Разработка методического аппарата для создания медицинской информационной системы лечебного учреждения
На правах рукописи
Безнос Ольга Сергеевна
РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО АППАРАТА ДЛЯ СОЗДАНИЯ МЕДИЦИНСКОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
ЛЕЧЕБНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
Специальность 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации (информационные и технические системы)
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Краснодар - 2008
Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом
университете
| Научный руководитель: | доктор технических наук, профессор Атрощенко Валерий Александрович |
| Официальные оппоненты: | доктор технических наук, профессор Финько Олег Анатольевич кандидат технических наук, доцент Мурлин Алексей Георгиевич |
| Ведущая организация: | Кубанский государственный медицинский университет (г. Краснодар) |
Защита диссертации состоится 24 сентября 2008 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.04 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская 2, корпус Г, аудитория 251
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета
Автореферат разослан 15 июля 2008 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Д 212.100.04,
канд. техн. наук, доцент Власенко А.В.
Общая характеристика работы
Актуальность исследования. За последние годы в медицине значительно увеличилось количество новых методов диагностики и лечения. Объем информации о состоянии здоровья пациентов, который необходимо обрабатывать врачу, значительно вырос. Кроме того, данные о состоянии здоровья каждого пациента, как правило, рассредоточены по нескольким лечебно-профилактическим учреждениям (ЛПУ), оказывающим помощь в профилактике и лечении заболеваний. В то же время не вызывает сомнений необходимость интеграции всех этих данных. Ежедневно в каждом ЛПУ решается ряд серьезных задач, связанных с внесением, обработкой и хранением медицинской информации, практическим управлением потоками информации, краткосрочным и долгосрочным планированием, статистическим и финансовым анализом.
Для эффективного решения этих задач необходимо применение комплексных медицинских информационных систем (МИС), позволяющих обрабатывать информацию по всей цепочке движения пациента: поступление – диагностика – лечение – реабилитация – мониторинг. Последние исследования и разработки в области построения МИС показали, что применение традиционных методов их разработки не дает необходимого эффекта. Это вызвано, во-первых, низкой эффективностью использования дискового пространства в случае применения реляционных систем управления базами данных (СУБД) в предметной области. Во-вторых, применение табличной формы представления данных в МИС усложняет структуру базы данных (БД) и затрудняет ее настройку под конкретное ЛПУ. Кроме того, работа с таблицами существенно отличается от привычной для медицинских работников работы с документами. В связи с этим, использование существующих МИС не может обеспечить полный переход на электронный документооборот в отечественных учреждениях здравоохранения.
В связи с этим необходима разработка методики построения объектно-ориентированной МИС.
Цель диссертационной работы. Целью диссертационной работы является разработка научно-методического аппарата обработки информации различного назначения, обеспечивающего совершенствование управления и принятия решений на базе специального математического и программного обеспечения МИС.
Поставленные задачи. Поставленная научная задача предполагает решение частных научных задач исследования:
- системный анализ современного состояния вопросов проектирования программного обеспечения МИС;
- разработка методики исследования, моделирования, анализа предметных областей МИС;
- разработка методики нормализации информационных структур предметных областей МИС;
- разработка методики построения объектно-ориентированной МИС;
- реализация предложенных методик в информационной системе государственного лечебного учреждения в виде программного обеспечения.
Методы исследования. При решении поставленных в диссертации задач использовались теория множеств, теория графов, методы линейной алгебры, методы объектно-ориентированного программирования. Программная реализация разработанных методик осуществлялась с помощью базы данных Lotus Notes 6.03.
