Розділ 1

Медична інформатика як наука. Медична інформація та методи її обробки

Стрімкий розвиток інформаційних технологій значною мірою зумовив перехід до якісно нової стадії розвитку цивілі­зації. Інформатика як галузь науки не могла обійти і сучасну медицину.

Історія розвитку медичної інформатики. Завдання дисципліни

Термін "інформатика" в нашій країні "прижився" не відра­зу. Спочатку дослідження, пов'язані з використанням інфор­мації в автоматичних системах управління, назвали кіберне­тикою, і цей термін став надалі синонімом інформатики.

Кібернетика виникла в кінці 40-х років XX століття, коли Норберт Вінер вперше висловив припущення, що системи уп­равління в живих, неживих і штучних системах володіють ба­гатьма загальними рисами. Початком народження кібернети­ки можна вважати час виходу в світ книги "Кібернетика", опублікованої в 1948 році Н. Вінером. Сам Н. Вінер у цій книзі вказував на попереднє авторство ідей нової науки, що припису­валися відомим фізикам: "Навіть до Ньютона подібні пробле­ми стояли перед фізикою, особливо в роботах Пьєра Ферма, Хрістіана Гюйгенса та Готфріда Вільгельма Лейбніца... Цей термін (кібернетика) вже використаний раніше Андре Ампе­ром".

Ідеї кібернетики спрямовані на побудову нової "загальної теорії управління", результати якої могли б використовувати­ся н іііііірізноманітніших системах, зокрема в біології та меди­цині. І Іроцгсп автоматизації різних систем (суть кібернетики) превалиіііа.ми над інформаційними, тоді як останні набували самостійнішого характеру.

З позиції кібернетики медицину загалом можна схаракте­ризувати як науку, що вивчає методи штучного управління хворим організмом з метою повернення його до норми.

Стрімкий розвиток та поширення обчислювальної техніки послужили передумовами до появи нового розділу науки про автоматичну обробку наукової інформації, названого інформа­тикою (від фр. Іпіогтаіііоп — інформація, аиіотаї^ие — авто­матика). Термін "інформатика" з'явився в 1966 році у Франції: Французька академія прийняла його замість терміну "обробка інформації". З того часу він став широко використовуватися в Європі. І лише в США для позначення цієї сфери діяльності ви­користовується термін "computer science".

Поступово кібернетика як наука про управління різними системами відокремилася як цілком незалежний науковий на­прям, проте саме вона є прародителькою інформатики і зокре­ма медичної інформатики. Паралельно з медичною інформати­кою виникла і кібернетична медицина — новий напрям у ме­дичній науці, що вирішує питання медичної робототехніки, протезування та інші завдання, засновані на законах управлін­ня та зворотного зв'язку. Кібернетична медицина і нині тісно переплітається з медичною інформатикою: один і той самий об'єкт може розглядатися з різних точок зору — з кібернетич­ної та медичної.

Інформатика впроваджувалася в медицину на фоні розвит­ку засобів обчислювальної техніки, яка має чітко виражені пе­ріоди:

• 40—50-і роки — створення першої електронно-обчис­лювальної машини (ЕОМ) на базі електронних ламп;

• 60-і роки — створення транзистора та ЕОМ на базі інтег­ральних і надінтегральних схем;

• 70-і роки — створення мікропроцесора, перших ком­п'ютерів з одним користувачем, перших операційних систем (ОС);

• 80-і роки — створення першого персонального ком­п'ютера (ПК) для масового використання — компактного та доступного програмного забезпечення з графічним інтерфей­сом;

• 90- і роки — створення Мережі Інтернет, ОС Windows, мультимедійних програм.

Треба зазначити, що першість у формуванні нової науки — медичної інформатики — належить одночасно багатьом за­рубіжним та вітчизняним першовідкривачам. Ентузіасти від науки були завжди, і історія медичної інформатики налічує їх численну кількість серед лікарів, інженерів, математиків, фа­хівців з обчислювальної техніки, керівників медичних закла­дів, які самостійно втілювали нові комп'ютерні технології. Не секрет, що безперечне лідерство в розвитку обчислювальної техніки та застосуванні її в медицині належало США і Японії.

Варто врахувати і той факт, що кібернетика на початку її становлення розцінювалася на території колишнього Радянсь­кого Союзу як псевдонаука, що є однією з причин істотного від­ставання в розвитку вітчизняної медінформатики (кібернети­ки) порівняно з технічно розвинутими країнами.

