Lékařská informatika. MICHAL HUPTYCH Úvod do biomedicínské informatiky Nature Inspired Technology G r o u p

Transkript

1 Lékařská informatika MICHAL HUPTYCH Úvod do biomedicínské informatiky

2 Lékařská informatika Vědní obor: vlastnosti, zpracování a využívání lékařské informace Předmět zájmu: informace Metody práce: ukládání, přenos, ochrana, zpracování a vyhledávání informací Technické prostředky: počítače a počítačové sítě Kybernetika 1948 amer. N.Wiener, později podobory: Biokybernetika simulace, modelování, řízení lékařských přístrojů Vědecké lékařské informace dig.knihovny, aktuální poznatky, e- learning Lékařské informace data, znalosti, zpracování, rozhodování, metody odborné práce Statistika apl.matematika, pravděpodobnost deskriptivní s. výkaznictví; konfirmační s. klinický výzkum Informační systémy klinické IS, pacientská data, znalostní systémy Computer Science HW, SW Umělá inteligence matematika, logika, lingvistika, znalostní systémy Strojové vnímání zpracování obrazu, virtuální realita

3 Typy informace Data = konkrétní informace výsledky vyšetření biosignály v čase proměnné obrazová informace ukládána v různých klinických IS Znalosti = abstraktní modely světa zobecnění dat literatura rozvoj systémů pro zpracování znalostí vymezení znalostí, klasifikace, formální popis Interpretace modely lidského myšlení, logické odvozování, pravděpodobnostní rozhodování, systémy umělé inteligence Neurčitost!!!

4 Klinická úvaha Diagnostická úvaha předpoklad pro cílenou terapii Příznaky ke kterému onemocnění patří? Výuka: opačný postup jiný způsob úvahy! Klasická diagnostika: Které nemoci mohou mít tyto příznaky? Diferenciální diagnostika: Jak rozlišit diagnózy přicházející v úvahu? dodatečné ověření rozšiřujících příznaků Místo stanovení diagnózy lze léčebně ovlivňovat příznaky hlídej a čekej Diagnóza může vycházet z léčebného pokusu: identifikace poruchy na základě reakce na sp. terapii

5 Slovníček Standard požadavek na chování nebo vlastnosti věci, člověka, situace apod., který se buď závazně vyžaduje nebo podle něhož se hodnotí jejich přijatelnost nebo obvyklost. Klasifikace doslovně třídění, zařazování objektů do tříd Nomenklatura systém pojmenování a zařazování určitých objektů jakožto prvků dané kategorie tedy klasifikátor. Tezaurus slovník, který uživateli nabízí seznam synonym, někdy i antonym. Řízený slovník deskriptorů, mezi nimiž jsou určeny vztahy nadřazenosti a podřazenosti, termíny synonymní a jiné související. V odborné literatuře popsán jako řízený a měnitelný slovník deskriptorového a selekčního jazyka uspořádaný tak, že explicitně zachycuje apriorní vztahy mezi lexikálními jednotkami. Vyjadřuje pojmy, které jsou v přirozeném jazyce těžko postižitelné a pomocí složených termínů a dalších nástrojů překonává problémy s jazykem umělým.

6 Zdravotnické informační systémy NIS - nemocniční informační systémy včetně ambulancí (též součinnost s karetními systémy) IS samostatných ordinací praktických a odborných lékařů IS pro sběr a zpracování statistických dat (ÚZIS) IS jednotlivých zdravotních registrů a agend IS zdravotních pojišťoven IS hygienické služb IS pro řízení zdravotnictví (MZ a okresní úřady) IS knihoven a vědecké informatiky včetně expertních systém IS outsourcing

7 Nemocniční informační systém Personální, ekonomické a správní agendy Komplement - biochemie - hematologie - mikrobiologie - serologie - histologie - patologie - RTG - EKG, EEG, EMG - atd. Lékárna Pojišťovna Stravovací provoz Účetnictví Řízení NIS Marketing Skladové hospodářství, zásobování, evidence Kliniky - interní - chirurgická - lůžkové oddělení - operační sály - atd. Ambulance - ambulance - praktičtí lékaři Správa systému Doprava Výzkum a výuka