Научная новизна работы. Теоретическая значимость выполненных в диссертационной работе исследований заключается следующем:
- получена аналитико-множественная модель предметной области МИС, в которой выделены следующие элементы: автоматизируемые функции; задачи обработки данных; объекты автоматизации; множество пользователей МИС, информационные потоки;
- предложен алгоритм представления разнородной информации в МИС ориентированным иерархическим графом;
- разработана методика системного анализа МИС, которая позволяет создавать однотипные системы различных медицинских учреждений, что в дальнейшем обеспечивает их объединение в единую систему;
- разработана методика нормализации информационных структур МИС, включающая в себя процесс их приведения к виду, обеспечивающему минимальную избыточность и дублируемость данных и связей, а так же получение ключевых типов информационных элементов групп;
- предложена методика отображения требований пользователей по обработке данных, которая заключается в представлении быстрого поиска данных на графе информационной структуры;
- разработана модель требований пользователя, которая представляется в виде мультиграфа с одним типом вершин и двумя типами дуг, характеризующих структуру взаимосвязей между информационными элементами и технологию обработки данных заданного пользователя.
Внедрение результатов работы. Исследования подтверждаются актами внедрения результатов в Краснодарскую городскую психиатрическую больницу, в Специализированную клиническую психиатрическую больницу №1 г. Краснодара и учебный процесс на кафедре информатики КубГТУ.
Практическая ценность результатов работы. Реализация предложенных методик осуществлена на объектно-ориентированной СУБД Lotus Notes/Domino.
Полученные в исследовании результаты позволили разработать МИС, которая имеет практический опыт успешного применения в Краснодарской городской психиатрической больнице и в Специализированной клинической психиатрической больнице №1 г. Краснодара. Технологические решения, применяемые в системе, позволяют автоматизировать обработку информационных потоков медицинского учреждения любой структуры и специализации.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы обсуждались на следующих конференциях:
- XII международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Современные техника и технологии», Томск, 2006;
- XIII международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Современные техника и технологии», Томск, 2006;
- Всероссийской электронной научной конференции «Медицинские технологии», 2007;
- Международной научно-практической конференции «Телекоммуникационные и информационные системы», Санкт-Петербург, 2007;
- Научно-практической конференции «Управление созданием и развитием систем, сетей и устройств телекоммуникаций», Санкт-Петербург, 2008.
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в двенадцати научных работах, из них одна в ведущем журнале, рекомендованном ВАК РФ.
Структура и объём работы. Результаты работы изложены на 186 страницах текста, содержащего 23 таблицы, 11 рисунков и 2 приложения. Список использованных источников включает 101 наименование. Работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложений.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность проблемы, указаны цель и задачи исследования; научная новизна, практическая ценность и реализация результатов работы; сформулированы основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе с позиции системного подхода анализируются данные отечественных разработок о современном состоянии в области создания и применения МИС. Проведён анализ развития МИС. Выделены основные цели внедрения МИС. Указаны наиболее важные функциональные возможности комплексных МИС.
Проведён анализ существующих медицинских информационных систем. Из всех известных программных продуктов для медицины, по данным каталога Эльянова М.М, только 2,5% систем составляют непосредственно лечебно-профилактических учреждений, содержащие несколько взаимосвязанных систем, таких как электронная история болезни, планирование рабочего времени, статистика и некоторые другие. Детально рассмотрены 20 разработок, так как только они направлены на комплексную автоматизацию лечебно-профилактических учреждений. Остальное программное обеспечение, которое составляет 97,6%, не может претендовать на комплексное решение задач автоматизации и информатизации ЛПУ. Выделены наиболее важные требования и особенности комплексных МИС. Проведён анализ архитектур МИС. Рассмотрены возможные варианты выбора серверной и клиентской части при создании МИС.
Проведён сравнительный анализ реляционного и объектного подходов при создании МИС. Сделан вывод о том, что исходя из преимуществ и недостатков объектно-ориентированной и реляционной платформ, а также специфики медицинской информационной системы логично использовать синтез двух этих технологий. Процесс сбора и обработки информации в МИС необходимо разделить. Процесс сбора информации предпочтительно отдать документно-ориентированной среде, так как электронные документы наиболее точно повторяют привычные для медицинского персонала бумажные аналоги, что не требует радикального переучивания или изменения структуры документооборота (врач, медсестра заполняют те же привычные для них документы только в электронном виде). Это снижает на начальном этапе резко негативного отношения к компьютерной технике как к таковой.
