第一章醫(yī)學(xué)信息學(xué)概論

第一章醫(yī)學(xué)信息學(xué)概論第1頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一醫(yī)學(xué)信息學(xué)基礎(chǔ)臨床各科信息學(xué)概述醫(yī)學(xué)信息標(biāo)準(zhǔn)化醫(yī)學(xué)信息決策支持大數(shù)據(jù)與醫(yī)學(xué)信息處理云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)與智慧醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)信息學(xué)處理前沿技術(shù)課程的內(nèi)容第2頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一課程教學(xué)目的和要求教學(xué)方法:理論課討論課課程設(shè)計(jì)課外閱讀考核辦法醫(yī)學(xué)信息學(xué)領(lǐng)域研究綜述論文20%課程設(shè)計(jì)：醫(yī)學(xué)信息學(xué)專題課程設(shè)計(jì)20％教學(xué)參與情況（討論課、上課參與）10％考試50%第3頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一教材和參考書目EdwardH.Shortliff主編，羅述謙主譯《生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)》，科學(xué)出版社，2011年丁寶芬主編,《醫(yī)學(xué)信息學(xué)》，東南大學(xué)出版社》，2009年埃里克.托普著《顛覆醫(yī)療-大數(shù)據(jù)時(shí)代的個(gè)人健康革命》，電子工業(yè)出版社，2014年周怡主編，《醫(yī)學(xué)信息決策與支持系統(tǒng)》，人民衛(wèi)生出版社，2009年唐雄燕等，《基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療技術(shù)及其應(yīng)用》，電子工業(yè)出版社，2013年施誠主編，《醫(yī)院信息系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)》，電子工業(yè)出版社，2014年第4頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一2007-9-3第一章醫(yī)學(xué)信息學(xué)概論第5頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一信息、數(shù)據(jù)與知識定義《牛津字典》指出：“信息，就是談?wù)摰氖虑椤⑿侣労椭R”。信息論的創(chuàng)始人香農(nóng)（C.E.Shannon）：信息是用來消除隨機(jī)不確定性的東西。提出信息量和信息熵(informationentropy)的概念控制論創(chuàng)始人維納認(rèn)為：“信息就是我們在適應(yīng)外部世界，并且使這種適應(yīng)反作用于外部世界的過程中，同外部世界進(jìn)行相互交換的內(nèi)容的名稱?！笨藙诘隆ぐ瑺栁榈隆は戕r(nóng)第6頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一ISO對“信息”下的定義：信息是對人有用的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將可能影響到人們的行為與決策。ISO對“數(shù)據(jù)”下的定義是：“數(shù)據(jù)是對事實(shí)、概念或指令的一種特殊的表達(dá)形式，這種特殊的表達(dá)形式可以用人工的方式或者用自動(dòng)化的裝置進(jìn)行通信、翻譯轉(zhuǎn)換或者進(jìn)行加工處理?！绷?xí)題第7頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一關(guān)于“知識”《漢語大詞典》的解釋：②指有關(guān)學(xué)術(shù)、文化或?qū)W問：知識界，知識分子。③指相識，朋友：朝廷大臣多有知識的。《韋氏字典》:知識是人們通過實(shí)踐、研究、聯(lián)系或調(diào)查獲得的關(guān)于事物的事實(shí)和狀態(tài)的認(rèn)識，是對科學(xué)、藝術(shù)或技術(shù)的理解，是人類獲得的關(guān)于真理和原理的認(rèn)識的總和。即知識是人們在處理信息的基礎(chǔ)上，所獲得的對研究對象更深層次的認(rèn)識。漢語大詞典：指人類的認(rèn)識成果：來自社會(huì)實(shí)踐，其初級形態(tài)是經(jīng)驗(yàn)知識，高級形態(tài)是系統(tǒng)科學(xué)理論獲得方式可區(qū)分為直接知識和間接知識；內(nèi)容可分為自然科學(xué)知識、社會(huì)科學(xué)知識和思維科學(xué)知識。韋氏字典：知識是人類獲得的關(guān)于真理和原理的認(rèn)識的總和。