医学信息与软工

Posted 2023-02-22 春风又一季

软件工程

软件工程的设计工程

软件设计的任务

软件设计有两个步骤:概要设计和详细设计(过程设计).概要设计将软件需求转化为数据结构和软件的系统结构.详细设计通过对结构表示进行细化,得到软件的详细的数据结构和算法.

概要设计阶段要完成的工作有:(1)制订规范,首先为软件开发组制订在设计时应该共同遵守的标准(如文档编写规范,函数命名准则等)，以便协调组内各成员的工作.(2)软件体系结构的总体设计。（3）处理方式设计。（4）数据结构设计. (5)可靠性设计.(6)编写概要设计阶段的文档.(7)概要设计评审.

详细设计阶段要完成的任务是:(1)确定软件各个组成部分内的算法以及各部分的内部数据组织.(2)选定某种过程的表达形式来描述算法.(3)进行详细设计的评审.

数据 /类的设计

体系结构的设计

接口的设计

部件级设计

软件设计的目标

软件设计的原则

抽象 模块化 信息隐藏 功能独立（高内聚、低耦合）

设计文档

软件体系结构图 注意：数据库 功能层 表现层

程序流程图 注意： 精确到方法的步骤，判断参数、函数的走向

数据库设计E-R、数据表、数据表关系 注意： E-R图表之间的关系（一对一 ，一对多，多对多） 数据表的属性字段（是否为主键） 关系就是主外键

类图（关系） 注意： 属性 方法 修饰符- + 是否继承 引用

接口设计

需求分析文档

用例图 注意：人物角色 extend include 注意箭头与直线

活动图 注意：开始 结束的标志 按照详细说明画活动图

功能层次图 注意：软件需要的功能

数据流图

软件测试

黑盒 ：等价类划分、边界值分析、比较测试、错误猜测、因果图

白盒：逻辑覆盖测试、基本路径测试、循环测试

医学信息学

医学信息学 四要素 处理对象 处理过程 处理方法 最终目的

临床信息学 CI 临床信息系统CIS

公共卫生信息学 PHI

自然语言处理 NLP

医疗企业集成 IHE

网络无线射频识别 RFID

物联网 IoT 物联网医疗 IOHT

CIS（临床信息系统）

EMR（电子病历）

CDSS（临床决策支持系统） DSS 决策支持系统

PACS （影像信息系统 影响存储和传输系统）

RIS 放射科信息系统

HMIS 医院管理信息系统

CDR 临床文档库

医学信息包括 ： 信息获取、信息传递 、信息处理与再生、 信息利用、

医嘱：医生根据病情和治疗的需要对病人在饮食、用药、化验等方面的指示。

电子病历

电子病历使用电子设备保存 管理 传输 和重现的数字化患者医疗记录，取代手写纸张病历的所有信息。

电子病历系统概念

电子病历系统的基本功能

1. 创建电子病历
2. 患者既往诊疗信息管理
3. 住院病历管理
4. 医嘱管理
5. 检查检验报告管理
6. 电子病历展现
7. 临床知识库
8. 医疗质量管理与控制

电子病历体系架构 是健康档案体系架构在医疗服务领域的具体实现 包括 生命阶段、健康和疾病 问题、卫生服务活动三个维度

电子病历数据结构 临床文档 文档段 数据组 数据元

临床文档包括 文档头和文档体

数据组是构成临床文档的基本单位

数据元是电子病历数据标准化的最小单位

电子病历分级 最新五个等级（ppt）

电子病历与医院信息平台

1. 电子病历贯穿整个医疗过程
2. 电子病历是高度共享的医疗数据
3. 电子病历是医疗过程的完整记录

医院基本业务信息系统

1. 医院信息系统（HIS）
2. 医院管理信息系统（HMIS）
3. 医院运营管理信息系统（HRPS）
4. 实验室信息系统（HRPS）
5. 放射信息系统 （RIS）
6. 影像信息系统 （PACS）
7. 医生工作站
8. 护理工作站
9. 决策支持系统 （DSS） 临床决策支持系统 (CDSS)

