医学信息学与医学影像信息学课件.ppt

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1、医学影像信息学廖敏我们的角色1.影像技师2.信息技术工程师3.软件工程师4.影像登记保管员5.医学影像信息系统供应商.学以致用最根本的是要把理论的知识和实际的应用要联合起来，由浅入深、达到熟能生巧的目的，学到的东西要经常揣摩，真正地理解其含义（包括使用的方法，注意的事项）然后按照理论的要求在实践过程中应用到实际生活中，再从生活中遇到的问题，学习新的知识来解决，就这样相互促进学习，逐步加深自己的理论知识与实践应用.影像技师1.调取受检者信息、匹配、审核等；完成受检者在成像设备上的注册登记。2.给予临床医师的影像检查医嘱，遵照影像检查的规范要求对受检者执行相应的影像学检查。3.对检查获得的影像进行

2、初步的质量评估：一是判断是否存在各种伪影获干扰因素；二是结合受检者的病情和影像学表现判断是否需要增加扫描序列补充扫描。4.对影像进行打印前的影像后处理、测量和排版工作。.影像技师是非常重要的一个角色，关系到片子的质量和机器的正常工作。信息技术工程师1.医学影像信息系统数据库管理员。2.医学影像信息系统软硬件设备、设施的维修、维护、巡检、管理、升级、扩容等，保障医学影像信息系统长期可持续、安全、有序、正常运行。3.医学影像信息系统管理员。4.医学影像信息系统网络管理员。5.医学影像信息系统集成接口管理员。.医学影像信息系统软硬件设备、设施的维修、预防性维护、系统管理等。软件工程师1.医学影像信息

3、系统的设计、开发、测试等。2.项目论证。3.系统集成。4.软件漏洞修补、更正。.医学影像信息系统开发、测试、维护、升级等。考试和成绩相关顺序考核项目比例评价形式达成途径1课堂作业20%作业成绩通过课堂作业，考察学生对知识的理解情况；通过上机实际操作，考察学生对理论知识的领会情况及其实际运用情况；通过期末考核，完成对学习目标的考查。2上机实验20%操作成绩3期末考试60%卷面成绩目录医学信息学医学影像信息学（也称放射信息学）医学信息学发展阶段 美国医学信息学发展：Morris指出计算机、信息技术的飞速发展带动了其在医学研究、医学教育与医学研究实践中的应用teFather of Medical I

4、nformatics“Dr.Collen is not only an icon in our field,he is also the grandfather of this rapidly changing and thriving discipline.”said Dr.Lindberg(the Director of the National Library of Medicine)医学信息学发展阶段美国医学信息学应用的发展 美国医学信息学的发展：是计算机技术在临床应用的拓展 研究应用：集中在计算机存储和检索病历、临床数据、医药信息初期探索阶段19501968年，以探讨基本概念和开展启

5、蒙教育为主；以MEDLARS建成为标志系统开发阶段20世纪70-80年代，这一阶段以开发医院信息系统为主出现了几种与医院信息系统完全集成的医学信息系统深入研究阶段1980至今，在NLM和AMIM的组织和支持下，开展大型研究项目从以数据处理阶段进入知识处理的新阶段研究重点：医学人工智能和专家系统医学信息学发展阶段欧州国家医学信息学的发展 成立医学信息学的学会组织，搭建各种医学信息平台，致力于信息技术在医学领域的应用研究德国医学信德国医学信息学息学发展展1955年，德国医学信息学和流行病学协会成立德国德累斯顿工业大学开发GoPubMed，提供以知识为基础的生物医学文本搜索德国医学信息学的具体研究方