第8頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一數(shù)據(jù)、信息與知識之間的關(guān)系數(shù)據(jù)是信息的基礎(chǔ)信息是對人們有用的數(shù)據(jù)知識是在信息的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提煉而成的關(guān)于自然和社會(huì)的認(rèn)識和經(jīng)驗(yàn)的總和，指導(dǎo)人們從大量的數(shù)據(jù)中認(rèn)識信息的某種規(guī)律。習(xí)題第9頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)1995年，在加拿大蒙特利爾召開了第一屆知識發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘國際學(xué)術(shù)會(huì)議，1997年創(chuàng)刊了該領(lǐng)域的第一本學(xué)術(shù)刊物《KnowledgeDiscoveryinDatabase》。知識發(fā)現(xiàn)與數(shù)據(jù)挖掘的研究工作逐步成為數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。第10頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一數(shù)據(jù)、信息與載體“信息”

:是人們通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理后所獲得的對人有用的數(shù)據(jù)。載體:是承載信息的媒體。數(shù)據(jù)肩負(fù)著傳遞信息的使命，所以叫載體。信息與載體的關(guān)系：載體是實(shí)體、是物質(zhì)，信息是依附在實(shí)體的某些對象的屬性，它是抽象的。信息的傳遞要依賴物質(zhì)，信息是不可能脫離物質(zhì)而獨(dú)立存在的。例如，信息在人們的大腦里，是以大腦為載體。當(dāng)人們把它說出來，它就以聲音為載體，把它寫在紙上，它就以紙和文字為載體。若用電話傳遞，則它就以聲音和電流為載體。習(xí)題第11頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一中國學(xué)者的認(rèn)識鐘信義《信息科學(xué)原理》信息是事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)以及它的狀態(tài)改變的方式。沒有約束條件的本體論層次受主體約束的認(rèn)識論層次：語法信息、語義信息、語用信息第12頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一臨床診斷中的數(shù)據(jù)與信息醫(yī)生獲得病人的疾病信息：中醫(yī)：望、聞、問、切的傳統(tǒng)方法；西醫(yī)采用問診、測量體溫、血壓、血常規(guī)化驗(yàn)、肝功能化驗(yàn)，運(yùn)用CT、核磁、B超、心電圖、腦電圖等多種手段來獲取與患者的病癥相關(guān)的數(shù)據(jù)。醫(yī)生通過運(yùn)用他的經(jīng)驗(yàn)或知識，進(jìn)行有目的地、選擇性地收集他所需的數(shù)據(jù)，然后對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，最后獲得與病人診斷結(jié)果相關(guān)的數(shù)據(jù)──“信息”。體溫、血壓、化驗(yàn)數(shù)據(jù)、圖像，以及中醫(yī)的四診數(shù)據(jù)等均是患者當(dāng)時(shí)體征的反映，它們既不是物質(zhì)，也不是能量，而是醫(yī)生明確診斷信息所必需的數(shù)據(jù)。第13頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一信息的收集與分析收集信息是運(yùn)用信息的前提，只有收集到準(zhǔn)確、全面、真正能反映事物內(nèi)在特性的信息，才能了解事物的內(nèi)在聯(lián)系，揭示事物的本質(zhì)。信息收集必須明確目標(biāo)。第14頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一常用的收集信息的方法⑴閱讀法⑵投書法⑶詢問法⑷觀察法⑸收聽法⑹采集法⑺購買法⑻網(wǎng)絡(luò)法⑼挖掘法：⑴閱讀法：閱讀有關(guān)報(bào)紙、雜志、廣告、簡報(bào)、書籍、資料等，從中收集所需的信息。⑵投書法：即給相關(guān)部門發(fā)信，請他們幫助收集有關(guān)信息。⑶詢問法：向有關(guān)人員或部門詢問所需的某些信息⑷觀察法：帶著問題親自到現(xiàn)場觀察了解，收集第一手獲得的信息資料。⑸收聽法：通過聽廣播，看電視，了解有關(guān)信息。⑹采集法：利用專職或兼職信息員去收集信息。例如，公交公司派專人收集某條線路、某段時(shí)間、某站的客流量，以便調(diào)度高峰車輛。⑺購買法：向信息服務(wù)機(jī)構(gòu)購買有關(guān)信息。例如，購買專利、信息中介、房屋中介等。⑻網(wǎng)絡(luò)法：通過網(wǎng)絡(luò)上的電子郵件、MSN、新聞組、網(wǎng)絡(luò)搜索引擎、BBS討論組、網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫等方式收集信息。