Laboratuvar Bilgi Sistemlerinin Bulut Dönüşümü

Laboratuvar Bilgi Sistemlerinin Bulut Dönüşümü

Panates Bilişim Teknoloji Araştırma ve Geliştirme Merkezi b.idemen@panates.com, a.hincalan@panates.com

Özet. Sağlık hizmetlerinde doktorların hastalara doğru tanı vermesi ve tedaviye doğru devam edebilmesi konusunda ihtiyaç duydukları en önemli bilgi kaynağı, hastalara tanı amacıyla yapılan tetkiklerdir. Bu nedenle laboratuvar süreçleri etkin sağlık hizmeti açısından büyük önem taşımaktadır. Laboratuvarlarda çok sayıda ve farklı türlerde sayısal veri üretilmektedir. Laboratuvar süreçlerinin sonunda elde edilecek olan sağlık verisine; insan, makine (cihaz), kullanılan kit ve malzeme, havadaki nem sıcaklık ışık vb. gibi çok sayıda faktörler etki et-mektedir. İnsan gözünün bu kadar etmeni değerlendirerek çıkan sonucun doğruluğunu ve ne oranda doğru olduğunu ölçümleyebilmesi ve teyit edebilme-si mümkün değildir. Bu sorunlara çözüm üretmeyi hedefleyen bu çalışma ile, geleneksel laboratuvar bilgi sistemlerinin buluta taşınarak laboratuvar or-tamlarının sensörler aracılığıyla IoT (Nesnelerin İnterneti) adaptasyonu, dış et-kenlerin laboratuvar testleri üzerindeki etkilerinin izlenebilirliği ve tetkik sonuçlarının kalitesinin artırılması amaçlanmaktadır.

Anahtar Kelimeler: Laboratuvar Bilgi Sistemi (LIS), Bulut, IoT (Nesnelerin İnterneti)

“Laboratory Information System” Transfer to Cloud

Panates Information Technologies Research and Development Center b.idemen@panates.com, a.hincalan@panates.com

Abstract. In health services, the most important information source that doctors need for accurate diagnosis and continuation of treatment is the tests performed on patients. Therefore, laboratory processes are of great importance for effec-tive health care. Numerous and different types of numerical data are produced in laboratories. In laboratory processes, human, machine (device), used kit and material, air humidity, temperature, light etc. as well as a number of factors af-fect the final output data. It is not possible for the human eye to evaluate and verify the accuracy of the result and to what extent it is correct by evaluating such factors. At this point, the aim of this study is to increase the quality of the test results and the adaptation of IoT (Internet of Things) to the laboratory

ronments by the transfer of traditional laboratory information systems to the cloud and the effects of external factors on laboratory tests.

Keywords: Laboratory Information System (LIS), Cloud, IoT (Internet of Things)

1

Giriş

Teknoloji, günümüzde herkesin hayatını etkilemekte dolayısıyla hem insanlar hem de işletmeler içinn vazgeçilmez bir unsur haline gelmiştir. Maddi faydaların yanı sıra bireylerin beklentilerini yükselterek manevi kazanımlar da sunmaktadır. Teknolojinin faydalarının görüldüğü en önemli alanlardan biri sağlık sektörüdür. Hastaneler ve sağlık kuruluşları, sayısız karmaşık işlem ve süreçleri içeren oldukça büyük ve hetero-jen sistemlerdir. Teknoloji ve tıp bilgilerinin birleşmesi, bu karmaşıklığı daha da art-tırmaktadır. Böyle bir karmaşıklıkla birlikte muazzam miktarda bilgi üretilmektedir. Sağlık Bilgi Sistemleri (Health Information System - HIS), bireylerin sağlığına, klinik bakımına veya sağlıkla ilgili kuruluşların faaliyetlerine ilişkin bu büyük miktarda veriyi toplayan, saklayan, yöneten veya ileten bilgisayar sistemleridir [1].

Sağlık bilişimindeki en önemli parçalarından biri olan Laboratuvar Bilgi Sistem-leri (Laboratory Information Systems - LIS), test kararlarından başlayarak raporlama işlemine kadar izleyen ve yöneten bilgi yönetim sistemidir [2]. LIS, laboratuvarların çok çeşitli bilgi işlem ihtiyaçlarını destekleyen karmaşık, birbiriyle ilişkili bilgisayar programları ve alt yapıdan oluşur.

