Введение

Анестезиология и реаниматология — одна из наиболее сложных клинических дисциплин. Используя современные технологии диагностики и лечения, врач анестезиолог-реаниматолог должен принимать клинические решения в условиях огромного потока разнообразной информации и постоянного дефицита времени. Для анализа мультимодальных клинических данных применяют многочисленные разрозненные устройства непрерывного мониторинга, регистрирующие физиологические параметры. Многочисленные диагностические методы, дающие представление о состоянии систем и органов пациента, в том числе методы непрерывной оценки жизненно важных функций (показатели артериального давления, частоты сердечных сокращений, частоты дыхания, сатурации и др.), нейромониторинг (биспектральный индекс, энтропия электроэнцефалографии и др.), используемые дискретно методы нейровизуализации (компьютерная томография, магнитно-резонансная томография), ультразвуковые методы исследования (УЗИ, транскраниальная допплерография, нейросонография), а также лабораторные исследования состояния внутренней среды, гемостаза и клеточного состава крови получили название «многопараметрический мониторинг». Врач должен быстро осмыслить всю имеющуюся мониторную и диагностическую информацию, сопоставить ее с истинным клиническим состоянием пациента [1, 2]. Всегда ли анализ данных многопараметрического мониторинга в условиях ежедневной работы позволяет проводить своевременную и адекватную корректировку анестезии и интенсивной терапии? Исследования показали, что человеку весьма сложно осмыслить изменения мультимодальных клинических данных, особенно их взаимодействия и корреляции между собой [3].

Путем решения проблемы анализа и обработки данных в анестезиологии-реаниматологии является цифровизация сбора, хранения и обработки поступающей мониторной информации. Представляется актуальной интеграция информационных потоков от медицинского оборудования отделений анестезиологии и реанимации (ОАИР) с переводом визуальной информации от их мониторов в цифровую, а в дальнейшем, по мере развития технологий, с генерацией алгоритмов принятия клинических решений и последующим использованием возможностей искусственного интеллекта для формирования экспертных заключений и рекомендаций по тактике лечения и прогноза заболевания.

Многоконтурного подхода в цифровизации медицинских учреждений не избежать. Либо эти внутренние контуры информационных систем представляют собой локальные разработки для конкретных направлений (отделений), либо предстоит принять необходимость принципиально нового подхода в проектировании медицинских систем для анестезиологии и реаниматологии (МИС-АиР) нового поколения. Важность разработки более совершенных подходов связана еще и с тем, что до настоящего времени отсутствует целостное представление о решении данной проблемы не только в нашей стране, но и за рубежом.

Нарастающее в последние годы санкционное давление на Российскую Федерацию, сложившееся в условиях изменившейся геополитической обстановки, обнажило отдельные проблемы информатизации в анестезиологии и реаниматологии, решение которых раньше чаще всего связывали с привлечением зарубежных технологий. В настоящее время перспективы таких решений выглядят весьма туманно. Вместо этого мы имеем широкую номенклатуру медицинского оборудования разных поколений и состояния как отечественных, так и зарубежных вендоров, а также почти повсеместное отсутствие его интеграции с медицинскими информационными системами больниц. Все это в совокупности является существенным ограничением решения актуальной задачи перехода российского здравоохранения на электронный документооборот, накопления и обновления датасетов для развития искусственного интеллекта, а также разработки систем поддержки принятия врачебных решений в анестезиологии-реаниматологии. Задача цифровизации анестезиологии и реанимации сопряжена не только с решением технических вопросов, круг сопутствующих проблем гораздо шире и включает в себя юридические, финансовые и социально-психологические аспекты.

Проблемы цифровизации анестезиологии и реанимации в России

С целью обоснования рекомендаций по внедрению концепции и технологий цифровизации ОАИР в многопрофильных лечебных учреждениях и для решения задач обеспечения безопасности пациентов и медицинского персонала рабочей группой под эгидой Общероссийской общественной организации «Федерация анестезиологов и реаниматологов» [1] организовано проведение многоцентрового исследования на основе анкетирования для оценки текущего технического состояния ОАИР в 85 субъектах Российской Федерации. Период проведения опроса: 12 апреля 2023 г. — 4 августа 2023 г.