⑼挖掘法：是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)，結(jié)合數(shù)學(xué)模型、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)等，通過對大量數(shù)據(jù)處理，從中挖掘出人們所希望的信息，這是目前最有效的一種方法。第15頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一信息分析原則在分析信息時(shí)，應(yīng)注意以下幾條原則。⑴注意信息的時(shí)空性。⑵注意信息的旁系性。⑶注意信息的內(nèi)涵性⑷注意信息的可拓展性。⑸注意信息的可組合性。⑹注意類比性。⑴注意信息的時(shí)空性。例如，疾病的臨床信息很多，隨著時(shí)間的推延，變化也很快，有些疾病很可能因?yàn)殄e(cuò)失了早期診斷信息的良機(jī)，而造成不良的后果。注意信息的旁系性。對于社會(huì)系統(tǒng)、生物系統(tǒng)等動(dòng)態(tài)系統(tǒng)來說，任何一條輸出信息一般都不會(huì)孤立地出現(xiàn)的，會(huì)有其他相關(guān)的信息結(jié)伴而來，只要人們仔細(xì)觀察，就可以獲得有利于分析的信息。例如，中醫(yī)通過望、問、聞、切仔細(xì)地觀察動(dòng)態(tài)人體的各項(xiàng)輸出數(shù)據(jù)，從中獲取有關(guān)人體表里、寒熱、虛實(shí)等的動(dòng)態(tài)信息，然后，運(yùn)用中藥、針灸等進(jìn)行調(diào)控，診療疾病。中醫(yī)強(qiáng)調(diào)四診合參，認(rèn)為單純的一項(xiàng)脈象數(shù)據(jù)，或一項(xiàng)問診數(shù)據(jù)有時(shí)會(huì)造成誤診，這是由于針對動(dòng)態(tài)多維空間，單純的一項(xiàng)數(shù)據(jù)就相當(dāng)于在多維空間中的一條定向軸，一般是無法精確地定位的，只有通過多方面數(shù)據(jù)的綜合才能確定動(dòng)態(tài)系統(tǒng)在多維空間中的確切位置。

注意信息的內(nèi)涵性。善于從事物的表面現(xiàn)象中分析出具有內(nèi)在價(jià)值的信息。例如，無論西醫(yī)還是中醫(yī)，他們都是通過分析病人所反映的一些表象，從中推斷出疾病的有關(guān)信息。

注意信息的可拓展性。善于從文獻(xiàn)、著作、新聞報(bào)道等數(shù)據(jù)中，延伸出對自己有用的信息。

注意信息的可組合性。善于從各種公開的數(shù)據(jù)及信息中綜合分析出對自己有用的信息。例如：中醫(yī)臨床的辨證結(jié)論就是以四診信息的組合為基礎(chǔ)的。

注意類比性。例如，中醫(yī)通過對陰陽五行控制系統(tǒng)的類比來認(rèn)識人體動(dòng)態(tài)信息系統(tǒng)；西醫(yī)通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)這種方式，將藥物在動(dòng)物體內(nèi)的效應(yīng)類比到人體。

習(xí)題總之，在現(xiàn)代信息社會(huì)中，信息量十分豐富，很多信息表面上看來似乎與自己無關(guān)，但是只要我們善于觀察、分析，就可能從中獲得很有用的信息。反之，即使是很有用的信息，也會(huì)與我們無緣。第16頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一醫(yī)學(xué)信息學(xué)的發(fā)展和定義起源于20世紀(jì)50年代醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)生物醫(yī)學(xué)計(jì)算計(jì)算生物學(xué)醫(yī)學(xué)信息學(xué)（20世紀(jì)90年代）健康信息或保健信息生物信息學(xué)生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)學(xué)術(shù)雜志“計(jì)算機(jī)和生物醫(yī)學(xué)研究”改名為“生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)”第17頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一J.H.VanBemmel國際醫(yī)學(xué)信息學(xué)權(quán)威J.H.VanBemmel指出：“醫(yī)學(xué)信息學(xué)由信息處理和通信理論及應(yīng)用兩個(gè)方面組成，而這兩個(gè)方面的處理對象是醫(yī)療衛(wèi)生過程中獲得的知識和經(jīng)驗(yàn)”。第18頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一EdwardH.Shortliffe國際醫(yī)學(xué)信息學(xué)權(quán)威EdwardH.Shortliffe將生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)定義為研究生物醫(yī)學(xué)信息、數(shù)據(jù)和知識的存儲(chǔ)、檢索和最佳利用的科學(xué)領(lǐng)域。