Tel.: (+420)

Transkript

1 Internet a zdravotnická informatika ZS 2007/2008 Zoltán Szabó Tel.: (+420) szabo@fbmi.cvut.cz č.dv.: : 504, 5.p

2 Dnešní přednáška Komunikace Standard, doporučení, norma Český normalizační institut Zpráva a informace Komprese dat RLE - kódování délkou běhu LZW (Lempel-Ziv-Welch) metoda Huffmanovo kódování 2

3 Komunikace 1. S R 2. S R 3. S = R 4. S? 5.? R S - vysílač (odesílatel) T přenosný kanál R -příjemce m = s + n 3

4 Podmínky pro komunikaci Jednoznačnost a srozumitelnost Zabezpečení a původnost ochrana před neoprávněným přečtením ochrana před změnou obsahu na cestě ochrana před znovuodesláním neoprávněnou osobou ověření identity odesílatele Rychlost 4

5 Standard, doporučení, norma Standard - Řešení, které představuje určitou společnou konvenci, zajištující vzájemnou kompatibilitu produktů od různých výrobců. Doporučení - Standardy, vypracované a vydávané např. mezinárodními standardizačními institucemi. Po formální stránce nejsou právně závazné pro jiné výrobce. Norma - Právní závaznost pak mívají až návrhy ve formě norem, které vypracovávají k tomu oprávněné instituce. 5

6 Mezinárodní organizace pro normalizaci ISO (International Organization for Standardization) TS technické specifikace TR technické zprávy PAS veřejně dostupné specifikace TTA dohody o technických trendech CEN (European Committee for Standardization) EN evropské normy ENV předběžný evropské normy CR technické zprávy ANSI(American National Standards Institute) HL7, Snomed 6

7 CEN / TC251 Členy CEN jsou národní normalizační č organizace těchto zemí Evropy: Belgie, Česká republika, Dánsko, Estonsko, Finsko, Francie, Irsko, Island, Itálie, Kypr, Litevsko, Lotyšsko, Lucembursko, Maďarsko, Malta, Německo, Nizozemí, Norsko, Polsko, Portugalsko, Rakousko, Rumunsko, Řecko,, Slovensko, Slovinsko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie 7

8 Normy Kde a jak je získat? Český normalizační institut Další zdroje Národní standardy např. Datový standard Ministerstva zdravotnictví, rozhraní VZP Mezinárodní standardy např. Snomed, UMLS, HL7, LOINC 8

