生物医学信息学

生 物 医 学 信 息 学浙 江 中 医 药 大 学 信 息 技 术 学 院王 海 舜 课程学习目的和要求n 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 。 n 课 程 内 容 :n 医 学 信 息 学n 生 物 信 息 学 n 医 学 信 息 学 基 础n 医 学 信 息 标 准 化n 临 床 信 息 系 统 n 医 学 信 息 有 序 化n 医 学 信 息 获 取n PACS系 统 及 其 实 现n 医 学 信 息 的 硬 件 架 构 和 信 息 安 全n 临 床 信 息 系 统n 临 床 路 径n 无 线 网 络n 医 学 决 策 支 持n 生 物 信 息 学 概 论 n 生 物 数 据 库n 序 列 对 比 和 数 据 库 搜 索 课 程 的 内 容 课程教学目的和要求n 教 学 方 法 :n 理 论 课n 实 验 课n 医 院 信 息 化 建 设 见 习 、 调 研n 讨 论 课n 考 核 办 法n 综 述 、 调 研 报 告 、 实 验 报 告 40n 教 学 参 与 情 况 （ 讨 论 课 、 上 课 参 与 ） 10 n 考 试 50% 教材和参考书目n 教 材 :王 伟 .医 学 信 息 学 .高 等 教 育 出 版 社 ， 2006，2n 参 考 书 目 ：n (荷 兰 )J.H.Van Bemmel (美 国 )M.A.Musen 主 编 包 含 飞 郑 学 侃 主 译 ， 医 学 信 息 学 ， 上 海 科 技 出版 社 。n 傅 征 等 ， 医 院 信 息 系 统 建 设 与 应 用 ， 人 民 军 医 出版 社 ， 2003， 3n 金 新 政 等 ， 医 院 信 息 系 统 ， 科 学 出 版 社 ， 2004.1 n 黄 晓 鹂 主 编 ， 医 学 信 息 学 教 程 ， 中 国 科 学 技 术 出版 社 第 一 章 医 学 信 息 学 基 础第 一 节 医 学 信 息n 信 息 的 含 义n 信 息 存 在 的 普 遍 性n 信 息 概 念 的 表 述n 各 家 学 说 ： 归 纳 为 五 种 主 要 学 说 n 国 家 标 准 （ GB/T4894-1985） ： 是 事 物 变 化 和 特征 的 反 映 ； 是 事 物 间 相 互 联 系 的 表 征 ； 是 事 物 在 特定 信 息 载 体 上 的 映 射 或 再 现 n 医 学 信 息 学 （ Medical Informatics） 概 念 ：医 学 信 息 是 指 医 学 、 医 疗 卫 生 和 公 共 健 康 或 药学 、 药 物 为 信 息 内 容 和 应 用 领 域 的 各 种 信 息 。n传 统 的 医 学 信 息 学 侧 重 文 献 信 息 管理 、 分 析 研 究 。n现 代 医 学 信 息 学 计 算 机 技 术 与 IT应 用到 医 药 卫 生 领 域 。n 医 学 信 息 的 要 素 ：n 语 义 要 素n 语 用 要 素 n 医 学 信 息 的 类 型n 根 据 存 在 方 式 分 类n 人 体 内 信 息n 人 体 外 信 息n 根 据 来 源 分 类n 系 统 内 部 信 息n 系 统 外 部 信 息n 根 据 应 用 领 域 分 类 n 医 学 研 究 信 息n 临 床 研 究 信 息n 医 学 市 场 信 息n 医 学 管 理 信 息 第 二 节 医 学 信 息 学 相 关 概 念n信 息 与 数 据n数 据 基 本 单 元 -符 号n信 息 构 成 的 基 础 -数 据n信 息 的 外 在 形 式 -消 息 n信 息 与 知 识n知 识 的 定 义 P9n知 识 的 分 类n 知 事 类 知 识 （ know-what）n 知 因 类 知 识 （ know-why）n 知 能 类 知 识 （ know-how）n 知 人 类 知 识 （ know-what） n 知 识 与 信 息 的 关 系 n 信 息 与 文 献n 文 献 的 概 念 ： 记 录 有 信 息 和 知 识 的 一 切 载 体 。n 文 献 的 等 级 结 构 。 p12 图 1-6n 一 次 文 献n 二 次 文 献n 三 次 文 献n 文 献 与 信 息 的 关 系 P13 图 1-7 n 信 息 与 知 识 性n 记 录 性n 载 体 实 体 形 态 性 第 三 节 医 学 信 息 学 研 究n2 0 世 纪 7 0 年 代 末 借 用 法 语 单 词informatique medicale而 来 。 