МЕДИЦИНСКАЯ ИНФОРМАТИКА_практика. Занятие 1 Введение в медицинскую информатику
 Скачать 416.91 Kb.
|
|
ЗАДАНИЕ 1 Познакомьтесь со структурной схемой программного комплекса автоматизированной больничной информационной системы (АБИС) крупного многопрофильного стационара.  ЗАДАНИЕ 2 Составьте структурную схему программного комплекса автоматизированной больничной информационной системы предложенного лечебно-профилактического учреждения. Какие компоненты АБИС отсутствуют в вашей схеме? Какие дополнительные структурные подразделения вы отметили в созданной схеме? В каком по-вашему мнению направлении необходимо провести усовершенствование АБИС предложенного лечебно-профилактического учреждения. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ Что вы понимаете под термином информационная система. В чем заключается основная задача информационных систем медицинского назначения. Перечислите классы медицинских информационных систем в зависимости от уровней управления и организации. Перечислите классы медицинских информационных систем, определяющихся спецификой решаемых ими задач. Назовите функции каждой из перечисленных информационных систем. Что Вы понимаете под автоматизированной системой управления, какова ее роль в деятельности ЛПУ. Какие уровни АСУ вам известны. Назовите компоненты АСУ Перечислите функции АСУ. Сформулируйте требования к АСУ. Опишите структуру АСУ. Какие этапы разработки АСУ принято выделять.  ЗАНЯТИЕ №3Автоматизированное рабочее место врача: аппаратное обеспечение. Медицинские приборно-компьютерные системы. Цель: Ознакомиться аппаратным обеспечением автоматизированного рабочего места врача – медицинскими приборно-компьютерными системами. Необходимо знать: понятие автоматизированного рабочего места врача, медицинской приборно-компьютерной системы; классификацию медицинских приборно-компьютерных систем по функциональным возможностям, по назначению; назначение медицинских приборно-компьютерных систем для функциональной диагностики, лучевой диагностики, мониторных систем, систем для управления лечебным процессом; этапы компьютеризированного функционального исследования. Необходимо уметь: определять на практике тип медицинской приборно-компьютерной системы, ее назначение и основные принципы работы. Автоматизированное рабочее место врача Структурной единицей автоматизированной системы управления является автоматизированное рабочее место (АРМ). Автоматизированное рабочее место - комплекс средств вычислительной техники и программного обеспечения, располагающийся непосредственно на рабочем месте сотрудника и предназначенный для автоматизации его работы в рамках специальности. АРМ врача как и любая компьютерная система, оно состоит из аппаратных средств и программного обеспечения. В большинстве случаев к аппаратным средствам особых требований не предъявляется. Однако врачи некоторых специальностей нуждаются в специальных устройствах ввода информации, нередко в их роли выступают медицинские приборы. Например, автоматизированное рабочее место врача функциональной диагностики должно содержать в качестве устройств ввода информации электрокардиограф, спирограф и т.д. Медицинские приборно-компьютерные системы Современная медицина немыслима без широкого применения приборов и устройств. В последнее время наметилась тенденция компьютеризации медицинской аппаратуры. Использование компьютеров в сочетании с измерительной и управляющей техникой позволило создать новые эффективные средства для обеспечения автоматизированного сбора, обработки и хранения информации о больном и управлении его состоянием – медицинские приборно-компьютерные системы (МПКС). Рассмотрим классификацию современных МПКС. По функциональным возможностям выделяют клинические и исследовательские системы. Первые ориентированы на выполнение строго очерченного круга типовых медицинских методик. Ограниченность таких систем является их бесспорным достоинством, так как позволяет максимально упростить работу с ними, сделав ее доступной для среднего медперсонала. Исследовательские системы содержат широкий набор управляющих, аналитических, изобразительных и конструкторских средств, позволяющих реализовывать разнообразные методики, как клинического, так и научно-исследовательского назначения. Поэтому работа с такими системами с полнотой использования предоставляемых возможностей требует повышенной профессиональной квалификации и творческого мышления. В тоже время после реализации конкретной методики, она может быть зафиксирована, и последующее ее исполнение по своей трудоемкости и требованию квалификации персонала не будет существенно отличаться от работы с клинической системой. Существует и другая классификация по функциональным возможностям. Согласно ей выделяют специализированные, многофункциональные и комплексные системы. Первые предназначены для проведения исследований одного типа, например, электрокардиографических. Многофункциональные системы позволяют проводить исследования нескольких типов, основанных на схожих принципах, например, электрокардиографические и электроэнцефалографические. Комплексные