9 Český normalizační č institut t 9

10 10

11 Normy zdravotnické informatiky v současnosti č 67 dokumentů nejstarší z roku 2000, nejnovější letos 11

12 Normy zdravotnické informatiky Datum Označení vydání Popis ČSN CR Zdravotnická informatika - Metodika dalšího vývoje zdravotnických elektronických zpráv Zdravotnická informatika - Standardní protokol pro posouzení kvality bezpečnosti a spolehlivosti norem zdravotnického softwaru ČSN CR (SSQS) ČSN ENV Zdravotnická informatika - Slovník zdravotnické informatiky Zdravotnická informatika: identifikačních, administrativních a běžných klinických dat pro přechodně propojované elektronické Struktura dat pro elektronické ké přístroje ČSN ENV přístroje a zařízení používané ve zdravotnictví (včetně elektronických, přístrojově čitelných karet) ČSN ENV Zdravotnická informatika - Vyhodnocení výsledků měření ve zdravotnictví ČSN ENV Zdravotnická informatika - Způsob záznamu jednotlivých informačních položek v EDI - Část 1: Seznam položek Zdravotnická informatika - Způsob záznamu jednotlivých informačních položek v EDI - Část 2: Postupy při zaznamenávání ČSN ENV informačních položek při elektronické výměně dat (EDI) ve zdravotnictví ČSN ENV Zdravotnická informatika - Označování zdravotnických zdravotnických přípravků p přípravků ČSN ENV Zdravotnická informatika - Hlavní pojmové třídy společné struktury terminologických systémů - Zdravotnické prostředky ČSN ENV Zdravotnická informatika - Zprávy elektronické výměny administrativních informací ve zdravotnictví ČSN P ENV Zdravotnická informatika - Algoritmus digitálního podpisu ve zdravotnictví ČSN P ENV Zdravotnická informatika - Struktura názvosloví, klasifikace a vlastností látek pro potřeby klinických laboratorních věd ČSN P ENV Zdravotnická informatika - Struktura Klasifikace klasifikace a kódování a kódování chirurgických procedur Zdravotnická informatika - Zprávy pro údržbu podpůrných informací v systému zdravotní péče - Část 2: Aktualizace specifických ČSN P ENV informací zdravotnické laboratoře ČSN P ENV Zdravotnická informatika - Bezpečná identifikace uživatele - Silná autentizace pomocí mikroprocesorových karet ČSN P ENV Zdravotnická informatika - lékařských přístrojů napojených na pacienta Interoperabilita lékařských přístrojů ČSN P ENV Zdravotnická informatika - Bezpečnost komunikace ve zdravotnictví - Část 1: Pojmy a terminologie ČSN P ENV Zdravotnická informatika - Sdělování elektronických zdravotních záznamů - Část 1: Rozšířená architektura ČSN P ENV Zdravotnická informatika - Sdělování elektronických zdravotních záznamů - Část 2: Seznam termínů domény ČSN P ENV Zdravotnická informatika - Sdělování Elektronický elektronických ký zdravotních záznamů ů záznam - Část t 3: Distribuční ib č pravidla ČSN P ENV Zdravotnická informatika - Sdělování elektronických zdravotních záznamů - Část 4: Zprávy pro výměnu informací ČSN P ENV Zdravotnická informatika - Rozhraní klinických analyzátorů k laboratorním informačním systémům ČSN P ENV Zdravotnická informatika - Zprávy pro výměnu informací o lékařských předpisech ČSN P ENV Zdravotnická informatika - Zabezpečení komunikace ve zdravotnictví - Část 2: Zabezpečené datové objekty Bezpečnost a zabezpečení ČSN P ENV Zdravotnická informatika - Zabezpečení komunikace ve zdravotnictví - Část 3: Zabezpečené datové kanály ČSN P ENV Zdravotnická informatika - Reprezentace informací o vitálních známkách ČSN CR Zdravotnická informatika - systému multimediálních hlášení ve zdravotní péči ČSN CR Zdravotnická informatika - Koncepce Interoperabilita zabezpečení komunikace multimédií ve zdravotní péči ČSN CR Zdravotnická informatika - Koncepce požadavků na zabezpečení intervalově připojených zařízení 12 ČSN EN Zdravotnická informatika - Společné pojmové třídy pro klasifikace a kódování chirurgických procedur

