IT-системы в медицине

Привет, GT! Современные технологии, повсеместное проникновение и распространение глобальной сети, электроники и прочего хайтека существенно изменило качество нашей с вами жизни, и, несомненно, повлияло на одну из самых важных и интересных областей деятельности человека (пусть, зачастую, мы этого и не замечаем) — на медицину.

Маленькие стоматологические клиники, «семейные» центры и прочие аналитические мини-лаборатории типа «100500 анализов за 1 забор крови» — таких сейчас в крупных городах пруд пруди. Интересовало ли вас когда-нибудь, что происходит дальше с той пробиркой с кровью, которую у вас «выкачали»? Куда она отправляется? Что с ней делают? Я побывал в одном из таких центров, и сегодня хочу поделиться впечатлениями о том месте, где привычные для нас с вами, гиков, вычислительные технологии, компьютерные сети и сложные девайсы творят магию крови.

Меня пригласили в гости в клинико-диагностическую лабораторию БИОН, которая работает на рынке медицинских лабораторных исследований. Как водится в нашем мире, кто-то лучше реализует концепции b2c и общается с конечными заказчиками, а кому-то достаётся b2b-сегмент и непосредственная работа с тем, что вы, как потребители, получите на выходе. Подобный подход до определённых масштабов позволяет снизить издержки по b2c сегменту, по b2b, и, в конечном итоге, дает возможность продавать пользователям качественный сервис. БИОН специализируется именно на b2b: то есть сдаёте вы кровь в каком-нибудь мини-офисе популярной сети медицинских клиник, они приклеивают на пробирки уникальные номера, указывают список необходимых анализов и доставляют их в БИОН, а уже там проводятся все исследования, после чего лаборатория выдаёт результаты клинике. Потом вы приходите в клинику, получаете результаты своих анализов и часто даже не догадываетесь, где они были выполнены.

Пригласили меня, собственно, не просто так, а чтобы я рассказал про проект по информатизации, по сути, являющийся уникальным опытом как для вендора, так и для самой лаборатории. Тут еще надо сказать про лабораторно-технический сленг. Автоматизацией лаборатории называют установку различного лабораторного «железа» — анализаторов, роботизированных систем, автоподатчиков и т.п., которые заменяют ручной труд. А информатизация лаборатории — это внедрение ПО, которое обеспечивает объединение всех компонентов диагностического процесса в единое пространство.

Внутри лаборатории

Если вы ожидаете сейчас дивных фотографий с конвеерной лентой и роботизированной рукой-манипулятором, которая вставляет записки и врачебным почерком делает пометки в карточке, то сразу вас разочарую. Механическая автоматизация тестов, к сожалению, до сих пор уступает по скорости человеку: если у вас небольшая исследовательская лаборатория при каком-нибудь институте, 40 пробирок в день и обширная программа тестов — то эта система справится, и, возможно, сэкономит вам некоторые ресурсы. В реальности же один тест может длиться пять минут, другой — сорок. Одно устройство работает с двадцатью образцами одновременно, другое — с пятью или вообще одним.

Для содержимого какой-то пробирки надо сделать все тесты, для другой — только часть или вообще один-два выбранных. В общем, автоматизировать всё это дело и построить нечто, похожее на автомобильный конвейер из фильмов вроде «Я, Робот» или «Особое мнение», увы, не выйдет.

Основной же «бич» медицинской лаборатории — бумагомарательство: медицинская сфера создала кучу разных бланков, таблиц, формуляров и прочих Специальных и Важных Форм, Которые Надо Заполнить Именно Так. Конечно, стандартизация подобного рода отчётности, безусловно, — благо, и заполненный таким образом документ должны принять в любом медучреждении, т.к. он будет стандартным. Но держать всё это в голове и уж тем более — записывать вручную… Нет, это в наш просвeщенный век должно все-таки уже измениться. Именно здесь и происходит вся магия информатизации, которая лишь на первый взгляд кажется элементарной.

Трудности автоматизации

Оборудования много. Оно разное. Разных производителей, разных стран, разного времени производства. Для простейших тестов всё элементарно, и заменять работающую вот уже пять или десять лет штуковину на новую просто нет смысла. Для сложных и «дорогих» исследований техника может быть новее, работать по другому протоколу или вообще быть «из другой вселенной». В общем, в медицинском оборудовании — как в банкоматах. Надёжнейшие и новейшие системы соседствуют с таким махровым legacy оборудованием и софтом, что диву даёшься, как это вообще может работать.

Для работы с таким набром девайсов (а их в лаборатории я только своими глазами видел больше двух десятков) создана т.н. «система заказов». Она позволяет лаборатории, во-первых, не ошибаться и делать для каждой пробирки именно те тесты, что требуются, во-вторых — сильно экономить время на заполнении формуляров.

