Εξασφαλίζοντας την συνέχεια της κατ’ οίκον περίθαλψης καρδιοαναπνευστικών παθήσεων: Εξοπλισμός επιτήρησης και λογισμικό ανταλλαγής ιατρικών δεδομένων μέσω σημασιολογικά εμπλουτισμένων υπηρεσιών του Ιστού

1. Εισαγωγή

Όπως έχει ήδη αρχίσει να γίνεται αντιληπτό, ο 21ος αιώνας φαίνεται να παρέχει ένα αλλαγμένο περιβάλλον επαγγελματικής δραστηριότητας, ενώ έχει αρχίσει παράλληλα να διαμορφώνεται και ένας νέος τρόπος αλληλεπίδρασης ιατρού-ασθενούς διαμορφώνεται, μέσω της σύντηξης της Βιοϊατρικής Τεχνολογίας, των συστημάτων Ιατρικής Πληροφορικής και των Διαδικασιών Λήψης Ιατρικών και Επιχειρησιακών Αποφάσεων σε ένα ενιαίο σύνολο. Η προσαρμογή των μεθόδων λήψης ιατρικών αποφάσεων και επεξεργασίας [1], [2], [3], [4], [5] στο αναδυόμενο υψηλής τεχνολογίας περιβάλλον της κατ' οίκον νοσηλείας και η κατάρτιση και ο εξοπλισμός του ιατρού, με τις κατάλληλες συσκευές και το αντίστοιχο ιατρικό και διαχειριστικό λογισμικό, είναι ένας ουσιαστικός όρος, προκειμένου να εξασφαλιστεί, πρώτον, βιώσιμη υψηλής ποιότητας υγειονομική περίθαλψη του γηράσκοντος πληθυσμού, δεύτερον, αποκατάσταση και βοήθεια για ομάδες ατόμων με ειδικές ανάγκες και τέλος, η απαραίτητη ψυχοσωματική υποστήριξη του πληθυσμού [6]. 

Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να παρουσιάσουμε τα τεχνικά μέσα που έχουμε αναπτύξει, προκειμένου να υποστηριχθεί η προσαρμογή και η συνέχεια της περίθαλψης των καρδιοαναπνευστικών παθήσεων στο σπίτι. Ένα σημαντικό και συνεχώς αυξανόμενο κομμάτι της φροντίδας της σχετικής με τις καρδιοαναπνευστικές ασθένειες παρέχεται ήδη στο σπίτι συνήθως, αλλά όχι αποκλειστικά, μετά από την έξοδο ενός ασθενούς από το νοσοκομείο. Για τον λόγο αυτό αναπτύξαμε ένα ολοκληρωμένο σύστημα, που υποστηρίζει την συνέχεια της περίθαλψης των καρδιοαναπνευστικών παθήσεων στο σπίτι που περιλαμβάνει: Πρώτον, ένα πρωτότυπο σύστημα παρακολούθησης βασισμένο σε φορητό υπολογιστή που αποτελείται από χαμηλού κόστους διαθέσιμα στο εμπόριο εξαρτήματα, και επιτηρεί την κατάσταση του ασθενούς, μέσω περιοδικών ή συνεχών ελέγχων ζωτικής σημασίας παραμέτρων, δεύτερον, λογισμικό που υποστηρίζει την λήψη ιατρικής απόφασης σχετικά με τυχόν Ταχυκαρδία και Κοιλιακό Ινιδισμό, τρίτον λογισμικό βελτιστοποίησης του κατ΄οίκον μηχανικού αερισμού ασθενών, βασισμένο σε κανόνες ασαφούς λογικής (Fuzzy-rules), τέταρτον, ένα χαρακτηριστικό αρχείο συνέχειας της φροντίδας του ασθενούς (Continuity of Care Record, CCR), που προσαρμόζεται για να υποστηρίξει επίσης τη δημιουργία ενός σχεδίου κατ΄οίκον φροντίδας και τέλος, μια πρωτότυπη οντολογία, που βασίζεται στη κλινική αρχιτεκτονική εγγράφων HL7 (Clinical Document Architecture, CDA), η οποία χρησιμεύει ως η βάση για την ανάπτυξη των σημασιολογικά εμπλουτισμένων Διαδικτυακών Υπηρεσιών, που επιτρέπουν την ανταλλαγή και την ανάκτηση δεδομένων, σχετικών με την κατ΄οίκον φροντίδα. 

Ο ευέλικτος σχεδιασμός του υλικού και ο προσαρμόσιμος μηχανισμός ανταλλαγής δεδομένων του συστήματος, συνιστούν ένα χρήσιμο και σύμφωνο με τα ισχύοντα ή αναδυόμενα διεθνή πρότυπα εργαλείο, για την κατ΄οίκον φροντίδα των πασχόντων από καρδιοαναπνευστικές παθήσεις και θα παρουσιαστεί λεπτομερώς στα ακόλουθα μέρη αυτής της εργασίας.  

