Инфокоммуникационная сеть наб­людения и предотвращения чрезвычайных ситуаций в области общественного здравоохранения

Борьба с инфекционными болезнями была одной из ведущих тем саммита «Группы восьми», состоявшегося в Санкт-Петербурге 15–17 июля 2006 г. По итогам саммита был принят ряд международных документов, в том числе документ, направленный на борьбу с инфекционными болезнями, в котором отмечается необходимость создания и поддержки Глобальной сети по оповещению и реагированию на вспышки инфекционных болезней (GOARN) под руководством ВОЗ:

«…Мы будем и дальше поддерживать существующие глобальные сети, действующие под руководством Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ), такие как Глобальная сеть по оповещению и реагированию на вспышки инфекционных болезней (GOARN). Мы также призываем международное сообщество предпринять меры, необходимые для дальнейшего укрепления глобальных механизмов надзора за инфекциями, включая:

• улучшение информационного обмена и призыв к национальным правительствам открыто предоставлять своевременную и достоверную информацию;
• помощь в наращивании потенциала систем по мониторингу инфекционных болезней в развивающихся странах, включая оказание технической поддержки и подготовку кадров» [1].

На сегодняшний день благодаря современным технологиям, опирающимся на цифровые методы регистрации, обработки, хранения клинико-диагностических и эпидемиологических данных, защищенной передачи данных по каналам связи, сняты практически все технологические ограничения на оперативный обмен информацией.

Международный обмен информацией в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения регламентируется Международными медико-санитарными правилами (ММСП, 2005) и контролируется ВОЗ [2]:

«...Ничто в настоящих Правилах не препятствует государствам-участникам, имеющим определенные общие интересы в связи с их медико-санитарными, географическими, социальными или экономическими условиями, заключать специальные договоры или соглашения, с тем, чтобы способствовать применению настоящих Правил, и, в частности, в отношении:

a) прямого и быстрого обмена информацией в области общественного здравоохранения между соседними территориями различных государств (статья 57 «Связь с другими международными соглашениями», пункт 2)…».

«…Медико-санитарная информация, собранная или полученная государством-участником на основании настоящих правил или от ВОЗ, которая относится к опознанному или могущему быть опознанным лицу, должна храниться в конфиденциальном порядке и обрабатываться анонимно в соответствии с требованиями национального законодательства (часть VIII МСМП, статья 45 «Обращение с личными данными», пункт 1)…».

Первый открытый проект по построению системы глобального молекулярно-эпидемиологического мониторинга «Pathogen Surveillance System» стартовал в феврале 2017 г. и финансируется Национальным институтом здравоохранения США (National Institutes of Health – NIH).

Платформа www.nextstrain.org – проект с открытым исходным кодом для использования системой общественного здравоохранения данных геномных исследований патогенов. Платформа предоставляет в режиме реального времени со значительной аналитической поддержкой и визуализацией данные о геномной эволюции патогенов и распространении вызванных ими эпидемических вспышек (вирусы Эбола, Зика, лихорадки Денге, гриппа H1N1, H3N2, птичьего гриппа H7N9)

СLC Microbial Genomics Module 2.0 – одна из ведущих платформ микробиологического анализа методами секвенирования, представленная компанией Qiagen (Нидерланды, Германия). Анализ 65 000 штаммов патогенов проводится в течение 36 мин.

Институтом клинической молекулярной биологии (Кильский университет им. Кристиана Альбрехта, Германия) построена платформа GEAR (база данных геномных элементов, ассоциированных с лекарственной устойчивостью).

В «Декларацию о партнерстве для модернизации между Российской Федерацией и Венгрией», являющуюся приложением к протоколу 10-го заседания Российско-Венгерской межправительственной комиссии по экономическому сотрудничеству (3–4 июля 2017 г., Москва), и Протокол 11-го заседания Российско-Венгерской межправительственной ко­мис­сии по экономическому сотрудничеству (21–22 ноября 2018 г., Будапешт) были включены следующие проекты с участием ФБУН «Центральный НИИ эпидемиологии» Роспотребнадзора, обладающие значительным экономическим/коммерческим потенциалом:

• разработка и производство мобильной эпидемиологической биолаборатории с использованием спутниковой гражданской технологии в Венгрии (проект «Биолаборатория»);
• применение российских ПЦР-тест-систем для молекулярной диагностики и мониторинга инфекционных заболеваний в Венгрии.

