися до цієї групи за адресою med.nmu.ua

Для доступу до мережі Internet використовують декілька способів. Одними із поширених с звичайне додзвонювання та безпосередній доступ через виділені лінії. Звичайне додзвонювання (Dialup Connection) передбачає приєднання вашого ПК до комп’ютера-посередника, який працює в мережі, що є частиною Internet. Такий комп’ютер, як правило, є комп’ютером організації, що пропонує послуги з приєднання до Internet і називається провайдером послуг. Зв’язок дій здійснюється часто за допомогою звичайних телефонних ліній. Для цього потрібно, щоб на ПК користувача був встановлений модем та комунікаційне програмне забезпечення. Такий спосіб доступу є дешевим, але швидкість передачі даних при цьому є малою. Кращим є спосіб безпосереднього доступу через виділені лінії (dedicated line connection). Він є дорожчим, але забезпечує набагато кращу якість зв’язку і швидкість передачі інформації. Цей спосіб використовують державні організації, приватні компанії, які мають власну мережу.

Основні послуги Internet.

Широковідомою послугою Internet є всесвітня система розсилання і отримування електронної пошти, яку називають e-mail. По суті, електронна пошта є головною частиною потоку інформації в Internet , і багато людей користуються лише цією послугою, оскільки дешевизна електронної пошти та оперативність, з якою повідомлення можна відправляти багатьом адресатам по всьому світу, роблять її популярною формою зв’язку.

В Internet також популярні групи новин Usenet. Їх ще називають телеконференціями або електронними дошками оголошень, оскільки вони дозволяють обмінюватися інформацією деякій кількості зацікавлених осіб. Для цього на комп’ютерах-серверах, які обслуговують телеконференцію, виділяється спеціальна ділянка пам’яті. Існують тисячі груп новин, і, коли користувач отримав доступ до Usenet, він може підключитися до них безкоштовно.

Частина Internet , яка називається World Wide Web (WWW або Всесвітня павутина), дозволяє авторам по-новому використати стару систему приміток. Зокрема, коли автор звичайної журнальної статті чи книжки вводить символ примітки, ми дивимося униз сторінки і знаходимо посилання на іншу сторінку або книжку. Автори комп’ютерних документів Internet , по суті, роблять те саме, використовуючи технічний прийом, за допомогою якого в документі підкреслюється чи виділяється слово, фраза, малюнок. Виділений об’єкт говорить читачеві, що в Інтернет є додатковий ресурс (часто це інший документ). Цей документ з Internet можна викликати, і він відразу відкриється на екрані. WWW також дає можливість зберігати і відтворювати графічні зображення, відеофільми, звукові записи тощо. Використовуючи так звані програми-броузери, можна легко і швидко переглядати інформацію, яку зберігають комп’ютери у різних країнах.

В Internet зберігається велика кількість файлів. Використовуючи сервіс FTP (File Transfer Protocol), можна одержувати і передавати файли. Цей сервіс залишається одним із основних способів розповсюдження безкоштовних програм, різних доповнень і поправок до комерційних програм.

Ще однією популярною послугою Internet є Internet Relay Chat або Chat (балачка). Chat дозволяє групі людей швидко надсилати одне одному повідомлення. Створюються так звані Chat-канали або Chat-кімнати, в яких обговорюється якась конкретна тема. Ця система чимось схожа на групи новин, але обмін повідомленнями в ній здійснюється без затримок. Під’єднавшись до групи, що обговорює ту чи іншу проблему, ви набираєте своє повідомлення на клавіатурі, і воно миттєво стає доступним іншим учасникам розмови. Аналогічно можна спостерігати на екрані комп’ютера повідомлення інших співрозмовників зразу після того, як вони їх набрали на клавіатурі свого комп’ютера.

Робота з електронною поштою

В 1971 році компанія Baranek and Newman підписала контракт з двома програмістами на розробку першої версії Internet, яка дозволяла б відсилати користувачам повідомлення, а не просто дані. З цих коренів електронна пошта Internet, або e-mail, виросла до рівня глобальної комунікації. В 1980р. було створено SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – простий протокол передачі пошти. Однак SMTP було створено для обміну поштою між мейнфреймами (суперкомп’ютерами), і він не був розрахований на персональні комп’ютери. Створений в 1984р POP (Post Office Protocol) – протокол відправки для офісу – зняв це обмеження.