2.  Η κατ΄οίκον Καρδιοαναπνευστική Διαγνωστική

Οι in vivo διαγνωστικές διαδικασίες, οι οποίες βασίζονται στην απαγωγή και καταγραφή ηλεκτρικών και μη Βιοσημάτων, σχετιζομένων με συγκεκριμένες λειτουργίες του ανθρωπίνου σώματος, τείνουν πλέον να γίνουν συστήματα βασιζόμενα σχεδόν αποκλειστικά στη χρήση προσωπικών ή φορητών ηλεκτρονικών υπολογιστών. Στα πλαίσια αυτά, σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε από την ομάδα μας ένα σύστημα καταγραφής και ελέγχου, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οικιακό περιβάλλον και το οποίο επιτρέπει την συνεχή ή παροδική καταγραφή των ζωτικών σημάτων ενός ασθενούς. Η λειτουργία του συστήματος βασίζεται, αφ' ενός, στην χρήση χαμηλού κόστους εξαρτημάτων, τα οποία είναι στο σύνολό τους εμπορικά διαθέσιμα και αφ' ετέρου, στην χρήση ενός απλού οικιακού προσωπικού ηλεκτρονικού υπολογιστή. Ο εξοπλισμός του συστήματος αποτελείται από τα εξής στοιχεία: 

Η διάταξη απαγωγής ΗΚΓ είναι κατάλληλα σχεδιασμένη ώστε να επιτρέπει την εφαρμογή των απαγωγών κατά Eindhoven I, II και III. Η διάταξη αποτελείται από ένα προενισχυτή, ένα φίλτρο ζώνης διέλευσης στην περιοχή 0.5-150 Hz, έναν ενισχυτή, έναν αναλογικό σε ψηφιακό μετατροπέα και έναν μικροεπεξεργαστή, ο οποίος επιτρέπει την ασύρματη ψηφιακή μετάδοση του ΗΚΓ. Η διάταξη του δέκτη αποτελείται από έναν ψηφιακό δέκτη ραδιοσυχνοτήτων, ο οποίος είναι συντονισμένος στην κατάλληλη συχνότητα, και από έναν ελεγκτή, ο οποίος μετατρέπει κατάλληλα τα ψηφιακά δεδομένα βάσει του πρωτοκόλλου RS232.

Η διάταξη Παλμικής Οξυμετρίας βασίζεται στην μη επεμβατική μέτρηση της απορρόφησης φωτός από το αρτηριακό αίμα, η οποία χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του κορεσμού του οξυγόνου (SpO₂).  

Η διάταξη καταγραφής των Καρωτιδικών Ήχων βασίζεται στην καταγραφή, με τη βοήθεια ενός στηθοσκοπίου, των ήχων που παράγονται από τη ροή του αρτηριακού αίματος. Η καταγραφή γίνεται μέσω ενός μικροφώνου, το οποίο είναι προσαρμοσμένο στο στηθοσκόπιο και συνδεδεμένο με την κάρτα ήχου του Η/Υ. Παρ' όλο που η αρχιτεκτονική της διάταξης είναι πάρα πολύ απλή και το κόστος της είναι αμελητέο, η απόδοση του συστήματος είναι εξαιρετικά ικανοποιητική, επιτρέποντας όχι μόνο την καταγραφή των κυματομορφών του καρδιακού και του αναπνευστικού ρυθμού, αλλά επιτρέποντας επίσης πλήρη τηλε-ακροαστική εξέταση του ασθενούς, σε οιονεί πραγματικό χρόνο. Θα πρέπει βέβαια να αναφερθεί ότι η σωστή λειτουργία της διάταξης μπορεί να διαταραχθεί από τυχαίους εξωτερικούς θορύβους, όπως και στην παρακλίνια εξέταση.  

Θα πρέπει τέλος να αναφερθεί ότι έχει δοκιμασθεί και η αντικατάσταση του Η/Υ ο οποίος χρησιμοποιείται από το σύστημα, από μία διάταξη απαγωγής και επεξεργασίας ΗΚΓ (Eindhoven απαγωγές I-III) βασισμένη σε μικροεπεξεργαστή (C-programmable controller Rabbit Semiconductor^®). Η διάταξη αυτή είναι επίσης ιδιοκατασκευή, βασίζεται στη χρήση ενός JFET τελεστικού ενισχυτή (μοντέλο TL074 με 300 Hz συχνότητα δειγματοληψίας), και είναι προαιρετικά εφοδιασμένη με μία σύνδεση ραδιοσυχνοτήτων της τάξης των 433 MHz μεταξύ του ενισχυτή και ενός επιπλέον εξωτερικού Η/Υ. Με την αντικατάσταση αυτή αναμένεται να επιτευχθεί περαιτέρω τόσο η σμίκρυνση, όσο και η ευελιξία χρήσης της συσκευής. 