Sağlık kurumlarında kullanılan Laboratuvar Bilgi Sistemleri (LIS), çağın ihtiyaç ve gereksinimlerinden zamanla uzaklaşmış olup günümüz teknolojilerinin oldukça gerisinde kalmış durumdadır. LIS'ler, numune ve test sırası alımı, numune işleme ve izleme, analiz ve yorum desteği ve rapor oluşturma ve dağıtımı dahil olmak üzere hasta testinin tüm aşamalarında fonksiyonlara sahiptir. Ek olarak, LIS'ler laboratuvar-ların faaliyetlerini yürütmeleri ve sürekli iyileştirme ve kalite girişimlerini desteklemek için ihtiyaç duydukları yönetim raporları ve diğer verileri sağlar [3].

Laboratuvar bilgi sistemleri genel olarak aşağıdaki fonksiyonları desteklemektedir [4]:

 Test isteklerini kaydeder.

 Örnek toplama ve işleme sürecini programlar ve izler.

 Tamamlanan test sonuçlarını kaydeder.

 Hasta kayıtlarının bir parçası olacak test raporlarını üretir.

 Takip edilecek uyaranlar üretir.

 Hastalara uygulanan testler için periyodik özet raporlar oluşturur.

 Hasta sonuçlarına yönelik telefon aramalarını cevaplar.

 Kalite kontrol için kayıt sağlar.

 Laboratuvar faaliyetlerinin yönetimini denetler, örneğin teknisyenlerin verimliliğini izler.

Laboratuvar Bilgi Sisteminin (LIS)’in güvenli bulut dönüşümünün gerçekleştirilmesi durumunda, sağlık tesislerinde kullanılmakta olan cihazlar bulut ile çevrimiçi iletişimde olacak, cihazlar üzerinde çalışan tetkiklere ait sonuçlar bulut

üzerine aktarılabilecek, tetkik sonucuna etki edebilecek faktörleri izleyen sensörlerden gelen veriler bulut üzerinde işlenip, cihaz ve tetkik anomalileri gözlemlenebilir ni-teliğe sahip olacaktır. Bu dönüşüm ile geleneksel LIS sistemlerinde laboratuvar cihaz-larının otomasyon iletişimi için pc gereksinimi yerine tıbbi cihaz-bulut ve sensör-bulut iletişimi için raspberry gibi küçük donanımlara bırakacaktır. Bu yazılımlar;

 Hastadan tahlil istenmesi,

 İstenen tahlile ilişkin numunenin alınması,

 Alınan numunenin barkodlanarak cihaza verilmesi,

 Verilen numuneye ilişkin olarak cihazın üretmiş olduğu sonucun laboratuvar teknisyenine, laboratuvar uzmanına, klinik doktoruna ve hastaya kadar ulaşması sürecini yönetmektedir.

2

Literatür Çalışması

Sağlık hizmeti sağlayıcıları, BT'nin sağladığı rekabet avantajını elde etmek için Bilgi Teknolojisini (BT) kullanmayı düşünmektedir. Bir Sağlık Bilgi Sistemi (HIS), sağlık hizmetlerini desteklemek için insanları, süreçleri ve teknolojileri içeren ve fi-nansal, idari ve klinik yönleri içeren entegre bir sistemdir. Sağlık kurumlarında BT çözümlerini uygulamanın faydaları arasında tıbbi uygulamaları geliştirmek, karar verme süreçlerini desteklemek ve bilgi paylaşımını kolaylaştırmak yer almaktadır [5]. Sağlık sistemi; ilaç şirketleri, sigorta şirketleri, laboratuvarlar ve hastane tesislerinden oluşmaktadır. Tüm bileşenlerin devlet düzenlemelerine uyması ve hasta gizliliğini korurken verileri hızlı, doğru ve verimli bir şekilde paylaşması gerekir. Hasta verileri oldukça hassastır ve bunun tehlikeye girme riski, bulut bilişimin yavaş yavaş ben-imsenmesinin bir nedeni olarak kabul edilir. Sağlık sektöründe kritik sağlık bilgilerini yöneten herhangi bir yenilikçi teknoloji modeli hastanın mahremiyetini sağlamalıdır [6].