Отже, електронна пошта – це система обміну інформацією в електронному вигляді телекомунікаційними засобами Internet. На сервері, до якого здійснюється під’єднання, формується (відкривається) поштова скринька (папка на жорсткому диску), яка має свою адресу. Усі повідомлення, які пересилаються на цю адресу іншими особами, накопичуються в поштовій скриньці. Після фізичного з’єднання з поштовим сервером отриману кореспонденцію можна «перетягнути». Для читання електронної пошти, відправлення електронних листів, їх перенаправлення, вилучення в операційних системах типу Windows служать спеціальні програми: Internet Mail – в системі Windows 95, Outlook Express – в Windows 98 та Windows NT. За допомогою цих програм можна відкрити папку Входящие – для читання отриманих листів, папку Исходящие – для перегляду відправлених листів.

Поштові адреси та структура електронного листа.

Поштова адреса складається з таких елементів як: назва поштової скриньки, яку переважно називають іменем користувача; @ (знак комерційного at,«вухо» або «собачка»); ім’я вузла.

Справа від символа @ записується IР-адреса комп’ютера, на якому розміщується поштове відділення абонента, і ця адреса формується так, як довільне доменне ім’я в Інтернеті. Зліва від символа @ записується ім’я абонента. Наприклад, nmu@kiev.mail – зразок типової адреси, де nmu – ім’я поштової скриньки, kiev.mail – ім’я вузла.

Адреси поштових скриньок можуть містити наступні символи: букви, цифри, деякі інші знаки(крапка, символ підкреслення). Як правило, регістр букв (великі чи маленькі) в адресах електронної пошти не має значення. Наприклад, NmU@KiEv.mAiL i nmu@kiev.mail – це та сама адреса.

Електронний лист складається із заголовка і власне повідомлення. Заголовок знаходиться у верхній частині кожного листа, причому він відділяється від основного тексту порожнім рядком. Лист може містити в заголовку такі рядки:

subject: тема повідомлення (необов’язковий, але бажаний);

to: перелік отримувачів повідомлення (вказується хоча б один);

cc: перелік одержувачів копії повідомлення (необов’язковий);

Bcc: додатковий список одержувачів копії повідомлення; імена цих одержувачів не пересилаються разом з повідомленням (необов’язковий);

From: адреса автора повідомлення (формується автоматично, обов’язковий);

Reply-To: зворотна адреса, на яку потрібно відправити відповідь, якщо ця адреса відрізняється від рядка From (необов’язковий);

Date: час і дата відправлення повідомлення (формується автоматично, обов’язковий);

Expires: дата, після якої повідомлення втрачає актуальність (необов’язковий);

Message-ID: унікальний ідентифікатор для повідомлення (генерується машиною автоматично);

Lines: кількість текстових рядків в повідомленні.

Основний текст листа може містити додатки у вигляді окремих файлів із графічними зображеннями, звуковими фрагментами, мелодіями, програмами. Ці додатки разом із основним текстом кодуються як текстові повідомлення незалежно від формату і передаються далі згідно вказаної адреси.

Для забезпечення користувачів можливостями Internet використовуються спеціальні програми, що функціонують на комп’ютерах мережі. При цьому для забезпечення будь-якого сервісу, наприклад, WWW, FTP чи інших, завжди необхідні дві програми. Одна – програма-сервер – займається одержанням, опрацюванням, збереженням і передачею інформації на запит інших комп’ютерів, інша – програма-клієнт – встановлюється на комп’ютері користувача (робочій станції) і призначена для відправлення запитів на сервер, одержання і відображення інформації на комп’ютері користувача.

