To nejlepší z lékařské informatiky

přehledová přednáška

Biomedicínské inženýrství(X33BMI)

Lékařská informatikaVědní obor: vlastnosti, zpracování a využívání lékařské

informacePředmět zájmu: informaceMetody práce: ukládání, přenos, ochrana, zpracování a

vyhledávání informacíTechnické prostředky: počítače a počítačové sítěKybernetika 1948 amer. N.Wiener, později podobory:

Biokybernetika simulace, modelování, řízení lékařských přístrojůVědecké lékařské informace dig.knihovny, aktuální poznatky, e-learningLékařské informace data, znalosti, zpracování, rozhodování, metody

odborné práceStatistika apl.matematika, pravděpodobnost

deskriptivní s. výkaznictví; konfirmační s. klinický výzkumInformační systémy klinické IS, pacientská data, znalostní systémyComputer Science HW, SWUmělá inteligence matematika, logika, lingvistika, znalostní systémyStrojové vnímání zpracování obrazu, virtuální realita

Typy informace• Data = konkrétní informace

– výsledky vyšetření– biosignály – v čase proměnné– obrazová informace– ukládána v různých klinických IS

• Znalosti = abstraktní modely světa– zobecnění dat– literatura– rozvoj systémů pro zpracování znalostí

• vymezení znalostí, klasifikace, formální popis• Interpretace

– modely lidského myšlení, logické odvozování, pravděpodobnostní rozhodování, systémy umělé inteligence

– Neurčitost!!!

Klinická úvaha• Diagnostická úvaha – předpoklad pro cílenou terapii• Příznaky – ke kterému onemocnění patří?• Výuka: opačný postup – jiný způsob úvahy!• Klasická diagnostika: „Které nemoci mohou mít tyto

příznaky?“• Diferenciální diagnostika: „Jak rozlišit diagnózy

přicházející v úvahu?“ – dodatečné ověření rozšiřujících příznaků

• Místo stanovení diagnózy lze léčebně ovlivňovat příznaky „hlídej a čekej“

• Diagnóza může vycházet z léčebného pokusu: identifikace poruchy na základě reakce na sp. terapii

Zdravotnické informační systémy• NIS - nemocniční informační systémy včetně ambulancí (též součinnost

s karetními systémy)

• IS samostatných ordinací praktických a odborných lékařů

• IS pro sběr a zpracování statistických dat (ÚZIS)

• IS jednotlivých zdravotních registrů a agend

• IS zdravotních pojišťoven

• IS hygienické služby

• IS pro řízení zdravotnictví (MZ a okresní úřady)

• IS knihoven a vědecké informatiky včetně expertních systémů

• IS outsourcing

Klasifikační systémy• Hierarchie

– Vztahy souřadnost, nad/podřazenost, zjemnění,ortogonalita– Hierarchie generická / partitivní– Klasifikace v jené dimenzi / ve více dimenzích

/ složený kód (SNOMED)• Systémy klasifikace diagnóz

– Mezinárodní klasifikace nemocí a příčin smrti (ICD)– ICD-O, TNM, DSM III, Endoskopická nomenklatura

• Systémy klasifikace procedur– Klasifikace ICPM– Klasifikace VZP– Národní číselník laboratorních položek

• Komplexní klasifikační systémy– SNOMED, UMLS

Standardy a normy• Pokyny, věstníky, čísleníky, zákony

– Národní • Metodika• Datový standard MZ ČR• Národní číselník laboratorních položek• ČSNI

– Evropské • CEN/TC251

– Mezinárodní • HL7• DICOM

• Počítačová zpracovatelnost, interoperabilita systémů– Jazyk XML– Ontologie (RDF, OWL)

• Ochrana osobních údajů, úrovně zabezpečení

Formalizace problému• Příklady prostředků

– množiny– logická notace– matematika a statistika

• Procedurální popis– Algoritmizace

• Deklarativní popis• Báze znalostí – úplnost, nespornost, relativnost• Znalostní pravidla

