醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)信息和知識(shí)

醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)信息和知識(shí)第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)和計(jì)量癥狀學(xué)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)

醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)與信息

醫(yī)療數(shù)據(jù)的變異

醫(yī)療數(shù)據(jù)的解釋

計(jì)量癥狀學(xué)

檢查的診斷價(jià)值

癥狀的情報(bào)價(jià)值

癥狀預(yù)測價(jià)值的評(píng)估方法

教學(xué)要求通過本課學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該能夠：區(qū)分醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)和信息描述醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的變異來源

醫(yī)學(xué)信息的類型及其量的計(jì)算

第二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二數(shù)據(jù)（Data）：為分析所預(yù)備的單個(gè)條目。

一條數(shù)據(jù)(Adatum)：在這里是指對(duì)病人的一項(xiàng)觀察。醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)(medicaldata)：有關(guān)一個(gè)病人的觀察的集合。信息（Information）：帶有某種解釋或者附加含義的成

組的數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)中抽出的有意義或者有用的事實(shí)。簡稱之為解釋過

的數(shù)據(jù)(interpreteddata)。知識(shí)（Knowledge）：一組用于從數(shù)據(jù)和信息中創(chuàng)造信息的

規(guī)則、公式或者探索方法。第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二醫(yī)療過程中

數(shù)據(jù)、信息與知識(shí)病人推理觀察計(jì)劃信息知識(shí)治療數(shù)據(jù)第四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二小結(jié)：

三者的區(qū)別在于加工與抽象的不同數(shù)據(jù)信息知識(shí)醫(yī)療過程的知識(shí)生產(chǎn)特點(diǎn)知識(shí)增量是目的第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二敘述(narrative)：由醫(yī)生紀(jì)錄。測量數(shù)值(numericalmeasurements)：血壓、體溫、

化驗(yàn)值等。編碼數(shù)據(jù)（codeddata）：文本數(shù)據(jù)(textualdata)：某些以文本形式報(bào)告的結(jié)果。記錄的信號(hào)(recordedsignals)：心電圖、腦電圖等等。圖像(

image)

：X線等。第二節(jié)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的類型

（從表現(xiàn)形式劃分）第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二

計(jì)量資料（measurementdata）：對(duì)每個(gè)觀察對(duì)象的觀察指標(biāo)用定量的方法測定該指標(biāo)的數(shù)值大小所得的資料。一般用度量衡單位表示，如身高、體重、濃度等等。

計(jì)數(shù)資料(enumerationdata)：先將觀察對(duì)象的觀察指標(biāo)按性質(zhì)或者類別進(jìn)行分組，然后計(jì)數(shù)各組該觀察指標(biāo)的數(shù)目所得的資料。如人群的血型分布。

等級(jí)分組資料：具有計(jì)數(shù)資料的性質(zhì)，同時(shí)又兼有半定量的性質(zhì)。如化驗(yàn)結(jié)果的加號(hào)。上述的資料可以轉(zhuǎn)化。醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的類型（從分布角度劃分）第七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二

此外，還有一種類似的對(duì)變量（被觀察單位的特征或指標(biāo)）的分類方法：分類變量（categoricalvariable）：定性變量，有兩個(gè)或多個(gè)互不相容的類別或?qū)傩?。又進(jìn)一步分為無序分類和有序分類。無序分類包括二項(xiàng)分類和多項(xiàng)分類。數(shù)值變量(numericalvariable)：定量變量，也就是計(jì)量資料。以連續(xù)形式存在的，如生理信號(hào)、ECG、EKG等。有時(shí)可以數(shù)值化的數(shù)據(jù)與一段自由文本存放在一起。在計(jì)算機(jī)病歷中往往存儲(chǔ)這種混合式的數(shù)據(jù)（文字和數(shù)據(jù)）。固定和活動(dòng)圖像是另一類的混合數(shù)據(jù)，有時(shí)還附有自由文本式的文字評(píng)述。醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的類型（變量分類）第八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二變量類型變量值表現(xiàn)實(shí)例資料類型數(shù)量變量定量（具體數(shù)值）身高（cm）計(jì)量資料分類變量無序二分類對(duì)立的兩類屬性性別（男，女）計(jì)數(shù)資料多分類不相容的多類屬性血型（A,B,O）有序多分類類間有程度差異的屬性（又稱等級(jí)資料）文化程度（初中、高中、大學(xué)...）醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)和變量的分布類型第九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二