системы обеспечивают комплексную автоматизацию многогранной медицинской задачи. По назначению МПКС можно разделить на несколько классов: системы для проведения функциональных исследований, системы лучевой диагностики, мониторные системы, системы управления лечебным процессом, системы лабораторной диагностики, системы для научных медико-биологических исследований. Наибольшее развитие получили МПКС для функциональной диагностики. Показатели, изучаемые в рамках функциональной диагностики, по способу измерения могут быть разделены на три группы. Биоэлектрические показатели прямого измерения – это электрические потенциалы, генерируемы организмом человека: электроэнцефалограмма (ЭЭГ), отражающая изменение биопотенциалов головного мозга; вызванные потенциалы (ВП) - фоновые изменения среднего уровня ЭЭГ в ответ на внешние раздражители; электрокардиограмма (ЭКГ) - электрическая активность сердца, вызывающая сокращения сердечных мышц; электромиограмма (ЭМГ) представляет электрическую активность, связанную с сокращением скелетных мышц; электрокулограмма (ЭОГ) является электромиограммой мышц, управляющих движениями глазного яблока. Показатели косвенного электроизмерения выражаются в изменении электрического сопротивления участков кожи и тела человека, для измерения которого необходимо дополнительное пропускание тока через исследуемый орган: реограмма (РГ) характеризует изменение объемного сопротивления участков тела и органов, вызванное движением крови по сосудам, то есть изменением кровенаполнения; кожно-гальваническая реакция (КРГ) - изменение сопротивления кожи как реакция на раздражения эмоционального и болевого характера, отражающиеся на деятельности потовых желез. Показатели преобразовательного измерения отражают различные процессы биохимического или биофизического происхождения, требующие предварительного преобразования в изменение электрического тока и напряжения посредством специализированных датчиков: фонокардиограмма (ФКГ), характеризующая акустические явления, возникающие при работе сердца; спирограмма (СГ), отражающая динамику изменения скорости воздушного потока в дыхательных путях при вдохе и выдохе; динамика дыхательного ритма - обычно измеряется при помощи пьезодатчиков по изменению длины нагрудных эластичных ремней; пульсоксиметрия (ПО) фиксирует изменения насыщения крови кислородом по отраженному свету с использованием светочувствительных датчиков; плетизмограмма – описывает изменение кровотока, регистрируемое фотодатчиками по отраженному от мелких сосудов свету. Основные этапы компьютеризированного функционального исследования: Первый этап – подготовительный, заключается в соответствующей подготовке пациента и аппаратуры: закреплении на теле пациента датчиков, подключении к биоусилителю, регистрации паспортных данных пациента и т.д. Второй этап - планирование исследования: устанавливают частоту дискретизации, определяют число отведений, настраивают усилитель, выбирают интервал наблюдений (временной промежуток, в течение которого регистрируемые биосигналы заносятся в протокол исследования), назначают параметры экспресс-анализа данных (это вычисление некоторых характеристик изучаемого показателя непосредственно в процессе исследования). При выполнении типовых клинических исследований используются заранее созданные и сохраненные в памяти компьютера планы. Третий этап – это собственно выполнение исследования. Во время регистрации изучаемых параметров можно наблюдать соответствующие графики на мониторе компьютера в реальном временном масштабе и вносить коррективы в процесс исследования. Результатом исследования в реальном времени является запись биосигналов за определенный промежуток времени. В дальнейшем эту запись можно просматривать и редактировать, например, удалять артефакты, выделять наиболее интересные существенные фрагменты записи и т.д. Четвертый этап – это вычислительный анализ. Его методы и средства зависят от области исследования. В результате вычислительного анализа исследователь получает ряд интегральных или статистических величин, облегчающих и уточняющих трактовку результатов исследования. Пятый этап – это компьютерная диагностика. Программное обеспечение ПКС может содержать специальные алгоритмы, позволяющие автоматизировать клиническую интерпретацию результатов исследования. Однако, следует помнить, что вычислительные машины на современном этапе не могут полностью решить эту проблему. Для корректного клинического заключения требуется не формализуемый профессиональный опыт врача. МПКС для лучевой диагностики Отличительной их особенностью является работа с изображением. Все виды компьютерных операций над изображениями можно разделить на 4 группы: обработка – это такая операция над изображением, при которой в результате его изменения формируется новое изображение, в чем-то превосходящее оригинал. Обычно этот метод используется для того, чтобы выделить интересующие исследователя детали. анализ– это процесс извлечения из него количественной или качественной информации. реставрация – это восстановление плохих или поврежденных