Sağlık sektörünün yaklaşık% 31'i şu anda bulut bilişim kullanmakta ve diğer sağlık hizmetleri kuruluşlarının çoğu bunu önümüzdeki beş yıl boyunca geçerli bir seçenek olarak görmektedir. Örgütlerin çoğunluğu hibrid modele geçmeden önce ilk olarak genel bulut modelini benimsemeyi ve nihayet uygunsa iş için özel bir bulutu kabul etmeyi amaçlamaktadır. Bulut modelleri ile ilerleyen ya da yakın gelecekte bunu yapmak isteyenler, finans modellerini uygulamakta yavaş olanlara göre finans ve verimlilik açısından daha avantajlı sayılmaktadır [7].

IoT (Nesnelerin İnterneti) sistemlerindeki sağlık uygulamaları son zamanlarda dikkat çekmeye başlamıştır, çünkü IoT sistemleri hastaların uzaktan izlenmesini ko-laylaştıran birçok kullanışlı özellik sunmaktadır. Laboratuvar Bilgi Sistemlerinin modernizasyonu sürecinde medikal cihazlarla birlikte tetkik sonuçlarına etkisi olan dış etkenleri izleyen sensörlerin kullanılması ve bunların IoT adaptasyonunun sağlanması gerekliliği doğmuştur [8].

3

Cloud LIS Dönüşümü

Bu çalışma kapsamında anlatılan Laboratuvar Bilgi Sistemi (LIS)’nin bulut dö-nüşümü mimari olarak Şekil 1’de gösterildiği gibi 4 katman ile gerçekleştirilebilir: ölçeklenebilir uygulama katmanı, API katmanı, medikal cihaz ve sensörlerin iletişim katmanı, mobil ve web arayüz katmanı.

Ölçeklenebilir (Scalable) uygulama katmanı. Sistemin eş zamanlı çalışabilmesi, çok fazla laboratuvarın cloud’a bağlanabilmesi ve artan işlem gücü miktarına uygun performans düşüklüğü yaşatmadan uyum sağlayan uygulama servisi tasarımına ih-tiyaç bulunmaktadır. Büyük ölçekli bir kaynak yönetimi algoritması sağlama hedefi göz önüne alındığında kullanılması gereken algoritma iki katmana sahiptir. Dengeleme amacıyla üst katmanda proxy kullanılacaktır ve alt katmanda ise uygula-ma sunucuları katuygula-manı kullanılacaktır. Buradaki auygula-maç kaynak kullanımını uygula-maksimize etmektir [9].

API katmanı. Bu katman aracılığı ile uygulamanın metotlarını diğer uygulama-ların kullanıma açarak uzaktan gelecek veri ve bilgi taleplerinin karşılanması amaçlanmaktadır. API katmanı, okunması ve kullanılmasının kolay olması sebebi ile JSON REST mimarisi ile oluşturulmalıdır. Kimlik doğrulama ve yetkilendirme kontrolleri bu katman üzerinde yapılmalı, işlemi doğrulanan ve onaylanan isteğe ait görevler uygulama katmanına aktarılmalıdır. Laboratuvardaki medikal cihazlar, sensörler, mobil - web uygulamaları bu katman üzerinden veri akışını yapmaktadır.

Medikal cihaz ve Sensörlerin iletişim katmanı. Geleneksel laboratuvar oto-masyon sistemlerinde medikal cihazların tetkikleri çalışabilmesi ve üretmiş oldukları sonuçların sisteme aktarılabilmesi için masaüstü bilgisayar ihtiyacı bulunmaktadır. Laboratuvar Bilgi Sisteminin Cloud dönüşümü ile masaüstü bilgisayar ihtiyacı mod-ernize edilerek, yerini raspberry gibi donanımlara bırakacaktır. Bu donanımlar üzerinde geliştirilmiş hafif uygulamalar sayesinde medikal cihaz - cloud, sensör - cloud online iletişimi sağlanmış olacaktır.

Mobil ve Web arayüz (User Interface) katmanı. Laboratuvar süreçlerinin yürütülebilmesi ve yönetilebilmesi için mobil ve web uygulamaları geliştirilecektir. Bu uygulamalar cloud ile API katmanı üzerinden iletişim sağlayacaktır. Mobil uygu-lama; laboratuvar numune alımı ve doğrulama işlemleri, laboratuvar uzmanına tetkik ve cihaz anomalilerini bildirimleri gibi laboratuvar süreçlerinin kalitesini arttırmayı amaçlamaktadır. Geliştirilecek Web uygulaması ile, yürütülen laboratuvar süreçle-rinin tamamı, lokasyondan bağımsız olarak kullanılabilir niteliğe kavuşturulacaktır.

