Информационное пространство отношений включает в себя элементы выражения для целевого функционала. При этом учтём информационный показатель, выражаемый через энтропию в терминальной части управления и через дифференциальную энтропию состояния системы в интегранте целевого функционала. При этом энтропия при позитивном развитии процесса должна убывать в обобщённом представлении в пределе до нуля. Общий вид целевого функционала с учётом следующий:

^{T к}

F = (H _{н (}D, T_н), H _{к (}D, T_к)) + J (u (R, t), h (D, t)) dt min, (3)

^{T нu}

где () - терминант функционала, H _{н (}) - начальная энтропия, H _{к (}) - конечная энтропия, D - вектор обобщённых технических показателей СЗОТ (В), T_н, T_к - начальное и текущее время, J () - интегрант функционала, u () - функция управления ИР, R () - вектор ИР, h () - текущая (дифференциальная) энтропия на бесконечно малом приращении:

h (t) = dH (t) / dt = lim (H (t+t) - H (t)) / t =

^t0

= lim [l log (|| C _Dр D _{т (}t + t) D _{т (}t + t) || / || D _{т (}t + t) ||) -

^t0

l log (|| C _Dр D _{т (}t) D _{т (}t) || / || D _{т (}t) ||)] / t. (4)

Терминант зависит от энтропии объекта СЗОТ (В) в начале и на завершающей временной части процесса, поэтому он имеет вид:

(H _{н (}D, t _н), H _{к (}D, t _к)) = H _к (D, t _н) - H _н (D, t _к) = - I _пф,

Где I _пф - финальная информация.

Интегрант зависит от текущей энтропии и вырабатываемой управляющей функции по отношению к ИР СЗОТ (В). Его вид определяется производной по Фреше от энтропии объекта. Его можно представить через разложение энтропии на компоненты по составляющим вектора состояния, выраженными через скаляры:

J (u (R, t), h (D, t)) = u ^t (D, t) V h (D, t), (5)

гдеV - матрица влияний компонентов вектора u (D, t) на вектор h (D, t), размерность матрицы n _u n _h. Элементами матрицы {v _{k l}} являются априорно настраиваемые коэффициенты { _{k l}} для соответствующих позиций элементов {u _{k l}} в уравнениях состояния.

Уравнения состояния описывают динамику вектора состояния в предметной (ресурсной) области отношений, поэтому их вид представлен ниже (при описании предметной области).

Требование к управляющей функции заключается в необходимости максимизации текущей энтропии за счёт оптимального использования имеющихся ресурсов.

Для элементов СЗОТ (В) необходимо ввести ограничения на возможности по использованию ресурсов. Эти ограничения можно представить в следующей интегральной форме:

F _i H _{max i}.

Вид уравнений ограничений похож на вид целевого функционала (3) в соответствии с единым подходом к описанию функционирования всех элементов СЗОТ (В):

F _i = _{i (}H^o_{н i (}R, t _н), H^o_{к i (}R, t _к)) +

_{T k}

+ J _{i (}u _{i (}R, t), h^o_{i (}R, t)) dt. (6)

^{T н}

После постановочной оптимизационной части сформулированы концептуальные положения. Предложен концептуальный подход к построению прикладного программного обеспечения для управления ИР здравоохранения территории (ведомства), которое представляет собой программное обеспечение территориально-распределенной АИС с телекоммуникационным режимом доступа к информации, объединяющее все субъекты системы ЗОТ (В) и позволяющее решать такие задачи, как мониторинг потребностей населения территории в медицинских услугах и медицинских ресурсах, автоматизация процессов повседневной деятельности территориальных органов управления, автоматизация лечебно-профилактической деятельности ЛПУ и ОВП/СП и составления необходимой отчетности, автоматизация взаиморасчетов СМО и ЛПУ, ОВП/СП, автоматизированный учет работы медицинских учреждений, оценивание ее соответствия медицинским стандартам с начислением за ее выполнение причитающиеся финансовых средств, формирование необходимых финансовых ресурсов и территориальной программы ОМС граждан, контроль расходования финансовых средств, направляемых на содержание инфраструктуры системы здравоохранения территории.