изображений. реконструкция – это процесс создания двумерных изображений по данным, полученным в каком-либо другом виде или трехмерного изображения по серии двумерных. Этот метод используется в томографии. В настоящее время существуют ПКС для ультразвуковых, рентгенологических, магниторезонансных, радионуклидных и тепловизионных исследований. Кроме того, существуют универсальные системы, позволяющие работать с медицинскими изображениями, полученными любым из указанных методов, а также проводить их совместный анализ. Мониторные системы Задача оперативной оценки состояния пациента возникает в первую очередь при непрерывном наблюдении за больным в палатах интенсивной терапии, операционных и послеоперационных отделениях. В этом случаи требуется на основании длительного и непрерывного анализа большого объема данных, характеризующих состояние систем организма пациента, обеспечить не только оперативную диагностику критических ситуаций, но и прогнозирование состояния пациента, а также определить оптимальную коррекцию возникающих или прогнозируемых нарушений. К числу наиболее часто используемых при мониторинге параметров относятся: электрокардиограмма, давление крови, частота дыхания, температурная кривая, содержание газа в крови, минутный объем кровообращения, содержание газа в выдыхаемом воздухе, электроэнцефалограмма. Важной особенностью мониторных систем является наличие средств экспресс-анализа и визуализации его результатов в режиме реального времени. Чаще всего мониторные системы используются для одновременного слежения за состоянием от одного до шести больных, причем у каждого из них может изучаться до 16 основных физиологических параметров. Системы управления лечебным процессом В последние годы все более широкое распространение приобретают системы управления лечебным процессом. В большинстве случаев речь идет о системах интенсивной терапии и биологической обратной связи. По реализуемой в них структурной конфигурации системы интенсивной терапии подразделяются на два класса: системы программного управления и замкнутые управляющие системы. К первым относятся системы для осуществления лечебных воздействий, например, снабженная вычислительными устройствами аппаратура для физиотерапии, ИВЛ, гемодиализа, искусственного кровообращения. Замкнутые системы интенсивной терапии объединяют в себе задачи мониторинга, оценки состояния больного и выработки управляющих воздействий. На практике замкнутые системы создаются для очень частных, строго фиксированных задач: управление артериальным давлением при острых гипертензивных состояниях, управление уровнем глюкозы в крови при сахарном диабете и т.д. Системы биологической обратной связи предназначены для предоставлении пациенту информации о функционировании его внутренних органов и систем, что позволяет путем сознательного волевого воздействия пациента достигать терапевтического эффекта при некоторых патологиях. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ Что вы понимаете под понятием «автоматизированное место врача». Перечислите компоненты аппаратного обеспечения, необходимые врачу любой специальности. Что называют медицинскими приборно-компьютерными системами. Как можно классифицировать МПКС. В чем отличие клинических и исследовательских МПКС. Расскажите о классификации МПКС по функциональным возможностям. Что такое МПКС для функциональной диагностики. Какие показатели измеряются в рамках функциональной диагностики. Приведите примеры МПКС для функциональной диагностики. Перечислите этапы компьютеризированного функционального исследования. Расскажите о МПКС для лучевой диагностики. Какие операции над изображением вы знаете. Приведите примеры МПКС для лучевой диагностики. Какие МПКС называют мониторными системами. Расскажите о МПКС для управления лечебным процессом. ЗАНЯТИЕ №4 Организация автоматизированного рабочего места врача. Системы управления базами данных. Цель: Ознакомиться с основными принципами организации автоматизированного рабочего места врача и работой систем управления базами данных. Необходимо знать: понятие автоматизированного рабочего места, общие принципы его создания и требования к организации; понятие медицинских электронных баз данных, преимущества электронных карт перед рукописными. Необходимо уметь: уметь работать с готовой базой электронных историй болезни, вносить новые данные в базу и редактировать их. Организация автоматизированного рабочего места врача Автоматизированное рабочее место (АРМ) - комплекс средств вычислительной техники и программного обеспечения, располагающийся непосредственно на рабочем месте сотрудника и предназначенный для автоматизации его работы в рамках специальности. Создание АРМ значительно улучшает качество лечебно-диагностической помощи. Сокращает время, затрачиваемое на оформление документации, позволяя уделять больше внимания работе с пациентами. Существует четыре общих принципа создания АРМ: Системность: АРМ должно представлять собой систему взаимосвязанных компонентов, при этом структура АРМ должна строго соответствовать тем функциям, для выполнения которых