Наприклад, WWW-сервер зберігає Web-сторінки і підтримує спеціальний протокол передачі гіпертекстів (HTTP) для подорожей Всесвітньою павутиною. Клієнтом для WWW-сервера є програма перегляду Web-сторінок. Сервером також називається комп’ютер, на якому працюють програми, що забезпечують доступ до мережевих ресурсів. Сервери, як правило, мають великі ресурси (апаратні, програмні, інформаційні), які можуть бути виділені для користування в мережі, і знаходяться в постійно робочому стані, забезпечуючи передачу даних.

Для того, щоб програма-клієнт знала, з якою програмою-сервером вона працює, використовуються так звані порти. Порт в Internet – це число, яке зв’язує програми в мережі. При роботі в Internet робоча станція відсилає на вузол мережі (сайт) номер порта, який вказує на те, яку програму-сервер слід запустити. В більшості випадків номер порта задано в програмі-клієнті і користувачеві не обов’язково його знати.

Робота з гіпертекстовими сторінками World Wide Web.

В Internet існує ряд протоколів, побудованих на базових протоколах TCP/IP, які пропонують різноманітний сервіс. Останнім часом найбільш популярним сервісом в Internet став сервіс WWW (World Wide Web – Всесвітня павутина). В основу даної системи покладено поняття гіпертексту, тобто безліч окремих документів, які мають посилання один на одного. Виділені слова, що містяться в одному документі, ніби «прив’язані» до інших документів. Наприклад, якщо в змісті книжки замість номерів сторінок поставити посилання на відповідні частини тексту і створити можливість переходу за цими посиланнями, то таку книжку буде зручніше читати. Оскільки посилання можуть вказувати на документи в Інтернет в будь-якому куточку Землі, то дана система одержала назву Всесвітньої павутини. Для роботи зі Всесвітньою павутиною використовується спеціальний протокол НТТР (Hyper Text Transfer Protocol) – протокол передачі гіпертексту.

Гіпертекст – це текст із виділеними фрагментами, що відіграють роль посилань, активізація яких спричиняє виконання певних дій, наприклад: виведення графічного зображення, відтворення звуку, відкриття нового документу тощо. Дії, які асоціюються з певними гіперпосиланнями, можуть виконуватися автоматично (наприклад, вставка малюнка в певне місце тексту або програвання музичної мелодії під час читання документа).

Гіпертекстові документи створюються за допомогою HTML (Hyper Text Markup Language) – спеціальної мови розмітки гіпертексту. Документ у Всесвітній павутині, написаний на мові HTML і доступний для перегляду користувачем, називається Web-сторінкою. Web-документи можна готувати в звичайному текстовому редакторі, тільки місцями в текст вставляються спеціальні коди (їх називають тегами), за допомогою яких текст можна робити різнобарвним, вбудовувати в текст мультиплікацію, відеофрагменти тощо. Файли цих документів обов’язково повинні мати розширення імені .htm. Технологія WWW була розроблена Європейською лабораторією фізики елементарних частинок. Принцип роботи у Всесвітній павутині схожий на роботу з енциклопедією: ви читаєте одну певну статтю і, користуючись посиланнями, що зацікавили вас, читаєте ще й інші статті. Крім тексту в документах WWW можуть знаходитися графічні зображення, звуки і відео кліпи.

Щоб почати користуватися World Wide Web, потрібно з’єднатися з мережею Internet і мати в наявності спеціальну програму-провідника по Всесвітній павутині. Така програма називається Web-браузером (browser-провідник), вона може відображати різноманітні типи інформації Web і переходити з теми на тему за гіпертекстовими посиланнями, які вбудовані в Web-документи. Гіпертекстові зв’язки(посилання) виділяються на екрані кольором або(і) підкреслюються. Якщо вибрати деякий гіпертекстовий зв’язок, Web-браузер відобразить документ, на який вказує даний зв’язок. Найчастіше використовуються програми-браузери, які додаються до операційної системи Windows: Internet Explorer і Netscape Navigator. Крім того, деякі комерційні діалогові служби, наприклад, America Online, мають свої власні браузери.

Пошук в Internet

Можливість швидкого переходу з одного місця Internet до іншого, прийнято називати серфінгом (навігацією) Internet . Для подорожі Всесвітньою павутиною перш за все необхідно знати адресу потрібних вузлів в Internet . Таку інформацію можна одержати декількома способами, зокрема:

дізнатися з реклами, періодичних видань, від знайомих;

скористатися пошуковими системами, задавши критерій для пошуку інформації;

подорожувати Internet, розпочавши подорож у вузлах з великою кількістю посилань на інші вузли.