Процесс обработки информации лучше осуществим на реляционной основе. Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных массивов и потому позволяет широко использовать эту структуру при создании отчётов, легко получать статистические данные, делать необходимые выборки и т.д.
Таким образом, успешно осуществлённый объектно-реляционный подход это наиболее перспективное решение, учитывающее специфику предметной области и, вместе с тем, интегрирующее в себе все преимущества первых двух решений. Для практической разработки МИС рекомендуется использовать объектно-ориентированную СУБД (например, Lotus Notes/Domino), имеющую более высокую эффективность использования в медицинской области, чем реляционная СУБД, а также более низкую стоимость. При этом, процесс обработки информации осуществляется, импортируя необходимые данные, например, в MS Excel.
Во второй главе в результате анализа методологии исследования и описания предметных областей были проанализированы потоки информации, а также определена методика исследования предметной области МИС.
Для описания предметной области МИС функционирование лечебно-профилактического учреждения представлено как система клинических процессов, протекающих в нём. Количество различных видов клинических процессов, протекающих в ЛПУ, является ограниченным числом. То есть, анализируя большое количество разнообразных ЛПУ, можно составить полное описание всех видов клинических аспектов. Так, практически во всех ЛПУ осуществляются однотипные действия: регистрация пациента, назначение обследования, выписка больничного листка и т.д. Поэтому клинические аспекты являются изучаемыми объектами и их можно описать на примере типичного ЛПУ. Таким образом, моделирование отдельно взятого процесса, выраженное в описании его особенностей, перечня необходимых для него функциональных атрибутов будет иметь схожий вид в любом ЛПУ.
Описание предметной области включает следующие основные компоненты: автоматизируемые функции и задачи обработки данных и их характеристики, пользователи, информационные элементы и отношения между ними, характеристики информационных элементов и процедур обработки данных, отношения между информационными элементами и процедурами.
Модель предметной области может быть представлена в виде совокупности множеств:
F,H,P,O,
,
,R
где 
- множество пользователей,
- множество объектов и процессов автоматизации (множество групп распределения прав доступа);
- множество пользовательских функций (формы, заполняемые пользователями);
- множество задач обработки данных для подготовки документов в МИС;
- множество входящих данных;
- множество выходных данных;
- полное множество информационных элементов предметной области;
- множество отношений (взаимосвязей) между указанными компонентами.
Все пользовательских функции, задачи обработки данных, объекты и автоматизации и информационные элементы могут быть как уменьшены так и увеличены по объёму в зависимости от требований конкретного ЛПУ. Но такой подход позволяет при необходимости иметь совместимые базы данных и объединять информационные медицинские системы.
Для аналитического описания семантики системы они описаны с помощью булевых матриц смежности, которые описывают соответствующие отношения R между компонентами предметной области. Элементы данных матриц равны 1, если между соответствующими компонентами имеется отношение (взаимосвязь), и равны 0, в противном случае.
Выделены следующие виды отношений между рассмотренными множествами 
F,H,P,O,Vвх,Vвых,R}: r1(F,H) - отношение «функции - задачи», r2(F,H) -отношение «функции - объекты», r3(F,P) -отношение «функции - пользователи», r4(F,V) -отношение «функции - информационные потоки», r5(H,P) - отношение «задачи - пользователь», r6(H,O) - отношение «задачи - объекты», r7(H,V) - отношение «задачи - данные», r8(O,V) - отношение «объекты - данные».