3. Συνεχής εικονική ιατρική επίβλεψη 

Στο σύστημα επιτήρησης που περιγράψαμε, επιχειρούμε να προχωρήσουμε λίγο παραπέρα, όσον αφορά την εικονική ιατρική επιτήρηση ευαίσθητων και υψηλού κινδύνου πληθυσμών, όπως αυτοί που υποφέρουν από καρδιαγγειακές ή/και αναπνευστικές παθήσεις. Έτσι, τα δεδομένα τα οποία συλλέγονται από το σύστημα, υφίστανται επεξεργασία ώστε να είναι σε κατάλληλη μορφή για να χρησιμοποιηθούν σε διαδικασίες υποστήριξης λήψης ιατρικής απόφασης. Τα συλλεγόμενα ακατέργαστα δεδομένα του συστήματος υποβάλλονται σε κατάλληλη επεξεργασία, για να παράγουν τα στοιχεία υποστήριξης απόφασης. Οι κυματομορφές ECG και ο καρδιακός ρυθμός (HR) εξάγονται άμεσα από το ECG-module, ενώ o HR μπορεί επίσης να ληφθεί άμεσα από τον καρωτιδικό ανιχνευτή. Ο αναπνευστικός ρυθμός (RR) μπορεί επίσης να υπολογιστεί άμεσα από τον καρωτιδικό ανιχνευτή, ή να εξαχθεί από την ανάλυση συχνότητας και το φιλτράρισμα του αρχικού σήματος φωτοπληθυσμογραφίας (PPG). Το PPG που λαμβάνεται από την άκρη δάχτυλων εκτείνεται από 0.001Hz-6Hz, αφαιρείται το συνεχές περιεχόμενο, και η περιοχή 0.5-2.0 Hz συσχετίζεται με το μέσο καρδιακό ρυθμό. Τα στοιχεία συλλέγονται σε οιονεί πραγματικό χρόνο και υποβάλλονται σε γρήγορο μετασχηματισμό Fourier (Fast Fourier Transformation) στο πεδίο συχνοτήτων, με τη χρήση του τυποποιημένου λογισμικού Mat-Lab. Η εκτίμηση του αναπνευστικού ρυθμού και του καρδιακού ρυθμού, βασίζεται στον προσδιορισμό των τοπικών αιχμών συχνότητας στις σειρές 0.01-0.50 Hz και 0.5-2.0 Hz. 

Αναφορικά με την αναγκαιότητα εφαρμογής Αυτόματης Εξωτερικής Απινίδωσης, η αναγνώριση των κυματορφών του Κοιλιακού Ινιδισμού (VF) και της Κοιλιακής Ταχυκαρδίας (VT) για την ειδοποίηση του πλησιέστερου οικείου ή διασώστη, πραγματοποιείται στο σύστημά μας μέσω δύο τεχνικών, οι οποίες αναπτύχθηκαν από την ομάδα μας [7]. Η πρώτη τεχνική είναι αυτή της Ανάλυσης Εικόνας, σύμφωνα με την οποία το ΗΚΓ αντιμετωπίζεται ως εικόνα και διαιρείται σε έναν αριθμό Περιοχών Ενδιαφέροντος (ROI) με τη διαίρεση της εικόνας σε 20 περιοχές για τον άξονα του χρόνου και έπειτα σε τέσσερις περιοχές, που καθορίζονται από τα όρια Vmax, ½ Vmax, 0, -1/2 Vmax και – Vmax, στον άξονα πλάτους (τάσης). Η διάκριση μεταξύ των ρυθμών είναι δυνατή με τη μέτρηση της οπτικής πυκνότητας, δηλαδή τον αριθμό «πλήρων» εικονοκυττάρων (pixels) σε αυτά τα ROIs. Ο κανονικός ρυθμός έχει μια συγκεκριμένη κατανομή των οπτικών πυκνοτήτων σε αυτές τις περιοχές, ενώ οι αντίστοιχες κατανομές των ρυθμών VF και VT είναι εντυπωσιακά διαφορετικές. Αυτές οι 80 τιμές οπτικής πυκνότητας, χρησιμοποιούνται για την ταξινόμηση των εικόνων ECG από λογισμικό που αναπτύξαμε (fuzzy-neural software). Η δεύτερη τεχνική είναι η CDF-SKEW τεχνική, η οποία είναι ένας συνδυασμός δύο περιγραφικών στατιστικών συναρτήσεων, δηλαδή της συσσωρευτικής συνάρτησης κατανομής πιθανότητας (Cumulative Probability Distribution Function, CDF) και του συντελεστή εκτροπής (Coefficient of Skewness, SKEW). Αυτή η τεχνική επιτρέπει μια γρήγορη επισκόπηση για ένα σύνολο στοιχείων, χωρίς να πρέπει να εξεταστεί κάθε παρατήρηση, ή στοιχείο χωριστά. Αυτές οι λειτουργίες χρησιμοποιήθηκαν ως κριτήρια για την ταξινόμηση των καρδιακών ρυθμών ως απαιτούντων απινίδωση ή μη. 

Όσον αφορά στην κατ' οίκον Μηχανική Υποστήριξη της Αναπνοής, είναι ευρέως αποδεκτό ότι η μέθοδος αυτή μπορεί να εφαρμοσθεί στην κατ' οίκον νοσηλεία ασθενών, οι οποίοι είναι εξαρτημένοι από τη χρήση αναπνευστήρα, πλην όμως βρίσκονται σε σταθερή κατάσταση [8], [9]. Η κατ' οίκον νοσηλεία των ασθενών αυτών κοστίζει κατά 70% λιγότερο από ότι η μηχανική υποστήριξη της αναπνοής σε έναν θάλαμο Εντατικής Θεραπείας, ενώ οι ασθενείς έχουν καλύτερη ποιότητα ζωής [10], διατηρούν κοινωνικές σχέσεις, και έχουν μικρότερη πιθανότητα ενδονοσοκομειακών λοιμώξεων. Απαραίτητες προϋποθέσεις για την κατ' οίκον νοσηλεία αυτών των ασθενών αποτελούν ένα κατάλληλο οικογενειακό και οικιακό περιβάλλον, η προετοιμασία των συγγενών και ένα πλάνο νοσηλείας το οποίο θα πρέπει να είναι κατάλληλα διαμορφωμένο από ειδική ομάδα επιστημόνων.  