6、向主要包括：人工智能、生物信息学、信息管理、电子病历、信息检索、决策支持系统、医学语言处理、远程医疗等丹麦医学信丹麦医学信息学息学发展展1979年9月，在丹麦首府哥本哈根（Kbenhavn）创建欧洲医学信息学联盟致力于信息科技的理论和实践在健康领域的应用，以欧洲为主要区域。医学信息学发展阶段20世纪70年代，医学信息学在医院信息管理中进行应用1981年，中国电子学会医药信息学分会（CMIA）成立，成员由医药卫生领域内从事计算机工作的专业人士组成1994年成立中华医学会医学信息学分会，成员主要有医学图书馆的专业人员构成2004年，中国卫生信息学会成立，加强对卫生事件监控与管理，推进卫生信息化建设

7、 我国医学信息学的发展：以医学图书情报为主力军 研究应用：集中在医院信息系统、医学情报研究、医学信息资源建设、检索及服务研究医学信息学发展阶段1960s:美国国立医学图书馆NLM实现医学索引的数字化；麻省理工总医院开发大规模临床病人信息系统COSTAR系统。1950s：医学信息学萌芽于50年代，Ledley和Lusted在science杂志上发表“通过符号逻辑、概率和价值理论的推理辅助临床医生进行诊断”为标志1。1970s:第三届国际医学信息学大会（MEDINFO）Morris规范了医学信息学学科名称2；NLM推出联机检索工具MEDLINE（MEDLARS Online）；1976年Stanf

8、ord大学的Feigenbanm等完成MYCIN临床决策支持系统；国际医学信息学学会成立。1980s：医院信息系统、EHR在美国医院领域广泛应用1988年COSTAR被评为流动医疗中最广泛使用的计算机医疗记录系统积水潭医院和协和医院等开发基于单机版的医院管理系统美国国立医学图书馆推出PubMed在线检索系统1986年：美国国立医学图书馆推出UMLS1990s：“金卫工程”是跨世纪的国家医疗信息网络工程NLM重视生物医学信息的采集、分析与挖掘2000-至今：国内颁布电子病历和电子健康档案的相关标准规范2002年，英国国民健康服务连接医疗机构（NHS CFH）投入62英镑拟在10年内建成全国电子病

9、历系统发展历程标志性事件医学信息学v医学信息学MI(Medical Informatics)是医疗卫生科学和计算机科学相结合的交叉学科，是医学发展的必经阶段。计算机科学 信息处理技术 文本挖掘技术 数据库技术 数据交互 远程通信医学信息学 医疗卫生科学 医学影像学 护理学 生物学 公共卫生 临床医学 信息科学 信息处理 信息组织 信息检索医学信息的基础理论 v医学数据v医学信息v医学知识DataInformationKnowledgeWisdom数据、信息与知识的关系数据：构成信息的各项参数 不具备实际的含义，仅具有参数取值意义信息：信息的表达通过一组数据来描述 具有实际的含义，具备的是事物描

10、述意义知识:可以改变一个主体（个人或组织）原有认知结构的信息（认知结构：是指人们头脑中的知识被租住成为相互关联的知识模块，这些知识模块以固定模式存储在大脑中）智慧:能够灵活运用知识，解决问题、做出决策等。医学数据v医学数据定义医学数据是任何关于一位患者的单一观察或其他观察结果例如：体温读数、血压读数等v医学数据包含的要素讨论的患者数据：年龄、性别、联系方式观察的参数：如尿糖值、血压值、胸透X光片中左臂关节所讨论参数的值：如体重70kg、体温36.6C观察的时间：如20130108 08：30AM v医学数据类型叙述数据：患者描述的病情数据文本数据：医务人员在病历本上记录的数据计算机存储的电子数

11、据：各项参数的电子记录医学数据v医学数据的用途创建病史记录的基础：创建患者病史的详细记录，便于临床研究的数据集储备支持医疗人员之间的交流与个案分析预测未来健康问题记录标准预防措施识别与预期趋势的偏差提供法律记录支持临床研究医学信息v医学信息临床决策者在面对医学数据处理的过程中，通过观察、诊断和治疗的诊断-治疗循环，进行的各种分析、推理和判断。医学信息以各种形式作为载体：纸质病历、X光片、电子信息医学信息是有实际含义的数据，可以明确表达出来观察计划病人决策信息诊断治疗数据“诊断-治疗循环”图医学信息v医学信息的特征语法特征：描述信息载体的行为规则，包括一系列代码或符号。语法特征与信息的载体关系极

