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1、医学信息学概论学习目的和要求n教学目的教学目的:通过本课程的学习，掌握医学信息通过本课程的学习，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。机技术开展医学研究。n完成医院信息系统的课程设计完成医院信息系统的课程设计n撰写一篇医学信息学研究领域的综述报告撰写一篇医学信息学研究领域的综述报告n n医学信息学概述医学信息学概述n n医学信息获取及利用医学信息获取及利用n n医学信息标准化医学信息标准化n n医学信息系统医学信息系统 n n医院信息分析与决策支持医院信息分析与决策支持n n数字虚拟人体研究数字虚拟人体研究n n生物信息
2、学基础（自学）生物信息学基础（自学）n n医学信息处理新技术医学信息处理新技术课程的内容课程教学目的和要求n n教学方法教学方法:n n理论课理论课理论课理论课 n n讨论课讨论课讨论课讨论课n n课程设计课程设计课程设计课程设计n n课外阅读课外阅读课外阅读课外阅读n n考核办法考核办法n n医学信息学领域研究综述论文医学信息学领域研究综述论文医学信息学领域研究综述论文医学信息学领域研究综述论文 15%15%15%15%n n课程设计：医院信息系统课程设计课程设计：医院信息系统课程设计课程设计：医院信息系统课程设计课程设计：医院信息系统课程设计30303030n n教学参与情况（讨论课、上课
3、参与）教学参与情况（讨论课、上课参与）教学参与情况（讨论课、上课参与）教学参与情况（讨论课、上课参与）5 5 5 5n n考试考试考试考试50%50%50%50%教材和参考书目n n教材：杨名经主编教材：杨名经主编教材：杨名经主编教材：杨名经主编医学信息学概论医学信息学概论医学信息学概论医学信息学概论，科学出版，科学出版，科学出版，科学出版社，社，社，社，2015201520152015年年年年n n参考书：参考书：参考书：参考书：n nEdward H.Shortliff Edward H.Shortliff Edward H.Shortliff Edward H.Shortliff 主编，
4、罗述谦主译主编，罗述谦主译主编，罗述谦主译主编，罗述谦主译生物医学信息生物医学信息生物医学信息生物医学信息学学学学，科学出版社，科学出版社，科学出版社，科学出版社，2011201120112011年年年年n n施诚主编，施诚主编，施诚主编，施诚主编，医院信息系统分析与设计医院信息系统分析与设计医院信息系统分析与设计医院信息系统分析与设计，电子工业出版，电子工业出版，电子工业出版，电子工业出版社，社，社，社，2014201420142014年年年年n n崔蒙等主编崔蒙等主编崔蒙等主编崔蒙等主编中医信息学概论中医信息学概论中医信息学概论中医信息学概论，科学出版社，科学出版社，科学出版社，科学出版社
5、n n埃里克埃里克埃里克埃里克.托普著托普著托普著托普著颠覆医疗颠覆医疗颠覆医疗颠覆医疗-大数据时代的个人健康革命大数据时代的个人健康革命大数据时代的个人健康革命大数据时代的个人健康革命，电子工业出版社，电子工业出版社，电子工业出版社，电子工业出版社，2014201420142014年年年年n n周怡主编，周怡主编，周怡主编，周怡主编，医学信息决策与支持系统医学信息决策与支持系统医学信息决策与支持系统医学信息决策与支持系统，人民卫生出版，人民卫生出版，人民卫生出版，人民卫生出版社，社，社，社，2009200920092009年年年年n n唐雄燕等，唐雄燕等，唐雄燕等，唐雄燕等，基于物联网的智慧
6、医疗技术及其应用基于物联网的智慧医疗技术及其应用基于物联网的智慧医疗技术及其应用基于物联网的智慧医疗技术及其应用，电，电，电，电子工业出版社，子工业出版社，子工业出版社，子工业出版社，2013201320132013年年年年第1章 医学信息概述2007-9-31.1 医学信息学的含义信息（Information）的含义?（1）一般性定义方法n n牛津字典中，信息被定义为牛津字典中，信息被定义为牛津字典中，信息被定义为牛津字典中，信息被定义为“某人被通知或告知的内容、某人被通知或告知的内容、某人被通知或告知的内容、某人被通知或告知的内容、情报、消息情报、消息情报、消息情报、消息”n n韦韦韦韦氏
7、字典氏字典氏字典氏字典：是在观察和研究过程中获得的数据、新闻和是在观察和研究过程中获得的数据、新闻和是在观察和研究过程中获得的数据、新闻和是在观察和研究过程中获得的数据、新闻和知识知识知识知识n n商务印书馆的汉英词典商务印书馆的汉英词典商务印书馆的汉英词典商务印书馆的汉英词典：通知、报告；通知、报告；通知、报告；通知、报告；消息、报导、消息、报导、消息、报导、消息、报导、资料、情报资料、情报资料、情报资料、情报n n总结：总结：总结：总结：能够通过能够通过能够通过能够通过各种各种各种各种工具或手段发出、传递和接受并为工具或手段发出、传递和接受并为工具或手段发出、传递和接受并为工具或手段发出、
8、传递和接受并为接受者所利用的对象接受者所利用的对象接受者所利用的对象接受者所利用的对象，都可被称为信息都可被称为信息都可被称为信息都可被称为信息。信息（Information）的含义（续）（2）实质性定义方法1 1 1 1）从事物的运动状态定义从事物的运动状态定义从事物的运动状态定义从事物的运动状态定义。n n诺伯特诺伯特诺伯特诺伯特.维纳维纳维纳维纳“信息就是我们在适应外部世界，并且使这种信息就是我们在适应外部世界，并且使这种信息就是我们在适应外部世界，并且使这种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适应反作用于外部世界的过程中，同外部世界