每一條醫(yī)療數(shù)據(jù)至少應(yīng)當(dāng)包括4種元素： 病人姓名（如韋小寶） 問題的屬性或參數(shù)（如年齡） 參數(shù)的值（如40） 觀察的時(shí)間（如1999年9月5日9：12）醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的組成姓名屬性屬性值觀察時(shí)間趙大寶診斷抑郁性精神病2003-2-12趙大寶年齡402003-2-12第十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二儀器內(nèi)儀器間觀察者總變異生物學(xué)上分析或方法性上個(gè)體儀器個(gè)體內(nèi)個(gè)體間觀察者間觀察者內(nèi)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的變異—變異的來源變異(variation)

同值個(gè)體同指標(biāo)之間的差異叫變異。第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)變異程度的測量

醫(yī)療數(shù)據(jù)通常不能提供完全的信息。也不能用肯定程度來確認(rèn)病人。一條數(shù)據(jù)可能因?yàn)椴痪_和或不準(zhǔn)確而偏離實(shí)際值。對(duì)其變異程度的測量可以有以下指標(biāo)：精密度：同一對(duì)象反復(fù)測量值的一致性。正確度：被測值與其“真值”的接近程度。

精確度：一致性以及與其“真值”的接近程度。

從測量誤差的角度來說，精確度是測得值的隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的綜合反映。第十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二第三節(jié)醫(yī)學(xué)信息

有關(guān)信息的定義至今多達(dá)百余種。從信息論的角度出發(fā)，目前大多數(shù)學(xué)者接受的定義是：“信息具有物質(zhì)屬性，是物質(zhì)的存在方式及運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和特點(diǎn)的表征，是事物及其現(xiàn)象的內(nèi)外特征、相互聯(lián)系及作用的反映?！睆牟煌嵌瓤傻贸霾煌亩x。我們介紹幾種具有代表性的觀點(diǎn)。第十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二R.V.L.Hartley.TransmissionofInformation.BellSystemTechnicalJournal,7(4):535--563,1928.1928《信息傳輸》:“信息”是符號(hào)。發(fā)信者所發(fā)出的信息，就是從通信符號(hào)表中選擇符號(hào)的具體方式。不管符號(hào)所代表的意義是什么，只要選擇的符號(hào)數(shù)目一定，發(fā)信者發(fā)出的信息的數(shù)量也就確定了。

信息是指有新內(nèi)容、新知識(shí)的消息。首次從通信的角度(1888-1970)

哈特萊第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二香農(nóng)《通信的數(shù)學(xué)理論》——信息論誕生的標(biāo)志信息是通信的內(nèi)容，是“用來消除未來的某種不確定性的東西”，信息的多少反映了消除了的不確定性的大小，即信息是二次不定性之差。不定性就是對(duì)事物認(rèn)識(shí)不清楚，不知道。信息就是消除人們認(rèn)識(shí)上的不定性。

不確定性：對(duì)客觀事物的不了解、不肯定。通信的直接目的就是要消除接受端（信宿）對(duì)于發(fā)出端（信源）可能會(huì)發(fā)出哪些消息的不確定性。1916--2001AMathematicalTheoryofCommunicationintheBellSystemTechnicalJournal(1948).第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二維納NorbertWiener(1894-1964)《人有人的用處—控制論與社會(huì)》1950維納（N.Wiener）將人與外部環(huán)境交換信息的過程看成是一種廣義的通信過程，認(rèn)為信息是人們?cè)谶m應(yīng)客觀世界的過程中與客觀世界進(jìn)行交換的內(nèi)容的名稱，是人與外部世界的中介。如果沒有信息作為中介，人就會(huì)同外部世界隔絕，就不能認(rèn)識(shí)世界和改造世界。信息既不是物質(zhì)又不是能量，信息就是信息。第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二鐘義信信息是事物存在方式或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以及這種方式/狀態(tài)的直接的或間接的表述。從本質(zhì)上講，信息是事物自身顯示其存在方式和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的屬性，是客觀存在的事物現(xiàn)象。信息與認(rèn)知主體有著密切的聯(lián)系，信息必須通過主體的主觀認(rèn)知才能被反映和揭示。第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二信息的性質(zhì)（９個(gè)）：

信息的內(nèi)涵及特性很多，一般可以從以下九個(gè)方面描述其信息的性質(zhì)與內(nèi)涵。

（1）信息的相對(duì)性：一方面對(duì)于同一事物，不同的觀察者獲得的信息量是不同的。另一方面，不同的用戶對(duì)信息的認(rèn)識(shí)和需求也是不同的。因此，對(duì)信息系統(tǒng)的開發(fā)既要考慮共性的應(yīng)用，也要考慮個(gè)性化需求。