8 Od papírového záznamu k elektronickému R. Kleinsorge, J. Willis, S. Emrick: UMLS Overview physical barrier semantic barrier CC: 62 yo AAM is admitted to the hospital with SOB for three days. PMH: CHF, HTN Physical examination: Thin man visibly SOB BP 75/40 HEENT: + JVD Heart: distant S1S2 Chest: CTA (B) Abdomen: benign Extremities: no c/c/e paper records scanning, transcription automated paper records ( electronic page turner ) information encoding EMR

9 Od papírového záznamu k elektronickému R. Kleinsorge, J. Willis, S. Emrick: UMLS Overview physical barrier semantic barrier CC: 62 yo AAM is admitted to the hospital with SOB for three days. PMH: CHF, HTN Physical examination: Thin man visibly SOB BP 75/40 HEENT: + JVD Heart: distant S1S2 Chest: CTA (B) Abdomen: benign Extremities: no c/c/e Terminologies paper records scanning, transcription automated paper records ( electronic page turner ) information encoding EMR

10 EHR Definice Elektronicky zdravotní záznam Různá označení, varianty - EHR (Electronic Health Record), EHCR (Electronic Health Care Record), EPR (Electronic Patient Record), CPR (Computerized Patient Record), EMR (Electronic Medical Record). Jedna mezinárodně uznávaná definice neexistuje Příklady různých, ale podobných definic Elektronicky zdravotní záznam je technologicky prostředek pro dokumentaci léčebného procesu. (ENV 13606:1999) Repozitář informací, souvisejících se zdravotní m stavem subjektu zdravotní péče, v počítačově zpracovatelné podobě (ISO TR 20514:2004)

11 EHR Definice 2/2 Strukturovaný elektronický zdravotní záznam elektronický zdravotní záznam, reprezentující informaci jako soubor definic konceptů a jejich hodnot s dostatečnou úrovní granularity Interoperabilita (funkční) "interoperability" - "styková provozuschopnost" (Anglicko-český výkladový slovník výpočetní techniky, SNTL Praha, 1990) schopnost vzájemně si rozumět, vzájemně spolupracovat, dosáhnout vzájemné součinnosti Sémantická interoperabilita schopnost správně pracovat i s významem přenášené informace, rozumět jí na úrovni formálně definovaných doménových konceptů (ISO TR 20514) Je nezbytná pro možnost automatického zpracování dat

12 Problém komunikace diarrhea průjem Durchfall 腹瀉

13 Sjednocení jazyka Latina diarea diarea diarea diarea

14 A ejhle diarea diarea diarea diarea???

15 Problém standardů zachovat kontext informace (extrém: donutit stroj porozumět papírové dokumentaci) X zachovat obecnost (extrém: vybírat ze seznamu veškerých možných podob zprávy, všechny kombinace)

16 Formalizace problému Příklady prostředků množiny logická notace matematika a statistika Procedurální popis Algoritmizace Deklarativní popis Báze znalostí úplnost, nespornost, relativnost Znalostní pravidla Terapeutická, dávkování, diagnostická Reprezentace neurčitosti Nezbytný symptom, postačující symptom, přispívající symptom

17 Klasifikační systémy Hierarchie Vztahy souřadnost, nad/podřazenost, zjemnění,ortogonalita Hierarchie generická / partitivní Klasifikace v jené dimenzi / ve více dimenzích / složený kód (SNOMED) Systémy klasifikace diagnóz Mezinárodní klasifikace nemocí a příčin smrti (ICD) ICD-O, TNM, DSM III, Endoskopická nomenklatura Systémy klasifikace procedur Klasifikace ICPM Klasifikace VZP Národní číselník laboratorních položek Komplexní klasifikační systémy SNOMED, UMLS

18 Příklady ICD - International Classification of Diseases ICF - International Classification of Functioning, Disability and Health ICHI - International Classification of Health Interventions LOINC - Logical Observation Identifiers Names and Codes MESH - Medical Subject Headings SNOMED CT - Systematized Nomenclature of Medicine Clinical Terms UMLS - Unified Medical Language System

19 Seznam příkladů klasifikačních nomenklatur Přečková Petra: Využití mezinárodních nomenklatur ve sdílené zdravotnické péči v ČR, AV ČR, 2005