9、进行相互交换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。的内容的名称。的内容的名称。的内容的名称。”钟义信钟义信钟义信钟义信：“信息是事物运动的状态以及它信息是事物运动的状态以及它的状态改变的方式。的状态改变的方式。”2 2 2 2）从信息的存在方式定义）从信息的存在方式定义）从信息的存在方式定义）从信息的存在方式定义。中介说。中介说。中介说。中介说3 3 3 3）从信息的内涵定义）从信息的内涵定义）从信息的内涵定义）从信息的内涵定义。n n李国平李国平李国平李国平：信息是知识的内涵信息是知识的内涵信息是知识的内涵信息是
10、知识的内涵。朱雪龙把信息分成广义信息、朱雪龙把信息分成广义信息、朱雪龙把信息分成广义信息、朱雪龙把信息分成广义信息、技术信息和统计信息技术信息和统计信息技术信息和统计信息技术信息和统计信息4 4 4 4）从事物的差异性定义）从事物的差异性定义）从事物的差异性定义）从事物的差异性定义。朗格朗格朗格朗格:信息是反映事物的形式、关系信息是反映事物的形式、关系信息是反映事物的形式、关系信息是反映事物的形式、关系和差别的东西。和差别的东西。和差别的东西。和差别的东西。信息（Information）的含义（续）5 5 5 5）从事物的不确定性定义）从事物的不确定性定义）从事物的不确定性定义）从事物的不确定
11、性定义n n信息论的创始人香农（）：信息是用信息论的创始人香农（）：信息是用信息论的创始人香农（）：信息是用信息论的创始人香农（）：信息是用来消除随机不确定性的东西。来消除随机不确定性的东西。来消除随机不确定性的东西。来消除随机不确定性的东西。n n“事物不确定性的消除程度事物不确定性的消除程度事物不确定性的消除程度事物不确定性的消除程度”定定定定义为信息，或称信息量。义为信息，或称信息量。义为信息，或称信息量。义为信息，或称信息量。提出信提出信提出信提出信息量和信息熵息量和信息熵息量和信息熵息量和信息熵(information entropy)(information entropy)(in
12、formation entropy)(information entropy)的概念的概念的概念的概念6 6 6 6）从抽象的哲学含义定义）从抽象的哲学含义定义）从抽象的哲学含义定义）从抽象的哲学含义定义总结：总结：总结：总结：香香香香农消除不确定性的定义方法是农消除不确定性的定义方法是农消除不确定性的定义方法是农消除不确定性的定义方法是他创立信息论的依据，并为后来信息科学他创立信息论的依据，并为后来信息科学他创立信息论的依据，并为后来信息科学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的产生奠定了基础的产生奠定了基础的产生奠定了基础克劳德艾尔伍德香农ISOISO对对“信息信息”下的定
13、义：下的定义：n n信息是对人有用的数据，这些数据将可能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。影响到人们的行为与决策。n nISOISO对对“数据数据”下的定义是：下的定义是：“数据是对数据是对事实、概念或指令的一种特殊的表达形式，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、翻译转换或者用自动化的装置进行通信、翻译转换或者进行加工处理。者进行加工处理。”信息的类型和特征（1）信息的类型n n信息的运动状态分信息的运动状态分信息的运动状态分信息的运动状态分：连续信息和离散信息，或动态
14、连续信息和离散信息，或动态连续信息和离散信息，或动态连续信息和离散信息，或动态信息和静态信息信息和静态信息信息和静态信息信息和静态信息n n信息产生的客体性质分信息产生的客体性质分信息产生的客体性质分信息产生的客体性质分：自然信息、生物信息和机自然信息、生物信息和机自然信息、生物信息和机自然信息、生物信息和机器信息器信息器信息器信息。n n医学信息从信息表现形式分医学信息从信息表现形式分医学信息从信息表现形式分医学信息从信息表现形式分：医学常规数据信息、医学常规数据信息、医学常规数据信息、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医学生理信息、医学图像信息和医学知识信息医学生理
15、信息、医学图像信息和医学知识信息医学生理信息、医学图像信息和医学知识信息（2）信息的特征n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n消息：是人们通过各种工具得到的文字、符号、图形、图像、语音。n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。n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n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
16、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。关于关于“知识知识”进一步描述进一步描述n汉语大词典汉语大词典的解释：的解释：指有关学术、文化或学问：知识界，知识分子。指有关学术、文化或学问：知识界，知识分子。指相识，朋友：朝廷大臣多有知识的。指相识，朋友：朝廷大臣多有知识的。n韦氏字典韦氏字典:知识是人们通过实践、研究、联系或调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术或
17、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。对研究对象更深层次的认识。数据、信息与知识之间的关系n数据是信息的基础数据是信息的基础n信息是对人们有用的数据信息是对人们有用的数据n知识是在信息的基础上进一步提炼而成的关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。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