Таким образом, в результате проведённого анализа была получена аналитико-множественная модель предметной области МИС, в которой выделены следующие элементы: автоматизируемые функции; задачи обработки данных; объекты автоматизации; множество пользователей МИС; информационные потоки. Данная модель позволяет выявить полноту и непротиворечивость по всем множествам предметной области, а также взаимосвязи между ними.
В третьей главе разработана методика системного анализа МИС, которая позволяет создавать такие однотипные системы различных медицинских учреждений, что в дальнейшем обеспечивает их объединение в единую систему.
Структурными элементами модели предметной области являются элементы множеств: 
и V (V=Vвх
Vвых). Полное множество структурных элементов обозначим через Dk: Dk=
, так для рассматриваемой МИС Краснодарской городской психиатрической больницы L=I+Lвх+Lвых=60.
Семантическую смежность информационных элементов представим бинарной матрицей Bk. Предложено для МИС размерность матрицы Bk равна L=I+Lвх+Lвых=60.
Матрице Bk ставится в соответствие орграф информационной структуры k-го требования Gk(Dk, Uk), множеством вершин которого являются структурные элементы множества Dk, а дуга (di,dj) соответствует записи 
=1, в матрице Bk. Таким образом, дуги орграфа Gk отражают наличие или отсутствие семантической связности между структурными элементами. Изображение орграфа представлено на рисунке 1.
Рисунок 1 Граф Gk информационной структуры
Для выявления взаимосвязей между структурными элементами, выделения групп информационных элементов и определения их состава с использованием матрицы Bk формируется матрица семантической достижимости Ak=(aij).
Под матрицей достижимости Ak будем понимать квадратную бинарную матрицу, определяющую связи каждого информационного элемента МИС.
Запись aij=1 матрицы Ak соответствует наличию или смыслового отношения достижимости R0 элемента dj из элемента di, diRodj. При этом считается, что элемент dj семантически достижим из элемента di, если на графе G существует путь от вершины di к вершине dj, имеющий определенное смысловое содержание. При этом отношение достижимости удовлетворяет условию транзитивности, т.е. если diRodn и dnRodj, то diRodj, i, j, n = 1, 2, …, P(D).
Матрица Ak даёт возможность определения множеств предшествования C(di) и достижимости F(di) 
di
Dk. Множество C(di) формируется из элементов, соответствующих единичным записям в i-м столбце, а множество F(di) – из элементов, соответствующих единичным записям в i-й строке матрицы Ak. Анализ множеств C(di) позволяет выделить базовые типы структурных элементов, из которых конструируется k-я информационная структура – информационные элементы и группы. Информационным элементам соответствуют те элементы, для которых C(di)=0. На графе Gk им соответствуют висячие вершины.
Для элементов d19 – d60 имеем: 
,
, следовательно, C(dj)=0, 
. Для остальных элементов 
для j=
.
Значит, множество информационных состоит из элементов dj, 
, обозначим это множество элементов через 
: 
=
.
Множество групп 
определяется из выражения 
= Dk
=
.
С целью упорядочивания групп по уровням иерархии в матрице Ak выделяется подматрица 
, запись 
1 которой обозначает наличие связи между группами 
, причём, 
1, то есть группа достижима сама из себя. В нашем случае матрица 
имеет вид:
Ak =,
причём размерность матрицы 
равна Lг=L-1=60-42=18.
Матрице 
соответствует подграф графа G. Изображение подграфа графа G представлено на рисунке 2.
Рисунок 2 Групповой подграф графа Gk
Для матрицы 
выделим для каждого элемента множество предшествования и достижимости и их пересечения.
Группа 
принадлежит множеству групп верхнего уровня p1, если
F(
)C(
)=F(
).
На основании этого определения любые две группы одного и того же уровня либо не связаны друг с другом, либо имеются двусторонние связи (циклы) между этими элементами. Кроме того, условие F(
)C(
)=F(diг) обеспечивает то, что все связи из группы 
к другим группам находятся на том же уровне, что и 
, в то время как все связи от других групп к 
находятся либо на том же уровне, либо на более низком уровне. Данное определение позволяет с использованием матрицы достижимости 
разделить множество групп 
на подмножества в соответствии с уровнями pm, m=
их расположения.
