第一章-医学信息学概论-ok.ppt

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1、医学信息学概论学习目的和要求,教学目的:通过本课程的学习，掌握医学信息学的基本原理，能用医学信息学的方法和计算机技术开展医学研究。 完成医学 信息学课程设计 撰写一篇医学信息学研究领域的综述报告,医学信息学基础 临床各科信息学概述 医学信息标准化 医学信息决策支持 大数据与医学信息处理 云计算、 物联网与智慧医学 医学信息学处理前沿技术,课程的内容,课程教学目的和要求,教学方法: 理论课 讨论课 课程设计 课外阅读 考核办法 医学信息学领域研究综述论文 20% 课程设计：医学信息学专题课程设计20 教学参与情况（讨论课、上课参与）10 考试50%,教材和参考书目,Edward H.Shortl

2、iff 主编，罗述谦主译生物医学信息学，科学出版社，2011年 丁宝芬主编,医学信息学，东南大学出版社，2009年 埃里克.托普著颠覆医疗-大数据时代的个人健康革命，电子工业出版社，2014年 周怡主编，医学信息决策与支持系统，人民卫生出版社，2009年 唐雄燕等，基于物联网的智慧医疗技术及其应用，电子工业出版社，2013年 施诚主编，医院信息系统分析与设计，电子工业出版社，2014年,2007-9-3,第一章 医学信息学概论,中国中医药出版社,信息、数据与知识定义,牛津字典指出：“信息，就是谈论的事情、新闻和知识”。 信息论的创始人香农（C.E.Shannon）：信息是用来消除随机不确定性的

3、东西。 提出信息量和信息熵(information entropy)的概念 控制论创始人维纳认为：“信息就是我们在适应外部世界，并且使这种适应反作用于外部世界的过程中，同外部世界进行相互交换的内容的名称。”,克劳德艾尔伍德香农,ISO对“信息”下的定义：,信息是对人有用的数据，这些数据将可能影响到人们的行为与决策。 ISO对“数据”下的定义是： “数据是对事实、概念或指令的一种特殊的表达形式，这种特殊的表达形式可以用人工的方式或者用自动化的装置进行通信、翻译转换或者进行加工处理。”,习题,关于“知识”,汉语大词典的解释： 指有关学术、文化或学问：知识界，知识分子。 指相识，朋友：朝廷大臣多有知

4、识的。 韦氏字典:知识是人们通过实践、研究、联系或调查获得的关于事物的事实和状态的认识，是对科学、艺术或技术的理解，是人类获得的关于真理和原理的认识的总和。即知识是人们在处理信息的基础上，所获得的对研究对象更深层次的认识。,汉语大词典：指人类的认识成果：来自社会实践，其初级形态是经验知识，高级形态是系统科学理论 获得方式可区分为直接知识和间接知识； 内容可分为自然科学知识、社会科学知识和思维科学知识。,韦氏字典：知识是人类获得的关于真理和原理的认识的总和。,中国中医药出版社,数据、信息与知识之间的关系,数据是信息的基础 信息是对人们有用的数据 知识是在信息的基础上进一步提炼而成的关于自然和社会

5、的认识和经验的总和，指导人们从大量的数据中认识信息的某种规律。,习题,中国中医药出版社,计算机数据挖掘和知识发现技术,1995年，在加拿大蒙特利尔召开了第一届知识发现和数据挖掘国际学术会议，1997年创刊了该领域的第一本学术刊物Knowledge Discovery in Database。 知识发现与数据挖掘的研究工作逐步成为数据处理领域的一个热点。,中国中医药出版社,数据、信息与载体,“信息” :是人们通过对数据进行加工处理后所获得的对人有用的数据。 载体:是承载信息的媒体。数据肩负着传递信息的使命，所以叫载体。 信息与载体的关系：载体是实体、是物质，信息是依附在实体的某些对象的属性，它是

6、抽象的。信息的传递要依赖物质，信息是不可能脱离物质而独立存在的。 例如，信息在人们的大脑里，是以大脑为载体。当人们把它说出来，它就以声音为载体，把它写在纸上，它就以纸和文字为载体。若用电话传递，则它就以声音和电流为载体。,习题,中国学者的认识,钟信义信息科学原理 信息是事物运动的状态以及它的状态改变的方式。 没有约束条件的本体论层次 受主体约束的认识论层次：语法信息、语义信息、语用信息,中国中医药出版社,临床诊断中的数据与信息,医生获得病人的疾病信息：中医：望、闻、问、切的传统方法；西医采用问诊、测量体温、血压、血常规化验、肝功能化验，运用CT、核磁、B超、心电图、脑电图等多种手段来获取与患者