Результаты исследования, опубликованные в 2024 г., показали, что ситуация с подключением медицинского оборудования в этих отделениях к МИС-АиР выглядит весьма скромно: оборудование подключено лишь в 4 стационарах (1,7% выборки). В 22 лечебных учреждениях подключены отдельные аппараты и мониторы (в 8 — наркозно-дыхательный аппарат; в 9 — монитор пациента в операционной; в 7 — аппарат искусственной вентиляции легких; в 15 — монитор пациента; в 4 — инфузионная техника).

Доля стационаров, в которых анестезиологическое и реанимационное оборудование не интегрировано в МИС, составляет 89%. Доля отделений, оснащенных локальной информационной системой анестезиологии и реанимации, в которых к ней подключено медицинское оборудование, составляет 44%.

По данным опроса, только в 51% медицинских учреждений информационная система ОАИР получает данные из лабораторной информационной системы, показатели интегрированности с радиологической информационной системой еще ниже и составляют всего 34%. При этом наличие технической возможности подключения анестезиологического и реанимационного оборудования отметил каждый третий респондент, отдавая закономерно преимущество проводному типу связи (99%). То есть проектирование сетевого оборудования в ОАИР — это отдельная проблема, для решения которой необходимо привлечение финансовых и технологических ресурсов.

Оценка интеграции в МИС электронных карт интенсивной терапии и анестезии оказалась неоднозначной и, вероятнее всего, по выводам авторов исследования, не совсем достоверной, поскольку практически 99% респондентов заявили о том, что и те, и другие карты ведутся медицинскими сестрами полностью в бумажном варианте. При этом 47% респондентов указали, что в их клиниках внедрены электронные карты интенсивной терапии и в 15% случаев они полностью ведутся в электронном виде [1].

При этом авторы исследования смело оценивают план повсеместного внедрения систем поддержки принятия врачебных решений, машинной обработки информации о пациенте с целью снижения нагрузки на персонал, защиты персонала от вероятных ошибок и повышения качества медицинской помощи как возможный к реализации уже сегодня. Исследование также выявило значимую проблему с внедрением в МИС клинических рекомендаций, справочников лекарственных средств, а также протоколов профилактики и манипуляций, различных требований, и особенно шкал/индексов для оценки состояния пациентов.

Результаты опроса показали, что для полноценного функционирования МИС необходимы организационные решения, направленные на реализацию первостепенных и перспективных задач. Необходима унификация требований к разработчикам МИС по основным составляющим, обязательным в функционале [1]. По нашему мнению, этого недостаточно. Необходимы организационные решения по унификации на федеральном уровне всех форм отчетности, в том числе формируемых информационными системами для анестезиологии и реанимации, которые при интеграции с МИС становятся неотъемлемой частью пакета документации истории болезни пациента. По состоянию на середину 2024 г. этот вопрос остается открытым. Кроме этого, представляется весьма дискуссионным тот факт, что решение, связанное с цифровизацией анестезиологии и реанимации, сфокусировано только в направлении поиска решений по развитию исключительно МИС. Во-первых, номенклатура используемых в России МИС очень широкая. Анализ производителей (разработчиков) МИС, установленных в лечебных учреждениях страны, показал, что таких более 20. В пятерку лидеров вошли: ЕМИАС/РМИАС (16%), ТМИС (11%), БАРС (10%), САМСОН и КСАМУ (9 и 7% стационаров соответственно) [1]. Во-вторых, наращивание функционала МИС, даже при условии интеграции всего медицинского оборудования упомянутых отделений, не решает основного вопроса. Безусловно, технически сохранить в МИС динамику показателей пациента не представляется сложной задачей. Однако главным действующим лицом этих отделений стационаров являются врачи анестезиологи-реаниматологи — многопрофильные специалисты, отвечающие за результаты медицинской деятельности.