13 Normy zdravotnické informatiky ČSN ISO/TR Zdravotnická informatika - Interoperabilita a slučitelnost v normách pro předávání zpráv a komunikací - Klíčové charakteristiky ČSN P ENV Zdravotnická informatika - Systém pojmů pro zajištění kontinuity péče ČSN P ENV Zdravotnická informatika - Zprávy týkající se transfuze krve - Část 1: Zprávy týkající se subjektu péče ČSN EN ISO Zdravotnická informatika - Komunikace laboratorních informačních systémů s klinickými analyzátory - Využití mechanismu profilu Transfuze krve ČSN ISO/TS Zdravotnická informatika - Infrastruktura veřejného klíče - Část 1: Základní osnova a přehled ČSN ISO/TS Zdravotnická informatika - Infrastruktura veřejného klíče - Část 2: Profil certifikátu ČSN ISO/TS Zdravotnická informatika - Infrastruktura veřejného klíče - Část 3: Management politiky certifikační autority ČSN P ENV Zdravotnická informatika - Zprávy Infrastruktura týkající se transfuze krve veřejného - Část 2: Zprávy týkající klíče se výroby (BTR-PROD) Zdravotnická informatika - Mezinárodní přenos dat o zdravotním stavu osob podle Směrnice EU o ochraně dat - Politika zabezpečení ČSN EN na vysoké úrovni Zdravotnická informatika - Návod pro zprostředkování dat o zdravotním stavu osob v mezinárodních aplikacích v kontextu se Směrnicí ČSN EN EU o ochraně dat Mezinárodní přenos dat o zdravotním stavu osob ČSN EN ISO Zdravotnická informatika - Integrace modelu referenční terminologie pro ošetřování ČSN EN ISO Zdravotnická informatika - Data zdravotní karty pacienta - Část 1: Obecná struktura ČSN EN ISO Zdravotnická informatika - Data zdravotní karty pacienta - Část 2: Společné objekty ČSN EN ISO Zdravotnická informatika - Data zdravotní Data karty zdravotní pacienta - Část karty 3: Omezená pacienta klinická data ČSN EN Zdravotnická informatika - Digitální zobrazování - Komunikace, pracovní postup a management dat ČSN EN Zdravotnická informatika - Bezpečná identifikace uživatele pro zdravotní péči - Management a bezpečnost autentizace hesly ČSN P CEN/TS Zdravotnická informatika - Výměnný ě Bezpečná ýformát souborů ů s identifikace informacemi i o vitálních uživatele známkách ČSN P CEN/TS Zdravotnická informatika - Syntaxe k reprezentaci obsahu lékařských klasifikačních systémů (CIaML) ČSN P CEN/TS Zdravotnická informatika - Datové typy Datové typy, klasifikační systémy ČSN EN Zdravotnická informatika - Zprávy pro údržbu podpůrných informací systémů zdravotní péče - Část 1: Aktualizace kódových schémat ČSN EN Zdravotnická informatika - Standardní komunikační protokol - Počítačem podporovaná elektrokardiografie ČSN EN Zdravotnická informatika - Časové Komunikace é normy pro specifické problémy s EKG zdravotní péče ČSN EN Zdravotnická informatika - Vyžádání služby a sdělení výsledku - Část 1: Základní služby včetně předání a propuštění ČSN EN Zdravotnická informatika - Registrace kódovacích systémů ČSN EN Zdravotnická informatika - Struktury Časové kategorií pro normy pojmové systémy ČSN EN ISO Zdravotnická informatika - Komunikační zařízení pro místo zdravotní péče - Část 10101: Nomenklatura ČSN EN ISO Zdravotnická informatika - Komunikační zařízení pro místo zdravotní péče - Část 10201: Informační model domény ČSN EN ISO Zdravotnická informatika - Komunikační zařízení pro místo zdravotní péče - Část 20101: Aplikační profily ČSN EN ISO Zdravotnická informatika - Komunikační zařízení pro místo zdravotní péče - Část 30200: Transportní profil - Propojení kabelem Komunikace Zdravotnická informatika - Komunikační zařízení pro místo zdravotní péče - Část 30300: Transportní profil - Infračervené bezdrátové ČSN EN ISO propojení 13

14 Zpráva a informace? Proces pro získávání informace ze zprávy se nazývá interpretace (člověk nebo počítač). 14

15 Matematická definice informace I = log p p zprávy I 2 kde 0 p 1 Př.: I I 1 = log 2 = = log 2 = I 2 = p i log pi kde p = 1 p i 15

16 Informační obsah DNA deoxyribonukleová kyselina James Watson and Francis Crick in 1954 Př.: řetězec znaků T A C C G T A G G T C A L 4 = 4 = I ( ) = = log 2 = 16

17 Informační obsah biologického signálu m = 2 n n m = 2 fvz - Vzorkovací kmitočet m = I N m L m m Př.: EKG, 100s, 100vz/s = ( ) nn nn m = 127 log 2 2 = I = bitů 17

18 Nejčastěji měřené biologické signály Signál Šířka pásma (Hz) Rozsah Kvantizace (bits) Elektroencefalogram - EEG µv 4-6 Elektrookulogram - EOG mv 4-6 Elektrokardiogram - EKG mv Elektromyogram - EMG mv 4-8 Krevní tlak mm Hg 8-10 Spirogram L = 16 = = = 1024 =

19 Komprese dat Cíl komprese: redukovat objem dat za účelem přenosu dat archivace dat Kvalita komprese: rychlost komprese symetrie/asymetrie kompresního algoritmu Symetrické algoritmy stejný čas potřebný pro kompresy i dekompresi Asymetrické algoritmy čas potřebný pro kompresi a dekompresi se liší 19