Материалы и методы

Работа выполнялась в рамках проекта «Биолаборатория» – создание прототипа мобильной лаборатории, выполняющей диагностику патогенов методом ПЦР в режиме реального времени в местах проведения массовых мероприятий или возникновения эпидемических вспышек и передающей результаты исследований по каналам связи в защищенном исполнении.

Головной организацией проекта является венгерская компания OOO «Kovax95», выигравшая грант «Мобильная медицинская платформа» Министерства национальной экономики Венгрии в рамках реализации программы модернизации венгерской промышленности «Irinyi».

Другими участниками проекта выступают венгерская компания ООО «Marusz Global» (координатор лабораторной части проекта), российские организации ООО «ДНК-технология» (поставка российского оборудования для молекулярной диагностики), ФБУН «Центральный НИИ эпидемиологии» Роспотребнадзора (поставка ПЦР-тест-систем), ООО «Исател» – дочерняя организация Международной организации космической связи (МОКС) «Интерспутник» (организация защищенных и спутниковых каналов связи).

Исследование биологических проб в мобильной «Биолаборатории» производится методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) в режиме реального времени с использованием детектирующего амплификатора «ДТлайт» в модификации 5S1 производства ООО «ДНК-технология».

МОКС «Интерспутник» и ООО «Исател» осуществили поставку комплекта телекоммуникационного оборудования для мобильной лаборатории в г. Секешфехервар (Венгрия) и центральной станции спутниковой связи в Будапеште, зарезервировали для проекта по коммерчески выгодному тарифу емкости российской спутниковой группировки «Экспресс-АМ44» (ФГУП «Космическая связь»), осуществили в Венгрии монтаж системы спутниково-космической связи.

Венгерскими участниками проекта создан веб-сайт www.mobile-lab.net

Результаты

В телекоммуникационной части проекта была создана центральная станция спутниковой связи для управления системой в Венгрии и ряд мобильных лабораторий.

Современное развитие инфокоммуникационных технологий и средств технической защиты информации позволяет обеспечить:

• непрерывность мониторинга и обмена информацией;
• доступность к ней участников проекта;
• целостность информации;
• защищенность информации [3–5].

Наиболее конкурентные преимущества получат комбинированные технологические предложения, реализованные с применением критических НБИК-технологий (нано-, био-, информационных, когнитивных), включающие:

• эпидемиологический мониторинг клинико-лабораторными методами;
• создание систем хранения, обработки, передачи результатов исследований и управленческих решений в защищенном исполнении;
• интеграцию их в информационные системы заказчика;
• обучение и профессиональную переподготовку специалистов заказчика1.

В рамках реализации проекта «Биолаборатория» создается Инфокоммуникационная сеть наблюдения и предотвращения чрезвычайных ситуаций в области общественного здравоохранения (далее – Сеть) (региональный уровень), представляющая собой информационную систему электронного обмена документами между аккредитованными/доверенными ее участниками (эксперты/ситуационный Центр/мобильные лаборатории) (рис. 1, см. на вклейке).

Сложная неоднородная среда (коммуникационная инфраструктура, техническая оснащенность, культурные и языковые отличия, интенсивность обмена) заставляет ориентироваться на решения, основанные на признанных международных и отрас­левых стандартах. Неизбежная неравномерность будущего развития системы делает обоснованным применение, прежде всего, легко наращиваемых, модульных и масштабируемых решений. Необычная асимметрия трафика данных, ориентированного в основном в сторону ситуационного Центра, также сильно влияет на принимаемые технологические решения (в частности, форматы и протоколы передачи данных).

Взаимодействие организовано по схеме «клиент–сервер–клиент» через унифицированную коммуникационную среду – Интернет. Локальные станции на местах через имеющиеся каналы выхода в Интернет (включая телефонную, мобильную и спутниковую связь) связываются с защищенным веб-сервером ситуационного Центра, сопряженным с базой данных. Рабочие места экспертов ситуационного Центра также связаны с указанным сервером и базой данных либо локально (через Интранет), либо удаленно, то есть аналогично через Интернет.

