一章医学信息学概论课件.ppt

1、医学信息学概论学习目的和要求n教学目的教学目的:通过本课程的学习，掌握医学信息通过本课程的学习，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。机技术开展医学研究。n完成医学完成医学 信息学课程设计信息学课程设计n撰写一篇医学信息学研究领域的综述报告撰写一篇医学信息学研究领域的综述报告课程的内容课程教学目的和要求2007-9-3克劳德艾尔伍德香农中国中医药出版社习题数据、信息与知识之间的关系n数据是信息的基础数据是信息的基础n信息是对人们有用的数据信息是对人们有用的数据n知识是在信息的基础上进一步提炼而成的关知识是在信息的基础上进

2、一步提炼而成的关于自然和社会的认识和经验的总和，指导人于自然和社会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。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中国中医药出版社“信息信息”:是人们通过对数据进行加工处理后所获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。得的对人有用的数据。载体载体:是承载信息的媒体。数据肩负着传递信息的是承载信息的媒体。数据肩负着传递信息的使命，所以叫载体。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，它是抽象的。信依附在实体的某些对象的属性

3、，它是抽象的。信息的传递要依赖物质，信息是不可能脱离物质而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。独立存在的。例如，信息在人们的大脑里，是以大脑为载体。当例如，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，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。则它就以声音和电流为载体。习题中国中医药出版社中国学者的认识n钟信义信息科学原理n信息是事物运动的状态以及它的状态改变的方式。n没有约束条件的本体论层次n受主体约束的认识论层次：语法信息、语义信

4、息、语用信息中国中医药出版社n收集信息是运用信息的前提，只有收集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，性的信息，才能了解事物的内在联系，揭示事物的本质。揭示事物的本质。n信息收集必须明确目标。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常用的收集信息的方法阅读法阅读法 投书法投书法 询问法询问法 观察法观察法 收听法收听法 采集法采集法 购买法购买法 网络法网络法 挖掘法：挖掘法：阅读法：阅读有关报纸、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

5、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，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

6、有效的一种方法。中国中医药出版社信息分析原则信息分析原则在分析信息时，应注意以下几条原则。在分析信息时，应注意以下几条原则。注意注意信息的时空性。信息的时空性。注意信息的旁系性。注意信息的旁系性。注注意信息的内涵性注意信息的可拓展性。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。注意信息的可组合性。注意类比性。注意类比性。注意信息的时空性。例如，疾病的临床信息注意信息的时空性。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。造成不良的后果。

7、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可以获得有利于分析的信息。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

8、疗疾病。中医强调四诊合参，认为单纯的一项脉象数据，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。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

9、在价值的信息。例如，无论西医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。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、注意信息的可拓展性。善于从文献、著作、新闻报道等数据中，延伸出对著作、新闻报道等数据中，延伸出对自己有用的信息。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医临床的辨证结

10、论就是以四诊信息的组合为基础的。的。注意类比性。例如，中医通过对阴阳五行控制系注意类比性。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物实验这种方式，将药物在动物体内的效应类比到人体。到人体。习题总之，在现代信息社会中，信息量十分丰富，很总之，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

11、无息。反之，即使是很有用的信息，也会与我们无缘。缘。中国中医药出版社n起源于20世纪50年代n医学计算机科学n生物医学计算n计算生物学n医学信息学（20世纪90年代）n健康信息或保健信息n生物信息学n生物医学信息学 n学术杂志“计算机和生物医学研究”改名为“生物医学信息学”Edward H.ShortliffeEdward H.Shortliffe中国中医药出版社中国中医药出版社医学信息学内涵和外延中国中医药出版社医学信息学的构成和学科框架n除了包含医学、信息学外，还涉及到网除了包含医学、信息学外，还涉及到网络通信技术、数据库技术、无线传感技络通信技术、数据库技术、无线传感技术、人工智能等计算

12、机科学的多个领域术、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，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院管理信息系统、临床信息系统等多个研究领域。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编号学科知识点编号学科知识点1基础知识3.3健康信息系统及常用程序1.1临床信息系统3.4临床数据标准1.2健康系统3.5信

13、息系统的生命周期2临床决策支持和医疗流程优化4领导和管理革新2.1临床决策支持4.1职能和流程建模2.2询证医学4.2高效的跨学科团队基于本体论的分类体系n第I轴 方法nI.A.信息与知识的表达nI.B.信息与知识的处理nI.C.经验型研究n第II轴 目标nII.1 建立卫生信息系统基础设施n第III轴 应用领域nIII.1 医疗保健n原始健康数据：影像、生理数据n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n综合数据库：基因分类n课题：数据整合：数据仓库、数据模型、语义网络n知识库层次：词表、术语学、语义网等n课题：数据处理：存储、提取、可视化、计算模型n知识结晶

14、和理论：协议、临床实用手册n课题：知识获取：机器学习、文本解释、知识工程、决策理论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信息的数字化“数字化数字化”是进行信息处理的关键之一。在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是说，一切进入计算机的数据都必须

15、进行行“数字化数字化”。医学领域中的数字化数据医学领域中的数字化数据n离散型的数据：常见的有心率、体温、血压、红离散型的数据：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。细胞的数量、白细胞的数量等均是数据。n连续型的数据：心电及脑电信号、中医的脉象图连续型的数据：心电及脑电信号、中医的脉象图等。等。n计算机处理这些物理量，采用计算机处理这些物理量，采用“自动采样自动采样”的方的方法法n用用“传感器传感器”按照要求每秒采样若干次，连续数据的按照要求每秒采样若干次，连续数据的“离散化处理离散化处理”n将采样所得的这些物理量按一定的要求进行将采样所得的这些物理量按一定的要求进行“