Προκειμένου να συμβάλουμε σε αυτήν την περίπλοκη προσέγγιση, αναπτύξαμε μία εφαρμογή, η οποία βασίζεται σε έναν αλγόριθμο ασαφούς λογικής (Fuzzy Logic), ο οποίος είναι κατάλληλος για την διαχείριση της κατ' οίκον Οξυγονοθεραπείας και του Μηχανικά Υποστηριζόμενου Αερισμού. 

Οι ασθενείς με χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια (Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD) χαρακτηρίζονται από αυξημένο έργο αναπνοής (work of breathing, WOB) και από δυσλειτουργία των αναπνευστικών μυών. Ο μηχανικός εξαερισμός εφαρμόζεται για να ελαττωθεί το WOB. Οι υπόλοιποι αναπνευστικοί μύες μειώνουν την αρτηριακή μερική πίεση του διοξειδίου του άνθρακα (PCO₂) και διαχειρίζονται την υποξαιμία. Δεδομένου ότι οι ανάγκες των ασθενών δεν είναι στατικές, οι ρυθμίσεις των αναπνευστήρων πρέπει να ελέγχονται τακτικά. 

Ο κορεσμός οξυγόνου (SpO₂), καθώς και ο καρδιακός και αναπνευστικός ρυθμός, όπως καταγράφονται από το σύστημα που περιγράφηκε στις προηγούμενες παραγράφους, αποτελούν τις εισόδους του ασαφούς συστήματος. Η παράμετρος της μεταβολής του κορεσμού Οξυγόνου συναρτήσει του χρόνου (dSpO₂) χρησιμοποιείται από το σύστημα ως εσωτερικός δείκτης αποτελεσματικότητας, καθώς μπορεί να θεωρηθεί ως κεντρικός παράγοντας ενδεικτικός της κατάστασης του ασθενούς, ενώ η απόκριση του συστήματος ορίζεται από ένα σύνολο κανόνων ασαφούς λογικής, οι οποίοι βασίζονται στις αρχές της φυσιολογίας της αναπνοής. Η έξοδος του συστήματος είναι στην πράξη μία πρόταση για την μεταβολή της ροής του οξυγόνου προς τον ασθενή.  

Ο ελεγκτής (αλγόριθμος) ασαφούς λογικής αναπτύχθηκε και εκπαιδεύθηκε για τον προσδιορισμό των κατάλληλων ρυθμίσεων παλιρροϊκού όγκου (tidal volume, VT) και συχνότητας αναπνοής (respiration frequency, RR) για τους ασθενείς με χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια (COPD) [11]. Σαράντα τρεις (43) ώρες καταγραφής μη επεμβατικά ελεγχόμενων παραμέτρων από τέσσερις (4) διαφορετικούς ασθενείς με COPD, που υφίσταντο ελεγχόμενο (control mode) μηχανικό αερισμό, συλλέχθηκαν σε δύο Γενικά Νοσοκομεία στην Ελλάδα. Ο ελεγκτής αναπτύχθηκε και εκπαιδεύθηκε, με την υιοθέτηση εξήντα τοις εκατό (60%) των διαθέσιμων καταγραμμένων στοιχείων. Η αρχιτεκτονική του συστήματος χρησιμοποιεί τις ακόλουθες μη επεμβατικά μετρούμενες παραμέτρους: τον κορεσμό Οξυγόνου (SpO₂), την ευενδοτότητα των πνευμόνων (lung compliance) C, την αντίσταση (resistance) R, τη μέγιστη πίεση εισπνοής (Peak Inspiratory Pressure, PIP) και την πίεση πλατώ (Plateau Pressure, PPlateau), για την πρόβλεψη κατάλληλων ρυθμίσεων VT και RR. Η αξιολόγηση εκτελέσθηκε με τα καταγραμμένα στοιχεία που δεν χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια της φάσης κατάρτισης του ελεγκτή. Ο ελεγκτής εξετάστηκε απέναντι στο σύνολο αξιολόγησης. Το μέσο τετραγωνικό λάθος του παλιρροϊκού όγκου VT ήταν 0.222 ml/Kg και του ρυθμού αναπνοής RR ήταν 1.21 αναπνοές ανά λεπτό (bpm) αντίστοιχα. 

Σχήμα 1. Μια περίπτωση των προτεινόμενων (πλήρης γραμμή) και καταγραμμένων τιμών (παύλες) του παλιρροϊκού όγκου VT (μέσο τετραγωνικό σφάλμα: 0.222 ml/Kg) και του ρυθμού αναπνοής RR (μέσο τετραγωνικό σφάλμα: 1.21 bpm). 

Η εφαρμογή της διαδικασίας επιτρέπει τον καλύτερο έλεγχο των παραμέτρων της κατ' οίκον μηχανικής υποστήριξης της αναπνοής, ενώ το σύστημα επιτρέπει επίσης την εκ του μακρόθεν ιατρική επίβλεψη της υποστήριξης της αναπνοής και την άμεση επέμβαση του ιατρού μέσω τηλεφώνου στους συγγενείς του ασθενούς, στην περίπτωση που οι τιμές αγγίξουν κάποια όρια συναγερμού. Το προς το παρόν εργαστηριακά αξιολογούμενο σύστημα μπορεί να οδηγήσει στο βελτιωμένο έλεγχο των ρυθμίσεων ενός «οικιακού αναπνευστήρα», κάτω από κλινικές συνθήκες, και θα μπορούσε να επιτρέψει την εξ' αποστάσεως ιατρική επίβλεψη και αξιολόγηση των μακροπρόθεσμων αναπνευστικών τάσεων στοιχείων, ή των βραχυπρόθεσμων παρεμβάσεων.