18、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Medical Informatics；卫生信息学或健康信息学，即Health Informatics；医学信息科学，即Medical Information Science；生物医学信息学Biomedical Informatics.（1）医学信息学的
19、直接定义n美国Morris F.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”nJan van Bemmel：“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）n美国医学院协会AAMC定义：P6nEdward H.Shortliffe在教科书Medical Informatics:Computer Applications in Health Care中定义.P6n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、现阶段对医学信息学的定义是：探讨生物学的、现阶段对医学信息学
20、的定义是：探讨生物学的、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、交医学的或者更广义的健康数据的采集、存储、交医学的或者更广义的健康数据的采集、存储、交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互和展现的过程的科学；探讨如何利用信息科技互和展现的过程的科学；探讨如何利用信息科技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来优化这些过程的科学；以及探讨如何利用这些来优化这些过程的科学；以及探讨如何利用这些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
21、用科学。数据实现信息和知识层次的各种应用科学。数据实现信息和知识层次的各种应用科学。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施诚教授和国内专家n n医学信息学（医学信息学（医学信息学（医学信息学（Medical InformaticsMedical InformaticsMedical InformaticsMedical Informatics）是一门以医）是一门以医）是一门以医）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学信息为主要研究对象，以医学信息的运动规律学信息为主要研究对象，以医学信息的运动规律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
22、内容，以现代计算机为主及应用方法为主要研究内容，以现代计算机为主及应用方法为主要研究内容，以现代计算机为主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要工具，以解决医药工作人员在处理医学信息过要工具，以解决医药工作人员在处理医学信息过要工具，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。程中的各种问题为主要研究目标的一门新兴学科。程中的各种问题为主要研究目标的一门新兴学科。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、存它在优化医药、卫生和生物医学信息的获取、存它在优化医药、卫生和生物
23、医学信息的获取、存它在优化医药、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。储、检索和利用等方面具有重要意义。储、检索和利用等方面具有重要意义。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）医学信息学的直接定义（续）（续）n本书对医学信息学的定义：本书对医学信息学的定义：P7n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
24、）医学信息学的独立性n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n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n n指医学、医疗卫生和公众健康或药学、药物指医学、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。为信息内容和应用领域的各种信息。n n语义：以医学、医疗卫生和公众健康或药学、语义：以医学、医疗卫生和公众健康或药学、语义：以医学、医疗卫生和公众健康或药学、语义：以医学、
25、医疗卫生和公众健康或药学、药物为信息内容。药物为信息内容。药物为信息内容。药物为信息内容。n n语用：以医学、医疗卫生和公众健康或药学、语用：以医学、医疗卫生和公众健康或药学、语用：以医学、医疗卫生和公众健康或药学、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。药物为信息内容和应用领域的各种信息。药物为信息内容和应用领域的各种信息。药物为信息内容和应用领域的各种信息。n n数据、信息、知识数据、信息、知识医学信息学的构成和学科框架n除了包含医学、信息学外，还涉及到网络除了包含医学、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、通信技术、数据库技术、无线
26、传感技术、人工智能等计算机科学的多个领域，教学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。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.