Для МИС имеем: F(
)C(
)=F(
), для 
; p1 = {
}.
Принадлежность остальных групп уровням иерархии pm, m
2 определяется итеративным образом из соотношения:
pm={
\p1\…\pm-1/Fm-1(
)Cm-1(
)=Fm-1(
)},
где Fm-1(
) и Cm-1(
) соответственно, множества достижимости и предшествования групп 
на подмножестве 
\p1\…\pm-1.
Получим:
F2(
)C2(
)=F2(diг), для i=
, p2 = {
};
F3(
)C3(
)=F3(diг), для i=
, p3 = {
};
F4(
)C4(
)=F4(diг), для i=
, p4 = {
};
F5(
)C5(
)=F5(diг), для i=
, p5 = {
}.
Упорядочение групп позволяет выделить группы, являющиеся корневыми группами структуры и группы, занимающие промежуточное положение. Корневые группы определяют возможные точки входа в информационную структуру, а промежуточные расширяют сведения об информации, помещенной в корневых и вышележащих группах.
Изображение графа матрицы 
с учетом иерархии представлено на рисунке 3.
Рисунок 3 – Упорядоченный по уровням иерархии групповой граф
Дальнейший анализ проводится для каждой группы информационной группы пользователей. Для определения информационного состава групп H(djг) необходимо удалить из исходной матрицы смежности Bk записи bijk=1 для индексов i и j элементов diг, djг, вошедших в множество Dkг, что обеспечивает разрыв связи между группами информационных элементов и вхождение в группу информационных элементов матрицы Bk, для которых записи bijk=1, di Dkг для соответствующего столбца djг Dkг, т.е.
H(
)={di / 
=1, di 
}.
Таким образом, орграф информационной структуры Gk(Dk, Uk) матрицы Bk преобразуется к виду представленному на рисунке 4.
Рисунок 4 – Граф Gk(Dk, Uk) информационной структуры
Для упрощения использования информации, содержащейся в обобщённой внешней модели в процессе проектирования базы данных она должна быть определённым образом нормализована.
Под нормализацией информационных структур понимается процесс приведения их к виду, обеспечивающему минимальную избыточность и дублируемость данных и связей, а также спецификацию типов информационных элементов групп данных.
С целью обеспечения минимальной избыточности хранимых данных требуется выявить множество дублируемых элементов в анализируемых структурах. Две группы diг, djг будем считать семантически связанными, если H(diг)
H(djг)
и семантически независимыми, если H(diг)
H(djг)=.
Отсюда, информационный элемент dl
Djг является дублируемым в группах diг и djг, если dl
Hij=H(diг)
H(djг), где Hij – подмножество пересечения множеств H(diг) и H(djг).
Аналогично определяется наличие дублируемых элементов в трёх, четырёх т.д. группах.
Допустимость исключения дублируемого элемента определяется в результате анализа путей доступа между группами, в которых он появляется, на основании матрицы семантической достижимости групп Akг=aijkг. Дублируемые элементы исключаются из всех групп, кроме одной, в том случае если рассматриваемые группы связаны одним из возможным путей доступа. Этот случай соответствует наличию в матрице Akг элементов aijkг=…=arpkг=…=amnkг, для diг,djг,…,dpг,drг,…dmг,dnг, лежащих на одном пути доступа. Исключение дублируемых элементов может быть осуществлено в любой из выделенных связанных групп. Если нет ограничений на выбор группы, то дублируемые элементы исключаются из групп нижележащих уровней, а единственный элемент остается в группе, имеющей высший уровень. Такая стратегия обеспечивает снижение времени поиска данного элемента из корневой группы при ответах на запросы пользователей.