医院信息集成： 界面集成、数据集成、应用集成

医院信息集成的架构：点对点 单体系统 企业服务总线的集成

影像信息学与影像信息系统

放射影像信息系统（RIS） CT成像

包括 放射登记站 拍片工作站 报告工作站 审核工作站

技术特点

1. 流程特征
2. 网络通信
3. 参数设置
4. 报告质控

业务流程

超声影像信息系统 UIS

1. 流程特征 UIS与RIS最大的区别在于 超声科医生在为患者检查时 其角色既属于技术组也属于诊断组
2. 排队叫号
3. 图像采集
4. 报告质控

业务流程

超声检查一般包括 A M B D 型超声

内镜影像信息系统 EIS

1. 流程特征 一般患者在检查时，要先做心电图检查 。活检 病理报告 内镜检查医生既是技术组 也是诊断组
2. 图像采集
3. 报告质控

心电影像信息系统 ECGIS

1. 流程特征 可携带 可使用蓝牙
2. 专业性强

病理影像信息系统 PIS

检验 其他都是检查

1. 流程特征
2. 质量控制

医学影像信息系统 PACS

1. 将全院放射 RIS 超声UIS 内镜EIS 病理PIS 等影像集中归档存储管理
2. 以集成为核心

公共卫生信息学与公共卫生信息系统

公共卫生信息系统 PHIS

公共卫生信息网络 PHIN

公共卫生信息系统网络结构 ：五级网络 乡镇 县 市 省 国家 三级平台 市 省 国家

疾病预防控制信息系统

是公共卫生信息的系统的重要组成部分 书P106

传染病自动预警信息系统

单病例自动预警

鼠疫 霍乱 SARS 急性感染血吸虫病

移动百分位数法自动预警

甲型肝炎 丙型肝炎 麻疹

卫生监督信息系统

卫生应急指挥系统

突发卫生事件 重大传染病疫情、群体性不明原因疾病 、 重大食物和职业中毒 、其他严重影响公共健康事件

生物信息学与人类基因组计划(HGP)

生物信息学概述

生物信息学发展的三个阶段 前基因组时代、 基因组时代、后基因组时代

人类 基因组 两层含义 遗传信息和遗传物质
人类基因组计划（HGP）与曼哈顿原子弹计划 阿波罗登月计划并称为人类三大科学计划

HGP 主要任务：人类的DNA测序，测出人类基因组DNA的30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因，找出它们在染色体的位置，破译人类全部遗传信息。

研究目的 1. 解码生命 2. 认识种属之间与个体之间存在差异的起因 3. 认识疾病产生的机制及长寿和衰老等生命迹象。

四张谱图 遗传谱图 物理谱图 基因谱图 序列谱图

生物信息数据库

基本数据库 1-3

1. 基因组数据库

2. 核酸和蛋白质一级结构序列数据库

3. 生物大分子三维空间结构数据库

4. 基于以上三类数据库和文献资料为基础构建的二次数据库

更具数据库存储的内容可分为 核酸序列数据库（包括DNR和RNA） 蛋白质序列数据库 （蛋白质数据库 PIR）

国际三大权威核酸序列数据库：

GenBank 美国、EMBL 欧洲、DDBJ 亚洲唯一核酸序列数据库

生物序列相似性比对

对相似性的计分的统计 计算

基因表达数据分析与挖掘

基因表达数据获取

基因芯片基于碱基互补匹配杂交原理 基因芯片也称为DNA微阵列

通过DNA微阵列获取基因表达数据的整个过程称为杂交

基因芯片的突出特点在于高度并行性、多样性、微型化、自动化

基因表达数据分析与挖掘所采用的常用方法是聚类 目的就是将基因表达数据分组

聚类的定义

基因表达数据分类

基因组注释与功能预测

基因组注释定义

基因注释数据库

两个数据库：基因本体数据库 京都基因与基因组百科全书

基因集功能富集分析和基因功能预测

一个生物过程通常是由一组基因共同参与，而不是单个基因单独完成。

药物生物信息学

生物信息学与人类疾病

疾病相关生物信息学数据库

人类孟德尔遗传在线 （ OMIM）是目前权威人类遗传疾病数据库

基于健康档案的区域卫生信息平台(RHIS)