На основе сформулированных методологических требований к организации ЕИП, современных информационных технологий и представлений об облике ИО, с учетом особенностей системы ЗОТ (В), функционирующей в режиме ОМС, разработаны принципы построения АИС для управления ИР здравоохранения территории (ведомства), для чего проведена классификация АИС, сформирован состав функций АИС, разработаны принципы построения функциональных подсистем АИС, разработаны принципы взаимодействия АИС субъектов системы здравоохранения территории (ведомства) (включая состав функций взаимодействия между АИС субъектов ЗОТ (В) и принципы построения программных средств интеграции приложений), разработаны принципы выбора форматов обмена информацией между АИС субъектов здравоохранения территории (ведомства).

Разработана концептуальная модель создания АИС субъекта здравоохранения территории (ведомства), для чего определены основные задачи создания АИС субъекта ЗОТ (В), сформулированы основные принципы создания таких АИС, определена структура АИС, разработаны принципы конструирования пользовательского интерфейса АИС, разработаны принципы организации нормативно-справочной информации, используемой в АИС субъектов здравоохранения территории (ведомства), определены этапы создания и внедрения АИС.

Концептуальная модель создания АИС субъекта здравоохранения территории (ведомства) легла в основу разработки концепций создания автоматизированной системы управления Клинического центра Московской медицинской академии им. И.М. Сеченова и городской клинической больницы № 40, а также "Основных направлений развития информатизации аппарата Минздравсоцразвития РФ". Эта концептуальная модель может быть использована для таких субъектов ЗОТ (В), как ЛПУ, ОВП/СП, ТФ ОМС, ОТУЗ.

ИО АИС целесообразно строить по модульному принципу, т.е. включать в модули такие компоненты, которые могут быть заменены или модернизированы без необходимости перепроектирования как подсистем, так и АИС в целом. Модульное построение должно быть реализовано на основе применения стандартных программных интерфейсов (интерфейсов прикладного программирования - API) и стандартных протоколов взаимодействия между приложениями.

В третьей главе проведена разработка информационных моделей процессов оптимизации состояния ИР здравоохранения территории (ведомства). В этих целях описана динамика вектора состояния ИР элементов СЗОТ (В).

Общий вид целевого функционала (1) и система ограничений (5), (6) для обеспечения функционирования элементов СЗОТ (В) приводят задачу к вариационной задаче оптимизации в понтрягинской форме.

Общая постановка задачи оптимизации состояния ИР основывается на применении принципа максимума Понтрягина. Определим целевой функционал

F = H_п (D, t _н) - H_п (D, t _к) +

_{T к}

+ u ^t (D, t) V h_{п /J} (D, t) dt min, (7)

^{T н u}

где h_{п /j} - вектор производной по времени от условной энтропии по J элементам, взаимодействующим с ИР объекта;

u^t (D, t) - вектор управляющих воздействий на информационные потоки от m взаимодействующих элементов;

V - матрица согласования элементов системы.

Уравнения ограничений для элементов системы имеют следующий вид:

F _i = H ^o_{н i (}R, t _н) - H ^o_{к i (}R, t _к)) +

_{T к}

+ u^t _{i (}R, t) V_i h ^o_{i/j (}R, t) dt H _{max i,} (8)

^{T н}

где V_i - матрица коэффициентов для i-го элемента системы;

u^t _i - вектор управляющих воздействий для i-го элемента;

h ^o_i/j - производная условной энтропии в отношениях i и j элементов.

Для функции ограничения на управление используем область определения управляющих воздействий: u _i [-1; 1], i = 0, …, s, где s - количество реализованных управляющих воздействий. Тогда выражение для ограничений по управлению имеет вид:

s

u _i s. (9)

^{i = 1}

Оптимизации состояния ИР с формированием управляющих воздействий в соответствии с принципом максимума Понтрягина возможна на кусочно-непрерывных функциях. Поэтому для аналитического представления уравнений связи необходимо определить производные для энтропии в зависимости от управления.

Представим в скалярной записи её зависимость энтропии от ресурсов и управления. Для этого определим в качестве оптимальной оценки значения ресурса или показателя качества объекта значение R^*, доставляющее максимум апостериорной плотности вероятности распределения этой величины. Это значение зависит от реализации управляющих воздействий. Тогда справедливо:

H_п (t) = k d (log [ (|u m _r - r _min| + r _min) / r _min]) / dt =

= k u [r _min / (r _min + |m _r - r _min|)] R^*. (10)

Таким образом, получено уравнение связи. В рассматриваемой ситуации уравнения связи примут вид

_{· m}

h_п = k u^t _{i (}R, t) V_i r_i. (11)

ⁱ⁼⁰

Составим функцию Лагранжа

T_{к m m}

= [ _i u^t _{i (}R, t) V_i h _{i/j (}R, t) + p^t (t) (h (t) - k u^t _{i (}R, t) V_i r_i)] dt +

T_н ^{i=0 i=0}

_m

+ _i (H_{п i} (T_н) - H_{п i} (T_к)), (12)

ⁱ⁼⁰

где p (t) - некоторая векторная кусочно-непрерывная функция, определяемая вместе с неопределёнными множителями Лагранжа _i.