создается данное автоматизированное рабочее место. Гибкость: данный принцип предполагает возможность модернизации АРМ, для этого все подсистемы рабочего места выполняются в виде отдельных легко заменяемых модулей, а для того, чтобы при замене не возникало проблем несовместимости, все элементы должны быть стандартизованы. Устойчивость: АРМ должно выполнять свои функции независимо от воздействия как внутренних, так и внешних факторов, при возникновении сбоев работоспособность системы должна быстро восстанавливаться. Эффективность: затраты на создание и эксплуатацию системы не должны превышать выгоду от ее использования. К автоматизированному рабочему месту предъявляются следующие требования: полнота удовлетворения информационных потребностей пользователя (например, АРМ должно предоставлять доступ к различной справочной информации, руководствам по специальности и т.д.); минимальное время ответа на запросы пользователя, чем быстрее получена информация, тем выше ее ценность; адаптация к уровню подготовки пользователя и специфике выполняемых действий; возможность быстрого обучения пользователя основным приемам работы; надежность и простота обслуживания; дружественный интерфейс (работа с АРМ должна быть комфортной для пользователя); возможность работы в составе вычислительной сети (наличие коммуникаций объединяет АРМы в АСУ). При создании автоматизированного рабочего места конкретного сотрудника, прежде всего, необходимо определить круг его должностных обязанностей, перечень наиболее типичных манипуляций, выполняемых на рабочем месте и потребность в той или иной информации. Следующим шагом является выбор функций, которые могут быть автоматизированы. На основе этих сведений создается АРМ с характерным набором технических и программных средств, наиболее полно отвечающее потребностям работника. В настоящее время разработаны автоматизированные рабочие места практически для всех, нуждающихся в них, сотрудников лечебно-профилактических учреждений. Так существуют АРМ руководителя, сотрудника административно-хозяйственных служб (бухгалтера, специалиста по кадрам, юриста, секретаря и т.д.), АРМ врачей различных специальностей, медрегистратора, старшей сестры, постовой сестры и т.д. Системы управления базами данных Базы данных служат для сбора, накопления, хранения и использования медицинской информации. К ним можно отнести электронные медицинские карты стационарных и амбулаторных больных, архивы результатов различных исследований, электронные системы учета лекарственных препаратов и т.д. Они позволяют не только компактно хранить соответствующую информацию и оперативно визуализировать ее, но и содержат средства сортировки, фильтрации и преобразования информации с созданием отчетных документов. Кроме того, базы данных допускают расширение и редактирование в зависимости от потребностей пользователя и позволяют организовать защиту информации от утраты и несанкционированного доступа. Благодаря этим свойствам электронные базы данных служат мощным инструментом автоматизации работы врача. Следует отметить, что значительная часть информации, используемой в управленческой деятельности, существует в форме документов. Особенно актуально это положение для здравоохранения. Нельзя не учитывать, что документационное обеспечение управления представляет собой отдельную и достаточно сложную отрасль современной науки, а грамотное оформление документов является обязательным условием успешной деятельности, как каждого специалиста, так и учреждения в целом. Одно из перспективных направлений применения информационных технологий в здравоохранении – это использование вычислительной техники для обработки медицинской документации. АРМ позволяет вести централизованную базу данных пациентов, включая всю информацию об обследованиях и проводимом лечении. При использовании АРМ и правильной организации системы хранения данных карта пациента никогда не потеряется, а поиск ее будет максимально упрощен. Кроме того, все заключения и результаты обследования и лечения могут быть в любой момент распечатаны на принтере и выданы на руки пациенту. Современная концепция медицинских информационных систем предполагает объединение электронных записей о больных с архивами медицинских изображений, результатами работы автоматизированных лабораторий и следящих систем, а также наличие современных средств обмена информацией (электронной почты, Интернета, видеоконференций). Обслуживание пациентов становится более удобным и для врачей, и для самих пациентов. Рассмотрим некоторые преимущества электронных карт перед рукописными: удобочитаемость и точность (по сравнению с рукописными); могут включать различные виды информации (результаты исследований в виде звуковых файлов, видео- файлов, графических файлов); сокращение времени на оформление документов за счет уменьшения набора текста при использовании шаблонов, выбора из предложенного списка, автозаполнения; быстрый доступ (уменьшается время доступа; доступ не локальный, а глобальный: сколь угодно большое число медработников одновременно могут использовать информацию); оптимизация поиска необходимой информации (по фамилии, дате, диагнозу и т.