（2）信息的事實(shí)性：

事實(shí)性是信息最基本的屬性。如果在信息系統(tǒng)中收集的信息不符合事實(shí)，則信息毫無價(jià)值。（3）信息的轉(zhuǎn)移性：信息在時(shí)間上或空間上可以從一點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一點(diǎn)。時(shí)間上的轉(zhuǎn)移稱之為儲(chǔ)存，而空間上的轉(zhuǎn)移稱之為通信。第十八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二（4）信息的變換性：

信息是可以變換的,它可以由不同的載體和不同的方法來載荷。信息的變換性可以根據(jù)不同用戶的不同需求，采用不同的信息表現(xiàn)方式和方法來加工處理。例如，可以采用數(shù)據(jù)二維表的結(jié)構(gòu)方式表達(dá)，也可以采用直方圖等直觀方式來表達(dá)。（5）信息的有序性：

信息的有序性，一方面信息可以用來消除系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，增加系統(tǒng)的有序性；另一方面信息本身也可根據(jù)一定的規(guī)則進(jìn)行編碼。編碼質(zhì)量的好壞，直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和整體質(zhì)量。

（6）信息的動(dòng)態(tài)性：

信息是隨事物變化而改變的客觀反映。這種變化大多數(shù)表現(xiàn)為信息本身內(nèi)容的變化，對(duì)于信息系統(tǒng)來講，就是增加記錄、修改記錄或者刪除記錄。進(jìn)而要求整個(gè)信息系統(tǒng)也要做相應(yīng)的調(diào)整和對(duì)信息進(jìn)行加工處理。第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二（7）信息的時(shí)效性：信息是有壽命的。脫離了事物源的信息，因?yàn)椴辉倌軌蚍从匙兓说氖挛锏男碌臓顟B(tài)和本質(zhì)，它的效用就會(huì)逐漸減低，直至信息效用完全喪失。在開發(fā)信息系統(tǒng)時(shí)，要充分注意信息系統(tǒng)的響應(yīng)速度，以保證處理信息的同步，確保信息的真實(shí)有效性。例如，天氣預(yù)報(bào)信息就必須保證提前獲知，才會(huì)產(chǎn)生社會(huì)的和經(jīng)濟(jì)的價(jià)值。（8）信息的共享性：信息可以被無限制的復(fù)制、傳播或分配給眾多用戶，為大家而共享?；谶@一特點(diǎn)，就要求信息的錄入、加工、傳輸、存儲(chǔ)、復(fù)制等所有的處理環(huán)節(jié)確保信息的準(zhǔn)確性，又要求信息系統(tǒng)處理的高效率。這樣真實(shí)有效的信息才能夠?yàn)楦嗟挠脩艄蚕怼?/p>

（9）信息的可轉(zhuǎn)化性：信息在一定的條件下，可以轉(zhuǎn)化為物質(zhì)、能量、時(shí)間或其他，其中最主要的條件是被人們合理而有效的利用，達(dá)到知而獲智。信息的利用才能產(chǎn)生知識(shí)的積累，才能轉(zhuǎn)化成為知識(shí)經(jīng)濟(jì)。

第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二為了更好地掌握信息的內(nèi)涵，我們需要引進(jìn)一個(gè)概念－－全信息：即同時(shí)考慮到事物存在方式和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的外在形式、內(nèi)在含義和效用價(jià)值的認(rèn)識(shí)論層次上的信息。僅考慮形式因素的信息——語法信息僅考慮內(nèi)容因素的信息——語義信息僅考慮效用因素的信息——語用信息第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二包括兩種基本的類型：病人信息（patient-specific）：信息來自于病人治療。如數(shù)值、文本、圖像。知識(shí)信息（knowledge-based）：有關(guān)于醫(yī)療保健的科學(xué)文獻(xiàn)。即以研究和實(shí)踐為基礎(chǔ)的科學(xué)知識(shí)紀(jì)錄。

一、醫(yī)學(xué)信息的類型2023/6/822第二十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二二、信息量的計(jì)算根據(jù)香農(nóng)的定義，一條消息的信息含量的計(jì)算公式

I=log(I/p)=-logP0≤P≤II是一條消息的信息含量,以比特（bit)方式表示P表示的是一條信息發(fā)生的概率第二十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二三個(gè)概念比特（bit）：英語Binarydigit（二進(jìn)制數(shù)）位的縮寫，是

數(shù)學(xué)家JohnWilderTukey提議的術(shù)語。這個(gè)術(shù)語第一次被正式使用，是在香農(nóng)著名的《信息論》，即《通信的數(shù)學(xué)理論》(AMathematicalTheory