20 Míra komprese Kompresní poměr = př: 40/160 = 1/4 = 0,25 Komprimované Nekomprimované Ratio = 1 - kompresní poměr (úspora, udává kolik % ušetřilo) př: 1-025=075=75% 0,25 0,75 = 75% Bit per byte = 8 * kompresní poměr př: 8 * 0,25 = 2 bpb 20

21 Komprese dat bezztrátová - po kódování a dekódování je výsledek 100% shodný, nižší kompresní poměr požívají s výhradně pro kompresi textů a v případech, kdy nelze připustit ztrátu informace ztrátová - po kódování a dekódování dochází ke ztrátě obvykle vyšší kompresní poměr než bezztrátové lze použít pouze v případech kdy ztráta je akceptovatelná (komprese obrazů, zvuku 21

22 Metody komprese jednoduché založené na kódování opakujících se posloupností znaků (RLE) statistické ti ti založené na četnosti t tivýskytu ýkt znaků v komprimovaném souboru (Huffmanovo kódování, Aritmetické kódování) slovníkové založené na kodování všech vyskytujících se posloupností oup (LZW) transformační založené na ortogonálních popř. jiných transformacích (JPEG, waveletová komprese, fraktálová komprese) 22

23 RLE - kódování délkou běhu RLE (Run Length Encoding) Princip: opakující se symboly se kódují dvojicí Počet opakování Symbol Př. Vstup: AAAABBCDDDDABD Výstup: 4A2B1C4D1A1B1D Nevýhoda: pokud se znaky neopakují často nedochází ke kompresi, ale naopak k prodloužení kódovaného souboru 23

24 RLE - kódování délkou běhu pomocí escape sekvencí kódují se pouze opakující se sekvence delší než 3 znaky, kratší sekvence se zapisují přímo do výstupního souboru Př. Vstup: AAAABBCDDDDABD Výstup: #4ABBC#4DABD Výhoda: neprodlužuje soubor, kde není co komprimovat to zůstane v původní podobě Pozn.: escape - z množiny znaků je nutné vyčlenit symbol, který se nevyskytuje v komprimovaném souboru. Dále může nastat problém pokud je opakující se sekvence delší než 255 znaků (pokud kódujeme délku běhu na 8 bitech). Řešení závisí na konkrétní aplikaci Použití RLE: např. obrazový formát BMP 24

25 LZW (Lempel-Ziv-Welch) metoda Princip: vyhledávání opakujících se posloupností znaků, ukládání těchto posloupností do slovníku pro další použití a přiřazení jednoznakového kódu těmto posloupnostem. jednoprůchodová metoda (nevyžaduje předběžnou analýzu souboru) Při průchodu komprimovaným souborem se vytváří slovník (kde první položky jsou znaky původní abecedy a zbývající položky tvoří posloupnosti znaků obsažené v komprimovaném souboru. 25

26 LZW (Lempel-Ziv-Welch) metoda Algoritmus komprese a vytvoření slovníku Výsledný výstupní řetězec:

27 Huffmanovo kódování algoritmus navržen v Davidem Huffmanem v roce 1952 kódové symboly mají proměnnou délku Princip: Metoda je založená na stanovení četnosti výskytů jednotlivých znaků v kódovaném souboru a kódování znaků s největší četností slovem s nejkratší délkou. Algoritmus kódování: 1. Zjištění četnosti jednotlivých znaků v kódovaném souboru 2. Vytvoření binárního stromu (Huffmanova kódu jednotlivých znaků) 3. Uložení stromu 4. Nahrazení symbolů jednotlivými kódy (posloupností bitů) 27

28 Příklad: ABRAKADABRA (11) Algoritmus A 1 R 01 B 001 K 0001 D vytvoření 0 0 (4) 0 (6) 1 1 stromu 0 (2) 1 1 D K B R A (1) (1) (2) (2) (5) 28

29 Dekomprese 1. Načtení a obnovení stromu, algoritmus je popsán při kompresi X 2. Vlastní dekomprese: Nahrazení kódů původními znaky. Příklad: A 1 R 01 B 001 K 0001 D 0000 ABRAKADABRA 29

30 Díky za pozornost Následující přednáška