д.); возможность напоминания и сигналов; оптимизация хранения информации; поддержка статистических отчетов и научных исследований (быстро осуществляются выборки данных, генерируются отчеты в автоматическом режиме); защита данных (разрешение/запрет просмотра и редактирования данных); конфиденциальность информации (возможность организации ограниченного доступа к карте по системе паролей); информация может быть в любой момент распечатана на принтере любом количестве экземпляров. Существуют некоторые проблемы внедрения компьютеризированных историй болезни. Это высокие первоначальные финансовые и временные затраты на заказ и установку аппаратного и программного обеспечения, обучение персонала; последующие эксплутационные траты на поддержание нормального бесперебойного функционирования, обслуживание и модернизацию системы, доступ к сетям связи. Однако, при грамотной организации АРМ эти затраты не столь велики и быстро окупаются быстротой и удобством работы. ЗАНЯТИЕ №5 Автоматизированное рабочее место врача: программное обеспечение. Специализированные медицинские прикладные программы Цель: Ознакомиться с основными типами медицинских прикладных программ. Необходимо знать: состав программного обеспечения автоматизированного рабочего места врача; принцип работы и назначение баз данных, экспертных и информационно-справочных систем, обучающих программ. Необходимо уметь: использовать в практической деятельности медицинские прикладные программы. Основные представления о специализированных медицинских прикладных программах Программное обеспечение автоматизированного рабочего места врача включает как универсальные (например, Microsoft Word, Microsoft Excel), так и специализированные медицинские прикладные программы. Вторые можно разделить на три основных типа: базы данных, экспертные системы и информационно-справочные системы. Базы данных служат для сбора, накопления, хранения и использования медицинской информации. К ним можно отнести электронные медицинские карты стационарных и амбулаторных больных, архивы результатов различных исследований, электронные системы учета лекарственных препаратов и т.д. (данная тема рассмотрена подробно в рамках занятия №4). Экспертные системы - программы, обеспечивающие принятие решения на основе интерпретации по особым алгоритмам знаний экспертов, хранящихся в базе знаний. Деятельность врача постоянно связана с принятием важного решения, которое определяет успех всей работы: постановкой диагноза. Точность диагностики зависит от квалификации специалиста (эксперта) — его умения правильно проанализировать имеющуюся информацию. Но бывают ситуации, когда нет возможности привлечь высококвалифицированного специалиста по той или иной специальности. Поэтому, по мере развития вычислительной техники, возникла идея заложить знания специалистов в компьютер и использовать его в качестве электронного эксперта. Наиболее важные области применения экспертных систем это: неотложные и угрожающие состояния, когда имеет место дефицит времени; ограниченные возможности обследования; скудная клиническая симптоматика. Разрабатываемые в настоящее время медицинские экспертные системы просты и решают узкоспециализированные задачи медицинской диагностики. По сути дела это диалоговые базы данных, сопряженные с базами знаний и подсистемами генерации отчетов. Общий принцип, положенный в основу формирования экспертными системами диагностических заключений, — включение в базу знаний синдромов, позволяющих контролировать все основные системы организма. При создании экспертной системы важно правильно определить, в какой форме лучше хранить знания эксперта и как ими пользоваться. Также важно обеспечить правильное применение знаний, позволяющее сформулировать достоверные выводы на основе часто противоречивой исходной информации. Желательно, чтобы система по отдельному запросу объясняла свою линию рассуждения в понятном пользователю виде. Хорошая экспертная система имеет блок для пополнения базы знаний. Таким образом, у полностью оформленной экспертной системы присутствуют четыре основных блока: база знаний; машина вывода; модуль извлечения знаний; система объяснения принятых решений. Рассмотрим основные блоки экспертной системы подробнее. База знаний содержит факты или утверждения и правила. Факты являются краткосрочной информацией, они могут изменяться в ходе одного сеанса работы. Правила составляют долговременную информацию о том, как порождать новые факты на основе известных данных. Отличие базы знаний от базы данных состоит в механизме пополнения информации недостающими фактами. Машина вывода — это высокоуровневый интерпретатор, который осуществляет цепочку рассуждений на основе фактов и правил базы знаний, и который приводит к конечному решению. Машина вывода обычно имеет дело с ненадежными знаниями. Одна из проблем — работа с ненадежной информацией. В настоящее время найдены способы решения этой задачи: нечеткая логика, байесовская логика, коэффициенты уверенности. Эти способы дают на практике вполне