Несмотря на все перечисленные сложности, в России уже есть, пока не обширный, опыт внедрения цифровых платформ для анестезиологии и реанимации. Это локальные электронные анестезиологические и реанимационные карты, представленные на рынке как отечественными, так и зарубежными вендорами. Среди них — локальная электронная анестезиологическая карта (ФГБНУ «РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского»), опыт более 30-летнего успешного использования которой является самым большим. Благодаря этому сформирована значительная база данных электронных карт анестезии больных кардиохирургического профиля¹. В то же время опыт использования других, упомянутых выше информационных систем, лицензированных в нашей стране в установленном порядке, в открытых данных представлен весьма противоречиво. Так, по отзывам отдельных пользователей, дизайн интерфейса отечественных разработок оказывается слишком сложным для медицинских работников. Более того, есть открытые публикации об обращении заказчиков систем за редизайном. Не все отечественные системы имеют широкий функционал, наоборот, пользователи описывают ограниченные возможности как базовой, так и расширенной интеграции с МИС/ЛИС/РИС медицинской организации. Уровень достигнутой совместимости отечественных вендоров не превышает70% инсталляционной базы Российской Федерации, включая зарубежных и отечественных производителей.

В части зарубежных разработок много положительных отзывов, но стоимость развертывания и обслуживания систем чрезмерно высока, что объясняет их низкий тираж. Остается открытым вопрос об объемах сохраняемых медицинских данных, снимаемых во время мониторинга пациента. Были прецеденты, когда в реальных дискуссиях разработчиками озвучивалось, что с использованием систем удается сохранять не всю, а лишь сжатую информацию. Это обусловлено ограничениями поставляемого серверного оборудования и техническими решениями производителя. К тому же необходимость постоянного доступа зарубежного вендора в цифровой контур информационной системы лечебного учреждения в целях установки обновления и рутинного обслуживания сопряжена с риском информационного обмена данными в объеме, превышающем объем, оговоренный контрактом на указанные цели. В такой связи возникает вопрос, какие реально данные получает вендор в процессе обновления и обслуживания? Где гарантии, что первичные данные, сжимаемые для хранения пользователям таких решений, в реальной ситуации не собираются вендорами с целями, не оговоренными в контрактах? С учетом уязвимости системы здравоохранения России в части поставок отдельных видов номенклатуры медицинских изделий и препаратов такие информационные обмены могут иметь характер критических. А данные российских пациентов могут оказаться в управлении за пределами российской юрисдикции.

Большой проблемой является то, что готовые решения сопряжены с необходимостью больших усилий для кастомизации МИС-АиР к решению задач конкретного стационара.

В проблеме цифровизации анестезиологии и реанимации есть еще один важный аспект. Его изучению посвящено исследование, выполненное норвежскими учеными [4]. Так, авторы подчеркивают, что цифровые решения для анестезиологии серьезным образом влияют на бдительность медицинского персонала по отношению к пациенту. С одной стороны, «цифровые помощники» врача призваны освободить медицинский ресурс для того, чтобы «максимально приблизить» медицинский персонал к пациенту, поскольку необходимость ведения документации в бумажном формате нивелируется.

С другой стороны, все далеко не так просто. Авторы отмечают, что сотрудничество и принятие взаимной ответственности между анестезиологами и разработчиками цифровых решений, как за клиническое наблюдение, так и за администрирование цифровых решений, имеют большое значение. В этой связи персонал ОАИР должен в обязательном порядке быть вовлечен в процессы разработки и внедрения МИС-АиР. Без такого сотрудничества по-настоящему надежную систему создать невозможно. Тогда цифровые технологии действительно будут способствовать повышению качества медицинской документации и более точному сбору данных в анестезиологии и реаниматологии. В то же время, как отмечают норвежские исследователи, к недостаткам цифровизации анестезиологии относятся сложность замены бумажных записей, неприемлемые затраты на установку и обслуживание информационных систем, отвлечение анестезиологов и сопротивление персонала изменениям в схемах клинического документооборота.

Еще один аспект состоит в том, что любое, даже самое совершенное цифровое решение, — это просто электронная система. Такие физические признаки пациента, как липкая кожа, пот, беспокойство и т.п., это как раз именно те особенности, которые ею не регистрируются автоматически. Их придется зафиксировать врачу и вписать в анестезиологический протокол, даже электронный. Иными словами, цифровизация анестезиологии, с одной стороны, высвобождает медицинский персонал, с другой — требует от него не меньшей бдительности по отношению к пациенту и иногда дополнительных затрат времени.