Один день из жизни пробирки

Что же происходит с пробиркой после того, как в неё возьмут вашу кровь? И почему всего для двух анализов берут несколько пробирок? Точно ли их не перепутают с такими же пробирками другого пациента? И точно ли для них сделают именно те анализы, которые нужны вам, а вашему соседу по очереди в процедурном кабинете именно те, что нужны ему, не больше и не меньше? И как они там вообще справляются, если таких пробирок к ним приходит 1000, 2000, 5000 в день? Давайте обо всём по порядку.

Итак, у вас взяли кровь в пробирку, даже в две. Для каждой будет сделан свой анализ, т.к. разные анализы делаются для разных компонентов крови (например, сыворотка, плазма, цельная кровь и т.д.). Самая важная вещь — пробирка одноразовая, и на неё сразу при вас приклеивают уникальный штрих-код: по нему пробирка идентифицируется в системе. В дальнейшем, перепутать конкретно вашу кровь с чьей-нибудь ещё практически невозможно. Чуть выше я упоминал т.н. «систему заказов», так вот: одновременно с забором крови создают ваш электронный заказ, в котором указывают номера взятых у вас пробирок и те анализы, которые нужно сделать. Этот электронный заказ из удаленного процедурного кабинета улетает в лабораторию и ждёт там своего часа — а именно, того момента, когда ваши пробирки привезут в лабораторию и на «разборе» отсканируют их штрих-коды, указав также при этом их тип. В этот момент лабораторная информационная система (ЛИС) проверит соответствие типа пробирки и назначенных исследований. Если что-то не совпадет, заказ будет автоматически отложен для уточнения — это уже работа клиентской поддержки. Но, если тип пробирки и исследования совпали, то заказ попадает в «святая святых» лаборатории — производство.

Первый этап на производстве — сортировка, здесь пробирки сортируются по типам и заказанным анализам для выполнения на приборах. С какими-то типами пробирок всё просто — исследования по ним всегда выполняются на конкретном приборе. С другими сложнее — по ним исследования могут производиться на разных приборах и последовательность выполнения определяется в зависимости от заказанных исследований.

Сортировка делается опять сканированием штрих-кодов на пробирках. Дальше самое интересное — постановка пробирок в прибор.

Прибор считывает встроенным сканером номер штрих-кода на пробирке и запрашивает через какой-нибудь доисторический COM-интерфейс (или вполне современный Ethernet) задание по данной пробирке у ЛИС. Система по номеру пробирки определяет анализы для конкретного прибора и отправляет их список на прибор.

После этого прибор непосредственно начинает делать анализы, выполняя разные манипуляции с пробиркой — трясет её, забирает из неё небольшую часть крови себе для исследования, добавляет в эту забранную кровь какие-то химические вещества, инкубирует, греет, просвечивает и т.д. и т.п., а потом через какое-то время — для каждого прибора и анализа своё — выдает результат обратно в ЛИС.

На этом процесс не заканчивается. В системе результат автоматически анализируется по различным правилам: проверяется нормальность результата для конкретного пациента с учетом его пола, возраста или других особенностей, важных для анализа, текущий результат пациента сравнивается с предыдущим для проверки динамики, проверяется корреляция разных показателей в рамках одного анализа.

Все эти проверки происходят мгновенно и необходимы для того, чтобы врачи лабораторной диагностики — важнейшее звено лаборатории — правильно оценили результаты, не пропустили никакие детали и выдали точные и четкие комментарии для пациента или его лечащего врача. Только после подтверждения результатов врачом в лаборатории они могут быть распечатаны или выданы в электронном виде.

Итак, современная медицинская лаборатория — это хорошо отлаженное высокотехнологичное производство, в котором каждый процесс продуман и прописан до деталей и нюансов. Разумеется, помимо анализов, выполняемых на приборах, есть и ручные методики, но централизованные лаборатории пытаются минимизировать их число, т.к. и ошибки из-за человеческого фактора никто не отменял, и в целом ручной труд в такой сфере — не то, на что хотелось бы тратить время и ресурсы.

Про технологию

Решение основано на промышленной лабораторной информационной системе InterSystems TrakСare Lab (TCL). Этой системой пользуются многие частные и государственные лаборатории в Европе, Южной Америке, Австралии и даже Африке (например, национальный проект в ЮАР на 250+ лабораторий). Выбор TCL БИОНом был обусловлен несколькими причинами: международный опыт корпорации InterSystems; возможность работать с большим объемом данных; функциональный и интеграционный потенциалы системы. Ну а тот факт, что из имеющихся на рынке промышленных лабораторных систем у TCL один из самых длинных списков поддерживаемого оборудования (т.е. готовых драйверов) стал уже приятным дополнением для БИОНа.