Şekil 1. Cloud LIS Mimarisi

4

Sonuçlar

Sağlık bilgi sistemlerinin en önemli bölümlerinden birisi olan Laboratuvar Bilgi Sistemi (LIS)’nin Cloud dönüşümü ile sağlık kurumlarının laboratuvar bölümlerinde teknolojik yenilik sağlanacak, çağın gereksinimlerine uygun kalitesi arttırılmış iş süreçlerine ve gelecekte daha etkin kullanım imkanı sağlayacak olan alt yapı elde edilecektir. Bu dönüşüm ile;

 Cloud’a bağlanan laboratuvarların ve cihazların takip ve izleme altyapısının oluşturulması,

 Sağlık bilgi sistemlerinde çağın ihtiyaç ve performans seviyelerine erişe-bilmesi,

 Laboratuvar test sonuçlarında doğruluk ve güvenilirlik artışı,

 Hasta numune alım ve sonuçlanma süreçlerinde kalite ve başarı artışı,

 Laboratuvar cihazlarındaki anomalilerin tespit edilebilmesi, denetim ve uyarı mekanizmalarının oluşturulması,

 Mobil cihazlar ve uygulamalar ile Laboratuvarda görevli personelin La-boratuvar Bilgi Sistemi (LIS) ile etkileşiminin artması,

 Medikal ve Bilimsel çalışmalarda kullanılabilecek veri setlerinin oluşması,

 Makine öğrenmesi ve Derin öğrenme yöntemlerinde kullanılabilecek büyük veri setleri ve modellerinin oluşması,

 Kritik veri üreten laboratuvar cihazları, sensörler üzerindeki IoT dönüşümü ve etkileşimi

sağlanacaktır.

Laboratuvar Bilgi Sistemi’nin Cloud dönüşümü gerçekleştirilirken; Ölçeklenebilir uygulama katmanı, API katmanı, Medikal Cihaz - Sensör iletişim katmanları Node.js platformu üzerinde JavaScript dili kullanılarak geliştirilecektir. Mobil - Web uygula-ma katuygula-manında ise Mobil uygulauygula-ma için Android ve IOS işletim sistemlerine derleme imkanı sağlayan React Native framework’ü üzerinde JavaScript dili ile geliştirilecek, Web uygulaması için ise Angular framework üzerinde TypeScript dili kullanılarak geliştirme yapılacaktır.

Kaynakça

1. Artz, D. R., Sirintrapun, S. J.: Health Information Systems, Surgical Pathology 8 (2015) 255–268 http://dx.doi.org/10.1016/j.path.2015.02.014.

2. Sümen, E., Zayim N., Saka, O. : Laboratuar Bilgi Sistemi (LBS) Uygulaması: Benimseme ve Kullanıcı Memnuniyeti, 2. Ulusal Tıp Bilişimi Kongresi/Medical Informatics ’05 Tur-key, Pages: 102-107.

3. Henricks, W.H.: Laboratory Information Systems, Clin Lab Med 36 (2016) 1-11, http://dx.doi.org/10.1016/j.cll.2015.09.002.

4. Glandon, G. L., Smaltz, D. H. ve Slovensky, J. D. : Austin and Boxerman's Information Systems for Healthcare Management, 7th Edition (2008).

5. Alharbi, F., Atkins, A., Stainer, C., Al-Buti, H.A. : Strategic Value of Cloud Computing in Healthcare Organisations Using the Balanced Scorecard Approach: A Case Study from a Saudi Hospital, Volume 98, 2016, Pages 332-339.

6. Ali, O., Shrestha, A., Soar, J., Wamba, S.F.: Cloud computing-enabled healthcare opportu-nities, issues, and applications: A systematic review. International Journal of Information Management, Volume 43, December 2018, Pages 146-158.

7. Wan, D., Greenway, A., Harris, J. G., Alter, A. E.: Six questions every health industry

ex-ecutive should ask about cloud computing,

http://www.accenture.com/SiteCollectionDocuments/PDF/Accenture_Cloud_Healthcare_P oV.pdf.

8. Woo, M. W., Lee, J., & Park, K. : A reliable IoT system for Personal Healthcare Devices, Volume 78, Issue P2, January 2018, Pages 626-640.

9. Iranpour, E., Sharifian, S., A distributed load balancing and admission control algorithm based on Fuzzy type-2 and Game theory for large-scale SaaS cloud architectures, Volume 86, September 2018, Pages 81-98.