Початок розвитку вітчизняної медінформатики можна від­нести до кінця 50-х — початку 60-х років XX століття. У той період кількість ЕОМ (високовартісні та громіздкі машини) в країні була надзвичайно обмеженою і жоден медичний заклад їх не мав у своєму розпорядженні. Проте деякі медичні завдан­ня розв'язувалися на крупних обчислювальних центрах, у яких медичні заклади орендували машинний час. Перші ра­дянські лабораторії у деяких інститутах Академії Наук СРСР за допомогою ЕОМ займалися питаннями медичної кібернети­ки, статистичною обробкою медичних даних та їх аналізом. Реалізовувалися ідеї стикування медичної апаратури з ЕОМ, створення моніторингових систем у космічній медицині. Пер­ші кроки в галузі дистанційної діагностики на базі космонав­тики привели до появи перших діагностичних програм. Поча­ли успішно проводитися роботи з автоматичного аналізу кри­вих біологічних параметрів людини (електрокардіографія (ЕКГ), електроенцефалографія (ЕЕГ) тощо). У 1956 році було створено першу модель діагностичної ЕОМ, у 1957 році на Всес­вітній виставці в Брюсселі демонструвалась модель людської руки, яка управлялась головним мозком, створена групою мос­ковських інженерів. Піонерами розвитку медичної кібернети­ки в СРСР стали кардіохірурги, які зіткнулися з труднощами діагностики та хірургічного лікування вад серця. Багато кібер­нетичних методик розробив вітчизняний лікар М. М. Амосов, який застосував обчислювальну техніку під час проведення об­стежень та операцій.

У 70—80-хрокахз'являються перші моніторно-комп'ютерні системи для стеження за станом хворих та автоматизована сис­тема забезпечення ухвалення рішень (прообраз експертної сис­теми).

У другій половині 80-х років з появою ПК завдяки їх ком­пактності та доступності процес інформатизації медицини на­був лавиноподібного характеру. ПК з'явилися практично в усіх медичних науково-дослідних інститутах і крупних ліку­вально-профілактичних закладах (ЛПЗ). Значно поширюють­ся різноманітні комп'ютерні системи для функціональних до­сліджень. Починають розробляти та впроваджувати в прак­тичну охорону здоров'я медичні інформаційні системи (МІС).

Наприкінці 70-х — на початку 80-х років у розвитку світо­вої медицини відбувається якісно новий стрибок — створюють­ся обчислювальні візуальні комплекси, за допомогою яких стає можливим досліджувати внутрішні органи людини в реаль­ному часі. їх практичне застосування вже нікого не залишає байдужим. Медична комп'ютерна техніка поступово витісняє інвазивні методи дослідження. Томографи, електронні термо­графи, ультразвукові луна-камери, системи моделювання — ці винаходи дають поштовх подальшому вдосконаленню та про­гресу. Комп'ютерну техніку широко впроваджують у медици­ну й успішно вирішують багато завдань.

Створення програмного забезпечення в галузі статистичної обробки даних та оснащення цими модулями популярних елек­тронних таблиць (Excel, SuperCalc, Lotus-1, -2, -3 та ін.) від­крили нові можливості для проведення різних досліджень в галузі доказової медицини. Лікарі почали користуватися гото­вими пакетами програм, минаючи обтяжливі обчислення вруч­ну.

На початку 90-х років з народженням мережі Інтернет від­булася фактична стандартизація засобів обчислювальної тех­ніки в системі охорони здоров'я. Основним типом ЕОМ став ПК, сумісний з ІВМ РС. До сьогодні відбулася зміна поколінь ПК з переважанням ПК типу Реntium, тобто "комп'ютерів з платформою WIntel (поєднання апаратного забезпечення — процесорів фірми Intel та "програмної начинки" ОС Windows).

Таким чином, завершився перехід до ОС Windows та орієнтова­них на неї пропонованих на медичному ринку інформаційних систем.

Глобальні телеметричні та локальні мережі з можливостя­ми WWW спілкування та ПК з мультимедійними середовища­ми з максимально "доброзичливими" інтерфейсами, призначе­ними для користувача, аж до віртуальних систем візуалізації та синтезу, також стали значною мірою єдиним уніфікованим засобом. З появою глобальної мережі виникають та реалізу­ються ідеї передачі та обміну медданими, тобто зароджується могутній напрям медінформатики — телематика. Одним із розділів нового напряму є телемедицина.

Таким чином, медична інформатика, що сформувалася як науково-практичний напрям у результаті впровадження ін­формаційних технологій в одну з найважливіших галузей люд­ської діяльності, сьогодні стає ключовим напрямом інтелекту­ального виходу медицини на нові рубежі.

Медична інформатика — це прикладна медико-технічна наука, що є результатом синтезу медицини та інформатики. Завдання предмета наближені до проблем системи охорони здоров'я. їх вирішення сприяє підвищенню рівня підготовки фахівців та зростанню ефективності медичних послуг.

До основних завдань медичної інформатики належать:

• інформатизація медичної діяльності;

• освоєння медичними працівниками інформаційного простору;

• освоєння та впровадження в практику ЛПЗ єдиних стандартів медичних даних для їх передачі та обміну ними.