приемлемые результаты. Извлечение знаний является трудоемким процессом. Знания сами по себе — дорогой ресурс, который сложно представить в простой для использования в компьютере форме. Обычный способ извлечения знаний состоит в том, что специалист по технологии экспертных систем опрашивает специалистов, знания которых добавляются в экспертную систему, добиваясь правильного представления их знаний в компьютере. В настоящее время ведутся интенсивные работы по автоматизации процесса извлечения знаний. Появилось новое поколение систем — самообучающиеся системы, которые уже нельзя назвать экспертными системами в точном понимании этого слова, т. к. они уже не используют знания экспертов. Процесс принятия решения в таких системах трудно понять человеку (не удается построить блок объяснения решения). Сейчас интенсивно развиваются системы, основанные на технологии нейронных сетей, которые используют этот принцип. Система объяснения принятых решений экспертной системы позволяет облегчить процесс общения человека с экспертной системой, объясняя, как система пришла к решению. В таком случае, при необходимости, человек может вмешаться в процесс принятия решения. Экспертные системы представляет собой одно из проявлений искусственного интеллекта — моделирования процессов мышления. Экспертные системы не получили достаточно широкого распространения в практической медицине. Они, в основном, используются как составная часть медицинских приборно-компьютерных систем. Связано это, прежде всего, с тем, что в реальной жизни число всевозможных ситуаций и, соответственно, диагностических правил оказалось так велико, что система либо начинает требовать большое количество дополнительной информации о больном, либо резко снижается точность диагностики. Информационно-справочные системы (ИСС) - это средства накопления, хранения и предоставления знаний. Необходимость хранения больших объемов профессионально ценной информации и умение оперировать ею — одна из проблем врачей. Классическая информационно-справочная система — книга. Она остается актуальной, но, тем не менее, с приходом компьютерной эры имеются тенденции к переносу баз знаний, расположенных в книге, на электронные носители. Медицинские информационно-справочные системы предназначены для ввода, хранения, поиска и выдачи медицинской информации по запросу пользователя. Отличие от экспертных систем состоит в том, что подобные системы не осуществляют обработку информации, а только обеспечивают быстрый доступ к запрашиваемым сведениям. Обычно информационно-справочные системы подразделяются по видам хранимой информации: клиническая; научная; нормативно-правовая. Кроме того, различают информационно-справочные системы: документальные; документографические; фактографические; полнотекстовые. Существуют различные виды информационного поиска в ИСС: документальный поиск — поиск сведений о том или ином документе, его библиографического описания, аннотации, реферата или полного текста документа; фактографический поиск — поиск данных и информации, извлеченных из документа. Современная тенденция построения информационно-справочных систем - это объединение распределенных баз данных (на уровне учреждения, города, региона) посредством соответствующих средств коммуникации в единую информационную среду. Большое значение имеет появление медицинских ИСС в глобальной сети Internet. Такой вариант базы теоретически обеспечивает доступ любого врача к информации. Важно отметить, что многие экспертные и информационно-справочные системы могут эффективно работать не только в рамках автоматизированного рабочего места врача, но и самостоятельно. Они представляют интерес для индивидуального использования. Существуют экспертные системы, ориентированные на использование пациентами. Такие системы способны поставить предположительный диагноз, предложить комплекс доврачебной помощи и, при необходимости, рекомендовать обратиться за медицинской помощью. К специализированным медицинским программам следует отнести и разнообразные обучающие программы, в том числе средства тестовой проверки знаний, различные симуляторы клинических ситуаций и т.д. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ Какие типы специализированных медицинских программ Вы знаете. Что такое медицинская база данных. Приведите примеры медицинских баз данных. Что такое экспертная система. С какой целью могут использоваться медицинские экспертные системы. Из каких блоков состоят современные экспертные системы. Каково назначение каждого из них. Что такое информационно-справочные системы. В чем Вы видите преимущество электронных справочных систем перед книгами. В чем, по Вашему мнению, заключается различие между экспертными и информационно-справочными системами. Для чего предназначены экспертные системы, ориентированные на использование пациентами. Какие Вы знаете типы обучающих медицинских программ. Классифицируйте изученные медицинские прикладные программы на экспертные, справочные системы и обучающие программы. Какая из изученных программ наиболее полно решает задачи автоматизированного рабочего