Θα πρέπει τέλος να αναφερθεί ότι η μετάδοση των δεδομένων τα οποία προκύπτουν από τις παραπάνω διαδικασίες μπορεί να γίνει είτε μέσω ασύρματων συνδέσεων, είτε μέσω modem και τηλεφωνικών γραμμών, είτε μέσω ασφαλών συνδέσεων στο διαδίκτυο, είτε, τέλος, μέσω δορυφορικών συνδέσεων. Με τον τρόπο αυτό παρέχεται στον ιατρό τόσο η δυνατότητα της επί μακρόν καταγραφής των αναπνευστικών δεδομένων όσο και η άμεση και αυτόματη ειδοποίησή του και, κατά συνέπεια, και η άμεση προσαρμογή της θεραπείας σε επείγουσες περιπτώσεις. 

4. Η συνέχεια της κατ' οίκον περίθαλψης καρδιοαναπνευστικών παθήσεων

Είναι μάλλον κοινώς αποδεκτό ότι η αύξηση του προσδόκιμου επιβίωσης, σε συνδυασμό με την αλματώδη αύξηση των νοσοκομειακών δαπανών, θα οδηγήσει αναπόφευκτα σε μία μεταβολή του τρόπου παροχής της φροντίδας υγείας, ενθαρρύνοντας ιδιαίτερα κάποια αποκεντρωμένα σχήματα όπως είναι η κοινοτική ιατρική και η κατ' οίκον νοσηλεία. Παρ' όλα αυτά, υπάρχουν ορισμένα βάσιμα ερωτηματικά τα οποία αφορούν αυτά τα αποκεντρωμένα μοντέλα. Τα ερωτηματικά αυτά αναφέρονται κυρίως στην ασυνέχεια στην παρεχόμενη φροντίδα, στον κατακερματισμό των ιατρικών δεδομένων των ασθενών, καθώς επίσης και στον βέλτιστο τρόπο με τον οποίο αυτά τα μοντέλα νοσηλείας θα επιβλέπονται ιατρικά και θα αποζημιώνονται οικονομικά.

Το ASTM, το οποίο είναι ένας Αμερικανικός Οργανισμός Θέσπισης Προτύπων, ενέκρινε πρόσφατα το πρότυπο E2369-05, το οποίο αφορά τη δημιουργία του Αρχείου Συνεχιζόμενης Φροντίδας (Continuity of Care Record - CCR) ) [12], [13]. Η θέσπιση του αρχείου αυτού στοχεύει στη διασφάλιση της διακίνησης ενός ελαχίστου απαραίτητου συνόλου πληροφοριών, όταν ο ασθενής παίρνει εξιτήριο από ένα Νοσηλευτικό Ίδρυμα ή όταν μεταφέρεται σε διαφορετικό Ίδρυμα ή σε διαφορετικό τμήμα του ίδιου Ιδρύματος.  

Επίσης, ο διεθνής οργανισμός για την τυποποίηση (ISO) έχει εγκρίνει πρόσφατα νέα πρότυπα για την επικοινωνία και τη σημασιολογική διαλειτουργικότητα ηλεκτρονικών αποσπασμάτων αρχείων υγείας [14]. Αυτό το πρότυπο είναι βασισμένο στην αρχιτεκτονική διπλού μοντέλου, όπου ένα απλό γενικό πρότυπο αναφοράς ορίζεται για την αντιπροσώπευση των δεδομένων και ένα αρχέτυπο μοντέλο εφαρμόζεται ώστε να επιτρέπει την αναπαράσταση των σύνθετων περιοχών εννοιών του ηλεκτρονικού αρχείου υγείας. 

Το σύστημα που αναπτύξαμε και που περιγράφεται στην εργασία αυτή χρησιμοποιεί το πρότυπο E2369-05 (CCR) και αποτελείται από δύο ενότητες. Η πρώτη ενότητα είναι αρμόδια για τη δημιουργία ενός χαρακτηριστικού CCR που περιέχει τα κατάλληλα δημογραφικά και διοικητικά στοιχεία, καθώς επίσης και τις σχετικές κλινικές πληροφορίες, ενώ η δεύτερη ενότητα είναι αρμόδια για τη δημιουργία ενός σχεδίου κατ' οίκον νοσηλείας (homecare plan), το οποίο θα περιληφθεί σε ειδικό τμήμα του CCR. Το σύστημα προορίζεται να χρησιμοποιηθεί για την μετάβαση ενός ασθενή από το νοσοκομείο στην κατ' οίκον νοσηλεία, αν και η πρώτη ενότητα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε κάθε περίπτωση μετάβασης ή παραπομπής, από ένα σημείο φροντίδας σε άλλο. Η χαρακτηριστική ενότητα του CCR μπορεί, είτε να συλλέξει τα απαραίτητα στοιχεία από ένα εγκατεστημένο ήδη σύστημα EHR, είτε να επιτρέψει στο χρήστη να εισαγάγει τα στοιχεία με το χέρι, με την πλήρωση των ειδικών υποδειγμάτων (forms). Εν πάση περιπτώσει, ο χρήστης αποφασίζει ποια μέρη του ιατρικού αρχείου του ασθενή είναι απαραίτητα ή σημαντικά για την περιγραφή της τρέχουσας κατάστασης της υγείας του ασθενή και πρέπει να περιληφθούν στο CCR.  