第19頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一丁寶芬教授我國醫(yī)學(xué)信息權(quán)威丁寶芬教授指出：現(xiàn)階段對醫(yī)學(xué)信息學(xué)的定義是：探討生物學(xué)的、醫(yī)學(xué)的或者更廣義的健康數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、交互和展現(xiàn)的過程的科學(xué)；探討如何利用信息科技來優(yōu)化這些過程的科學(xué)；以及探討如何利用這些數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)信息和知識層次的各種應(yīng)用科學(xué)。第20頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一施誠教授和國內(nèi)專家醫(yī)學(xué)信息學(xué)（MedicalInformatics）是一門以醫(yī)學(xué)信息為主要研究對象，以醫(yī)學(xué)信息的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及應(yīng)用方法為主要研究內(nèi)容，以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)為主要工具，以解決醫(yī)藥工作人員在處理醫(yī)學(xué)信息過程中的各種問題為主要研究目標(biāo)的一門新興學(xué)科。它在優(yōu)化醫(yī)藥、衛(wèi)生和生物醫(yī)學(xué)信息的獲取、存儲(chǔ)、檢索和利用等方面具有重要意義。第21頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一醫(yī)學(xué)信息學(xué)內(nèi)涵和外延指醫(yī)學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生和公眾健康或藥學(xué)、藥物為信息內(nèi)容和應(yīng)用領(lǐng)域的各種信息。語義：以醫(yī)學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生和公眾健康或藥學(xué)、藥物為信息內(nèi)容。語用：以醫(yī)學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生和公眾健康或藥學(xué)、藥物為信息內(nèi)容和應(yīng)用領(lǐng)域的各種信息。數(shù)據(jù)、信息、知識第22頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一中國中醫(yī)藥出版社醫(yī)學(xué)知識與信息的關(guān)系示意第23頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一醫(yī)學(xué)信息學(xué)的構(gòu)成和學(xué)科框架除了包含醫(yī)學(xué)、信息學(xué)外，還涉及到網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、無線傳感技術(shù)、人工智能等計(jì)算機(jī)科學(xué)的多個(gè)領(lǐng)域，教學(xué)內(nèi)容涵蓋了信息處理技術(shù)、信息標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、醫(yī)學(xué)圖象處理與傳輸、醫(yī)院管理信息系統(tǒng)、臨床信息系統(tǒng)等多個(gè)研究領(lǐng)域。第24頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一醫(yī)學(xué)信息學(xué)的構(gòu)成和學(xué)科框架公共衛(wèi)生分子個(gè)體器官組織細(xì)胞亞細(xì)胞蛋白基因公共衛(wèi)生信息學(xué)臨床信息學(xué)影像信息學(xué)生物信息學(xué)生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)臨床醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)認(rèn)知學(xué)管理學(xué)生物工程學(xué)流行病學(xué)及生物統(tǒng)計(jì)學(xué)第25頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一醫(yī)學(xué)信息學(xué)學(xué)知識點(diǎn)分類JAMIA2009編號學(xué)科知識點(diǎn)編號學(xué)科知識點(diǎn)1基礎(chǔ)知識3.3健康信息系統(tǒng)及常用程序1.1臨床信息系統(tǒng)3.4臨床數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)1.2健康系統(tǒng)3.5信息系統(tǒng)的生命周期2臨床決策支持和醫(yī)療流程優(yōu)化4領(lǐng)導(dǎo)和管理革新2.1臨床決策支持4.1職能和流程建模2.2詢證醫(yī)學(xué)4.2高效的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)2.3臨床工作的分科、流程再造和質(zhì)控4.3高效的溝通3.