区域卫生信息平台概述

健康档案的定义 P135

电子健康档案 HER 即电子健康记录

健康档案基本架构与数据标准

三维架构： 生命阶段 健康和疾病问题 卫生服务活动

健康档案的基本内容 ：个人基本信息和主要卫生服务记录

健康档案数据标准

1. 健康档案相关卫生服务基本数据集标准
2. 健康档案公用数据元标准
3. 健康档案数据元分类代码标准

区域卫生信息平台应用

电子病历是居民健康档案的主要信息来源和重要组成部分

医院信息平台与区域卫生信息平台关系

1. 医院信息平台是区域卫生信息平台的基础
2. 医院信息平台需遵循区域卫生信息平台的标准和规范
3. 基于电子病历的区域医疗业务写作和业务联动

区域卫生信息系统（RHIS）

四大要素

1. 居民电子健康档案
2. 基于健康档案的区域卫生信息平台
3. 基于区域卫生信息平台的业务应用系统
4. 国家统一的信息标准与规范

区域卫生信息平台架构与部署

区域卫生信息平台用户

1. 居民个人
2. 医疗卫生服务提供机构
3. 公共卫生专业机构
4. 卫生行政部门
5. 相关部门

区域卫生信息系统研发的方式

1. 以面向服务体系架构为基础 SOA
2. 以企业服务总线为核心 EOB
3. 以医疗行业规范为准

妇幼保健信息系统

服务对象 妇女和儿童

远程医疗信息系统

远程医疗系统定义 P153

远程医疗信息系统功能包括基本业务功能 扩展业务功能和系统管理功能

医学信息标准与安全体系

标准化和编码

标准化定义 P158

标准化基本原理 简化 统一 协调 优化

标准化的最终目的取得最佳的共同富裕

分类与编码

分类是指某一领域内概念的序化和原理的序化

分类的基本方法 线分类法 面分类法 混合分类法

编码 编码是指定一个对象或者事物的类别代码或类别集合代码的过程。

编码的基本方法： 命名法编码 分类法编码

医学信息标准体系

医学信息表达标准

1. 国际疾病分类 ICD

   ICD分类原则 ICD分类原则采用以病危为主 以解剖部位、临床表现病理为轴心的基本原则

   ICD 编码方法 采用字母数据编码形式的3位代码 4位代码 5位代码

2. 系统医学命名法（SNOMED）

3. 诊断相关组（DRG）

4. 通过过程术语（CPT）

5. 国际肿瘤疾病分类(ICD-O)

6. 国际社区医疗分类 (ICPC)

7. Read临床分类

8. 北美护理诊断协会码

9. 一体化医学语言系统

医学信息交换标准

健康第七层（HL7 ）

HL7工作原理 构建在ISO制定的OSI模型的第七层协议 用来构成卫生信息交换标准的抽象类型和编码规则。

HL7通信协议中 四个最基本的术语概念 触发事件、消息、段和字段 字段是段的最小组成单位。

HL7的功能模块 接口引擎 ：》发送/接送 、转换、应用接口、资源和对照5个功能模块。

医学数字化影响和通信标准 (DICOM)