В такой постановке задачи оптимального управления выполняются следующие условия:

а) стационарности по h (t) (уравнения Эйлера), приводит к системе уравнений

d

_h + _h = 0

dt

_m

p (t) = _i u^t _{i (}R, t) V_i - k p (t) u; (13)

ⁱ⁼⁰

б) трансверсальности по h

_{h (}t₀) = H_{п h (}T_н) p (T_н) = ; (14)

в) оптимальности по u

_{m m}

min [ _i u^t _{i (}R, t) V_i h _{i/j (}R, t) - p (t) k r_i u] =

^{uU i = 0 i = 0}

_{m m}

= _i u^t _{i (}R, t) V_i h _{i/j (}R, t) - p (t) k r_i u_i, t [T _н, T_к]; (15)

^{i=0 i=0}

г) стационарности по [T _н, T_к] в случае подвижных концов временного отрезка интегрирования

_m

_i u^t _{i (}R, T_н) V_i h _{i/j (}R, T_н) + H_п (T_н) + H_п (T_н) = 0, (16)

ⁱ⁼⁰

_m

_i u^t _{i (}R, T_к) V_i h _{i/j (}R, T_к) + H_п (T_к) + H_п (T_к) = 0; (17)

ⁱ⁼⁰

д) дополняющей нежёсткости

H _{max i} + _i [H^o_{н i (}R, t _н) - H^o_{к i (}R, t _к)) +

_{T к}

+ u^t _{i (}R, t) V_i h^o_{i/j (}R, t) dt] = 0, i = 1, …, m; (18)

^{T н}

е) неотрицательности

_i 0. (19)

Далее разработана информационная модель (ИМ) процесса управления ИР здравоохранения территории (ведомства), базирующаяся на таком обобщенном понятии как "медицинская услуга", под которой понимается одна из возможных формализованных единиц учета объемов медицинской помощи: врачебные приемы пациентов с лечебно-диагностической целью; лечебно-диагностические медицинские процедуры врачей узких медицинских специальностей и параклинических отделений; оперативные вмешательства и анестезиологические пособия амбулаторные и стационарные; койко-дни в профильных отделениях; профильные пациенты; медико-экономические стандарты. Все формализованные единицы учета имеют одинаковые параметры (дата выполнения, количество, стоимость). Основу учета объемов медицинской помощи составляют единые общероссийские и отраслевые классификаторы, привязка к которым осуществляется в паспорте ЛПУ.

ИМ процесса управления ИР здравоохранения территории (ведомства) представляет собой иерархически структурированную совокупность основных потоков информации, циркулирующих в здравоохранении, а также информационного обеспечения процессов управления в субъектах здравоохранения. Эта ИМ является базой для разработки ИО и состоит из четырех моделей - ИМ организации взаиморасчетов за пролеченных пациентов в лечебно-профилактических учреждениях, ИМ ведения сводного регистра застрахованных пациентов территории, ИМ ведения структурно-экономического паспорта лечебно-профилактических учреждений, ИМ персонифицированного учета лекарственных препаратов и льготных рецептов.

Разработана ИМ процесса организации взаиморасчетов за пролеченных пациентов в лечебно-профилактических учреждениях, представляющая следующие функции: первичный сбор информации об оказанных пациенту объемах медицинской помощи, передача формализованной информации в оплачивающую организацию, проверка корректности представленных счетов и законности оказанных объемов медицинской помощи и передача формализованных отказов обратно в ЛПУ.

Расчет стоимости медицинских услуг, для которого используется понятие "универсальная единица трудоемкости", заключается в расчете плановых показателей статей расходов, использование которых позволит полностью окупить затраты ЛПУ. Счет за пролеченного пациента является суммарной стоимостью всех медицинских услуг, оказанных пациенту.