Стремительный прогресс в области развития искусственного интеллекта привел к появлению диагностических, терапевтических и интервенционных приложений в различных направлениях медицины [5—9]. Однако существует глубокая пропасть между исследовательскими работами, основанными на искусственном интеллекте, и их переводом в клиническую практику, которую еще необходимо преодолеть. Машинное обучение как одно из наиболее широко применяемых направлений искусственного интеллекта в медицине дает возможность анализировать большие объемы данных, находить ассоциации и прогнозировать результаты при постоянном обучении на компьютере. Системы поддержки принятия клинических решений в кризисных ситуациях могут расширить роль клинициста. Создается впечатление, что возможности искусственного интеллекта безграничны, однако в нашей стране его широкое внедрение все еще далеко от реальности.

Зарубежный опыт убедительно показал, что цифровизация анестезиологии и реанимации является доказанной стратегией снижения внутригоспитальной летальности и целого ряда осложнений, позволяющей надежно обеспечить надлежащую безопасность пациента, в первую очередь за счет высвобождения медицинского персонала. Для решения текущих проблем, связанных с оказанием медицинской помощи, и дальнейшего обеспечения безопасности пациентов, команды специалистов по анестезии должны понимать и принимать новые технологии, в том числе принципы работы искусственного интеллекта, его возможности, риски, этику и особенности его применения в клинической практике. Потребуется партнерство и сотрудничество разных специалистов в составе команд, работающих в сфере здравоохранения, включая способность анестезиологов эффективно общаться со специалистами по обработке данных, специалистами по информатике, аналитиками данных и экспертами в области искусственного интеллекта.

Современные подходы с привлечением больших данных могут сыграть значительную роль в формировании новых принципов оказания анестезиологической помощи в будущем. Но для решения этой задачи первоочередной является проблема накопления больших объемов размеченных данных. И речь идет о первичных показателях, а не обработанных цифровыми решениями в целях минимизации затрат на их хранение. Поиск инструментов надежного съема целого потока данных пациента со всех медицинских устройств при проведении анестезии и реанимации в режиме реального времени, их надежное хранение в цифровых и графических форматах является первым шагом на пути создания успешных систем интеллектуальной поддержки врачебных решений в анестезиологии и реаниматологии.

Цель исследования — разработать современную отечественную автоматизированную информационную систему интеллектуальной поддержки принятия решений для анестезиологии и реанимации.

Материал и методы

Описание системы

Имея успешный опыт разработки и использования собственной электронной анестезиологической карты (созданной в 70-х годах XX века) в ФГБНУ «РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского» (далее — Центр) в инициативном порядке в 2023 г. приступили к созданию новой информационной системы интеллектуальной поддержки принятия решений для анестезиологии и реанимации ФГБНУ «РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского» (далее — Система). В задачи Системы входило не только протоколировать действия медицинского персонала, клинические параметры мониторинга пациентов и параметры работы медицинского оборудования, но также управлять этими данными, обеспечивая поддержку врачебных решений; организовывать автоматизированное оформление нормативных документов (карт анестезии, протоколов трансфузии крови, протоколов списания наркотических средств и др.); вести учет использованных лекарственных средств и материалов, инвентаризацию их запасов; планировать потребности в материалах; осуществлять экспорт документов во внешние информационные системы любого типа (CRM и ERP-системы и т.п.). То есть речь идет о создании современной интеллектуальной системы с более широкой функциональностью и адаптивностью.

В том же 2023 г. Центром получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ с рабочим названием СИП РНЦХ АР-ИНФО от 15.11.2023 №2023684446. Для регистрации представлены техническая архитектура системы, карта потоков данных, оригинальные коды.

С использованием конфигурации 1С, собственных оригинальных кодов, системы управления базами данных (СУБД) с открытым исходным кодом PostgreSQL и инструмента Big Data (посредством включения в архитектуру разработки распределенного программного брокера сообщений Apache Kafka) создано полностью оригинальное ядро технической архитектуры Системы, являющееся базовой платформой для ее дальнейшего развития.