将 先 前 的医 学 计 算 机 科 学 、 医 学 信 息 科 学 、 计 算机 医 学 应 用 卫 生 信 息 学 等 统 一 而 成 。n 1978年 国 际 医 学 信 息 学 会 （ IMIA） 成 立 。是 WHO认 可 的 非 政 府 组 织 。 1974年 起 每 3年 一 次 会 议 。 n 医 学 信 息 学 的 定 义n 医 学 信 息 学 是 以 信 息 学 、 信 息 管 理 和 信 息 技 术为 依 托 ， 研 究 医 学 领 域 中 的 信 息 现 象 和 信 息 规律 ， 用 于 医 学 决 策 和 管 理 的 一 门 交 叉 学 科 。n 交 叉 学 科n 与 IT技 术 密 切 相 关n 任 务 医 学 信 息 利 用 和 共 享 ， 提 高 决 策 国 外 医 学 信 息 学 的 发 展 过 程n医 学 信 息 学 的 初 期 探 索 （ 20世 纪 60年 代 ）nMEDLARS的 建 成 为 标 志n美 国 大 学 “ 生 命 科 学 计 算 机 资 源 ”n医 学 信 息 学 的 发 展 时 期 （ 20世 纪 70 80年 代 ） n 大 规 模 医 院 信 息 系 统n 国 际 医 学 信 息 学 会 成 立 （ IMIA） n医 学 信 息 学 的 深 入 研 究 时 期 （ 20世 纪 80年 代中 期 至 今 ）n大 型 研 究 项 目 的 开 展n从 以 数 据 处 理 的 阶 段 进 入 知 识 处 理 的 新阶 段 ， 医 学 人 工 智 能 和 专 家 系 统 的 研 究为 主 要 标 志 。 二 、 我 国 医 学 信 息 学 的 发 展 进 程n 1995年 “ 金 卫 工 程 ”n 建 立 国 家 医 疗 信 息 骨 干 网n 建 立 卫 生 宏 观 数 据 库n 建 立 医 院 HISn 发 行 “ 金 卫 卡 ”n 军 队 一 、 二 、 三 号 工 程n 1987年 ， 中 国 医 学 信 息 学 会 （ CMIA） 成 立 。n 04年 11月 ， 中 国 卫 生 信 息 学 会 成 立n 存 在 的 问 题 ： 缺 乏 研 究 的 深 度 和 广 度 。 医 学 信 息 学 的 研 究 对 象 和 研 究 领 域n 研 究 对 象n 对 生 命 信 息 现 象 的 研 究应 用 控 制 论 P15 图 1-8n 对 人 类 社 会 活 动 中 医 学 信 息 的 研 究n 循 证 医 学 P16 图 1-9 诊 断 治 疗 循 环1 人 类 活 动 的 三 个 阶 段 ： 观 察 、 分 析 、 行 动 2 医 疗 卫 生 活 动 ： 观 察 、 诊 断 、 治 疗 观 察 、 分 析 、 行 动 诊 断 治 疗 循 环 生 物 信 息 学 （ Bioinformatics)概 念美国人类基因组计划实施五年后的总结报告中，对生物信息学作了以下定义：生 物 信 息 学 是 一 门 交 叉 科 学 ， 它 包 含 了 生 物 信息 的 获 取 、 处 理 、 存 储 、 分 发 、 分 析 和 解 释 等在 内 的 所 有 方 面 ， 它 综 合 运 用 数 学 、 计 算 机 科学 和 生 物 学 的 各 种 工 具 ， 来 阐 明 和 理 解 大 量 数据 所 包 含 的 生 物 学 意 义 。 生 物 信 息 学 核 心 观 点 ：n 生 命 现 象 是 在 信 息 控 制 下 不 同 层 次 上 的 物 质 、能 量 与 信 息 的 交 换 。n 是 信 息 在 不 同 层 次 的 传 递 过 程 ： 核 酸 、 蛋 白 质 、细 胞 、 器 官 、 系 统 、 整 体 。 广 义 的 生 物 信 息 学n 生 物 的 遗 传 信 息 学 ： DNA-RNA-蛋 白 质 、 遗 传信 息 -转 录 -翻 译n 生 命 活 动 的 调 控 ： 基 因 的 功 能 、 表 达 和 调 控 蛋白 质 的 结 构 、 功 能 。n 生 物 电 磁 学 与 电 磁 生 物 学 ：n 生 物 电 磁 学 ： n 人 体 的 电 磁 辐 射 ：n 人 体 信 号 的 调 制 方 式 ；n 电 磁 生 物 学 n 视 觉 系 统 与 光 信 息 处 理n 视 网 膜 神 经 元 回 路 与 信 息 处 理 、 彩 色 视 觉 及 彩 色图 象 的 编 码 、 变 换 机 制 等 。