Η δεύτερη ενότητα είναι αρμόδια για τη δημιουργία ενός σχεδίου κατ' οίκον νοσηλείας, σχετιζόμενο με παθήσεις του καρδιοαναπνευστικού, με τη δημιουργία ενός δομημένου υποσυνόλου των στοιχείων που περιέχει τις αναγκαίες δραστηριότητες (διαγνωστικές, επιτήρησης, θεραπείας και νοσηλείας ), που πρέπει να υιοθετηθούν κατά τη διάρκεια της κατ' οίκον νοσηλείας. Το πρότυπο που αναπτύχθηκε επιτρέπει σε κάθε τμήμα νοσοκομείου ή ιατρική / νοσηλευτική ομάδα, να ορίσει ένα κατάλληλο σύνολο δραστηριοτήτων κατ' οίκον νοσηλείας, που αντιστοιχίζεται στην διάγνωση του εξιτηρίου, με βάση την κωδικοποίηση των ομοειδών διαγνωστικών ομάδων (Diagnosis Related Group, DRGs). Πρέπει να αναφερθεί εδώ ότι το σύστημα κωδικοποίησης DRGs χρησιμοποιήθηκε επειδή προσφέρει ένα επαρκές και καλά δομημένο ιατρικό διαγνωστικό σύστημα ταξινόμησης, ενώ, συγχρόνως, επιτρέπει τη οικονομική διαχείριση των περιπτώσεων κατ' οίκον νοσηλείας, με βάση την κύρια διάγνωση που οδηγεί σε αυτή.

Τα σχεδιασμένα σύνολα δραστηριοτήτων κατ' οίκον νοσηλείας μπορούν να εκτελεσθούν στο οικιακό περιβάλλον και είναι πλήρως ατομικά διαμορφώσιμα. Κάθε χρήστης, δηλαδή, κάθε ιατρός αρμόδιος για την χορήγηση εξιτηρίου από το νοσοκομείο σε έναν ασθενή, μπορεί να οργανώσει τα κατάλληλα σχέδια για την κατ' οίκον φροντίδα του. Χορηγώντας το εξιτήριο ενός ασθενή, ο ιατρός μπορεί να χρησιμοποιήσει ένα από τα ήδη προκαθορισμένα σύνολα δραστηριοτήτων κατ' οίκον νοσηλείας, να δημιουργήσει ένα νέο ή να τροποποιήσει ένα υπάρχον προκειμένου να προσαρμοστεί, στη συγκεκριμένη περίπτωση και στις τυχόν αναδυόμενες νέες απαιτήσεις. Οι ορισμένες διαδικασίες εισάγονται αυτόματα στο τμήμα του σχεδίου νοσηλείας του CCR. Επίσης, το σύστημα, εκτός από την παραγωγή του CCR, ηλεκτρονικά ή σε έντυπη μορφή, παράγει διάφορα πρόσθετα κείμενα, συμπεριλαμβανομένων των συμβουλευτικών και ενημερωτικών σημειώσεων για τον ασθενή ή για τους οικείους του και διαγράμματα φυσιολογικών μετρήσεών του, όπως η γλυκόζη, η πίεση του αίματος κ.λπ. που ο ασθενής πρέπει να ελέγχει περιοδικά.  

Το σύστημα προβλέπει επίσης την παραγωγή εντύπων ή οθονών εισαγωγής, που θα συμπληρώνονται από το νοσηλευτικό προσωπικό κατά τη διάρκεια των κατ΄οίκον επισκέψεων, προκειμένου να τεκμηριωθούν οι δραστηριότητές τους. Τα συμπληρωμένα έντυπα επιστρέφονται στον αρμόδιο ιατρό, που τα αξιολογεί και, ανάλογα με την αξιολόγησή του, μπορεί να τροποποιήσει το σχέδιο της κατ' οίκον νοσηλείας του συγκεκριμένου ασθενή με οποιοδήποτε κατάλληλο τρόπο. Η δομή και τα στοιχεία του παραχθέντος CCR συμμορφώνονται με τις προδιαγραφές ASTM E2369-05 για το αρχείο συνεχιζόμενης φροντίδα, ενώ χρησιμοποιείται η γλώσσα XML για την αναπαράσταση των δεδομένων.  

Σχήμα 2. Επιλογή δραστηριοτήτων κατ' οίκον νοσηλείας για έναν ασθενή. 

Η αναπαράσταση XML γίνεται σύμφωνα με το W3C σχήμα XML, που προτείνεται από το ASTM [15]. Το CCR που παράγεται από το σύστημα αυτόματα μετασχηματίζεται σε μορφή HTML, χρησιμοποιώντας την γλώσσα XSL (Extensive Stylesheet Language), προκειμένου να καταστεί ορατό και εκτυπώσιμο. Πρέπει να αναφερθεί εδώ ότι οι διαγνωστικές και θεραπευτικές δραστηριότητες είναι ταξινομημένες σύμφωνα με τη διεθνή ταξινόμηση ICD-9 (International Classification of Diseases Version 9), ενώ τα Αυστραλιανά DRGs (Australian Refined DRGs) χρησιμοποιήθηκαν για την κωδικοποίηση των περιπτώσεων, και τέλος η ταξινόμηση νοσηλευτικών παρεμβάσεων του κλινικού συστήματος ταξινόμησης φροντίδας CCC (Clinical Care Classification) [16] χρησιμοποιήθηκε για την τεκμηρίωση των νοσηλευτικών δραστηριοτήτων. 