Выбор в пользу отечественной платформы 1С не случаен, практически во всех учреждениях страны частично или полностью документооборот, в том числе медицинский, ведется с привлечением этой платформы. К тому же именно 1С характеризуется способностью к интеграции с МИС, широко используемыми в российском здравоохранении (CRM и ERP-системы).

Для съема данных использован научно-технический задел, имевшийся в Центре в связи с опытом разработки собственной информационной анестезиологической карты, и применены вновь разработанные коды.

Впервые для съема данных пациента с медицинского оборудования дополнительно привлечен инструмент искусственного интеллекта Apache Kafka, представляющий собой распределенную систему, предназначенную для обработки магистральных потоков данных в режиме реального времени. Сейчас она используется во многих отраслях экономики: электронной коммерции, банковском деле, телекоммуникации и других. Поэтому наша группа разработчиков выбрала лучшее из современных решений с открытым кодом.

Данные пациента, снимаемые брокером сообщений, направляются напрямую в PostgreSQL. Это система управления реляционными базами данных с открытым исходным кодом, которая обычно используется для веб-приложений, хранилищ структурированных данных, приложений бизнес-аналитики, научного анализа.

И уже данные, поступившие в хранилище, управляемое PostgreSQL с учетом требований законодательства и медицинского персонала, визуализируются на экране мониторинга и фиксируются в конечном документе.

В феврале 2024 г. на Форуме технологий будущего Центр успешно представил разработанную базовую платформу для развития системы интеллектуальной поддержки принятия решений для анестезиологии и реанимации ФГБНУ «РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского», являвшейся минимальным жизнеспособным продуктом, который уже реализован и многократно протестирован в условиях хирургических операций в ФГБНУ «РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского». Представлено также техническое задание на создание полнофункциональной Системы. Техническая архитектура СИП РНЦХ АР-ИНФО показана на рис. 1.

Рис. 1. Техническая архитектура СИП РНЦХ АР-ИНФО.

В ходе функционального тестирования подтверждена точность и надежность съема актуальных данных из монитора пациента («GE Healthcare», США) и аппарата искусственной вентиляции легких («Dräger Medical AG & Co. KG», Германия) с запросом 30 с. Описание модулей и компонентов Системы приведены в таблице.

Модули и компоненты СИП РНЦХ АР-ИНФО

Примечание. ПО — программное обеспечение; СУБД — система управления базами данных.

Следует отметить, что в основе технической архитектуры реализован модульный подход, который позволяет наращивать функционал системы проектированием дополнительных модулей, например, конфигурация системы может расширяться за счет увеличения номенклатуры подключаемого медицинского оборудования. Эта особенность позволяет проводить кастомизацию Системы для решения конкретных задач врачебной бригады и дает возможность для дальнейшего развития самой Системы.

Представленное техническое решение хорошо интегрируется со следующими МИС (CRM и ERP-системами: 1С. Медицина, 1С Рарус, Ариадна, ArchiMed+, БАРС.МИС, БИТ, Доктор Элекс, Damumed, EMClmed, Инфоклиника, iStom, IDENT, Клиника Онлайн, Клиентикс CRM, КМИС, ClinicConnect, ClinicIQ, qMS, ЛПУ-ЭМ, Matrix GO X, МедАнгел, Медведь, МедОфис, МедузаПРО, MedicalCRM, Медиалог, МЕДМИС, MedElement, MEDODS, MedWork, Medesk, MedIdea, MGREM, Медкей, ПикоМедицина, Пациент.Net, Renovatio, Ристар, РТ МИС, ТрастМед, UMIMED), поскольку реализовано на платформе 1С.

Общая схема автоматизированных бизнес-процессов, реализованных в СИП АР-ИНФО релиз 1.0, представлена на рис. 2.

Рис. 2. Общая схема автоматизируемого процесса в СИП АР-ИНФО релиз 1.0 (при проведении анестезии).

Результаты и обсуждение

На основе доработки Базовой платформы для развития системы разработан и успешно апробирован релиз 1.0 СИП РНЦХ АР-ИНФО, предназначенный для замены действующей локальной электронной анестезиологической карты ФГБНУ «РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского» (рис. 3). Верификация снимаемых показателей проводилась в условиях параллельной работы действующей электронной анестезиологической карты. По результатам сравнительного анализа данных, регистрируемых двумя системами, сделано заключение о надежном съеме данных мониторинга пациента в режиме реального времени с запросом 30 с.