Для организации единой формы учета объемов медицинской помощи и однообразного представления счетов в оплачивающие организации разработаны единые форматы данных для передачи их от ЛПУ в ТФ ОМС и другие оплачивающие организации. В оплачивающую организацию ЛПУ формирует посылку, содержащую информацию о пролеченных пациентах и выполненных медицинских услугах. В качестве средства формализованного представления данных используется унифицированный язык моделирования UML, который представляет собой средство объектно-ориентированного анализа и проектирования.

Диаграмма состава вспомогательных классов для обмена данными при организации взаиморасчетов между субъектами системы медицинского страхования на унифицированном языке моделирования UML представлена на рис.1. Диаграмма состава основных классов для обмена данными при организации взаиморасчетов между субъектами системы медицинского страхования на унифицированном языке моделирования UML представлена на рис.2.

Разработана ИМ процесса ведения сводного регистра застрахованных, представляющая следующие функции: ведение реквизитов договоров с предприятиями-плательщиками и реквизитов застрахованных в пункте регистрации застрахованных, агрегирование всех регистров в единый регистр договоров и единый регистр застрахованных в страховой медицинской организации (СМО); передача единых регистров из СМО в территориальный фонд (ТФ) ОМС, где формируются сводные регистры жителей территории, предприятий-плательщиков, договоров и застрахованных, регистры погашенных полисов и удаленных застрахованных, текущие регистры действующих полисов, отчетных документов); формирование в ТФ ОМС файлов ошибок и текущих единых регистров договоров и застрахованных для каждой СМО и передача в СМО отчетных файлов; из СМО отчетные файлы передаются в пункт регистрации застрахованных.

Разработана ИМ процесса персонифицированного учета лекарственных препаратов и льготных рецептов, представляющая следующие функции: заполнение листа назначений лекарственных препаратов лечащим врачом; формирование заявки в аптеку на лекарственные препараты за каждое отделение старшей (главной) медсестрой отделения; реализация заявок в аптеке и проводка лекарственных препаратов по складу сотрудником аптеки; применение лекарственных препаратов пациенту по назначению постовой (процедурной) медсестрой и списание лекарственных препаратов.

В четвёртой главе разработаны методические основы создания прикладного программного обеспечения для органов управления здравоохранением территории (ведомства).

На основе результатов проведенного автором диссертации информационно-аналитического обследования состояния информатизации ОУЗТ (В) и в целом системы здравоохранения в 29 субъектах 7 федеральных округов России и системного анализа научных публикаций по концептуальным подходам и методическим положениям в области создания ИО для органов управления системы здравоохранения были определены функции, основные требования и состав ИО для органов управления здравоохранением территории (ведомства). Основными функциями ИО являются: оперативное отслеживание и анализ организационно-штатного состава каждого ЛПУ (СКУ) в целом; оперативное отслеживание и анализ состава объемов медицинской помощи, предоставляемых каждым ЛПУ (СКУ) в целом; оперативное отслеживание и анализ экономических показателей и структуры цены предоставляемых объемов медицинской помощи каждого ЛПУ (СКУ) в целом; регистрация, перерегистрация и поиск застрахованных лиц по заданным реквизитам; ведение договоров на страхование с юридическими лицами; ведение регистров застрахованных и выдача отчетов по базе данных; прием счетов за пролеченных пациентов по различным категориям граждан, проведение медико-экономической экспертизы, организация взаиморасчетов с ЛПУ, СМО и другими ОТУЗ; формирование статистических отчетов по заболеваемости на территории, планирование заболеваемости.

Рис.1. Вспомогательные классы

Рис.2. Основные классы

ИО для ОУЗТ (В) состоит из скомпонованных по функциональному признаку программных модулей, связанных единой базой данных и технологически взаимодействующих с другими автоматизированными системами. ИО для ОУЗТ (В), автоматизирующее процессы, протекающие в ОТУЗ и ТФ ОМС, включают следующие основные программные модули (ПМ):

· информационное ядро ОУЗТ (В), предназначенное для электронной идентификации ОУЗТ (В) в информационной системе ЗОТ (В);

· программа регистрации застрахованных лиц на пункте регистрации застрахованных лиц;

· программа ведения единого регистра застрахованных лиц в СМО;

· программа ведения сводного регистра застрахованных;

· программа приема реестров за пролеченных пациентов и организации взаиморасчетов;

· программа ведения структурно-экономических электронных паспортов лечебно-профилактических и санаторно-курортных учреждений;

· программа обработки медицинской статистики.

В исследовательских целях введено понятие "информационное ядро" ИО ОУЗТ (В), под которым здесь понимается совокупность баз данных и программных средств управления ими, позволяющая выделить ОУЗТ (В) из ряда других предприятий и субъектов здравоохранения.