Після відвідин кожного сайта, на який існує посилання, варто повернутися до початкової точки подорожі, після чого можна переходити на інші сторінки Internet. Під час подорожі, крім цікавої інформації, можна познайомитися з різними способами оформлення Web-сторінок та розмаїттям вузлів в Internet.

Робота з файлами засобами FTP-сервера

В Internet зберігається величезна кількість файлів, і для їх збереження використовуються спеціальні FTP-сервери. Деякі з них відкриті для вільного доступу, їх часто називають анонімними серверами, інші доступні лише для обмеженого кола зареєстрованих користувачів, і потребують при під’єднанні введення ідентифікатора і пароля. Навряд чи можна відшукати комерційну версію програми на FTP-сервері, але тестові версії програм, а також програми, що розповсюджуються вільно, там можна знайти. Розрізняють два види програм, які можна, не порушивши законів про авторське право, скопіювати через Internet:

-      Вільно-розповсюджувані програми (freeware). Програми цього типу розповсюджуються безкоштовно, деколи за певних умов. Наприклад, користувач зобов’язаний скопіювати пакет повністю, а не частково.

-      Умовно-безкоштовні програми (shareware). Дані програми розповсюджуються безкоштовно, і їх можна спробувати в роботі, але для законного використання цих програм потрібно заплатити деяку невелику суму.

Для доступу до цих файлів потрібно знати їх повні адреси, які мають такий загальний вигляд: <назва сервера>/<повний шлях до файлу>/<назва файлу>.

Щоб одержати файли з Internet , використовують універсальні програми, типу Internet Explorer або Netscape Navigator, але в деяких випадках зручніше користуватися спеціальною програмою для передачі файлів. Наприклад, CuteFTP програма, яка дозволяє автоматизувати пошук файлів на FTP-серверах.

Загальні алгоритми пошуку інформації в Internet .

За час існування Internet було здійснено багато спроб організації пошукових засобів. Найбільш вдалі проекти виникли в останні кілька років. Для організації пошуку інформації в мережі Internet призначено пошукові сервери (пошукові системи). Використовуючи такі сервери, можна подати запит на пошук потрібної інформації, а сервер (система) видасть вам список посилань (адрес) на електронні джерела, при цьому кожна адреса відіграє роль гіперпосилання, активізуючи яке, можна одразу ж відкрити відповідну сторінку. За принципом дії пошукові сервери поділяються на пошукові каталоги і пошукові індекси. Пошукові каталоги дозволяють здійснювати тематичний пошук. Початкова сторінка таких серверів є тематичним рубрикатором верхнього рівня. Вибравши рубрику, підрубрику і т.д., можна поступово опускатися до переліку матеріалів, які присвячені досить вузькій темі. Пошукові індекси працюють як алфавітні вказівники. У них запит робиться в полі пошуку у вигляді послідовності ключових слів, які відповідають змісту шуканої інформації. У відповідь на такий запит буде видано список Web-сторінок, в яких зустрічаються вказані слова. Багато інформаційно-пошукових систем є одночасно і пошуковими каталогами, і пошуковими індексами. Пошукові системи часто називають пошуковими машинами або машинами пошуку. Всього в світі існують сотні пошукових систем, і вибір якоїсь із них залежить від ваших власних уподобань. Відомими пошуковими серверами є: AltaVista, Yahoo, Gоogle, Rambler, Yandex, Aport, Meta. Деякі з пошукових систем дозволяють шукати інформацію не тільки на Web-сторінках, але й у групах новин і в місцях, де зберігаються файли. Тому надалі будемо вживати замість терміна сторінка більш загальний термін – документ.

Загальний алгоритм пошуку виглядає наступним чином.

Перейдіть на початкову сторінку пошукової системи або на будь-яку іншу сторінку, на якій знаходяться поля для вводу запитів і кнопка для початку пошуку. В останньому випадку після клацання на кнопці відбувається перехід на сторінку пошукової системи. Принципової різниці між власне пошуковою системою і сторінкою з полями вводу запиту, який передається пошуковій системі, немає.