– Terapeutická, „dávkování“, diagnostická– Reprezentace neurčitosti– Nezbytný symptom, postačující symptom, přispívající

symptom

Ontologie - Protégé

Delfín je savec žijící v moři nebo v Amazonii

OWL: Web Ontology Language

• (subject,p,o) je vzor - pattern toho, co hledáme – p a o jsou “neznámé”

SELECT ?p ?oWHERE {subject ?p ?o}

Dotazování – SPARQL

Počítačová komunikace v př.jaz.• Redukovaný slovník

– Jedno ze synonym– Standardní slovní spojení

• Různé druhy „návodů“• Formální jazyky

– extenzionální logika– Intenzionální logika

• Počítačová lingvistika– Generativní gramatiky

• Pravidla (čeština ~ 500)– Rekognoskativní gramatiky

• Analýza tvaroslovná• Analýza syntakticko-sémantická• Deduktivní vyvozování důsledků

Identifikace ve zdravotnictví• Karty pojištěnců• Karty lékařů• Předpisy léků (recepty)• Čipové karty

– Projekt VZP Mácha – 1998-2003– nyní „evropské“ průkazy bez čipu– do roku 2008 má být plošná implementace s čipem– Moderní standard Java Card

• Projekt IZIP• Identifikace položek ve zdravotnických zařízeních

– čarové kódy– přenosné počítače a čtečky

• Využívání RFID

Telemedicína• Výhody

– Dostupnost bez cestování– Vzdělávání praktických lékařů bez nutné účasti– Bariéry: chybí přímý kontakt, pojišťovny se zdráhají platit

takovou péči– Telefon – malá šířka pásma

• Domácí péče, Tele-asistence (Home health)– neustálé monitorování životních funkcí– nebo umožnění péče o pacienta doma, – místo spoléhání se pouze na péči při osobním kontaktu

• Telechirurgie– vojenské a univerzitní aplikace– řízení robotické paže na dálku

Robotické operace• Firma Computer Motion

– AESOP 1000 – 1994 slouží operatérovi jako asistencní nástroj k osvetlování místa zákroku a drobným zákrokům při laparoskopických výkonech

– AESOP 2000 – 1996 rozšířen o hlasové ovládání – systém Hermes– AESOP 3000 – 1998 zdokonalená kinematika robotického ramene na 7 stupňů

volnosti• od roku 2000 1.Chirurgická klinika, VFN Praha

– ZEUS – plnohodnotný chirurgický robot, 3 robotická ramena, cena 1 milion USD

• Firma Intuitive Surgical (dnes obě firmy sloučeny v jednu)– daVinci – plnohodnotný chirurgický robot, cena cca 1,2 milionu USD

• Nemocnice Na Homolce• ÚVN Střešovice

Nanomedicína: výhled či SciFi?• Nanochirirgické nástroje

– Skalpel tloušťky několika atomů

• Diagnostická zařízení– Sondy schopné snímat 3D

obraz lidského těla zevnitř• Nanoboty

– Úprava imunitního systému, metabolických pochodů, struktury nukleových kyselin

Klinické studie• Pozorování, experiment• Diagnostika, epidemiologické studie• Možná zlepšení dosavadní běžné (standardní) terapie• vyhodnocení léčby pomocí léků, mohou však také zahrnovat

například chirurgické postupy• Fáze např:

– stanovení toxicity nových preparátů a jejich přijatelného dávkování– prokazování účinnosti léčby – porovnávání nového druhu léčby se standardně používanou

• Protokol• Koordinátor• Randomizace• Sběr dat, zpracování, analýza• Etické aspekty• Publikace výsledků studií

El. informační zdroje (Medline)

Literatura• Shortliffe et al.: Medical Informatics, Springer 2001• O`Carroll et al.: Public Health Informatics and

Infiormation Systems , Springer 2003• Van de Velde, Degoulet: Clinical Information

Systems, Springer 2003• Leiner et al.: Medical Data Management, Springer

2002• Beaver ed.: Healthcare Information Systems,

Second Edition, Auerbach 2003• Grütter: Knowledge Media in Healthcare, Idea Group

Publishing 2002• Kasal, Svačina: Lékařská informaika, Karolinum

Praha 1998