5. Η σημασιολογικά εμπλουτισμένη υπηρεσία Ιστού

Η διαλειτουργικότητα των πληροφορικών συστημάτων υγειονομικής περίθαλψης έχει γίνει μια από τις κρισιμότερες και πλέον επίκαιρες πτυχές στην παροχή υπηρεσιών υγείας [17], [18]. Η ολοκλήρωση ιατρικών δεδομένων είναι ένα δύσκολο έργο, δεδομένου ότι τα υπάρχοντα συστήματα πληροφοριών υγείας, λειτουργούν ακόμα με απομονωμένο τρόπο. Κάθε σύστημα πληροφοριών προς το παρόν χρησιμοποιεί τα δικά του λεξιλόγια και βάσεις γνώσεων και αναπαριστά τα δεδομένα του με διαφορετικό τρόπο (format) [19]. Οι κλινικές ορολογίες και τα λεξιλόγια, όπως το SNOMED, το ICD-9, το ICD-10, και το LOINC είναι ήδη σε λειτουργία για αρκετά χρόνια και παρέχουν μια λίγο-πολύ καθιερωμένη περιγραφή της ιατρικής γνώσης. Άλλα πρότυπα υγειονομικής περίθαλψης, όπως το HL7 [20] και το openEHR [21] προσεγγίζουν το πρόβλημα της ανταλλαγής ηλεκτρονικών στοιχείων μεταξύ των διαφορετικών πληροφοριακών συστημάτων και του καθορισμού του περιεχομένου των ιατρικών αρχείων των ασθενών. Αυτά τα πρότυπα παρέχουν έναν ορισμένο βαθμό διαλειτουργικότητας και είναι ήδη σε λειτουργία από τις πολυάριθμες οργανώσεις υγειονομικής περίθαλψης, με το HL7 (έκδοση 2) να είναι σήμερα το ευρύτερα εφαρμοζόμενο παγκόσμια πρότυπο (standard) ιατρικών πληροφοριών [18]. 

Πιο συγκεκριμένα, η σύμφωνη με το HL7 κλινική αρχιτεκτονική εγγράφων (Clinical Document Architecture, CDA) [22], [23] είναι ήδη σε χρήση σε διάφορες χώρες [24], δεδομένου ότι επιτρέπει μια κοινή αναπαράσταση των κλινικών εγγράφων, καθώς και την ανταλλαγή και τη διαχείριση εαυτών [25]. Η αρχιτεκτονική HL7-CDA συμβάλλει σημαντικά στη σημασιολογική διαλειτουργικότητα, επιτρέποντας τη δομημένη χρήση ελεγχόμενων ορολογιών και προωθώντας την συλλογική κατανόηση της δομής και της σημασίας των κλινικών εγγράφων, που δημιουργούνται από διαφορετικά συστήματα πληροφοριών. Εντούτοις, το HL7-CDA δεν μπορεί να είναι μια λύση στο πρόβλημα της διαλειτουργικότητας, δεδομένου ότι είναι μη ρεαλιστικό να αναμένεται, ότι όλοι οι πάροχοι υπηρεσιών υγείας θα συμφωνήσουν στην υιοθέτηση ενός μοναδικού προτύπου, ενώ λείπει προς το παρόν μια παγκόσμια αποδεκτή ορολογία. 

Η λύση για την ολοκλήρωση ιατρικών δεδομένων φαίνεται να είναι η χρήση των υπολογιστικών τεχνολογιών, που να είναι σε θέση να κατανοήσουν τη σημασία των περιεχομένων δεδομένων [17], [18], [19], [26]. Ο αναδυόμενος σεσημασμένος σημασιολογικά Ιστός, που θα χρησιμοποιεί σημασιολογικά εμπλουτισμένες υπηρεσίες του Ιστού, στις οποίες οι πληροφορίες θα έχουν μια καλά καθορισμένη και ερμηνεύσιμη από τη μηχανή έννοια, εμφανίζεται προς το παρόν ως η πιο ελκυστική προσέγγιση προς αυτήν την κατεύθυνση [26], [27]. Συγχρόνως, οι καθιερωμένες προσπάθειες τυποποίησης, όπως τα κλινικά λεξιλόγια και τα προαναφερθέντα πρότυπα υγειονομικής περίθαλψης, δεν πρέπει να αγνοηθούν.  

Το σύστημα που αναπτύχθηκε προσεγγίζει τα CDA-συμβατά έγγραφα ως περιοχές γνώσης, που περιγράφουν τα συγκεκριμένα γεγονότα μιας περίπτωσης, όπως, παραδείγματος χάριν, μια παραπομπή για αγγειογραφία των στεφανιαίων αγγείων. Η κατάλληλη αναπαράσταση των εννοιών αυτών των εγγράφων, από τη σκοπιά μιας οντολογίας, παρέχει την δυνατότητα αμοιβαίας κατανόησης του εγγράφου, και επιτρέπει τη δημιουργία κατάλληλα σχεδιασμένων σημασιολογικά εμπλουτισμένων υπηρεσιών Ιστού, που υπερβαίνουν τόσο τα προβλήματα των ασύμβατων τυποποιήσεων (formats) στα μηνύματα, όσο και αυτήν της χρήσης των διαφορετικών λεξιλογίων [28]. 

Σχήμα 3. Η κατηγορία CDA της οντολογίας. 