Якщо система дозволяє послідовно уточнювати межі для пошуку, то здійснюється перехід на розділи, які визначаються цими межами, наприклад, пошук лише в галузі наук. В таких системах запит в головному розділі здійснює пошук серед усіх вузлів Iнтернета. Якщо ж ви, наприклад, перейдете в розділ «Новини», то пошук за запитом проводиться лише серед вузлів, присвячених новинам.

Уведіть запит на пошук у відповідності з правилами, прийнятими у вибраній системі пошуку. У найпростішому випадку це одне або декілька слів, але можливі і складні запити з логічними операціями «AND», «OR», NOT».

Якщо система пошуку дозволяє, то уточнюються деякі параметри запиту за допомогою додаткових полів, списків, прапорців і перемикачів, які можуть знаходитися на сторінці поряд з полем запиту. Натисніть на кнопку для початку пошуку, і після деякої паузи відбудеться автоматичний перехід на сторінку із списком документів, що задовольняють вашому запиту. Час паузи залежить від складності запиту, швидкості роботи пошукової системи і якості зв’язку з даною системою. Якщо посилань так багато, що вони не вміщаються на одну сторінку, то після перегляду першої сторінки з результатами пошуку можна перейти до наступної. Знайшовши потрібне посилання, клацніть на ньому мишею і переходьте на сторінку, яку ви розшукували. Якщо потрібно переглянути після цього інші знайдені документи, то поверніться назад до сторінки з посиланнями і здійсніть перехід на новий документ за іншим посиланням.

В багатьох пошукових системах поле запиту залишається на сторінці під час перегляду результатів, там можна швидко уточнити запит і організувати новий пошук. В більшості систем список включає в себе, крім посилань, декілька рядків кожного зі знайдених документів. В деяких системах списки посилань відсортовані таким чином, що на початку списку виписані посилання на документи, що найточніше задовольняють ваш запит. Наприклад, якщо в документі часто зустрічаються слова запиту і декілька слів, включених в запит, розміщені в документі поряд, то такий документ, на думку пошукової системи, найповніше задовольняє запиту. Ступінь відповідності знайденого документа запиту, визначений пошуковою системою, не завжди співпадає з вашим розумінням цієї відповідності. При виконанні запиту пошукова система не шукає документи безпосередньо в Internet. Вона звертається до своєї бази даних, де в компактному вигляді зібрані дані про інформацію в Internet.

 

Основи телемедицини.

Телемедицина – прикладний напрямок медичної науки, пов’язаний з розробкою й застосуванням на практиці методів дистанційного надання медичної допомоги й обміну спеціалізованою інформацією на базі використання сучасних телекомунікаційних технологій. Найбільш повним є визначення, дане Американською асоціацією телемедицини: «Предмет телемедицини полягає в обміні медичною інформацією між віддаленими один від одного пунктами, де перебувають пацієнти, лікарі, інші провайдери медичної допомоги, між окремими медичними установами. Телемедицина має на увазі використання телекомунікацій для зв’язку медичних фахівців із клініками, лікарнями, що надають першу допомогу, пацієнтами, що перебувають на відстані, з метою діагностики, лікування, консультації й безперервного навчання».

Мета телемедицини – надання якісної медичної допомоги будь-якій людині незалежно від його місцезнаходження й соціального стану. Предметом телемедицини є передача за допомогою телекомунікацій і комп’ютерних технологій всіх видів медичної інформації між віддаленими один від одного пунктами (медичними установами, пацієнтами й лікарями, представниками охорони здоров’я тощо). Крім безпосередньо телемедичних консультацій можна виділити 6 основних напрямів застосування телекомунікаційних технологій у сфері медицини, які представлено у таблиці 6.

