2.3. Возможности систем управления базами данных при построении информационных систем

Основой многих информационных медицинских систем (ИМС) являются базы данных (БД).

База данных — это организованная совокупность данных, предназначенная для длительного хранения во внешней памяти ЭВМ, постоянного обновления и использования. Также БД мож­но определить как объективную форму представления и организа­ции совокупности данных, систематизированных таким образом, чтобы эти данные могли быть найдены и обработаны с помощью стандартных или специальных программ. Обычно БД можно рассматривать как информационную мо­дель реальной системы.

Классификация БД. Базы данных классифицируют на основе разных признаков. Одним из системообразующих признаков мо­жет быть характер хранимой информации. По нему БД подразделяют на фактографические и документальные. Фактогра­фические содержат в себе данные в строго фиксированных форма­тах и краткой форме, являясь электронным аналогом каталогов. Документальные БД похожи на архив документов.

Другим системообразующим признаком является способ хранения информации. По нему БД подразделяются на цен­трализованные и распределенные. В централизованной БД вся ин­формация хранится на одном компьютере. Это может быть от­дельный компьютер, но чаще — сервер, к которому подключены клиенты-пользователи. Распределенные БД функционируют в ло­кальных и глобальных сетях. В этих случаях фрагменты БД могут храниться на разных компьютерах или серверах.

Локальная сеть объединяет компьютеры одного подразделения или учреждения, расположенного в одном здании.

Региональные и глобальные сети — это интегрированные локальные сети определенной территории, обеспечивающие функционирование ИС определенной направленности (территориальное здравоохранение, он­кологическая служба и т.д.).

Еще одним системообразующим признаком классификации БД является структура хранимых данных. По нему БД под­разделяют на иерархические, сетевые и реляционные (табличные).

Иерархические БД в графическом изображении часто сравнива­ют с деревом, перевернутым кроной вниз. На верхнем уровне на­ходится один объект, на втором — несколько (объекты второго уровня), на третьем — еще больше (объекты третьего уровня) и т.д. Между объектами есть связи. Объект, находящийся выше по иерархии («предок»), может быть связан с несколькими объекта­ми более низкого уровня («потомками»), а может и не иметь их. Объект ниже по иерархии может иметь только одного «предка». Объекты, имеющие общего «предка», называются «близнецами».

Самым распространенным и всем известным примером иерархиче­ской БД является Каталог папок Windows. Верхний уровень (Рабочий стол) — «предок», второй уровень (Мои документы, Мой компьютер. Сетевое окружение, Корзина и т.д.) — «потомки».

Сетевые БД являются обобщением иерархических за счет до­пущения объектов, имеющих более одного «предка». В сетевых моделях на связи между объектами никаких ограничений не на­кладывается. Наглядным примером сетевой БД является компьютерная сеть Ин­тернет, в которой с помощью гиперссылок многие миллионы докумен­тов связаны между собой в распределенную БД. Не зря Интернет очень точно часто называют Всемирной паутиной.

Реляционные БД (от англ. relation — отношение) в настоящее время наиболее распространены. В них используется табличная модель данных. Такая БД может состоять из одной таблицы, а мо­жет — из множества взаимосвязанных таблиц.

Структурными составляющими таблицы являются записи и поля. Запись БД — это строка таблицы, содержащая информацию об отдельном объекте системы, например об одном пациенте. По­ле БД — это столбец таблицы, содержащий характеристику (свой­ство, атрибут) объекта, например пол пациента, его возраст и т.д. Каждая таблица должна содержать хотя бы одно поле или несколько полей, содержимое которого уникально для каждой записи в данной таблице (ключ). Иначе говоря, ключ однозначно идентифицирует запись в таблице. В большинстве реально функ­ционирующих медицинских реляционных БД используется состав­ной ключ, например фамилия пациента, год рождения, номер истории болезни. Каждое поле таблицы имеет определенный тип, который определяется типом данных, которые в нем содержатся. Поле каждого типа имеет набор свойств. Наиболее важными из них являются размер поля — длина, формат поля — формат дан­ных, которые в нем содержатся, обязательное поле — указание на то, что данное поле должно заполняться обязательно.