Внедрение прошло не быстро — в течение полугода вместо запланированных трех месяцев. Тем не менее, к чести поставщика, всё было сделано более чем на совесть… За пять лет система ни разу не дала сбой, не упала, не потеряла данных, не сломалась и (что очень и очень важно) не снизила скорость работы. И это с учетом того, что количество проходящей информации (объём тестов) выросло в десятки раз.

В основе западной промышленной системы, адаптированной к нашим реалиям, используется мультимодельная СУБД Caché (читатеся не «кэш» а «кашэ»): её часто можно встретить во всяких продуктах для госсектора, финансовой и нефтяной промышленности.
Почему мультимодельная? Изначально (году так в 1978-м) в Caché из моделей работы с данными предоставлялась только одна: многомерный key-value — сейчас это назвали бы NoSQL. Плюс этого многомерного key-value в том, что на его основе можно реализовать поддержку любой модели данных (разумеется, с приличным пакетом кода). Так, с появлением реляционных баз данных в Caché к NoSQL добавилась поддержка реляционных таблиц. Далее появились объектные БД — и Caché стала NoSQL, SQL и объектной БД в одной коробке. При этом данные одни и те же, но работать с ними можно с помощью наиболее оптимального для выбранного момента подхода. Теоретически, никто не мешает разработчикам прикрутить и документную модель работы, здесь Caché не накладывает никаких ограничений на реализацию доступа к данным.

Железо и поддержка

Вся система работает на двух 2U-серверах (один из которых резервный), отлично масштабируется и не требует внимания. It-отдел состоит из двух человек, один из которых — системный администратор. И это с учетом того, что в самой лаборатории много компьютеризированной медицинской техники и более ста сотрудников. С поддержкой вендора — InterSystems — лаборатория общается очень редко, и то, обычно, в формате: «Да, всё работает; нет, ничего не требуется».

^{На самом оборудовании по вполне очевидным причинам часто применяются силиконовые накладки на клавиатуры и трекболлы.}

Особенности интеграции

Очевидно, с нуля система под российские реалии не разрабатывалась: взяли то, что успешно работает по всему миру, и доработали под требования заказчика.

Начать следует с такой, казалось бы, незначительной мелочи, как уникальные ID# для каждой пробирки, и привязка номера к виду пробирки. Они гарантируют выполнение именно для вашей крови тех тестов, которые необходимы, и запись результатов именно в вашу карточку, а не в чью-нибудь ещё. То есть ошибки на вводе-выводе данных попросту исключены, если, конечно, на этапе забора крови никто не нарушил технологию.

Готовая система биллинга от зарубежных компаний требовала покупки за немалые деньги (порядка $300-400 тысяч), а любое внесение изменений влекло за собой внушительные доплаты и встречало острое нежелание разработчиков что-либо менять или дорабатывать. По этой причине была разработана новая система, которая поставляется на основе аренды, что получилось выгоднее как по финансовым затратам (в том числе относительно поддержки и усовершенствования), так и с точки зрения определённых законов РФ.

Самая же главная, уникальная и важная функция системы, позволившая БИОНу обеспечивать рекордные скорости работы и минимальные затраты на каждый анализ — универсальное интеграционное решение (то есть набор API), построенное на технологии InterSystems, для взаимодействия с I/O системами других b2b / b2c компаний.

То есть, в идеальном случае, заказчик просто доставляет «забранные» образцы крови и список необходимых тестов, а в ответ получает готовые результаты прямо в своей информационной системе, в том виде, в котором эти данные используются у него.

По словам директора БИОНа, благодаря подобным решениям удалось настолько снизить себестоимость одного теста, что по цене (внутри Москвы) конкурировать с лабораторией может только государство, по понятным причинам.

Пару слов о высоких технологиях

Высокие технологии — это не только бюджеты в миллионы и миллиарды долларов, дорогостоящие Wunderwaffe, решающие все вопросы нажатием одной кнопки, но и привычные для нас с вами процессы, поставленные на современные рельсы. Конечно, было бы прекрасно, если б существовал один чудо-прибор с бешеной производительностью, который из двух пробирок и ДНК секвенировал и расшифровывал, и на все болезни проверял, и сам бы диагнозы ставил, и стоимость теста для одной пробирки не превышала б пару баксов. Но пока имеем то, что имеем: зоопарк оборудования разной степени сложности и древности, информационную систему, которая сама выдаёт задания и получает результаты, хорошо налаженный процесс, не дававший сбоев вот уже пять лет, и качественное ПО, которое за эти пять лет не растеряло прыти и продолжает обслуживать всю систему. А если всё работает как надо и не требует обслуживания — что это, если не проявление действительно высококлассных технологий?