20 SNOMED CT Systematized Nomenclature of Medicine Clinical Terms Vytvořen v roce 2002 spojením systémů SNOMED RT (Reference Terminology) a Clinical Terms Vychází jak z primární tak ze speciální péče. Zpravuje organizace IHTSDO International Health Terminology Standards Development Organization Vytvořena v roce 2007 v Dánsku Získala vlastnictví systému SNOMED CT od Kolegia amerických patologů (College of American Pathologists) Kent Spackman: SNOMED CT as a tool to support interoperation of clinical and research data

21 SNOMED CT kódy pro Nemoci (> 63,000) nejkomplexnější nomenklatura nemocí na světě Klinické výsledky (> 32,000) včetně výsledků testů zkoušek nálezy zobrazovací diagnostika patologické výsledky atd. Postupy (> 45,000) Pozorovatelné subjekty - otázky, testy (> 7,000) Kent Spackman: SNOMED CT as a tool to support interoperation of clinical and research data

22 SNOMED CT Kent Spackman: SNOMED CT as a tool to support interoperation of clinical and research data

23 Standardy a normy Pokyny, věstníky, čísleníky, zákony Národní Metodika Datový standard MZ ČR Národní číselník laboratorních položek ČSNI Evropské CEN/TC251 Mezinárodní HL7 DICOM Počítačová zpracovatelnost, interoperabilita systémů Jazyk XML Ontologie (RDF, OWL) Ochrana osobních údajů, úrovně zabezpečení

24 DASTA číselníky Datový standard Ministerstva zdravotnictví ČR Datový standard MZ ČR je používán od roku Poslední verze DS z V oblasti pacientských dat umožňuje předávat: Obecné informace datové zprávy Identifikátory Základní administrativní informace o pacientovi Platební vztahy, pojišťovny Základní fyziologické údaje (hmotnost, výška) Urgentní klinické informace diagnózy, alergie, krevní skupina Anamnéza Léky Očkování Diagnózy trvalé a aktuální Léky vydané lékárnou Žádanky a objednávky na vyšetření, včetně žádanek laboratorních Dokumentace vyšetření pacienta (výsledky, zprávy - formalizované, textové, obrazové) Provedené výkony vykazované pojišťovně nebo fakturované jinému plátci Další datové bloky.

25 DASTA číselníky Seznam číselníků NČLP (Národní číselník laboratorních položek) Seznam číselníků DS (Datového standardu) Seznam číselníků UZIS (Ústav zdravotnických informací a statistiky ČR) Nejzajímavější jsou číselníky UZIS např: MKN10 SPESKU POHLAV PODAPE NUMRTI NNEM NLECODD KLINIC KATEG Mezinárodní statistická klasifikace nemocí Specifikace skupiny zdravotnických zařízení Pohlaví Potřeba další zdravotnické péče po propuštění Příčina úmrtí Vybrané nemoci a komplikace Léčba na oddělení Léčebné výsledky klinicky Specializace k oboru

26 DASTA číselníky Náhled do XML MKN10 Mezinárodní statistická klasifikace nemocí

27 Reprezentace znalostí Reprezentace znalostí pomocí pravidel Reprezentace znalostí pomocí rámců Reprezentace znalostí pomocí klasifikátoru (neuronová síť, bayes) Reprezentace znalostí pomocí logik výroková, predikátová, deskripční Reprezentace znalostí pomocí sémantické sítě Reprezentace znalostí pomocí ontologie

28 OWL: Web Ontology Language Delfín je savec žijící v moři nebo v Amazonii

29 Ontologie - Protégé

30 Telemedicína Výhody Dostupnost bez cestování Vzdělávání praktických lékařů bez nutné účasti Bariéry: chybí přímý kontakt, pojišťovny se zdráhají platit takovou péči Telefon malá šířka pásma Domácí péče, Tele-asistence (Home health) neustálé monitorování životních funkcí nebo umožnění péče o pacienta doma, místo spoléhání se pouze na péči při osobním kontaktu Telechirurgie vojenské a univerzitní aplikace řízení robotické paže na dálku

31 Literatura Shortliffe et al.: Medical Informatics, Springer 2001 O`Carroll et al.: Public Health Informatics and Infiormation Systems, Springer 2003 Van de Velde, Degoulet: Clinical Information Systems, Springer 2003 Leiner et al.: Medical Data Management, Springer 2002 Beaver ed.: Healthcare Information Systems, Second Edition, Auerbach 2003 Grütter: Knowledge Media in Healthcare, Idea Group Publishing 2002 Kasal, Svačina: Lékařská informaika, Karolinum Praha 1998