Системы управления базами данных. Система управления база­ми данных (СУБД) — это программное обеспечение, предназна­ченное для работы с БД: их определения, создания, поддержки, осуществления контролируемого доступа.

С помощью СУБД пользователь может:

1) разрабатывать структуру БД;

2) заполнять БД;

3) редактировать структуру и содержание БД;

4) искать информацию по БД;

5) осуществлять защиту и проверку целостности БД в ограни­ченном размере.

Системы управления базами данных могут быть ориентирова­ны на применение как программистами, так и специалистами в конкретной предметной области. Они предоставляют специаль­ные инструментальные средства для разработки БД.

Среди распространенных в России сложных СУБД, ориен­тированных на специалистов, следует назвать Oracle и Microsoft SQL.

Система управления базами данных MS Access. Данная система ориентирована на продвинутого пользователя. После недолгого обучения она позволяет выполнять основные действия: создавать БД, заполнять и редактировать ее, осуществлять поиск и выборку данных.

MS Access работает под операционной системой (ОС) Windows, может использоваться как на отдельном ПК, так и в составе локальной сети. Она не рассчитана на хранение больших объемов информации и может «разрушаться» при попытке ее применения как многопользовательской БД, поэтому для разработки больших БД MS Access не используется. Бывают случаи, когда при разработке и эксплуатации крупных проектов с БД MS Access используется для создания клиентской части — рабочих мест.

MS Access имеет интерфейс, типичный для приложений ОС Windows. Она работает с данными, которые также представляют собой определенную иерархию.

Таблица — главный тип объекта, состоящий из записей и полей; форма — вспомогательный объект, обеспечивающий удобства при редактировании, просмотре данных; запрос — команда обращения к СУБД (по отбору данных на основании заданных условий); отчет — документ, сформированный на основе инфор­мации по результатам запросов и таблиц.

Построение базы данных. Построение БД включает в себя два основных элемента: проектирование и создание.

Проектирование БД в свою очередь включает анализ предметной области, анализ данных и построение реляционной модели данных.

Анализ предметной области основывается на информационной модели исследуемого объекта, например ЛПУ. Первой шаг системного анализа любого процесса — это его разделение на последовательные этапы. На каждом этапе выделяют и описывают происходящие на объекте информационные процессы.

Анализ данных подразумевает выделение информации, используемой на каждом этапе процесса, и планирование таблиц (в реляционной БД).

Создание реляционной модели данных заключается в описа­нии всех используемых в ней таблиц (отношений) и построении схемы БД — системы связей между таблицами. Связи между таблицами осуществляются через одноименные поля: «один к одно­му» — одна запись в одной таблице связана с одной записью другой таблицы на одном уровне иерархии; «один ко многим» - одна запись в одной таблице связана с множеством записей в другой таблице (между соседними уровнями иерархической структуры). ­Организация связей между таблицами обеспечивает одно из важнейших качеств БД, называемое целостностью: СУБД не допус­тит, чтобы поля с одинаковыми именами в разных, связанных между собой, таблицах имели бы разные значения. Другими словами, СУБД осуществляет автоматический контроль за согласованностью взаимосвязанных данных разных таблиц. На этом про­ектирование БД завершается.

Создание БД состоит из разработки структуры БД и заполне­ния ее данными. Описание создания конкретной БД выходит за рамки задач данного учебника.

Контрольные вопросы

1) Как можно использовать MS Word в медицинских задачах?

2) Какие возможности предоставляет врачу MS Excel!

3) Дайте определение базы данных.

4) По каким признакам классифицируют базы данных?

5) Дайте характеристику основных понятий организации реляцион­ной БД.

6) В чем заключаются особенности СУБД MS Access!

7) Дайте определение системе управления базами данных.

8) Какие этапы включает в себя построение базы данных?