места врача. ЗАНЯТИЕ №6 Особенности и общие принципы статистического анализа биомедицинских данных Цель: Изучить особенности и общие принципы статистического анализа биомедицинских данных. Необходимо знать: особенности анализа биомедицинских данных, этапы анализа данных, программные средства анализа данных: пакеты и их категории, электронные таблицы, принципы и технологию обработки числовой информации при помощи Microsoft Excel. Необходимо уметь: вводить информацию в электронную таблицу Microsoft Excel; выделять ячейки; изменять их размеры; объединять ячейки; использовать функцию автозаполнения; оформлять таблицу; создавать и форматировать диаграммы, выполнять расчеты по формулам. Особенности анализа биомедицинских данных В медицинской практике и, особенно, в медицинских исследованиях часто применяются различные методы анализа и обработки данных. Математика, в частности статистика, широко используется в медицине. Математические методы позволяют объективно оценивать количественные результаты исследований. Для любого врача, связанного с экспериментальными исследованиями, совершенно очевидна необходимость использования статистических методов в своей работе. При этом роль используемых статистических методов двояка: с одной стороны они позволяют обнаружить ранее неизвестные закономерности, с другой, с их помощью авторы проверяют достоверность априорно формулируемых выводов. Важнейшим условием при анализе данных является корректность и грамотность применения статистических методов. Долгое время анализ медицинских данных оставался уделом специалистов, так как требовал весьма серьезной математической подготовки. В настоящее время с появлением современных технологий необходимые статистические исследования врач может провести самостоятельно, используя разнообразные компьютерные пакеты программ. Использование компьютера делает достаточно сложные методы анализа медицинских данных более доступными и наглядными: теперь не требуется вручную выполнять трудоемкие расчеты по сложным формулам, строить таблицы и графики. Если раньше для анализа данных в первую очередь требовалось глубокое знание статистики и владение методами расчетов, то в современной компьютерной технологии обработки данных более важным стало умение работать с пакетами для обработки данных. Анализ данных с использованием статистического пакета включает несколько этапов. Планирование исследования. Необходимо спланировать исследование с учетом последующей обработки данных, чтобы избежать ситуации, когда некоторые наблюдения оказываются лишними, а каких-то не хватает для реализации выбранных методов анализа. Однако на практике на начальных этапах исследования часто нет полной ясности о методах обработки результатов исследований. Поэтому следует ориентироваться на наиболее часто используемые методы обработки медицинских данных и требования к исходному материалу, предъявляемые ими. Подготовка данных к анализу. Это крайне важный, часто недооцениваемый этап работы. Обычно он включает: ввод данных, предварительное преобразование данных, визуализацию данных с целью формирования представления об исходном материале. В настоящее время практически отпадает необходимость в предварительном структурировании, построении необходимых выборок, ранжировании и т.д. Эти задачи в современных пакетах автоматизированы и выполняются непосредственно при реализации выбранного метода анализа. Предварительный анализ данных. На этом этапе формируется представления о типе анализируемых данных, когда выясняется структура, определяются зависимости между данными, производится их группировка. Выбор и реализация метода анализа. В связи с многообразием методов выбор может быть весьма затруднителен. Однако в современных пакетах введенные данные достаточно просто обработать с использованием различных процедур, а затем можно выбрать метод, дающий наилучшие результаты. Интерпретация результатов анализа. Этот этап часто вызывает затруднения у исследователей-медиков в связи с ограниченностью знаний в области статистики. Поэтому к интерпретации результатов анализа следует относиться особенно внимательно, точно следуя указаниям соответствующих руководств. Это же касается и практических рекомендаций и выводов, которые осуществляются на основе результатов статистического анализа. Представление результатов. Является одним из важнейших компонентов качества применения статистических методов. Поэтому полнота и уровень описания, как самого анализа, так и его результатов, наглядность их представления не должны снижать общий уровень выполненной работы, что особенно важно при оформлении диссертации. Программные средства анализа данных Большое значение имеет программное средство (статистический пакет), которое используется при компьютерном анализе. Для обработки медицинских данных обычно используют два типа программных средств: пакеты обработки данных и электронные таблицы. Пакеты обработки данных. Число пакетов для обработки данных, получивших распространение в России, достаточно велико. Среди них, как отечественные программы, так и пакеты иностранного