При исключении дублируемых в группах элементов данных на графе Gk(Dk, Uk) исключаются взаимосвязи, ведущие в группы, из которых исключен рассматриваемый элемент.
В нашем случае все множества информационных элементов пересекаются по пустому множеству {}. Это означает, что информационная структура БД МИС не содержит дублируемых элементов.
Помимо существования дублируемых элементов в исходной информационной структуре пользователя в ней возможно наличие избыточных взаимосвязей между группами. Избыточная взаимосвязь между парой групп diг, djг, существует в том и только в том случае, если имеется дуга (i,j) соединяющая группы diг и djг, и путь, проходящий через некоторое множество других групп. Дуга (i,j) является избыточной и может быть удалена из рассматриваемой информационной структуры.
Удаление найденных избыточных связей производится разработчиком БД учетом важности и частоты использования связей. Выявление избыточных связей между группами осуществляется на основе анализа матриц путей доступа между группами, формируемых из соответствующей исходной матрицы смежности путем ее возведения в степень =2,3,…,Lkг-1, где Lkг–максимальное число групп в k-ой информационной структуре. Матрицы путей Bkг() представляют собой квадратные матрицы, проиндексированные по обеим осям множеством групп dkгDkг, а записи bijk1, стоящие на пересечении i-й строки и j-го столбца матрицы означает число различных путей длины, ведущих из группы diг в группу djг. Отсутствие путей длины между группами i,j фиксируется записью bijk=0. Каждая из полученных матриц Bkг() сравнивается с исходной матрицей Bkг. В том случае, когда в матрице Bkг имеется элемент bijk=1, а в матрице Bkг() соответствующий элемент bijkг1, то связь (diг,djг) является избыточной. Удаление конкретной связи (diг,djг) соответствует замене элемента bijkг=1 на элемент bijkг=0.
Для МИС матрица Bkг имеет вид:
Bkг=.
Для исследования полученных информационных структур достаточно будет возвести матрицу Bkг в степени 2,3, …, 18.
Матрицы Bkг2, Bkг3, Bkг4 полученные при =2, =3 и =4 являются невырожденными матрицами, в которых элементами являются числа 0 и 1. При 5 мы получили вырожденную (нулевую) матрицу Bkг5=(0). Значит, в информационной структуре не содержится избыточных связей, т.к. элементы информационной структуры попарно соединены не более одной связью (значения 1 или 0 в соответствующих строках и столбцах).
В результате использования рассмотренных выше процедур упорядочения и исключения дублируемых элементов и избыточных взаимосвязей формируется структурированная матрица смежности BkС и соответствующий ей граф k-й информационной структуры GkC(Dk, Uk). Таким образом, матрица BkС и граф GkC не содержат дублируемых элементов в группах данных и избыточных взаимосвязей между группами. Для МИС граф GkC(Dk, Uk)Gk(Dk,Uk), то есть остаётся без изменений.
В четвёртой главе производится разработка методики построения интегрированной МИС. Объектно-ориентированное проектирование является альтернативой структурным методам проектирования. В отличие от структурных методов, при которых сам процесс проектирования БД осознанно отделён от основных программ, объектно-ориентированное программирование предполагает инкапсуляцию в одном объекте как данных, так и методов (процедур) их обработки. Это позволяет создавать МИС с БД открытой архитектуры с присущими ей свойствами переносимости, мобильности; сократить сроки, стоимость, трудоёмкость разработки МИС за счёт распараллеливания процесса создания структур БД и прикладных программ между коллективами разработчиков, а также возможность повторного использования наследованных объектов; обеспечить простоту сопровождения программного обеспечения МИС и приложений за счёт использования принципа непрозрачности информации; свойства полиморфизма.
Проектирование объектных моделей требований пользователей осуществляется в два этапа.
На первом этапе осуществляется формирование и нормализация информационных структур пользователей. Для МИС данный этап был представлен в III главе. Результатами данного этапа является формализованное представление информационных структур пользователей в виде множества приведённых матриц смежности {Bk*} и соответствующих им орграфов {Gk*}.
