5 курс / ОЗИЗО Общественное здоровье и здравоохранение / Хай Г.А. Информатика для медиков

Схема 9.1. Принципиальная схема управления

Схема 9.2. Технологический цикл управления. Пояснения в тексте

На схеме 9.2 показано, что за время, затраченное ЛПР на получение и обработку информации (I ) об исходном состоянии объекта управления (S ), а также на выработку и реализацию решения, сам объект изменяется и переходит в состояние S2.Таким образом, управляющее воздействие реализуется не на объекте, о котором получена информация, а на объекте, о котором в момент принятия решения необходимых сведений еще не имеется. В результате воздействия объект переходит в состояние S3, и об этом ЛПР также получает информацию (I2). Такая обратная связь об эффекте управления является необходимым условием в технологическом цикле регулярного управления. Она дает возможность оценивать результаты и корригировать целенаправленное воздействие на объект. Однако и эта коррекция будет запаздывать, так как новое решение будет реализовываться по отношению к новому состоянию объекта, информации о котором ЛПР еще не имеет. Далее цикл повторяется аналогичным образом, вплоть до прекращения воздействия ЛПР на объект.

Даже такая простейшая схема позволяет сформулировать основные трудности любого процесса управления, в том числе в здравоохранении и медицине:

-если темпы изменений состояния объекта превосходят скорость получения и обработки информации, выработки и реализации решения, то управление оказывается неэффективным, в особенности при управлении множеством различных объектов в изменяющейся среде. Существенным препятствием для своевременной выработки решений оказывается ограниченная пропускная способность человеческого мозга ("информационные барьеры" по В. М. Глушкову);

-поскольку любое решение реализуется по отношению к объекту, об истинном состоянии которого информации фактически нет (Г. Наан), любое решение в принципе может оказаться ошибочным и не достичь цели. Г. Наану также принадлежит великолепное высказывание: "Мы получаем информацию только из прошлого, но не

можем на него воздействовать. Мы не имеем информации о настоящем и не можем на него воздействовать. Мы не имеем информации из будущего, но воздействуем только на будущее";

-в любом канале связи между объектом управления и ЛПР происходит частичная утрата и искажение сигналов(переносчиков информации), что обусловливает неполноту и недостоверность получаемой ЛПР информации и может привести к ошибочному решению;

-поскольку любое решение основывается на прогнозе динамики состояния объекта, в любом решении априори заложена вероятность ошибки;

-различия в профессиональном уровне, опыте, подготовке и базе знаний у разных людей приводят к тому, что при получении ими идентичных сведений об одном и том же объекте (например, больном) у разных врачей могут сформироваться различные представления о диагнозе, и они примут различные решения о лечении. Какое из них

окажется правильным, заранее сказать невозможно, поэтому при ретроспективном анализе принятых решений и совершенных ошибок следует основываться только на оценке информации, фактически имевшейся в распоряжении ЛПР.

Эти сложности касаются информационного аспекта управления. В медицине к ним также относится неполнота наших знаний об организме человека.

Существуют и другие типичные трудности:

- нехватка времени, особенно при оказании неотложной помощи; при этом время, затрачиваемое на получение необходимой

диагностической информации, может оказаться временем упущенных шансов на спасение больного;

-нехватка средств управления; в медицине это диагностические средства и средства оказания помощи, т. е. специфические медицинские ресурсы; нехватка ресурсов и недостаточная их эффективность влияют на результат, а иногда и на характер самого решения;

-несовпадение целей ЛПР и объекта управления: цели индивидуума и цели общества иногда могут не совпадать; здравоохранение, как общественный институт, руководствуется социальными целями; а объекты управления, следуя своим личным или групповым целям, могут оказывать противодействие ЛПР, предоставлять ему ложную информацию.

Примеры:

-проведение карантинных мероприятий при некоторых инфекционных заболеваниях;

-принудительная госпитализация при общественно опасных заболеваниях.

К "человеческим факторам" управления можно отнести и недостаточную профессиональную подготовку врачей.

Таким образом, главные трудности управления характеризуются дефицитом времени, ресурсов и информации. При этом проблема недостаточной информации существует всегда и является кардинальной.