医学信息安全体系

信息安全定义 P174

移动互联网与移动医疗

移动互联网的概述

移动互联网的三要素 移动终端、移动网络、应用服务

移动互联网技术是将移动终端设备与TCP或IP等网络协议进行有效结合。

移动互联网基础体系结构 P181

移动互联网主要包括 移动终端 、移动接入网络、移动应用服务、移动网络安全

移动互联网技术

移动终端技术 包括 移动人机交互技术 移动终端节能技术等 P183

移动人机交互技术中的语音交互技术包括 语音识别（语音提取-文字）、语音合成(文字->语音)、语义理解（对语音逻辑关联从而推测正确语言内容）

移动终端节能技术 主要包括 系统电源管理、无线通信节能、终端定位节能和计算卸载节能技术。

移动操作系统： ios（苹果） android （安卓）Symbian （塞班）Windows phone7 (微软) 鸿蒙

移动医疗概念与应用

移动医疗定义P186

移动医疗系统

体系架构 客户端层 系统服务层 医院信息层（视为额外数据层）

移动医疗系统功能：

1. 身份识别功能
2. 医护手持数据终端应用功能
3. 检验项目查询
4. 医疗服务满意度调查功能

第九章 物联网与物联网医疗

物联网的基本概念 P197
物联网基本特征

1. 物联网是各种感知技术的广泛应用
2. 物联网是一种建立在互联网上的泛在网络
3. 物联网具有智能处理能力，能够对物体实施只能控制。

物联网基本技术

传感器 无线射频识别（RFID）全球卫星导航系统 为微机电系统、无线传感器网络

RFID: 是一种非接触的自动识别技术 ，是物联网的信息采集层技术之一 可分为主动、半被动、被动三种

在工作方式分为 全双工系统、 半双工系统、 时序系统

全球卫星导航系统 GPS 俄罗斯（GLONASS） 中国北斗（BDS） 欧洲伽利略（GALILEO）

物联网基本架构

感知层、网络层、应用层

第十章 云计算与健康医疗云

云计算定义：云计算是以资源租用、应用托管、服务外包为核心的一种全新的互联网应用模式。

云计算特点：超大规模、虚拟化、高可靠性、通用性、高可扩展性、按需服务、及其廉价、潜在危险性

云计算的服务模式：软件及服务SaaS 平台及服务 PaaS 基础设施服务 IaaS

云计算技术体系、架构和部署

云计算技术体系四层 ： 物理资源层、资源池层、管理中间件、面向服务的架构构建层

管理中间件负责：1. 资源管理 2.任务管理 3.用户管理 4.安全管理

云计算架构： 显示层、中间层、基础设施层（前三者都为横向服务）、管理层 （纵向）

云计算部署：私有云、社区云、公有云、混合云

健康医疗云关键技术

健康医疗云是以居民健康为中心、以医联体为主体、以分级诊疗为核心、以云计算、大数据、物联网、移动互联网等信息技术为支撑进行线上线下相结合。

1. IH ITI集成规范
2. SOA架构
3. 企业服务路线
4. 数据仓库和辅助决策 数据仓库主要对业务数据进行综合分析，以辅助进行相关决策
5. 医疗大数据规范采集及标准化技术
6. 医疗大数据搜索引擎与跨库检索技术
7. 医疗大数据信息安全与隐私保护技术
8. 临床数据与组学数据融合分析技术

健康医疗云架构详细设计 P224

第十一章 大数据与健康医疗大数据

大数据基本概念：三方面理解 1. 属性定义 2. 比较定义 3. 体系定义

大数据4大显著特点 4V：容量（volume）巨大、多样性(variety)、速度(velocity)快、价值(value)密度低

大数据三种形式 ：结构化、半结构化、非结构化

大数据的核心内涵 ：价值和时效

大数据处理与分析

基本流程：数据采集 、数据处理与集成、 数据分析 、数据解释四个阶段、

数据分析（可视化分析、预测分析、数据语义分析）

大数据关键技术: 云计算和MapReduce、分布式文件系统、分布式并行数据库、开源实现平台Hadoop、

大数据可视化

大数据处理方式：流式处理、批处理

大数据面临的挑战：大数据安全与隐私问题、大数据集成与管理问题、大数据IT技术架构问题、大数据生态环境问题

健康医疗大数据

健康医疗大数据种类

1. 院内健康医疗大数据
2. 公共卫生健康大数据
3. 移动互联健康大数据
4. 生物医学基因大数据

健康医疗大数据处理平台

健康医疗大数据处理平台处理流程四个部分：多源异构大数据抽取及整合、海量数据统一存储、分布式并行数据处理及大数据分析和挖掘

第十二章 人工智能与智能医疗

人工智能基本概念：P257

人工智能演进发展 弱人工智能、强人工智能、超级人工智能 详情 P258

人工智能发展历程

1. 起步期
2. 发展期
3. 应用期
4. 快速发展期

人工智能 研究领域

1. 问题求解
2. 专家系统 专家系统是一种具有智能的软件、
3. 机器学习
4. 模式识别
5. 人工神经网络
6. 人工生命
7. 智能决策支持系系统 以模型库为核心 、模型库与知识推理结合 DW+OLAP+DM 新型决策系统 P253
8. 数据挖掘与知识发现

医学专家系统（MES）

临床决策支持系统（CDSS）

按照应用目的分类：更好地了解患者情况的系统、试图提供最佳的治疗策略的系统

按照工作方式分离：被动系统、半自动系统、自动系统