На втором этапе осуществляется отображение на сформированные информационные структуры требований пользователей по обработке данных.
Исходными данными для реализации данного этапа являются формализованные представления информационных структур пользователей в виде матриц смежности Bk* и орграфов Gk* и формализованные описания требований пользователей по обработке данных.
Формализованные описания требований k-го пользователя по обработке данных задаются с помощью:
- множества задач обработки данных Hk=
, где hrk - r-я задача k-го пользователя; - матрицы использования l-го информационного элемента (
) r-ой задачей (
): 
. Элемент 
=1, если l-й информационный элемент используется (выбирается, считывается, обрабатывается) r-ой задачей и 
=0, в противном случае; - структуры поиска требуемых для обработки данных.
Структура поиска требуемых информационных элементов представляется в виде дерева поиска данных на графе информационной структуры 
.
Графическая схема алгоритма построения дерева поиска данных на графе информационной структуры 
представлена на рисунке 5.
Использование некоторой r-й задачей обработки данных l-го элемента формально представляется на графе 
петлёй на группе 
, в которую он входит (
), что свидетельствует об обработке данного группового элемента (целиком или частично по отдельным входящим в него элементам).
Деревья поиска, требуемые для обработки данных отображаются дополнительным дугами на графе 
.
Таким образом, граф информационной структуры 
преобразуется к виду представленному на рисунке 6.
Таким образом, объектная модель требований k-го пользователя представляется в виде мультиграфа с одним типом вершин и двумя типами дуг 
, где: 
- то же множество информационных элементов (включая ключи и атрибуты данных), выявленных в результате выполнения метода анализа информационных требований пользователей и метода нормализации информационных структур пользователей, которые были рассмотрены во II главе; 
, где 
- множество дуг, характеризующих структуру взаимосвязей между информационными элементами (группами данных, ключами и атрибутами), а 
- множество дуг, характеризующих технологию обработки данных для k-го пользователя в виде реализации совокупности методов (процедур) поиска и непосредственной обработки данных, включая петли и непосредственные дуги.
Рисунок 5 - Алгоритм построения дерева поиска данных на графе 
Рисунок 6 - Преобразованный граф информационной структуры 
Таким образом, объектная модель требований k-го пользователя представляется в виде мультиграфа с одним типом вершин и двумя типами дуг 
, где: 
- то же множество информационных элементов (включая ключи и атрибуты данных), выявленных в результате выполнения метода анализа информационных требований пользователей и метода нормализации информационных структур пользователей, которые были рассмотрены во II главе; 
, где 
- множество дуг, характеризующих структуру взаимосвязей между информационными элементами (группами данных, ключами и атрибутами), а 
- множество дуг, характеризующих технологию обработки данных для k-го пользователя в виде реализации совокупности методов (процедур) поиска и непосредственной обработки данных, включая петли и непосредственные дуги.
Таким образом, чтобы получить граф 
объектной модели информационной структуры необходимо произвести наложение графа 
на граф Gk(Dk, Uk). Граф 
объектной модели информационной структуры представлен на рисунке 7.
Рисунок 7 – Граф 
объектной модели информационной структуры
Реализация предложенных методик осуществлена на объектно-ориентированной СУБД Lotus Notes/Domino.
Оценка эффективности применения методического аппарата, проведённая на основе требований ГОСТ 34.601-90 показывает, что снижение трудозатрат при создании унифицированных МИС находится в пределах 24%.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
В процессе исследования получены следующие результаты:
- В результате анализа методологии исследования и описания предметных областей был проведён системный анализ потоков информации и создан методический аппарат исследования, описания и создания информационной структуры медицинских учреждений.
- В результате системного анализа была получена аналитико-множественная модель предметной области МИС, в которой выделены следующие элементы: автоматизируемые функции, задачи обработки данных, объекты автоматизации, множество пользователей, информационные потоки МИС.