Способом преодоления информационных трудностей сегодня в значительной мере становится использование компьютерных технологий. Трудности принятия решений, связанные с недостаточной информацией, могут быть уменьшены при использовании математических моделей принятия решений. Трудности, зависящие от недостатка ресурсов, едва ли преодолимы, но также могут быть уменьшены за счет использования экономико-математических методов управления ресурсами. Важнейшим фактором

совершенствования управления является повышение уровня подготовки медицинских кадров, в том числе и в области управления.

Управление в системе здравоохранения и его информационное обеспечение целесообразно рассматривать на трех иерархических уровнях (табл. 9.1).

На базовом, клиническом уровне - это управление здоровьем отдельного человека.

На медико-социальном уровне - это управление здоровьем определенных контингентов населения. За ЛПУ закреплены "свои" контингенты - разные для стационара, поликлиники, службы скорой помощи, а также различающиеся по профилю этих учреждений.

Таблица 9.1

Иерархия управления медицинской помощью

На социально-гигиеническом уровне осуществляется управление здоровьем всего населения территории через поликлиники, стационары, службу скорой помощи и центры ГСЭН - обязательные звенья территориальной медицинской и профилактической службы.

Выше были названы трудности управления, связанные с его информационным аспектом. Эти теоретические проблемы непосредственно реализуются при решении практических задач, осложняя, а иногда и делая его невозможным без поддержки современных средств - информационных технологий.

История научно-технического прогресса позволяет вычленить некоторые кардинальные направления его развития. Одним из них является развитие способов (технологий), усиливающих ограниченные естественные (мышечные) возможности человека. Рычаг, колесо, механизм, машина, двигатель, транспортное средство - это все более и более эффективные способы произвести за единицу времени такой объем работы, которой непосилен для не вооруженного техникой человека. Отметим, что

кардинальные изменения способов производства, производственных отношений и общественных структур тесно связаны со способами получения и использования энергии.

Другим кардинальным направлением является развитие информационной технологии, т. е. способа работы с информацией. Применительно к проблеме управления под информацией мы будем понимать сведения об объекте управления, необходимые ЛПР для выбора оптимального решения о характере управляющего воздействия (стратегии управления).

В отличие от смысловых аспектов любого сообщения, определяемых мерой его новизны для получателя (семантическая информация), информация, необходимая для управления, имеет чисто практическое значение (прагматическая информация) и при ее использовании для выбора стратегии управления называется стратегической информацией. В этом случае (см. схему 9.2) объект управления оказывается источником, а ЛПР - приемником информации. Физическое пространство между ними является каналом связи, а физические носители информации (сигналы) формируют сообщения о состоянии объекта управления. Такими сигналами могут быть электромагнитные колебания (в частности, свет и жесткое излучение), молекулы (запах, вкус), звуковые колебания среды и др. Особым видом сигнала ("сигналы сигналов", по И. П. Павлову) становится слово. При этом являются важными процесс и результат взаимодействия сигналов с приемником. Сигнал должен быть принят, расшифрован и понят. Одно и то же сообщение для разных людей обладает разной мерой информативности. Это зависит от языка сообщения (понимание), от скорости его поступления (восприятие), а также от базового информационного уровня ЛПР, т. е. от имеющегося у него представления об объекте, определяющего меру индивидуальной новизны данного сообщения для каждого субъекта (знание).

Так, например, сведения об одних и тех же симптомах заболевания будут иметь разную меру информативности для врача, уже наблюдавшего больного, и для врача, увидевшего его впервые. Разная информативность одной и той же симптоматики для разных врачей будет также зависеть от различий в их профессиональных представлениях о характере тех или иных заболеваний, от суммы предшествующих наблюдений, от врачебного опыта. Из комплекса сведений, сообщаемых больным о себе, многие окажутся для врача новыми (семантический аспект), однако только часть из них будет необходима для установления диагноза и выбора метода лечения (стратегическое значение информации).