n 脑 和 神 经 系 统 与 信 息 ：n 脑 感 知 觉 信 息 处 理 原 理 及 其 应 用 ， 学 习 、 记 忆 、思 维 模 型 与 信 息 系 统 新 原 理 研 究 。n 生 物 结 构 与 微 光 机 电 系 统 ：n DNA驱 动 的 微 细 机 器 人n 生 物 大 分 子 到 细 胞 基 本 结 构 体 系 的 自 组 装 、 自 组织 n 创 造 新 物 质 的 分 子 工 程 学 研 究n 基 因 芯 片 、 蛋 白 质 芯 片 狭 义 的 生 物 信 息 学n 基 因 层 次 的 生 物 信 息 学n 综 合 利 用 生 物 学 、 数 学 、 物 理 学 、 信 息 科 学 以 及计 算 机 科 学 的 交 叉 学 科 。n 把 基 因 组 DNA序 列 信 息 作 为 信 息 分 析 的 源 头 ， 获得 蛋 白 质 编 码 区 的 信 息 之 后 进 行 蛋 白 质 空 间 结 构模 拟 和 预 测 。n 核 心 是 基 因 组 信 息 学 ： 基 因 组 信 息 的 获 取 、 处 理 、存 储 、 分 配 和 解 释 。 n 发 现 新 基 因 信 息 后 进 行 蛋 白 质 空 间 结 构 拟 合 预 测 ，依 据 蛋 白 质 的 功 能 进 行 药 物 设 计 。 医 学 信 息 学 的 学 科 体 系n 医 学 信 息 学 基 础 研 究n 医 学 信 息 技 术 研 究n 医 学 信 息 标 准 化 研 究n 医 学 信 息 有 序 化 研 究n 医 学 信 息 获 取 方 法 研 究n 医 学 信 息 交 流 研 究n 医 学 图 象 分 析 与 处 理 技 术 研 究n 医 学 信 息 系 统 研 究n 医 学 决 策 支 持 系 统 研 究n 医 学 知 识 管 理 研 究 医 学 信 息 学 研 究 进 展n 医 学 数 据 挖 掘 理 论 、 技 术 与 方 法 的 研 究n 领 域 数 据 库 与 跨 库 检 索n 循 证 医 学 信 息 资 源 的 研 究n 统 一 的 医 学 信 息 标 准 研 究n 基 于 WEB的 电 子 病 历 系 统 研 究n 整 合 的 医 疗 信 息 系 统 研 究n 智 能 化 医 学 专 家 系 统 研 究n 小 波 理 论 在 医 学 图 象 处 理 中 的 研 究n 社 区 卫 生 和 公 共 卫 生 系 统 的 研 究 2、 决 策 支 持 系 统 与 数 据 仓 库n 决 策 支 持 系 统 （ DSS） ： 从 数 据 库 中 找 出 必 要 的 数 据 ， 并利 用 数 学 模 型 的 功 能 ， 为 用 户 产 生 所 需 的 信 息 。n 数 据 仓 库 和 数 据 挖 掘n 数 据 仓 库 ： 是 一 个 面 向 主 题 的 、 集 成 的 、 稳 定 的 、 包 含 历史 数 据 的 数 据 集 合 。 它 用 于 支 持 经 营 管 理 中 的 决 策 制 定 过程 。n 数 据 仓 库 的 概 念 对 收 集 不 同 来 源 的 数 据 从 新 的 角 度 提 出 了一 种 新 的 结 构 方 法n 数 据 仓 库 的 根 本 任 务 ： 把 信 息 加 以 整 理 归 纳 并 及 时 提 供 给管 理 决 策 人 员 。 n 主 要 作 用 ： 提 供 报 表 和 图 表 、 支 持 多 维 分 析 、 数 据 挖 掘 的基 础 。 n数 据 仓 库 的 主 题 ： 是 指 用 户 使 用 数 据 仓 库进 行 决 策 时 所 关 心 的 重 点 方 面 。n面 向 主 题 ： 数 据 仓 库 内 的 信 息 是 按 主 题 进行 组 织 ， 为 按 主 题 进 行 决 策 的 过 程 提 供 信息 。n集 成 ： 指 信 息 是 经 过 系 统 加 工 、 汇 总 和 整理 。n稳 定 ： 数 据 进 入 数 据 仓 库 后 ， 将 长 期 被 保留 。n包 含 历 史 数 据 ： 从 过 去 某 一 时 点 到 目 前 的各 个 阶 段 的 信 息 。 n 数 据 挖 掘 ：n所 谓 数 据 挖 掘 ， 就 是 从 数 据 库 中 抽 取 隐 含的 、 以 前 未 知 的 、 具 有 潜 在 应 用 价 值 的 信息 的 过 程 。 数 据 挖 掘 是 KDD最 核 心 的 部 分 。