Таблиця 6. Застосування телекомунікаційних технологій у медицині

Напрям

Приклад

Робота з пацієнтами

Радіологічні дослідження, післяопераційне спостереження, моніторинг

Професійне навчання

Післядипломне дистанційне навчання, надання інформації за допомогою мереж, індивідуальні сеанси зв’язку

Навчання пацієнтів

Науково-популярна й доступна медична інформація, що не порушує принципів деонтології й медичної етики для здорових людей і пацієнтів із хронічними захворюваннями

Автоматизовані робочі місця

Накопичення, зберігання й використання медичних записів (електронні історії хвороб)

Науковий пошук

Організація масивів даних, отриманих з різних джерел, їх сортування й каталогізація

Охорона здоров’я

Дистанційні наради між органами керування, нагляд за якістю надання медичних послуг, консультаційна допомога організаційного плану

Технології, що застосовуються у телемедицині

Більшість працюючих нині телемедичних проектів будуються на двох типах технологій.

Перший тип – відкладена телеконсультація (телеконсультація off-line) – різновид консультування, що відбувається без використання систем внутрімережного спілкування в реальному часі. Цей тип відповідає принципу «накопичення – передача». Суть його полягає в одержанні й передачі зображень у цифровому вигляді від одного користувача (лікаря) іншому. Для спілкування й передачі інформації консультант й абонент використовують, як правило, електронну пошту та спеціальні процедури відкладених телеконсультацій. Найбільш типове застосування цієї технології в рутинній практиці для надання планової медичної допомоги полягає в отриманні діагнозу або консультації протягом 24 – годин.

Поки що найбільш частим застосуванням цієї технології є телерадіологія – обмін рентгенограмами, томограмами або МР-томограмами. Зображення можуть передаватися на будь-які відстані. Радіологи можуть переглядати й аналізувати зображення, не виходячи з будинку. Реалізація цього методу можлива за допомогою будь-яких протоколів передачі даних і типів з’єднання – від перенесення даних на дискетах і простого кабельного з’єднання до складних супутникових каналів.

Перш ніж Інтернет став загальнодоступним, на величезному просторі тоді ще Радянського Союзу успішно функціонувала некомерційна мережа FidoNet, що поєднувала ЕОМ ентузіастів всієї країни. У рамках цієї мережі й на основі її протоколів (так званих FТN-протоколів) проводились телемедичні консультації. Питання, задане користувачем, читали сотні й тисячі відвідувачів мережі, і кожен міг висловити свої власне міркування порушеного питання. На основі подібної технології в Білорусії кілька років функціонувала професійна регіональна мережа обміну медичною інформацією ВеlMedNet. Мережа дозволяла обмінюватися повідомленнями й файлами. Недоліком подібного способу була асинхронність і розтягнутість у часі одержання повідомлень.

З появою Інтернет реалізація методу «накопичення – передача» спростилася. З’явилися електронні дошки оголошень, форуми й чати, де можна поспілкуватися з колегами.

Другий тип – «двостороннє інтерактивне телебачення» або очне консультування (телеконсультація on-line) – телемедична процедура, різновид віддаленого консультування, проведена з використанням систем реального часу (як правило, відеозв’язку). У клінічній практиці використовується для надання невідкладної медичної допомоги і являє собою процес обговорення конкретного клінічного випадку абонентом і консультантом, коли необхідна консультація «у реальному часі».

Крім вищезгаданих технологій у сферу телемедицини входять й наступні. Інструктаж – телемедична процедура, що представляє собою забезпечення фізичної особи (санітара, парамедика й т.д.) однобічної відео - і голосовим зв’язком з консультантом для одержання рекомендацій з надання першої медичної допомоги. Застосовується у випадку масових поразок при катастрофах. Біорадіотелеметрія (БРТМ, телеметрія) – реєстрація фізіологічних даних на відстані за допомогою радіозв’язку. Це одна з перших областей застосування телемедицини.

Моніторинг – телемедична процедура, різновид телеметрії: віддалена реєстрація фізіологічних показників у людей, що свідомо страждають тим або іншим захворюванням.

Дистанційне навчання – різновид навчального процесу, при якому або викладач й аудиторія, або учень і джерело інформації розділені у просторі. Для забезпечення сеансів дистанційного навчання використаються комп’ютери й телекомунікації, переважно Інтернет.