Информационный аспект управления является необходимым звеном в деятельности любых живых систем и многих технических устройств. Обмен информацией об окружающем мире является неотъемлемым компонентом функционирования популяции. По мере усложнения форм живых существ совершенствуются типы их информационной взаимосвязи - от электромагнитных полей и химической связи на уровне молекул у примитивных форм до языка жестов и звуковых символов у развитых представителей животного мира. Человек обладает принципиальными отличиями в способах

информационного обмена. Они касаются процессов накопления, передачи и использования информации как знаний о мире. Некоторые антропологи считают, что рубежом, определяющим переход от стада пралюдей к начальному человеческому сообществу, можно считать тот период, когда наши предки поняли общественную необходимость стариков в качестве живых хранителей знаний, накопленных на протяжении жизни данного поколения. Известно, что приобретенные знания в основном не наследуются, и это является важнейшим препятствием на пути прогресса. Выходом из положения оказалась найденная человечеством возможность отчуждать знания от субъекта-носителя и организовывать их хранение ("складирование") на неживых носителях в символьной форме. По-видимому, этот процесс проходил во взаимосвязи с развитием языка и второй сигнальной системы.

Способ хранения отчужденных знаний должен был обеспечивать доступ к ним и их использование как другими представителями данного поколения, так и последующими поколениями в виде компенсации, т. е. взамен отсутствующей наследственной передачи. Можно проследить различные этапы развития информационных технологий - это дошедшие до нас наскальные рисунки, пиктограммы, иероглифы и, наконец, алфавитная письменность. Сюда же следует отнести цифровые и иные (музыкальные, химические) знаковые системы.

Носители информации также претерпели и продолжают претерпевать существенные изменения. Камень, глиняные таблички, мягкие естественные материалы, пергамент, берестяные свитки, папирусы, шелк и, наконец, бумага, появление которой знаменовало самостоятельную эпоху и развитие технологии печатающих устройств, определивших возможность дешевого тиражирования и, следовательно, широкого распространения знаний.

Вторая половина XX и начало XXI столетия характеризуются все более массовым использованием электромагнитной, а в последнее время и лазерной технологии записи знаний, широким распространением магнитных носителей информации, являющихся составной частью компьютеров.

Вчерашняя электронная вычислительная машина сегодня превратилась в информационную машину - техническое устройство, осуществляющее получение,

хранение, обработку и выдачу человеку необходимой информации. Возможности современного компьютера позволяют рассматривать его как техническое средство усиления некоторых ограниченных естественных возможностей человеческого мозга, в первую очередь таких, как пропускная способность и запоминание. Особое значение эти преимущества компьютера приобретают при их использовании в процессах управления. Компьютер, включенный в информационное звено технологического цикла управления,

выполняет функции автоматизированной информационной системы (АИС). Если в компьютерную программу включена также и выработка решений, представляемых ЛПР в виде рекомендаций, то речь идет об автоматизированной системе управления (АСУ).

Такая АСУ становится автоматической системой, когда решения компьютера в виде директив выдаются прямо средствам управления, минуя ЛПР.

Необходимость автоматического управления в клинической медицине и в сфере управления здравоохранением возникает редко. Однако если речь идет об экстремальных ситуациях с быстро меняющейся обстановкой, о необходимости обработки большого количества разнообразных данных, то автоматический режим может оказаться выгоднее автоматизированного, так как человек может отстать от темпов изменения объекта управления и опоздать с принятием и реализацией решений.

Такие обстоятельства возникают при терминальных состояниях, при проведении анестезиологического пособия во время больших операций, при интенсивной терапии, т. е. при быстро изменяющихся состояниях жизненно важных органов и систем организма. Другим направлением использования автоматического регулирования является управление работой искусственных систем жизнеобеспечения - гемодинамики, газообмена, гемодиализа и др., в том числе искусственных органов, с помощью микропроцессоров. Автоматический режим может оказаться полезным в лечебном учреждении при организации выполнения некоторых видов заявок в рамках управления ресурсами, а также в управлении документооборотом.

В становлении кибернетики и информатики было и наблюдается в настоящее время много трудностей. Естественно, не обходится и без ошибок, в том числе идеологического и концептуального плана. Ниже приведу некоторые выдержки из своего доклада на юбилейной международной конференции по этой тематике.

Наполеон когда-то сказал: "Что есть история, как не басня, в которую договорились поверить". Поверим же и мы в то, что будем говорить о нашей истории. Поэтому я фрагментарно поделюсь некоторыми субъективными впечатлениями о своих 40-летних занятиях в этой интереснейшей области наших знаний и незнаний и о своем постепенном переходе от первых ко вторым в процессе 23-летнего систематического преподавания этого предмета своим коллегам-врачам в СПбМАПО. Хотя и считается, что в процессе длительного преподавания педагог начинает сам так или иначе понимать суть своего предмета.