- Разработана методика системного анализа МИС, позволяющая создавать однотипные системы различных медицинских учреждений, что в дальнейшем обеспечивает их объединение в единую систему.
- Системный анализ информационных потоков МИС позволил разработать методику нормализации информационных структур МИС, включающую в себя процесс их приведения к виду, обеспечивающему минимальную избыточность и дублируемость данных и связей, а так же получение ключевых элементов групп ИС медицинских учреждений.
- Предложена методика отображения требований пользователей по обработке данных, заключающаяся в определении быстрого поиска данных на графе информационной структуры.
- Предложена методика, по которой объектная модель требований пользователя представляется в виде мультиграфа с одним типом вершин и двумя типами дуг, характеризующая структуру взаимосвязей между информационными элементами и технологию обработки данных для требуемого пользователя.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
- Атрощенко В.А., Безнос О.С. К вопросу о создании автоматизированной информационной системы государственного лечебного учреждения. Труды КубГТУ: Научный журнал. – Краснодар: Кубан. гос. технол. ун-т, 2005, - Т. XXV – Сер.: Информатика и управление. – Вып. 3. – С.163-165.
- Атрощенко В.А., Безнос О.С. Состояние и перспектива развития медицинских информационных систем. Труды XII международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Современные техника и технологии», - Томск: Изд-во Томского политех. ун-та, 2006 – Т.1. – С.-322-324.
- Атрощенко В.А., Безнос О.С., Безнос С.А., Цыбусов С.Г. Технологический подход и принцип создания медицинских информационных систем. Жур. Врач и информационные технологии. 4/2006, - С. 34-38.
- Атрощенко В.А., Безнос О.С. К вопросу математической обработки информации в медицинских информационных системах. Труды XIII международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Современные техника и технологии», - Томск: Изд-во Томского политех. ун-та, 2007 – Т.1. – С.-507-509.
- Безнос О.С. Анализ информационных требований пользователей в медицинских информационных системах. Жур. Современные наукоёмкие технологии. 8/2007, - С. 47-48.
- Атрощенко В.А., Безнос О.С. Анализ существующих медицинских информационных систем. Жур. Современные наукоёмкие технологии. 9/2007, - С. 54-55.
- Атрощенко В.А., Безнос О.С. Методика нормализации информационных структур базы данных медицинской информационной системы. Труды междунар. конф. Телекоммуникационные и информационные системы. СПб.: Изд-во Политех. ун-та, 2007 – С. 9-13.
- Атрощенко В.А., Безнос О.С. Методика анализа информационных структур и графов базы данных медицинской инфориационной системы. Труды междунар. конф. Телекоммуникационные и информационные системы. СПб.: Изд-во Политех. ун-та, 2007 –С. 76-83.
- Безнос О.С. Системный анализ и синтез формационной модели организации. Научно-технические ведомости СПбГПУ №3(51) / 2007. СПб.: Изд-во Политех. ун-та, 2007 – С. 140-145.
- Атрощенко В.А., Безнос О.С., Цыбусов С.Г. Сетевой компьютерный комплекс Психиатрический стационар, Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2008620023 от 9 января 2008г. по заявке №2007620167 от 31 мая 2007г.
- Атрощенко В.А., Безнос О.С. Методика построения интегрированной базы данных медицинской информационной системы. Труды научно-практ. конф. Управление созданием и развитием систем, сетей и устройств телекоммуникаций, СПб.: Изд-во Политех. ун-та, 2008 – С. 17-20.
- Атрощенко В.А., Безнос О.С., Цыбусов С.Г. К вопросу описания предметной области базы данных медицинской информационной системы. Труды научно-практ. конф. Управление созданием и развитием систем, сетей и устройств телекоммуникаций, СПб.: Изд-во Политех. ун-та, 2008 – С. 43-47.