Информационное ядро ИО ОУЗТ (В) включает в себя следующие подсистемы (рис.3):

· подсистема ведения классификаторов и справочников системы здравоохранения территории (ведомства);

· подсистема ведения электронного структурно-экономического паспорта ОУЗТ (В).

Разработанные автором классификаторы и словари информационного ядра ИО ОУЗТ (В) приведены в Приложении № 1 диссертационного исследования. Определен состав электронного структурно-экономического паспорта ОУЗТ (В).

Для рассмотренных в диссертации основных программ, входящих в состав ИО ОУЗТ (В), определены основные реализуемые программами функции, состав реквизитов застрахованных лиц и ЛПУ, состав информации взаимообмена между субъектами системы ЗОТ (В), состав и назначение полей файлов паспортов и регистров, информационных сообщений об ошибках, данных по взаиморасчетам ОУЗТ (В).

а) б)

Рис.3. Состав а) информационного ядра ИО и б) нормативно-справочной информации

В пятой главе проведена разработка информационных моделей процессов управления лечебно-профилактической деятельностью и формирование облика АРМ ЛПУ. Получены аналитические зависимости для выработки управляющих воздействий в СЗОТ (В).

Наиболее полно и в достаточной степени адекватно реальным процессам в предметной области отношений СЗОТ (В) могут быть использованы дифференциальные уравнения с квадратичной правой частью. Для j-го элемента СЗОТ (В) представим их следующим образом:

_m

R _j = B _j R _j + ( M _{j i} R _j Q ^t _{j i}) A _j R _j + N _{x j,} j = 1, …, m, (20)

^{i = 1}

где B - матрица коэффициентов сноса, с размерностью mm;

M, Q - динамические матрицы коэффициентов взаимного влияния элементов СЗОТ (В), определяющие все коэффициенты { _{i j}}, размерность матрицы M равна mm, размерность матрицы Q равна 1m;

N _xj - вектор гауссовского шума;

A - статическая матрица коэффициентов при вторых степенях векторной функции, A = {u _{i j i j}}, размерность матрицы A равна mm.

Таким образом, информационные процессы, протекающие в информационной области отношений СЗОТ (В), в соответствии с целевым функционалом и уравнениями связи, определяющими интересы взаимодействующих сторон, побуждают процессы обмена в предметной области отношений.

Для анализа СЗОТ (В) необходимо провести моделирование её функционирования на ЭВМ. Моделирование динамики вектора состояния R можно вести представлением в конечных разностях с использованием интерполяционной формулы Ньютона. Представим выражение динамики СЗОТ (В) в конечных разностях:

R_k = R_k-1 + t (E - t _{R (}t_k, R_k-1)) - ¹ f (R_k-1, t_k-1) + N_{R (}k), (21)

где t - интервал квантования по времени;

N_{R (}k) - виннеровский шум процесса N_xj.

Выражение (21) приведём в соответствие со значениями отсчёта времени t_k и вектора ресурсов R_k-1. Тогда получим значение для матрицы _{R (}t_k, R_k-1).

. (22)

Таким образом, выражения (21), (22) определяют динамику вектора состояния элемента СЗОТ (В) в конечных разностях. Ресурсный обмен, проходящий в предметной области отношений, подчиняется управляющим воздействиям, вырабатываемым в информационной области отношений. Математически управляющие воздействия определяются видом матрицы A_j, индивидуальной для каждого элемента СЗОТ (В).

Теперь с учётом взаимосвязи предметной и информационной областей отношений требуется решить задачу оптимального управления, поставленную в предыдущем подразделе. Предлагается её решение в упрощённой ситуации ресурсного обмена и приближённые методы решения в общем случае.

F = u ^t (D, t) V h _о/j (D, t) dt - H _o/j (D, t_k) min, (23)

^tu

где h_о/j - вектор производной по времени от условной энтропии объекта управления по j-му элементу.

Уравнение ограничения для j-го элемента примет вид:

F_j = u^t _{j (}R, t) V_j h^o_{j/o (}R, t) dt - H^o_{j (}R_j, t _к) H _{max j.} (24)

^t

Ограничения по управлению имеют вид:

i: 0 u _ji 1. (25)

Уравнения связи в соответствие с (11) имеют вид:

h_j = k u^t _{j (}R, t) V_i R_j. (26)