Інформаційні технології підтримки прийняття рішень по керуванню ресурсами в медичних приладово-комп"ютерних системах - Автореферат

Широке використання інформаційних технологій в охороні здоровя та обєднання компютерних систем у локальні, корпоративні і глобальні компютерні мережі різко загострили проблему адекватної організації процесів обробки великого обсягу медичної інформації, що безперервно збільшується, у лікувально-профілактичних установах (ЛПУ). Підвищення обґрунтованості прийнятих рішень по здійсненню лікувальних дій у ЛПУ може бути забезпечене шляхом збільшення оперативності обробки відповідних даних у реальному масштабі часу. У період 2004 - 2009 р. вийшли роботи Гусева О.В., Єльянова М.М, Назаренко Г.І., котрі підкреслили важливість застосування інформаційних технологій у клінічній діяльності ЛПУ, дали оцінку ефективності функціонування медичним інформаційним системам (МІС) і сформували найважливіші вимоги до проектування інтерфейсу таких систем. Таким чином, актуальним науковим завданням є подальший розвиток теорії, моделей, методів та алгоритмів ефективного управління обчислювальними ресурсами медичних приладово-компютерних систем, розробка інформаційних моделей, які повинні бути інтегровані в створювану інтерактивну автоматизовану систему підтримки прийняття рішень (СППР) по динамічному перерозподілу обчислювальних ресурсів МПКС із метою забезпечення гарантоспроможності обробки інформації. Тема дисертаційної роботи відповідає національній програмі інформатизації (закон №74/98-ВР), планам наукової роботи кафедри медичної фізики та інформатики Кримського державного медичного університету (№1 від 31.08.2007), а також технічним завданням держбюджетних НДР Севастопольського національного технічного університету «Адаптивна система передачи даних в бездротових мережах» (№ ДР 0103U001811) та «Адаптивна система ремаршрутізації даних в бездротових мережах VANET» (№ ДР 0107U001341).Проблема перерозподілу обчислювальних ресурсів МПКС полягає в протиріччях між широким спектром вимог до обчислювальних ресурсів та обмеженими можливостями обладнання та загострюється вираженою нестаціонарністю інформаційних потоків і ситуативною мінливістю необхідних обсягів ОР, що утруднює прийняття рішень по оперативній диспетчеризації ОР. Аналіз методів і способів управління перерозподілом обчислювальних ресурсів МПКС дозволив сформулювати задачу розробки інформаційної технології підтримки прийняття рішень по перерозподілу обчислювальних ресурсів у рамках МПКС, яка зводиться до апроксимації рішення комбінаторної задачі програмно-цільового планування на відображеннях графових структур. Статистичний аналіз виконаний на основі розробленої методики, що містить виділення найбільш інформаційно-завантажених ЛВ, точок знімання даних, визначення тривалості та періодів реєстрації, виконання первинної статистичної обробки даних, ідентифікації законів розподілу інтервалів часу між надходженнями МІП на ЦМС ЛВ та часом їхньої обробки, одержання статистично стійких оцінок параметрів розподілів (зокрема, інтенсивності надходження , обробки МІП). Використання принципу багатоверсійности дає можливість диверсифікувати використовувані алгоритми, зіставляючи результати, понизити ступінь впливу методичних помилок, обумовлених обмеженням адекватності моделі та середовищем моделювання. В якості базової v21 прийнята модель МПКС, яка враховує, на відміну від аналітичних, типи розподілів надходження та обробки МІП і створена з використанням мови моделювання GPSS World.В дисертаційній роботі вирішено важливе науково-прикладне завдання апроксимації рішення задачи підтримки прийняття рішень по розподілу обчислювальних ресурсів медичної приладово-компютерної системи лікувально-профілактичної установи. На основі системного підходу проведено аналіз особливостей медичних приладово-компютерних систем, отримано конструктивний опис МПКС, для якого актуальна розробка спеціальних інформаційних технологій управління. Проведено статистичний аналіз потоків інформації в МПКС, що визначив основні статистичні характеристики, необхідні для моделювання інформаційних процесів, що лежать в основі системи підтримки прийняття рішень з управління розподілом ОР. Розвинено принципи багатоверсійного підходу до моделювання процесів обробки інформації в медичних приладово-компютерних системах; сформовані вимоги до класів моделей із частковим сполученням версій і функцій. Запропоновано підхід до апроксимації рішення комбінаторної задачі програмно-цільового планування розподілу ресурсів на відображеннях графових структур за допомогою багатоверсійного моделювання.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

В дисертаційній роботі вирішено важливе науково-прикладне завдання апроксимації рішення задачи підтримки прийняття рішень по розподілу обчислювальних ресурсів медичної приладово-компютерної системи лікувально-профілактичної установи.

Основні наукові та практичні результати полягають у наступному.