Телекоммуникационный контур Сети призван обеспечить инфокоммуникационное взаимодействие доверенных участников информационного обмена по информационном каналам связи в защищенном исполнении вне зависимости от географического местонахождения мобильной лаборатории, наличия наземных каналов связи и квалификации обслуживающего персонала. Для достижения поставленной цели используется решение на базе центральной станции спутниковой связи (HUB) и специализированной станции спутниковой связи, размещенной в мобильной лаборатории, а также специализированное программное обеспечение, позволяющее определить наличие или отсутствие наземных каналов передачи данных с использованием сети GSM. При этом в случае отсутствия наземных каналов передачи данных осуществляется полностью автоматизированная процедура развертывания специализированной самонаводящейся станции спутниковой связи, ее выход на космический сегмент и центральную станцию спутниковой связи (HUB). Информационный обмен между мобильными лабораториями и персоналом, работающим в радиусе их действия, осуществляется по устойчивым радиоканалам (рис. 2, см. на вклейке).

Сеть на начальном этапе будет состоять из следующих элементов:

• специализированный информационный портал;
• ситуационный Центр (компетенции)/уполномоченные эксперты;
• венгерская мобильная лаборатория.

При создании специализированного информационного портала предполагается использование технологии доверенного сеанса связи, обладающей следующими преимуществами:

• приемлемая стоимость;
• необходимый функционал и достаточный уровень защиты доступа пользователя к доверенному порталу;
• мобильность, готовность к работе на произвольном (в том числе на «недоверенном») компьютере;
• отсутствие ограничений на работу пользователя с компьютером вне доверенного сеанса связи.

Наличие информационного портала позволяет создать нижеследующие информационные контуры.

В первую очередь речь идет об общедоступном информационном контуре, целостность которого будет поддерживаться с помощью средств защиты.

В целях получения информации об эпидемиологической обстановке или состоянии в области чрезвычайных ситуаций в сфере общественного здравоохранения пользователь портала, используя картографическую основу, выбирает интересующий его географический регион. На основе данных из контура специализированной информации отображается краткая (обобщенная) обезличенная информация. При этом указываются идентификаторы материалов из контура специализированной информации, позволяющие при необходимости определить уполномоченного эксперта, внесшего данные об эпидемиологической обстановке или состоянии в области чрезвычайных ситуаций. На портале также выкладываются рекомендации, инструкции и другая информация, рекомендуемая для открытого доступа национальными специализированными службами государств-участников Сети.

Другой, более защищенной контур специализированной информации доступен только ситуационному Центру/экспертам, уполномоченным государствами-участниками Сети.

На портале сотрудник ситуационного Центра/уполномоченный эксперт, используя стандартную форму, вводит информацию об эпидемиологической обстановке или состоянии в области чрезвычайных ситуаций. Сотрудник ситуационного Центра/эксперт подписывает и отправляет её (заполненную форму) в центральный репозитарий, обеспечивающий документоориентированное хранение. После фиксации данные становятся доступны другим экспертам с возможностью сообщения заинтересованным экспертам новой информации по эпидемиологической обстановке или состоянию в сфере чрезвычайных ситуаций различными средствами (электронное письмо, факс, SMS-сообщение)

Сотрудник ситуационного Центра/эксперт, используя портал и данные в реляционной форме хранения, может просмотреть на картографической основе динамику изменения эпидемиологической обстановки и состояния в области чрезвычайных ситуаций. Текущее состояние отображается в более полной форме, чем у обычного пользователя. При необходимости эксперт может оставить свой комментарий или приложить дополнительные материалы (включая мультимедиа). Для эксперта создается специализированный аналитический раздел (DashBoard).

В процессе обработки данные связываются с картографической основой и сохраняются в реляционной форме.

При создании портала предусматривается обеспечение криптографической защиты информации, содержащей персональные данные, на всех этапах её жизненного цикла (до обезличивания данных), а также отсутствие доступа к ней третьих лиц.