Το σύστημα που σχεδιάστηκε αποτελείται από μια πρωτότυπη οντολογία που βασίζεται στο HL7-CDA, και μια εφαρμογή που μετατρέπει τα έγγραφα παραπομπής σε ένα CDA-συμβατό format και το περιεχόμενο των CDA-συμβατών εγγράφων σε συγκεκριμένες περιπτώσεις της οντολογίας. Μια κατάλληλα σχεδιασμένη σημασιολογικά εμπλουτισμένη υπηρεσία Ιστού αναλαμβάνει τη διανομή των εγγράφων μέσω του Διαδικτύου, με τον εντοπισμό των υπαρχουσών περιπτώσεων της οντολογίας, όταν δεχτεί τέτοιο αίτημα. 

Για τους σκοπούς αυτής της εργασίας, η οντολογία παραπομπής σχεδιάστηκε, ενσωματώνοντας τα πρότυπα HL7-CDA. Η ιεραρχία της οντολογίας καθορίστηκε χρησιμοποιώντας την HL7 συμβατή μέθοδο πληροφοριών αναφοράς (HL7 – Reference Information Mode, RIM) [29], τους HL7 συμβατούς τύπους δεδομένων και λεξιλογίων και την HL7-CDA R2 ιεραρχική περιγραφή (HL7-CDA R2 Hierarchical Description). Αυτές οι τέσσερις έννοιες αποτελούν τις ανώτατες κατηγορίες (top-classes) της οντολογίας και αναλύονται περαιτέρω σε μια ιεραρχία υποκατηγοριών, οι οποίες περιγράφουν τις έννοιες που ανήκουν σε αυτές τις κύριες κατηγορίες. Τα λεξιλόγια που χρησιμοποιήθηκαν ήταν το ICD-9 και το LOINC, τα οποία εισήχθησαν στην οντολογία, ως περιπτώσεις των αντίστοιχων κατηγοριών λεξιλογίων. Μπορεί βέβαια να υιοθετηθεί οποιοδήποτε κλινικό λεξιλόγιο, όπως π.χ. το SNOMED κλπ.

Τα έγγραφα παραπομπής, περιέχουν συνήθως στατικές ή/και δυναμικές εικόνες, που εκφράζονται υπό την μορφή αντικειμένων συμμορφουμένων με την αρχιτεκτονική HL7-CDA, τα οποία δημιουργούνται σύμφωνα με τη δεύτερη έκδοση (CDA-R2) της τυποποιημένης προδιαγραφής HL7-CDA (CDA-R2) [30]. Το περιεχόμενο των συμμορφουμένων με την αρχιτεκτονική CDA εγγράφων παραπομπής μετατρέπονται σε περιπτώσεις οντολογίας. Μια κατάλληλα σχεδιασμένη σημασιολογικά εμπλουτισμένη υπηρεσία Ιστού αναλαμβάνει τη διανομή των εγγράφων μέσω του Διαδικτύου, με τον εντοπισμό των υπαρχουσών περιπτώσεων της οντολογίας, όταν δεχτεί ένα τέτοιο αίτημα. Η υπηρεσία που αναπτύχθηκε είναι προς το παρόν αρκετά απλή και επιτρέπει τον εντοπισμό των υπαρχουσών περιπτώσεων της οντολογίας, ανταποκρινόμενη σε ερώτηση με βάση τον προκαθορισμένο κατάλληλο αριθμό ταυτότητας ασθενούς. 

6. Τελικές παρατηρήσεις

Η τρέχουσα εργαστηριακή δοκιμή του συστήματος που σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε δείχνει ότι είναι σε θέση να συμβάλλει ουσιαστικά στην δημιουργία ενός αποτελεσματικού, χαμηλού κόστους και βασισμένου στη σύγχρονη και διαθέσιμη στο εμπόριο τεχνολογία, συστήματος υποστήριξης της κατ' οίκον περίθαλψης καρδιοαναπνευστικών παθήσεων.  

Επίσης, η χρήση των οντολογιών και των σημασιολογικά εμπλουτισμένων υπηρεσιών του Ιστού, σε συνδυασμό με την χρήση καθιερωμένων προτύπων και ιατρικών λεξιλογίων, είναι ζωτικής σημασίας, πρώτον, για την σύλληψη σε επίπεδο αρχής μιας διαδικασίας ανταλλαγής δεδομένων ιατρικής και νοσηλευτικής φροντίδας, και δεύτερον, για την ολοκλήρωση των δομημένων ιατρικών δεδομένων και άλλων στοιχείων μιας παραπομπής, σε οποιοδήποτε σύστημα, ηλεκτρονικών ή μη, ιατρικών αρχείων ασθενών. Επομένως, μπορούμε να υποθέσουμε, ότι αν και υπάρχει ακόμα ένα πολυσχιδές σύνολο προβλημάτων προς περαιτέρω διερεύνηση, υπάρχουν αρκετές ενδείξεις, ότι ο εύκαμπτος σχεδιασμός του υλικού και ο προσαρμόσιμος μηχανισμός ανταλλαγής δεδομένων του συστήματος που παρουσιάστηκε, παρέχει ένα χρήσιμο και συμμορφούμενο με τις πλέον διαδεδομένες τυποποιήσεις (standards) εργαλείο, για την υποστήριξη της συνέχειας της κατ' οίκον περίθαλψης καρδιοαναπνευστικών παθήσεων. 

Αναφορές