Рис. 3. Функциональное и интеграционное тестирование релиза 1.0 СИП РНЦХ АР-ИНФО в условиях реальной кардиохирургической операции.

В релизе 1.0 воспроизведен и в тесном сотрудничестве с персоналом отделения анестезиологии-реанимации II НКЦ 1 ФГБНУ «РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского» доработан функционал действующей электронной анестезиологической карты. Обновлены необходимые встроенные библиотеки и справочники, выполнена настройка аналитики, требуемой при проведении анестезии, настроены учет балансов жидкостей, учет объемов проводимых инфузий, а также препаратов специального учета. В системе предусмотрена ручная настройка дополнительных показателей состояния пациента, необходимая врачебной бригаде для целей мониторинга, выполнена интеграция с МИС Центра, и обеспечено надежное сохранение первичных данных и результатов работы системы (медицинских протоколов).

Поскольку медицинский персонал отделения анестезиологии-реанимации II НКЦ 1 ФГБНУ «РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского» был вовлечен в процесс разработки Системы, то на этапе функционального и интегрального тестирования никакого неприятия со стороны коллег не было. Экран мониторинга разработан в максимально привычном цветовом и функциональном решении. Добавленные возможности, в том числе с использованием функции «тач скрин», призваны значительно облегчить работу с данными. Возможность сохранения полного массива снимаемых данных в численном и графическом формате открывает возможности не только для их ретроспективного анализа, но и для подготовки обучающих материалов для студентов медицинского университета ФГБНУ «РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского».

По итогам проведенного функционального и интеграционного тестирования приказом ФГБНУ «РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского» от 26.07.2024 №344 автоматизированная информационная система «Система интеллектуальной поддержки принятия решений для анестезиологии и реанимации ФГБНУ «РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского» переведена в опытно-промышленную эксплуатацию.

Опытно-промышленная эксплуатация системы проводилась как в условиях параллельной работы с действующей электронной анестезиологической картой, так и в режиме самостоятельной работы. По итогам опытно-промышленной эксплуатации будет принято решение о вводе Системы в промышленную эксплуатацию и определены направления дальнейшего развития ее функционала.

Реализация полного функционала Системы позволит:

— в режиме реального времени объединить всю информацию о пациенте, снимаемую медицинским оборудованием, с одновременным контролем функционирования всех задействованных устройств;

— обеспечить медицинскому персоналу быстрый доступ к трендам и объективным данным мониторинга, всем сохраненным сведениям;

— организовать быструю аналитическую обработку показателей мониторинга в режиме реального времени, что значительно сократит время для поиска необходимой информации и принятия врачебных решений;

— развернуть цифровой контур отделения реанимации и интенсивной терапии и создать замкнутый электронный документооборот с любой из используемых МИС;

— организовать объективный контроль производственных процессов в операционных и ОАИР, а также учет и планирование расходов, включая оборот наркотических препаратов и препаратов крови;

— использовать значительные массивы данных, включая BigData для проведения научных исследований, клинических испытаний и разработки новых методов лечения.

Заключение

Следует еще раз отметить, что представленная информационная аналитическая система СИП АР-ИНФО является полностью отечественной разработкой, реализованной на базе программного обеспечения, зарегистрированного в Реестре Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации. В настоящее время отсутствуют аналогичные по возможностям интеграции системы российского и зарубежного производства. Существующие системы интеллектуальной поддержки врачебных решений сложнее кастомизируемы к требованиям законодательства Российской Федерации и потребностям врачей.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

¹УНУ «Коллекция электронных карт анестезии кардиохирургических больных РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского» (г. Москва), руководитель УНУ: Аксельрод Б.А., д.м.н., профессор РАН. Ссылка на сайт УНУ: https://med.ru/ru/unu-kollekcia-elektronnyh-kart-anestezii-kardiohirurgiceskih-bolnyh-rnch-im-akad-bv-petrovskogo)