В результате выполнения проекта будет создан защищённый информационный контур с разграничением доступа к информации различного уровня. В этих целях в Сети на территории заказчика планируется использовать следующие программно-аппаратные средства:

• персональное средство криптографической защиты информации (включая идентификацию/аутентификацию пользователей системы);
• средства криптографической защиты информации (включая разграничение доступа);
• защищённый интернет-канал для доступа к информации с использованием криптографических маршрутизаторов;
• шлюз с обеспечением доверенной загрузки операционной систем (ОС) и разграничения доступа (информация в защищенном исполнении на конечных станциях сбора).

Cитуационный Центр/эксперты могут выполнять функции федеральной структуры, осуществляющей принятие управленческих решений на основании полученных сведений, передачу их элементам Сети и при необходимости – региональным органам управления здравоохранением и санитарно-эпидемиологического надзора.

На региональном уровне ситуационный Центр/эксперты обеспечивают оперативное предоставление помощи в чрезвычайных ситуациях, текущий контроль, необходимый для оперативного анализа ситуации и принятия управленческих решений.

В Сети специализированным информационным порталом реализуются следующие функциональные задачи:

• прием изображений и других документов, хранение их в базе данных;
• коммутация данных трафика в целях проведения сессий между двумя и более участниками;
• защита данных и обеспечение безопасности соединений, аутентификации экспертов, ключевое управление;
• обеспечение полноты коммуникаций;
• занесение изображений и документов, селекция и автоматическая классификация задач.

В Сети венгерской мобильной лабораторией также реализуется комплекс действий, включающий:

• активный сбор биологических образцов в месте эпидемической вспышки;
• активный сбор образцов в месте очага биологического загрязнения;
• исследование образцов молекулярными методами в месте эпидемической вспышки;
• передачу полученной информации по каналам связи в защищенном исполнении (в том числе спутниковым) в цифровом виде на специализированный портал;
• получение директив ситуационного Центра/экспертов и их выполнение.

Cитуационный Центр/эксперты осуществляют:

• селекцию и вывод изображений/документов из хранилища базы данных;
• установление и поддерживание сессий с другими участниками с использованием портала;
• мгновенное сообщение о передаче инструкций и вопросов операторам мобильной лаборатории, другим экспертам;
• управление сессией и контроль передачи информации.

В результате активного функционирования Сети действует информационная многоуровневая система, позволяющая:

• улучшить систему мониторинга инфекционных болезней и чрезвычайных ситуаций в области общественного здравоохранения на территории участников Сети;
• в режиме реального времени осуществлять мониторинг эпидемической ситуации на территории участников Сети;
• передавать полученную информацию в специализированные службы государств-участников Сети для разработки совместной программы действий;
• значительно снизить финансовые затраты на проведение противоэпидемических мероприятий и ликвидацию последствий чрезвычайных ситуаций.

Заключение

В связи с изменением социально-экономических и природных факторов расширяется спектр биологических рисков. Cвоевременная идентификация и адекватное реагирование составляют основу управления рисками – сложного комплексного процесса, включающего мероприятия политического, экономического, инженерно-технологического, организационного, профессионально-образовательного и иного характера, направленных на защиту общества и окружающей среды от реальных и потенциальных биологических угроз.

Современные международные принципы обеспечения эпидемиологической безопасности основаны, среди прочего, на четком разделении труда, интенсивной международной кооперации.

Создание в последние годы глобальных сетей мониторинга биологических рисков требует разработки и внедрения на национальном уровне подсистем информационной безопасности. При этом информационные каналы в защищенном исполнении обеспечат доступ к ним только специалистов, аутентифицированных защитными механизмами.

В результате проведенной работы реализован венгеро-российский проект по созданию прототипа «Биолаборатории» – уникального комплекса оборудования на основе российских средств диагностики и мониторинга инфекционных заболеваний. Его уникальность заключается в комплексе технических решений, позволяющих оперативно собирать, обрабатывать и передавать собранные данные в защищенном от несанкционированного доступа виде по всем доступным на сегодня каналам связи: проводным, беспроводным и спутниковым. Созданные средства защиты позволяют гарантированно решить задачу быстрой оценки эпидемический ситуации и доставки значимой информации в центры анализа, обработки информации и принятия решений.