健康信息系統(tǒng)4.4項(xiàng)目管理3.1常用信息科技4.5信息系統(tǒng)的戰(zhàn)略和投資回報(bào)管理3.2人機(jī)工程學(xué)4.6系統(tǒng)升級的管理第26頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一基于本體論的分類體系第I軸方法I.A.信息與知識的表達(dá)I.B.信息與知識的處理I.C.經(jīng)驗(yàn)型研究第II軸目標(biāo)II.1建立衛(wèi)生信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施……第III軸應(yīng)用領(lǐng)域III.1醫(yī)療保健……第27頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一醫(yī)學(xué)信息學(xué)的研究范疇（四個(gè)結(jié)構(gòu)層次）原始健康數(shù)據(jù)：影像、生理數(shù)據(jù)課題：數(shù)據(jù)采集和集成，實(shí)時(shí)生理信號分析、語音識別、傳感器采集、條形碼掃描綜合數(shù)據(jù)庫：基因分類課題：數(shù)據(jù)整合：數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)模型、語義網(wǎng)絡(luò)知識庫層次：詞表、術(shù)語學(xué)、語義網(wǎng)等課題：數(shù)據(jù)處理：存儲(chǔ)、提取、可視化、計(jì)算模型知識結(jié)晶和理論：協(xié)議、臨床實(shí)用手冊課題：知識獲?。簷C(jī)器學(xué)習(xí)、文本解釋、知識工程、決策理論第28頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一醫(yī)學(xué)信息的人機(jī)交互圖譜學(xué)習(xí)記憶的整理背誦和回憶回想和椯摩選擇性注意感官感覺知覺分析決策執(zhí)行專業(yè)知識長期的記憶工作的記憶感官的記憶知識利用知識管理知識獲取數(shù)據(jù)推理數(shù)據(jù)優(yōu)化數(shù)據(jù)集成數(shù)據(jù)采集生物醫(yī)學(xué)知識知識庫數(shù)據(jù)庫生物的，醫(yī)學(xué)的，健康的現(xiàn)象人類機(jī)器第29頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一信息的數(shù)字化“數(shù)字化”是進(jìn)行信息處理的關(guān)鍵之一。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，所有的文字、符號、圖像等數(shù)據(jù)都必須轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，也就是說，一切進(jìn)入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)都必須進(jìn)行“數(shù)字化”。第30頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的數(shù)字化數(shù)據(jù)離散型的數(shù)據(jù)：常見的有心率、體溫、血壓、紅細(xì)胞的數(shù)量、白細(xì)胞的數(shù)量等均是數(shù)據(jù)。連續(xù)型的數(shù)據(jù)：心電及腦電信號、中醫(yī)的脈象圖等。計(jì)算機(jī)處理這些物理量，采用“自動(dòng)采樣”的方法用“傳感器”按照要求每秒采樣若干次，連續(xù)數(shù)據(jù)的“離散化處理”將采樣所得的這些物理量按一定的要求進(jìn)行“數(shù)值化”，用這些離散的數(shù)值數(shù)據(jù)近似地表示原先的連續(xù)變量。經(jīng)過這樣“離散化”、“數(shù)值化”處理過的數(shù)據(jù)在進(jìn)入計(jì)算機(jī)時(shí)都已經(jīng)數(shù)字化了。第31頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一中醫(yī)信息學(xué)特點(diǎn)中醫(yī)的診療實(shí)踐過程作為一個(gè)信息處理過程來進(jìn)行研究，那么在這一信息處理過程就是一個(gè)臨床中醫(yī)信息系統(tǒng)。臨床上中醫(yī)通過望、聞、問、切收集患者的數(shù)據(jù)運(yùn)用中醫(yī)理論、結(jié)合前人的經(jīng)驗(yàn)及自己的經(jīng)驗(yàn)對所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，通過鑒別、分析、綜合評判，即對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理后；最后獲取有用信息，即辨證結(jié)論，在這基礎(chǔ)上制定治療對策，即運(yùn)用中藥、針灸、推拿等治療措施對患者進(jìn)行治療。專家系統(tǒng)軟件模擬一位名中醫(yī)的處理病人數(shù)據(jù)的全過程，那么這個(gè)軟件就是這位名中醫(yī)的專家系統(tǒng)。第32頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一從中醫(yī)信息學(xué)的角度看中醫(yī)的臨床實(shí)踐過程中醫(yī)的