7、的病症相关的数据。 医生通过运用他的经验或知识，进行有目的地、选择性地收集他所需的数据，然后对这些数据进行加工处理，最后获得与病人诊断结果相关的数据“信息”。 体温、血压、化验数据、图像，以及中医的四诊数据等均是患者当时体征的反映，它们既不是物质，也不是能量，而是医生明确诊断信息所必需的数据。,中国中医药出版社,信息的收集与分析,收集信息是运用信息的前提，只有收集到准确、全面、真正能反映事物内在特性的信息，才能了解事物的内在联系，揭示事物的本质。 信息收集必须明确目标。,中国中医药出版社,常用的收集信息的方法,阅读法 投书法 询问法 观察法 收听法 采集法 购买法 网络法 挖掘法：,阅读法：阅

8、读有关报纸、杂志、广告、简报、书籍、资料等，从中收集所需的信息。,投书法：即给相关部门发信，请他们帮助收集有关信息。,询问法：向有关人员或部门询问所需的某些信息,观察法：带着问题亲自到现场观察了解，收集第一手获得的信息资料。,收听法：通过听广播，看电视，了解有关信息。,采集法：利用专职或兼职信息员去收集信息。例如，公交公司派专人收集某条线路、某段时间、某站的客流量，以便调度高峰车辆。,购买法：向信息服务机构购买有关信息。例如，购买专利、信息中介、房屋中介等。,网络法：通过网络上的电子邮件、MSN、新闻组、网络搜索引擎、BBS讨论组、网上数据库等方式收集信息。,挖掘法：是指运用计算机信息处理技术

9、，结合数学模型、数据库、网络技术及数据仓库技术等，通过对大量数据处理，从中挖掘出人们所希望的信息，这是目前最有效的一种方法。,中国中医药出版社,信息分析原则,在分析信息时，应注意以下几条原则。 注意信息的时空性。 注意信息的旁系性。 注意信息的内涵性注意信息的可拓展性。 注意信息的可组合性。 注意类比性。,注意信息的时空性。例如，疾病的临床信息很多，随着时间的推延，变化也很快，有些疾病很可能因为错失了早期诊断信息的良机，而造成不良的后果。,注意信息的旁系性。对于社会系统、生物系统等动态系统来说，任何一条输出信息一般都不会孤立地出现的，会有其他相关的信息结伴而来，只要人们仔细观察，就可以获得有利

10、于分析的信息。例如，中医通过望、问、闻、切仔细地观察动态人体的各项输出数据，从中获取有关人体表里、寒热、虚实等的动态信息，然后，运用中药、针灸等进行调控，诊疗疾病。中医强调四诊合参，认为单纯的一项脉象数据，或一项问诊数据有时会造成误诊，这是由于针对动态多维空间，单纯的一项数据就相当于在多维空间中的一条定向轴，一般是无法精确地定位的，只有通过多方面数据的综合才能确定动态系统在多维空间中的确切位置。,注意信息的内涵性。善于从事物的表面现象中分析出具有内在价值的信息。例如，无论西医还是中医，他们都是通过分析病人所反映的一些表象，从中推断出疾病的有关信息。,注意信息的可拓展性。善于从文献、著作、新闻报

11、道等数据中，延伸出对自己有用的信息。,注意信息的可组合性。善于从各种公开的数据及信息中综合分析出对自己有用的信息。例如：中医临床的辨证结论就是以四诊信息的组合为基础的。,注意类比性。例如，中医通过对阴阳五行控制系统的类比来认识人体动态信息系统；西医通过动物实验这种方式，将药物在动物体内的效应类比到人体。,习题,总之，在现代信息社会中，信息量十分丰富，很多信息表面上看来似乎与自己无关，但是只要我们善于观察、分析，就可能从中获得很有用的信息。反之，即使是很有用的信息，也会与我们无缘。,医学信息学的发展和定义,起源于20世纪50年代 医学计算机科学 生物医学计算 计算生物学 医学信息学 （20世纪9