16、数值数值化化”，用这些离散的数值数据近似地表示原先的连续，用这些离散的数值数据近似地表示原先的连续变量。变量。n经过这样经过这样“离散化离散化”、“数值化数值化”处理过的数据在进处理过的数据在进入计算机时都已经数字化了。入计算机时都已经数字化了。中医信息学特点中医的诊疗实践过程作为一个信息处理过程来进行研究，那中医的诊疗实践过程作为一个信息处理过程来进行研究，那么在这一信息处理过程就是一个临床中医信息系统。么在这一信息处理过程就是一个临床中医信息系统。n临床上中医通过望、闻、问、切收集患者的数据临床上中医通过望、闻、问、切收集患者的数据n运用中医理论、结合前人的经验及自己的经验对所得的数运用中

17、医理论、结合前人的经验及自己的经验对所得的数据进行整理，通过鉴别、分析、综合评判，即对数据进行据进行整理，通过鉴别、分析、综合评判，即对数据进行加工处理后；加工处理后；n最后获取有用信息，即辨证结论，在这基础上制定治疗对最后获取有用信息，即辨证结论，在这基础上制定治疗对策，即运用中药、针灸、推拿等治疗措施对患者进行治疗。策，即运用中药、针灸、推拿等治疗措施对患者进行治疗。专家系统软件模拟一位名中医的处理病人数据的全过程，那专家系统软件模拟一位名中医的处理病人数据的全过程，那么这个软件就是这位名中医的专家系统。么这个软件就是这位名中医的专家系统。从中医信息学的角度看中医的从中医信息学的角度看中医

18、的临床实践过程临床实践过程n中医的临床实践过程，它的核心内容是中医的临床实践过程，它的核心内容是临床数据的获取及处理。临床数据的获取及处理。n从中医信息学的角度来分析，这属于该从中医信息学的角度来分析，这属于该学术领域中的传感器技术及专家决策支学术领域中的传感器技术及专家决策支持系统的研究范围。这二方面的研究都持系统的研究范围。这二方面的研究都离不开现代的电子计算机信息处理技术。离不开现代的电子计算机信息处理技术。n 中国中医药出版社中医与患者人体系统是一个超大型的信息调控系统人体系统是一个超大型的信息调控系统中医、患者与计算机患者的机体可以看作类似于由多台具有平行处理能患者的机体可以看作类似

19、于由多台具有平行处理能力的极高级计算机控制的极精密的自动信息处理力的极高级计算机控制的极精密的自动信息处理系统。人们在实践中了解到该系统内部不正常的系统。人们在实践中了解到该系统内部不正常的情况（病理数据）往往可以通过各种途径反映到情况（病理数据）往往可以通过各种途径反映到体表的状态上来，也可以通过患者的主诉来了解。体表的状态上来，也可以通过患者的主诉来了解。医生可以收集这些病理数据。这反映在中医诊断学医生可以收集这些病理数据。这反映在中医诊断学上，即通过望、闻、问、切的手段来收集患者的上，即通过望、闻、问、切的手段来收集患者的病理数据。然后，通过像计算机一样的头脑来分病理数据。然后，通过像计

20、算机一样的头脑来分析这些数据，作出中医诊断。析这些数据，作出中医诊断。“辨证论治辨证论治”实际上，中医所获取的信息不仅体现了机体细实际上，中医所获取的信息不仅体现了机体细胞和组织的局部状态，而且也体现了人体信胞和组织的局部状态，而且也体现了人体信息系统为了维持系统的稳定而对抗疾病的整息系统为了维持系统的稳定而对抗疾病的整体状态。在这些数据中，应该蕴含着人类机体状态。在这些数据中，应该蕴含着人类机体从进化中获得的防御疾病能力。体从进化中获得的防御疾病能力。这导致中医可以通过望、闻、问、切所获得数这导致中医可以通过望、闻、问、切所获得数据，在一定规则的指导下，通过系统的辨识，据，在一定规则的指导下

21、，通过系统的辨识，寻找到有助于恢复人体系统生存发展的最佳寻找到有助于恢复人体系统生存发展的最佳的治疗方案。这一过程以中医学的语言来讲，的治疗方案。这一过程以中医学的语言来讲，即是即是“辨证论治辨证论治”。“黑箱推测法”n应用患者的输出数据，来推测机体内在的问应用患者的输出数据，来推测机体内在的问题的处理数据的方法，在控制论中称题的处理数据的方法，在控制论中称“黑箱黑箱推测法推测法”。n从现代科学的角度来看，中医运用了相当于从现代科学的角度来看，中医运用了相当于传感器一样的灵敏的感觉器官来收集患者的传感器一样的灵敏的感觉器官来收集患者的病理数据，运用相当于一台极高级的电子计病理数据，运用相当于一台极高级的电子计算机一样的头脑来分析及评判患者当时的整算机一样的头脑来分析及评判患者当时的整体的特征。病人相当于一个暂时出现一些小体的特征。病人相当于一个暂时出现一些小故障的由高级的计算机管理的自动控制系统。故障的由高级的计算机管理的自动控制系统。