Будова телемедичних систем. Засоби передачі інформації в телемедицині

Телемедична система – сукупність базових робочих станцій, об’єднаних лініями зв’язку, призначена для виконання даного клінічного або наукового завдання за допомогою телемедичних процедур. Базова робоча станція (БРС) – це програмно-апаратний комплекс, що представляє собою робоче місце фахівця з можливостями обробки, перетворення, висновку, класифікації й архівації загальноприйнятих видів клінічної медичної інформації, а також проведення телеконференцій. Телемедична система складається із сукупності базових робочих станцій різної комплектації, з’єднаних каналами передачі даних: стандартними й цифровими телефонними лініями, волоконною оптикою, супутниками зв’язку.

Застосування того або іншого способу передачі обмежується шириною частотної смуги і пов’язаної з нею швидкістю передачі інформації (кількістю інформації, переданою за одиницю часу, біт/сек). Системи з вузькою смугою частот, наприклад звичайні телефонні лінії, порівняно недорогі, але їхня пропускна здатність недостатня для передачі повноцінних відео зображень. Однак ці системи цілком придатні для передачі фото зображень, мови, тексту або інших даних. Єдиного методу, як і ширини смуги частот, що підходять для вирішення всіх завдань телемедицини, не існує. Технічні характеристики кожної системи визначають, виходячи з потреб користувачів.

Пропускна здатність мереж із широкою смугою частот достатня для передачі повноцінних інтерактивних відео зображень. Однак у сільській місцевості й у віддалених від індустріальних центрів областях вони недоступні. При використанні процедури стиснення інформації інтерактивне відео можна передавати й по системах з більш вузькою смугою частот, але одержувані при цьому відео зображення рухаються нерівномірно, що не дозволяє розрізнити подробиці й тонкі рухи. Системи із широкою смугою частот коштують дорого, оскільки витрати на передачу інформації прямо залежать від ширини цієї смуги.

Функції телемедичних центрів

Впровадження телемедицини в Україні відбувається децентралізовано. Це можна пояснити недостатнім правовим статусом телемедичних послуг, економічним фактором й, найголовніше, відсутністю єдиних стандартів обміну медичною інформацією.

Вже доведено, що оптимальним є створення регіональних центрів, навколо яких формується телемедична інфраструктура регіону й здійснюється подальше поширення системи «на периферію» – до районних і дільничних лікарень.

Напрямки діяльності телемедичного центру можна розділити на наступні.

-      Клінічний. До нього відноситься проведення консультацій, організація відео конференцій і консиліумів, робота з пересилання за допомогою електронної пошти результатів діагностичних досліджень для одержання висновків і рекомендацій з віддалених медичних установ.

-      Освітній. Сюди входять організація й проведення семінарів і навчальних циклів для медичних працівників, створення й супровід серверів, медичних баз даних й інформаційно-довідкових систем.

-      Науково-дослідний. Під ним мається на увазі розробка й впровадження нових телемедичних технологій, підготовка й публікація наукових оглядів, статей.

-      Організаційно-методичний. Цей напрямок забезпечує навчання персоналу кабінетів телемедицини, підготовку й поширення методичних матеріалів.

-      Інформаційно-комунікаційний. Під ним розуміється організація обміну інформацією звітного й статистичного характеру між закладами охорони здоров’я, а також окремими фахівцями, технічне забезпечення електронними поштовими скриньками.

Стандарти, які застосовуються в телемедицині.

Стандарт (протокол) передачі даних – це програми взаємодії функціональних елементів комп’ютерної мережі, тобто правила обміну інформацією між комп’ютерами й периферійним устаткуванням, об’єднаними у мережу. Відсутність єдиного стандарту медичної інформації – її накопичення, зберігання, передача, є однією з перешкод до глобалізації й подальшого розвитку телемедичних технологій. На даний момент існує біля сотні різних стандартів, які використовуються для роботи з медичною інформацією. В більшості випадків назви стандартів – це абревіатури груп, організацій чи установ, що приймають участь у їхній розробці.

У світі досить багато організацій, що займаються питаннями телемедицини. Існує велика кількість різних стандартів для передачі різних видів медичної інформації: HL7, ASTM, ASC, X12, DICOM тощо. Розглянемо перший з них.