数 据 挖 掘 与 传 统 分 析 工 具 不 同 的 是 数 据 挖掘 使 用 的 是 基 于 发 现 的 方 法 ， 运 用 模 式 匹配 和 其 它 算 法 决 定 数 据 之 间 的 重 要 联 系 。 n第 一 步 是 描 述 数 据 - 计 算 统 计 变 量（ 比 如 平 均 值 、 均 方 差 等 ） ， 再 用 图 表或 图 片 直 观 的 表 示 出 来 ， 进 而 可 以 看 出一 些 变 量 之 间 的 相 关 性 （ 比 如 有 一 些 值经 常 同 时 出 现 ） 。n历 史 数 据 建 立 一 个 预 言 模 型 ， 然 后 再 用另 外 一 些 数 据 对 这 个 模 型 进 行 测 试 。n验 证 你 的 模 型 n 数 据 仓 库 系 统 的 四 个 层 次 体 系 结 构 ：（ 1） 数 据 源 ： 整 个 系 统 的 数 据 源 泉（ 2） 数 据 的 存 储 与 管 理 ： 不 同 于 传 统 的 数 据 库 ，决 定 了 外 部 数 据 的 表 现 形 式 。 n 大 部 分 情 况 下 ， 数 据 挖 掘 都 要 先 把 数 据 从 数 据仓 库 中 拿 到 数 据 挖 掘 库 或 数 据 集 市 中 。数 据 源 数 据 仓 库各 分 公 司 数据 集 市 分 析数 据 集 市 数 据 挖 掘数 据 集 市图 1： 数 据 挖 掘 库 从 数 据 仓 库 中 得 出 n 数 据 挖 掘 库 可 能 是 你 的 数 据 仓 库 的 一 个 逻 辑 上的 子 集 ， 而 不 一 定 非 得 是 物 理 上 单 独 的 数 据 库 。 n 可 以 把 一 个 或 几 个 事 务 数 据 库 导 到 一 个 只 读 的数 据 库 中 ， 就 把 它 当 作 数 据 集 市 ， 然 后 在 他 上面 进 行 数 据 挖 掘 。 数 据 源 数 据 挖 掘 库图 2： 数 据 挖 掘 库 从 事 务 数 据 库 中 得 出 n联 机 分 析 处 理 （ OLAP） ： 对 分 析 需 要 的数 据 进 行 有 效 集 成 ， 按 多 维 模 型 进 行 组织 ， 以 便 进 行 多 角 度 、 多 层 次 的 分 析 ，并 发 现 趋 势 。传 统 的 查 询 和 报 表 工 具 是 告 诉 你 数 据 库 中 都 有什 么 （ what happened） ， OLAP则 更 进 一 步 告诉 你 下 一 步 会 怎 么 样 （ What next） 、 和 如 果我 采 取 这 样 的 措 施 又 会 怎 么 样 （ What if） 。 （ 4） 前 端 工 具 ： 报 表 工 具 、 数 据 分 析 工 具 、 查询 工 具 、 数 据 挖 掘 工 具 。 （ P183图 9-7) 第 四 节 医 学 信 息 学 教 育一 、 国 外 医 学 信 息 学 教 育n 99年 IMIA批 准 了 召 开 的 MEDINFO大 会 批 准 和公 布 医 学 信 息 教 育 的 指 导 建 议 。n 美 国 有 60多 家 大 学 授 予 医 学 信 息 学 学 位 ；n 荷 兰 设 医 学 信 息 学 课 程 和 教 师 职 位n 澳 大 利 亚 本 世 纪 初 有 24所 大 学 医 学 信 息 学 方 面的 课 程 。n 法 国 93年 将 医 学 信 息 学 设 置 为 专 业 。 二 、 我 国 医 学 信 息 学 教 育n 医 学 信 息 专 业 教 育 ： 专 业 目 录 归 到 “ 信 息 管 理与 信 息 系 统 ” ； 03年 列 为 目 录 外 专 业 。n 目 前 有 30所 医 学 院 校 开 设 医 学 信 息 学 专 业 。n 医 学 文 献 检 索 课 教 学 医 学 信 息 学 发 展 方 向n 研 究 与 应 用 领 域 不 断 扩 大n 由 疾 病 分 类 编 码 扩 大 到 卫 生 各 个 领 域n 重 价 值 和 质 量 管 理n Ball 公 式 (服 务 +质 量 )/消 费 =价 值n Ball 的 实 现 方 法 ： 强 化 疾 病 管 理 、 普 及 远 程 医疗 、 实 现 病 人 安 全 管 理 、 建 立 决 策 支 持 系 统 。n 卫 生 信 息 系 统 建 设n 03年 公 布 国 家 公 共 卫 生 信 息 系 统 建 设 方 案 n 加 快 专 业 人 才 培 养n 建 立 健 全 医 学 信 息 学 研 究 体 制n 加 强 国 际 和 国 内 合 作