27、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）医学信息学研究范畴（四个结构层次）n n原始健康数据：影像、生理数据原始健康数据：影像、生理数据n n课题：数据采集和集成，实时生理信号分析、语音识课题：数据采集和集成，实时生理信
28、号分析、语音识别、传感器采集、条形码扫描别、传感器采集、条形码扫描n n综合数据库：基因分类综合数据库：基因分类n n课题：数据整合：数据仓库、数据模型、语义网络课题：数据整合：数据仓库、数据模型、语义网络n n知识库层次：词表、术语学、语义网等知识库层次：词表、术语学、语义网等n n课题：数据处理：存储、提取、可视化、计算模型课题：数据处理：存储、提取、可视化、计算模型n n知识结晶和理论：协议、临床实用手册知识结晶和理论：协议、临床实用手册n n课题：知识获取：机器学习、文本解释、知识工程、课题：知识获取：机器学习、文本解释、知识工程、决策理论决策理论人机交互图谱人机交互图谱学习记忆的整理
29、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（System Theory）。与信息学相关的理论n老三论n信息论
30、。P9，香农n系统论。P10，贝塔朗菲n控制论。P10，维纳n新三论n耗散结构理论。P22，普利高津n协同学。P22，哈肯n突变论。P22，托姆医学信息学产生的理论基础n信息论：创始人是美国科学家香农。n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）n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
31、的整体性原则。n控制论：创始人是诺伯特.维纳（Norbert Wiener），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。n信息论、控制论和系统论关系：n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。n对医学科学的发展需要信息科学的帮助有了认识。n计算机科学在医学领域开始得到应用和重视n国际组织正式成立：1970年IMIA成立。2.成熟发展阶段。
32、20世纪70年代中期到80年代中期。n国际医学信息学组织机构和学术活动日趋完善n医学信息学的教育走上健康发展之路n大量实用医学信息系统的问世n开始重视和实施了医学信息标准化研究医学信息学的发展阶段（续）3.提高变革阶段。20世纪80年代中期以后至今。n医学信息学教育向着更深层次和更高水平迈进。IMIA于2006年还专门设立了一个教育工作小组。n开发了很多高水平的大型综合医学信息系统n医学信息学领域实施了一些重大的前沿课题n新概念新技术的相继出现，极大地推动着医学信息学向着一个创新和变革的方向发展1.3 医学信息学的研究意义医学信息学的研究意义n加快医学科学创新发展的前进步伐加快医学科学创新发展
33、的前进步伐n医学科学是医学信息学产生和发展的供体学科之一，医学信息学则是以基础医学的研究成果作为自己研究的信息资源，以基础医学的基本原理作为自己研究的基本导向，运用信息科学的原理和方法探讨人体生命的运动规律和疾病防治的新途径。n推进中医药学科学现代化的发展进程推进中医药学科学现代化的发展进程n提高信息科学在生命科学中的应用水平提高信息科学在生命科学中的应用水平1.4 医学信息学的研究内容医学信息学的研究内容n医学信息学的基础研究医学信息学的基础研究n医学信息学的方法研究医学信息学的方法研究n一般方法论研究：指那些在科学研究中对某些问题的认识和处理过程，经过归纳和抽象而形成的基本原理。n应用方法论研究：是指在医学信息学具体研究中所产生的各种应用方法，或技术过程。主要：信息获取方法和信息处理方法n系统综合方法论研究：用系统论的观点去认识医学信息领域中各种复杂问题的方法体系。具有复杂性、综合性和最优性三个基本特征。1.4 医学信息学的研究内容医学信息学的研究内容（续）续）n医学信息学的应用研究医学信息学的应用研究n构建了一大批应用于医学各个领域的医学信息系统n催生了一系列独具特色的分支学科n开启了众多医学信息学领域新技术的研究n如何应用“老三论”的观点来审视和建立一种新的疾病观？思考题n课外查阅资料，加深对“老三论”、“新三论”的理解