12、0年代） 健康信息或保健信息 生物信息学 生物医学信息学 学术杂志“计算机和生物医学研究”改名为“生物医学信息学”,J.H.Van Bemmel,国际医学信息学权威J.H.Van Bemmel指出： “医学信息学由信息处理和通信理论及应用两个方面组成，而这两个方面的处理对象是医疗卫生过程中获得的知识和经验” 。,Edward H.Shortliffe,国际医学信息学权威Edward H.Shortliffe将生物医学信息学定义为研究生物医学信息、数据和知识的存储、检索和最佳利用的科学领域。,中国中医药出版社,丁宝芬教授,我国医学信息权威丁宝芬教授指出： 现阶段对医学信息学的定义是：探讨生物学的

13、、医学的或者更广义的健康数据的采集、存储、交互和展现的过程的科学；探讨如何利用信息科技来优化这些过程的科学；以及探讨如何利用这些数据实现信息和知识层次的各种应用科学。,中国中医药出版社,施诚教授和国内专家,医学信息学（Medical Informatics）是一门以医学信息为主要研究对象，以医学信息的运动规律及应用方法为主要研究内容，以现代计算机为主要工具，以解决医药工作人员在处理医学信息过程中的各种问题为主要研究目标的一门新兴学科。它在优化医药、卫生和生物医学信息的获取、存储、检索和利用等方面具有重要意义。,医学信息学内涵和外延,指医学、医疗卫生和公众健康或药学、药物为信息内容和应用领域的各

14、种信息。 语义：以医学、医疗卫生和公众健康或药学、药物为信息内容。 语用：以医学、医疗卫生和公众健康或药学、药物为信息内容和应用领域的各种信息。 数据、信息、知识,中国中医药出版社,医学知识与信息的关系示意,医学信息学的构成和学科框架,除了包含医学、信息学外，还涉及到网络通信技术、数据库技术、无线传感技术、人工智能等计算机科学的多个领域，教学内容涵盖了信息处理技术、信息标准化技术、医学图象处理与传输、医院管理信息系统、临床信息系统等多个研究领域。,医学信息学的构成和学科框架,公共卫生,分子,个体,器官,组织,细胞,亚细胞,蛋白,基因,公共卫生信息学,临床信息学,影像信息学,生物信息学,生物医学

15、 信息学,临床医学,计算机科学,基础生物 医学科学,认知学,管理学,生物工程学,流行病学及 生物统计学,医学信息学学知识点分类JAMIA2009,基于本体论的分类体系,第I轴 方法 I.A. 信息与知识的表达 I.B. 信息与知识的处理 I.C. 经验型研究 第II轴 目标 II.1 建立卫生信息系统基础设施 第III轴 应用领域 III.1 医疗保健,医学信息学的研究范畴（四个结构层次）,原始健康数据：影像、生理数据 课题：数据采集和集成，实时生理信号分析、语音识别、传感器采集、条形码扫描 综合数据库：基因分类 课题：数据整合：数据仓库、数据模型、语义网络 知识库层次：词表、术语学、语义网等

16、 课题：数据处理：存储、提取、可视化、计算模型 知识结晶和理论：协议、临床实用手册 课题：知识获取：机器学习、文本解释、知识工程、决策理论,医学信息的人机交互图谱,学习,记忆的整理,背诵和回忆,回想和椯摩,选择性注意,感官感觉知觉,分析决策执行,专业知识,长期的记忆,工作的记忆,感官的记忆,知识利用,知识管理,知识获取,数据推理,数据优化,数据集成,数据采集,生物医学 知识,知识库,数据库,生物的， 医学的， 健康的现象,人类,机器,信息的数字化,“数字化”是进行信息处理的关键之一。在计算机内部，所有的文字、符号、图像等数据都必须转化为二进制数据，也就是说，一切进入计算机的数据都必须进行“数字化”。,医学领域中的数字化数据,离散型的数据：常见的有心率、体温、血压、红细胞的数量、白细胞的数量等均是数据。 连续型的数据：心电及脑电信号、中医的脉象图等。 计算机处理这些物理量，采用“自动采样”的方法 用 “传感器”按照要求每秒采样若干次，连续数据的“离散化处理”