1. На основі системного підходу проведено аналіз особливостей медичних приладово-компютерних систем, отримано конструктивний опис МПКС, для якого актуальна розробка спеціальних інформаційних технологій управління. Формалізовано розгляд МПКС ЛПУ в рамках теорії систем критичного застосування.

2. Проведено статистичний аналіз потоків інформації в МПКС, що визначив основні статистичні характеристики, необхідні для моделювання інформаційних процесів, що лежать в основі системи підтримки прийняття рішень з управління розподілом ОР.

3. Розвинено принципи багатоверсійного підходу до моделювання процесів обробки інформації в медичних приладово-компютерних системах; сформовані вимоги до класів моделей із частковим сполученням версій і функцій.

4. Запропоновано підхід до апроксимації рішення комбінаторної задачі програмно-цільового планування розподілу ресурсів на відображеннях графових структур за допомогою багатоверсійного моделювання.

5. Створено багатоверсійний комплекс аналітичних та імітаційних моделей інформаційних процесів в МПКС, що враховує особливості ситуаційного оцінювання при прийнятті рішень.

6. У класі імітаційних моделей реалізована модифікована процедура Велча по усередненню результатів моделювання нестаціонарних процесів, що знижує випадковий компонент вихідних системних характеристик більш ніж на 50 % при моделюванні нестаціонарних короткоперіодичних процесів.

7. Розроблено апаратно-програмний комплекс інтерактивної системи підтримки прийняття рішень, що здійснює автоматизоване керування вибором версій моделей і пошуком ефективних розподілів обчислювальних ресурсів МПКС ЛПУ.

8. Здійснено дослідне впровадження СППР на базі клініки Кримського державного медичного університету ім. С.І. Георгієвського. Досягнуто статистично значиме поліпшення системотехнічних параметрів функціонування медичної приладово-компютерної системи; зокрема імовірність втрат пакетів МІП знизилась у середньому на 17 %, рівень дисперсності навантаження на ЦМС зменшився в середньому на 20 %, у рамках деяких системних ситуацій спостерігається перехід на новий якісний рівень функціонування, що супроводжується істотним поліпшенням системотехнічних характеристик.

Задачи, що були описані в даній роботі, не обмежують області використання отриманих результатів. Запропонований формалізований підхід к апроксимації рішення комбінаторного завдання планування розподілу ресурсів на відображеннях графових структур може бути використаний для пошуку ефективного управління в рамках широкого класу систем критичного застосування, рівень апріорної інформації про які недостатній для рішення завдань розподілу обчислювальних ресурсів за допомогою аналітичних методів.

1. Скатков А.В. Имитационная аппроксимация одноканальных систем обработки и передачи данных / А.В. Скатков, Ю.В. Сосновский // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2005. - № 5/2 (17). - С. 23-26.

2. Сосновский Ю. В. Особенности применения имитационного моделирования для анализа одноканальной ячейки обработки и передачи данных при большой нагрузке / Ю. В. Сосновский // Тр. Крымского гос. мед. ун-та. - Симферополь, 2005. - Т. 141, Ч. IV. - С. 57-61.

3. Сосновский Ю. В. Статистический анализ входящего трафика нестационарной системы обработки и передачи данных / Ю. В. Сосновский // Менеджмент малого и среднего бизнеса: информационные технологии: матер. пятой международ. науч.-практ. конф. - Севастополь, 2006. - С. 129-135.

4. Сосновский Ю. В. Классификация комплекса имитационных моделей одноканальных систем обработки и передачи данных / Ю. В. Сосновский, А. В. Скатков // Труды седьмой международной научно-практической конференции «Современные информационные и электронные технологии». - Одесса, 2006. - С. 192-193.

5. Сосновский Ю.В. Усреднение результатов имитационного моделирования нестационарных систем обработки и передачи данных / Ю. В. Сосновский // Современные проблемы информатизации в моделировании и программировании: Сб. труд. - Воронеж, 2006. - Вып. 11 - С. 254-255.

6. Сосновский Ю. В. Статистический анализ параметров информационной системы лечебного учреждения (в условиях МПКС) / Ю. В. Сосновский // Материали международной научно-практ. конф. «Инфотех - 2007». - Севастополь. - 2007. - Ч. 1. - С. 112-113.

7. Сосновский Ю. В. Статистический анализ параметров информационной системы лечебного учреждения / Ю. В. Сосновский // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2007. - № 4/2 (28). - С. 27-31.

8. Сосновский Ю. В. Принятие решений по распределению вычислительных ресурсов на основе многоверсионного моделирования информационных процессов / Ю. В. Сосновский // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2008. - № 6/2 (36). - С. 58-60.

9. Сосновский Ю. В. Многоверсионное моделирование информационных процессов в объектах критического применения / Ю. В. Сосновский // Вестник СЕВНТУ. Сер. Информатика, электроника, связь: Сб. научн. трудов. - Севастополь. - 2008. - Вып. 93. - C. 23-27.

Размещено на .ru