Известно, что почти каждая свежая идея встречает характерный ряд изменений отношения к ней: от полного неприятия, к увлечению, попыткам абсолютизации, затем к разочарованию, даже к отречению и, наконец, к определению законного места в системе соответствующих ценностей. Так произошло с кибернетикой, так происходит и с информатикой. Поэтому я позволю себе остановиться на некоторых из тех положений, которые сегодня образно можно назвать мифами кибернетики и информатики.

Мифы кибернетики и информатики

• Цитирую: "... Кибернетика - реакционная лженаука, возникшая в США после 2-й мировой войны; форма современного механицизма... Возникла на основе... развития электроники... автоматики и телемеханики... Под прикрытием кибернетики происходит привлечение ученых... разных специальностей для разработки новых приемов массового истребления людей - электронного, телемеханического, автоматического оружия...".

Это выдержки из Краткого философского словаря 1954 года. Прошло чуть более 50 лет. Комментарии излишни? И все ли сказанное надо отнести к историческим мифам?

• Однажды к моим коллегам пришли математики и сказали: "Вы ссылаетесь на тысячелетний опыт, на Гиппократа, на интуицию и делаете массу диагностических ошибок. А все очень просто. Надо посадить добросовестного аспиранта, дать ему стопку историй болезни, он выпишет, как часто тот или иной симптом - назовем его признаком - встречается при том или ином заболевании, мы подсчитаем, как часто при том или ином признаке обнаруживается то или иное заболевание, вставим это в формулу Байеса, перемножим, поделим и получим вероятностный диагноз". Мои коллеги поверили, и это породило огромное количество систем вычислительной диагностики, прежде чем стало понятно, что это малоперспективный путь.

Эти системы вполне прилично работают при дифференциальной диагностике ограниченного круга заболеваний, в особенности в тех ЛПУ, где был набран статистический материал для их разработки. Причина лежит в использовании априорной вероятности данного диагноза среди множества обработанных историй болезни. А распределения контингентов больных в каждом ЛПУ "статистически" достаточно стабильны. Эти системы работают тем лучше, чем полнее удается выявить симптоматику у каждого больного.

При распознавании же редко встречающихся заболеваний, да еще со скудной, недостаточной симптоматикой, значительно более эффективными оказываются экспертные системы, использующие удачно формализованные и очень продуманно алгоритмизированные знания врачей высокого профессионального уровня.

Их алгоритмизация должна строиться по принципу "минимально необходимых и достаточных, первично множественных описаний", Тогда они становятся действительно практически полезными. Сказанное не умаляет достоинства систем вычислительной диагностики, разработка которых хотя и является весьма трудоемкой, но требует меньших затрат профессиональных интеллектуальных ресурсов, чем создание экспертных систем.

Возник еще один неожиданный аспект идеологии экспертных систем для их разработчиков. Говорю это по личному опыту. Когда я впервые посмотрел, как работает написанная мною диалоговая экспертная система, и увидел, что она реализует мою личную профессиональную логику диагностических рассуждений, - это был шок. Я понял,

что это не только отчуждение моего профессионального интеллекта, но в какой-то мере его компьютерное "бессмертие", отличающееся от обычных текстов - книг, докладов и т. п. Это динамика, это частичное сохранение индивидуального функционирования мозга после физической смерти разработчика. Вот так.

Статистика - мощный инструмент анализа количественных закономерностей массовых процессов. Однако, как я уже говорил, она не предназначена для выявления причинноследственных связей. И даже при очень высокой численной корреляции между событиями она не дает права утверждать о наличии содержательных взаимосвязей между ними. Что же касается кибернетической медицинской диагностики, то сегодня наиболее эффективным формальным аппаратом остаются логические экспертные системы, базирующиеся на системном подходе к пониманию взаимосвязей между симптомами, синдромами, предзаболеваниями и заболеваниями. В этом плане весьма перспективными являются исследования В. А. Дюка об обнаружении логических закономерностей в областях с нечеткой системологией.

•Как известно, общепринятого определения понятия информации не существует. Поэтому, строго говоря, не может быть и теории информации. Теория Шеннона - это теория передачи сигналов по каналам связи. Она не является теорией информации.