производства. Основную часть имеющихся пакетов для обработки данных можно отнести к трем категориям: Специализированные пакеты обычно содержат методы из одного – двух разделов статистики или методы, используемые в конкретной предметной области. (Data Scope, Класс-Мастер, САНИ и др.) Пакеты общего назначения или универсальные. Благодаря отсутствию ориентации на специфическую предметную область, широкому диапазону статистических методов, дружелюбному интерфейсу пользователя они являются наиболее удобными и часто применяемыми. Практически все медицинские задачи по обработке данных могут быть решены с помощью универсальных пакетов. (STATISTICA, STADIA и др.) Профессиональные пакеты предназначены для пользователей, имеющих дело со сверхбольшими объемами данных или узкоспециализированными методами анализа. (SAS, BMDP и др.) Практически все статистические пакеты обеспечивают широкий набор средств визуализации данных: построение графиков, двух- и трехмерных диаграмм, а часто и различные средства деловой графики. Электронные таблицы. Электронные таблицы или табличные процессоры менее удобны для анализа медицинских данных. Тем не менее, простейшая статистическая обработка данных в диссертационных работах часто проводится с помощью электронных таблиц вследствие их широкой распространенности. Электронные таблицы предназначены, в основном, для организации относительно несложных расчетов с большим количеством идентичных данных. Эти программы позволяют вычислять значения элементов таблиц по заданным формулам, строить по данным в таблице различные графики и т.д. Многие из них предоставляют и дополнительные возможности, например, трехмерные таблицы, связь с базами данных и другие функции. Наиболее популярные электронные таблицы: Microsoft Excel, Suprecalc, Lotus 1-2-3 и другие. Остановимся подробнее на первой из них. Основные принципы обработки информации при помощи табличного процессора Microsoft Excel Для обработки и представления числовой информации часто используются таблицы. Компьютер позволяет создавать электронные таблицы, отображать и обрабатывать в них данные. Класс прикладных программ, используемых для этой цели, называется электронными таблицами или табличными процессорами. Особенность электронных таблиц заключается в возможности применения формул для описания связи между значениями различных ячеек. Расчет по заданным формулам выполняется автоматически. Изменение содержимого какой-либо ячейки приводит к пересчету значений всех, связанных с ней математическими соотношениями, ячеек, и, тем самым, к обновлению всей таблицы в соответствии с изменившимися данными. Потребность в использовании для обработки числовой информации электронной таблицы возникает в том случае, если имеется большой объем данных, подлежащих однотипной обработке, а математические расчеты выполняются по сравнительно простым формулам. Если исходных данных сравнительно немного, а создание таблицы производится однократно, то удобнее воспользоваться калькулятором, а при необходимости выполнения сложных математических расчетов приходится разрабатывать специальные программы, ориентированные на решение только данной задачи. Одним из наиболее распространенных табличных процессоров является Microsoft Excel. Он обладает широким кругом различных возможностей. Однако в практике врача наиболее важны следующие: построение таблиц, создание диаграмм, элементарная статистическая обработка данных. Рабочее окно Excel в общих чертах идентично окну Word. Однако в отличие от последнего, оно имеет строку формул, строки имен столбцов и строк. Документ Excel называется рабочей книгой. Рабочая книга представляет собой набор рабочих листов, каждый из которых имеет табличную структуру – состоит из ячеек (минимальных элементов для хранения данных), образующих в совокупности строки и столбцы. Каждая ячейка имеет адрес, сочетающий в себе номер столбца и строки. При помощи адреса на ячейку можно ссылаться в формулах. Также можно ссылаться на группу рядом расположенных ячеек, как на единое целое. Такая группа называется диапазоном. Вычисления в Excel осуществляются при помощи формул, которые составляются по определенным правилам. При составлении электронных таблиц беспрекословно следует соблюдать следующий принцип: если значение ячейки зависит от других ячеек, для его определения нужно всегда использовать формулу. Это гарантирует, что последующее редактирование таблицы не нарушит ее целостности и правильности вычислений. Необходимо помнить, что Excel не является программой статистической обработки – это дополнительная функция программы и поэтому ее нельзя рекомендовать для работы с серьезным научным материалом. Для этого существуют специализированные пакеты для статистических расчетов. Наиболее приспособленной и доступной программой для работы с медицинскими данными является пакет STATISTICA. ЗАДАНИЕ 1 Создайте диаграмму «Рождаемость и смертность в Ставропольском крае за 1996-2005 годы» по следующим данным:
Исходные данные и диаграмму оформите в соответствии с образцом.  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||