医学信息学概述

《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。完成医院信息系统的课程设计撰写一篇医学信息学研究领域的综述报告医学信息学概述医学信息获取及利用医学信息标准化医学信息系统医院信息分析与决策支持数字虚拟人体研究生物信息学基础（自学）医学信息处理新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15%课程设计：医院信息系统课程设计30％教学参与情况（讨论课、上课参与）5％考试50%教材和参考书目教材：杨名经主编《医学信息学概论》，科学出版社，2015年参考书：EdwardH.Shortliff主编，罗述谦主译《生物医学信息学》，科学出版社，2011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崔蒙等主编《中医信息学概论》，科学出版社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2007-9-3第1章医学信息概述1.1医学信息学的含义信息（Information）的含义?（1）一般性定义方法牛津字典中，信息被定义为“某人被通知或告知的内容、情报、消息”韦氏字典：是在观察和研究过程中获得的数据、新闻和知识商务印书馆的汉英词典：①通知、报告；②消息、报导、资料、情报总结：能够通过各种工具或手段发出、传递和接受并为接受者所利用的对象，都可被称为信息。信息（Information）的含义（续）（2）实质性定义方法1）从事物的运动状态定义。诺伯特.维纳“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。”钟义信：“信息是事物运动的状态以及它的状态改变的方式。”2）从信息的存在方式定义。中介说3）从信息的内涵定义。李国平：信息是知识的内涵。朱雪龙把信息分成广义信息、技术信息和统计信息4）从事物的差异性定义。朗格:信息是反映事物的形式、关系和差别的东西。信息（Information）的含义（续）5）从事物的不确定性定义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东西。“事物不确定性的消除程度”定义为信息，或称信息量。提出信息量和信息熵(informationentropy)的概念6）从抽象的哲学含义定义总结：香农消除不确定性的定义方法是他创立信息论的依据，并为后来信息科学的产生奠定了基础克劳德·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。”信息的类型和特征（1）信息的类型信息的运动状态分：连续信息和离散信息，或动态信息和静态信息信息产生的客体性质分：自然信息、生物信息和机器信息。医学信息从信息表现形式分：医学常规数据信息、医学生理信息、医学图像信息和医学知识信息（2）信息的特征普遍性、寄载性、传递性、表征性、可压缩性、增殖性信息与消息、信号、知识的关系（1）信息与消息、信号和数据消息：是人们通过各种工具得到的文字、符号、图形、图像、语音。信号：是人们通过仪器设备和通信线路得到的电、光或磁的物理量。数据：是人们在观察某个事物或对某个对象进行的活动中所记录的事物状态（大小、速度等）的变化量信息：接收者通过感觉器官所理解得到相关消息、信号和数据的真实含义信息与消息、信号、知识的关系（续）（2）信息与知识知识：是人们根据某种目的从客观世界收集得来的数据或资料中，经过大脑思维和整理、概括、提取而得到的有价值的信息。知识是由信息加工出来的产物，是一种具有普遍和概括性质的高层次的信息，因此它是信息的一个特殊的子集。关于“知识”进一步描述《汉语大词典》的解释：②指有关学术、文化或学问：知识界，知识分子。③指相识，朋友：朝廷大臣多有知识的。《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。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。医学信息学的含义1．什么是医学信息医学信息：是指在医学研究、临床实践和医学管理等过程中所产生的、以及从各种载体中获取的各种形式的信息。这些信息包括文字、数据、表单、图形、影像和声音。问题：按医学信息表现的形式如何分类？举例说明医学常规数据信息、医学生理信息、医学图像信息、医学知识信息2．医学信息学的含义历史：医学信息学名称变化：医药信息学或医学信息学MedicalInformatics；卫生信息学或健康信息学，即HealthInformatics；医学信息科学，即MedicalInformationScience；生物医学信息学BiomedicalInformatics.（1）医学信息学的直接定义美国MorrisF.Collen:“医学信息学是计算机、通信、信息系统和技术在医学临床、科研和教学等各领域中的应用”JanvanBemmel：“医学信息学是信息技术学和各医疗卫生科学的交叉科学。”（1）医学信息学的直接定义(续）美国医学院协会AAMC定义：P6EdwardH.Shortliffe在教科书《MedicalInformatics:ComputerApplicationsinHealthCare》中定义.P6英国医学信息学会定义.P6我国学者丁宝芬教授现阶段对医学信息学的定义是：探讨生物学的、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。施诚教授和国内专家医学信息学（MedicalInformatics）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。（1）医学信息学的直接定义（续）本书对医学信息学的定义：P7医学信息学是在信息科学、计算机科学、人工智能与医学科学经过不断的交叉、融合和应用，逐步形成的一门多边缘交叉学科。其主要任务是研究医学领域中各种医学信息的性质、获取、转换、编码、传递、控制和利用，努力开创医学科学完全科学化和现代化的新局面。（2）医学信息学的内涵描述1）医学信息学的交叉性2）医学信息学的独立性与医学科学和信息科学在学科方向的差异性、学科对象的特殊性、学科语言的系统性和学科规范的约束性上。3）医学信息学的复杂性哈肯：所有生命过程，从单细胞的生命过程开始，直到人类与自然的共存，都是密切配合的；所有的部分都象齿轮那样，直接或间接地啮合着，这就使系统总是十分复杂。”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2.3临床工作的分科、流程再造和质控4.3高效的沟通3.健康信息系统4.4项目管理3.1常用信息科技4.5信息系统的战略和投资回报管理3.2人机工程学4.6系统升级的管理医学信息学研究范畴（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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1.2医学信息学的产生和发展医学信息学的产生分析1）产生的社会背景：五次重大的信息革命，人们对健康水平的要求提高，使得在医疗、预防、保健等方面产生的与日俱增的医学信息迫切需要科学的精确描述和处理。2）产生的理论基础：“老三论”上，即信息论（Informatics）、控制论（Cybernetics）和系统论（SystemTheory）。与信息学相关的理论老三论信息论。P9，香农系统论。P10，贝塔朗菲控制论。P10，维纳新三论耗散结构理论。P22，普利高津协同学。P22，哈肯突变论。P22，托姆医学信息学产生的理论基础信息论：创始人是美国科学家香农。阐述了信息是消除不确定性程度的量化定义：将信源看成是随机事件的随机变量的集合，把通信过程看成是在已知概率的前提下，对各种可能出现的状态的选择，以信宿不确定性的减少量来度量信源每个状态的平均信息量定义为信源的信息量；提出了计算离散型随机事件信息量的信息熵及其公式医学信息学产生的理论基础（续）系统论：创始人是美籍奥地利生物学家贝塔朗菲（Betalanffen），阐述了系统构成的基本原理和系统研究的整体性原则。控制论：创始人是诺伯特.维纳（NorbertWiener），论述了通信系统、生命系统中信号的产生、传输、转换和调节的控制原理。信息论、控制论和系统论关系：任何一个事物都可构成一个系统，任何一个系统都必须在一定的控制下才能生存；而任何一种控制又必须依靠信息才能实现。显然控制是系统存在的条件，信息是控制的基础；或者说系统是控制存在的集中表现，控制是信息存在的具体反映。医学信息学的发展阶段1.问世确立阶段。20世纪70年代中期以前。对医学科学的发展需要信息科学的帮助有了认识。计算机科学在医学领域开始得到应用和重视国际组织正式成立：1970年IMIA成立。2.成熟发展阶段。20世纪70年代中期到80年代中期。国际医学信息学组织机构和学术活动日趋完善医学信息学的教育走上健康发展之路大量实用医学信息系统的问世开始重视和实施了医学信息标准化研究医学信息学的