Стандарт Health Level 7

В 1996 році Американським національним інститутом стандартів (АNSI) в США був затверджений національний стандарт обміну медичними даними в електронному вигляді – Health Level 7 (НL7). Стандарт НL7 призначений для полегшення взаємодії комп’ютерних програм-додатків в установах охорони здоров’я. Його основна мета полягає в такій стандартизації обміну даними між медичними комп’ютерними програмами, при якій виключається або значно знижується необхідність у розробці й реалізації специфічних програмних інтерфейсів, які необхідні при відсутності стандарту. Він легко поєднується з іншими протоколами й стандартами, що дозволяє використовувати його як стандарт у приладах багатьох виробників медичної техніки.

У березні 1987 року була розроблена перша версія, а в наш час застосовується версія НL7 3.0. Даний стандарт використовується в США, Канаді, Європі, Австралії, Ізраїлі, Японії та в інших країнах.

Стандарт НL7 стосується обміну інформацією і не торкається систем, які передають ці дані. Наслідком цього є різноманітність методів застосування стандарту НL7 в різних установах охорони здоров’я. Єдина схема отримання даних є цінною властивістю не тільки для клінічних, але й для статистичних досліджень.

Загальна структура стандарту включає:

-      рух пацієнтів (надходження, виписка, переведення);

-      порядок прибуття;

-      фінансові питання (біллінг);

-      дані клінічних спостережень;

-      інтерфейс для даних загального призначення;

-      інформацію для керівного персоналу;

-      призначення, операції й лікувальні процедури;

-      систему епікризів.

На даний момент стандарт НL7 визначає взаємодію різних систем, які посилають або одержують дані про рух пацієнта, запити даних, замовлення, результати лабораторних аналізів і діагностичних досліджень, рахунок на оплату й лікування, а також зміни у файлах, що містять довідково-нормативну інформацію. У ньому не робиться спроби описати архітектуру даних всередині додатку, він розрахований на ведення центрального банку даних.

Наближення спеціалізованої допомоги до віддалених територій є основним завданням для телеконсиліумів і телеконсультацій, які можуть здійснюватися через сучасні комп’ютерні мережі. За даними американських лікарів, при використанні телемедицини в переважній більшості випадків відпадає необхідність транспортування хворого в центральний шпиталь.

Проблеми телемедицини

Необхідність телемедичних технологій зумовлена низкою проблем, з якими постійно стикаються органи охорони здоров’я, виконавча влада й самі лікарі та пацієнти. Проблеми місцевих виконавчих органів й установ охорони здоров’я полягають у дефіциті лікарів-фахівців, медичного персоналу, міграції населення, віддаленості провінційних міст і сіл від медичних центрів. Проблеми лікарів полягають у необхідності постійного й тісного контакту з клініками, у відсутності фахівців у тій або іншій галузі медицини, у неякісній організації екстреної допомоги, у труднощах із проведенням наукових досліджень.

Наближення висококваліфікованої й спеціалізованої консультативної допомоги в районні центри охорони здоров’я при мінімальних витратах і паралельне клінічне навчання лікарів є найбільшою перевагою телемедицини.

Існують також технічні проблеми, що перешкоджають широкому й швидкому впровадженню телемедицини. Це: відставання від швидкого розвитку телекомунікаційних й інформаційних технологій; складна й громіздка технічна інфраструктура; складність в уніфікації телемедичних технологій.

 

 

[1] Дані (data) – інформація, подана у вигляді, що придатний для опрацювання автоматичними засобами за можливою участю людини.

[2] Зна́ння — суб’єктивний образ об’єктивної реальності, т.е. відображення зовнішнього світу в формах діяльності людини, формах її свідомості і волі.

[3] Індукція – це процес судження, що досягає висновку, який при наявному стані знань є істинним тільки напевно, але не ґарантує його. Індуктивний висновок може бути спростований або узагальнений при наявності додаткових фактів. Тобто, індукція полягає у формулюванні певного закону на ґрунті обмеженого об'єму подій, що повторюються.