Вообще понятие информации по большому счету применимо только к живым объектам. В то же время любой информационный процесс является специфическим вариантом материально-энергетического взаимодействия реальных объектов. Каждый волен понимать сигналы по-своему (и с этих позиций даже компьютер, являющийся информационным устройством, не генерирует информацию, как бы странно это ни звучало). Хочу повторить, что когда в первые мгновения формирования Вселенной частицы протоматерии типа a начали объединяться с частицами типа b (не

конкретная a с конкретной b, а тип с типом) и образовывались системные

частицы типа С, это послужило физическим (материальным) основанием, предпосылкой процессов классификации, а в последующем и абстрактного мышления.

•Принципиальная возможность получения полной, достоверной и своевременной информации является очередным мифом. Единственным критерием качества остается мера ее достаточности для решения той или иной задачи. Это полностью относится и к медицинской диагностике, и к выбору оптимального метода лечения. В этой связи целесообразно использовать понятие стратегической степени точности диагноза - практически необходимой и достаточной с учетом реальных возможностей оказания медицинской помощи данным лицом в данных условиях.

•Информатика - наука, связанная только с компьютерной технологией, - еще один миф. Информатика возникла с зарождением человеческого общества, только имя свое она получила совсем недавно. Повторюсь: информатика - это наука, изучающая технологию удовлетворения информационных потребностей общества. Соответственно, медицинская информатика изучает технологию удовлетворения информационных

потребностей медицины и здравоохранения. Удовлетворение информационных потребностей общества в докомпьютерную эру обеспечивалось другими технологиями - они общеизвестны, и многие из них применяются по сей день.

•Любое управление сегодня принято называть менеджментом. На самом деле менеджмент - это управление в бизнесе, отчасти в экономике. К управлению в клинических системах, где объектом является человек, менеджмент не имеет отношения, поскольку лечение пациентов не является формой предоставления медицинских услуг и задачей клинической медицины является не пролечивание, а лечение больных. Если эта бюрократическая терминология в какой-то мере удобна экономистам ЛПУ и администраторам, то в клинической медицине она абсолютно неприемлема.

•Еще один миф относится к применению АСУ в здравоохранении. Этой идеей все мы баловались довольно долго, а кое-кто продолжает и сейчас. Комплекс информационных систем различного назначения, безусловно необходимый для поддержки медикотехнологических процессов и для управления учреждениями и организациями в отрасли, не может и не должен быть полностью автоматизированным. Необходимая для любого АСУ тотальная стандартизация всего и вся при соответствующем административном усердии и воздействии страховых компаний приводит к официальному жесткому регламенту лечения всех заболеваний, невзирая на необходимость индивидуализации этого сложнейшего процесса. Медико-технологические стандарты (МЭС), которые должны рассматриваться только как научно обоснованные рекомендации для типичных случаев, достаточно навязчиво распространяются на всех пациентов. Иначе возникают проблемы с так называемой проплатой медицинских услуг. Это ведет к тому, что основными в оценке клинической деятельности становятся критерии только самого процесса. Хорошо известно, что если оценочные показатели не соответствуют по смыслу декларируемым целям управления, то эти цели никогда не будут достигнуты. Такой очевидной фактической целью работы с пациентами являются конечные результаты. Однако эти критерии не включены в стандарты, что делает невозможным эффективное управление качеством медицинской помощи населению. Я много занимался этой проблемой, разработал комплекс простых оценочных показателей результатов деятельности территориальных медицинских служб, лечебнопрофилактических учреждений и врачей, они неоднократно и широко доложены и опубликованы, однако до сих пор не стали правилом. Наконец я понял почему. Это

достаточно жесткие показатели, и они не выгодны ни органам здравоохранения, ни части медицинского персонала. При их использовании интересы врача и больного в сегодняшних условиях перестанут расходиться. Известно, что основными рычагами управления в социальных системах остаются "кнут" и "пряник". С их помощью можно успешно воздействовать на максимизацию ведущего показателя оценки деятельности - эффективности, которая является отношением результатов к затратам. Понятно, что увеличение затрат на здравоохранение в значительной мере способствует улучшению результатов, однако эта зависимость нелинейна, и без должного критерия оценки результатов не наступит желаемый и возможный эффект.