12、为密切。如：医疗中的观测值：白细胞值120109/L。语义特征：指具体的信息的含义。如：白细胞值120109/L，则说明患者存在一定程度的感染。语用特征：指为了实现一定的目标，减少诊断过程中的不确定性的信息效用。最终目标是采取措施，解决医疗问题。如：白细胞值120109/L，则需要对患者进行给药或其他辅助检查的治疗。医学知识v医学知识是对大量医学数据、医学信息的推理、归纳、提炼与总结。医学知识必须是经过科学验证与推理之后是科学的、正确的判断。v举例 “关于肺血栓栓塞症的治疗的临床路径”“吸烟者容易患肺癌”“基因组包含的遗传信息经转录产生mRNA”医学数据、信息与知识的关系ClinicianPa

13、tientorprocessInterpretationInductionInterpretationdatadatadatainteractioninformationBody ofknowledgeInterpretationknowledgeInterpreted datainsight医学信息学内涵 v医学信息学的定义v医学信息学的目标与作用医学信息学定义 AMIA教育委员会：研究信息管理和信息科学在生物医学和医疗保健中应用的学科1英国信息学会指出：医学信息学研究通过对概念的理解、通过一定的技能和方法促进信息的使用和共享，提供卫生保健服务，改进人们的健康水平2德国医学信息学、生物计量和

14、流行病学协会：认为医学信息学利用现代信息技术服务于卫生保健的各个方面3。Allan H.Levy认为：医学信息学处理医疗保健过程中与信息相关的问题，包括获取、分析、处理和传播4M.S.Blois 认为：医学信息学是对支持问题解决和决策制定的医学信息、数据和知识进行存储、检索和最优使用的学科5Morris F.Collen在第三次国际医学信息学大会（MEDINFO）上将医学信息学定义为：医学信息学就是计算机技术在所有医学领域中的应用，包括医疗保健、医学教学以及医学研究6侧重于具体的应用过程和方法医学信息学定义 是计算机科学和医疗卫生科学的交叉科学。是研究和利用计算机、通讯等信息技术处理生物医学数

15、据、信息和知识的存储、组织、检索与优化等一系列医学信息管理任务的学科，辅助医学领域的科研与实践，提高解决问题和制定决策的准确性、及时性和可靠性。宽泛解释具体而言医学信息学定义 计算机技术通信技术医学信息学目标处理过程手段对象各类医学数据、信息、知识对医学数据等的采集、存储、组织、分析、交互和呈现改进患者健康水平，辅助决策，解决医疗及卫生信息化过程中的实际问题问题医学信息学定义v医学信息学定义总结：医学信息学既有明显的应用性，又有其基础理论性医学信息学的科学研究具有多学科性质是因为：它所面临的医学科学和医疗卫生具有整体性它涉及不同科学领域和背景医学信息学研究不仅面对各种自然科学的知识综合，而且包

16、括专门知识或临床经验医学信息学研究还包括知识的规范化医学信息学目标与作用vIMIA主席Dr.Reinhold Haux指出：医学信息学研究主要致力于三个目标：更好的个体医疗和保健更好的医疗和保健知识更好的医疗和保健管理v前AMIA主席Dr.Chariessafran指出,美国的6,000家医院中每个医院至少应该有一名医生和一名护士接受医学信息学培训更好的个体医疗和保健有助于医学生补充信息知识和提高利用信息分析问题的能力医学信息学研究范畴基础医学应用研究和实践医学信息学理论、方法和技术医学成像信息学临床信息学生物信息学公共卫生信息学生物分子成像转化医学公共卫生Medical Informatic

17、sMath Modeling,database theory,Statistics,Data Mining,Natural Language Processing,Cognitive Science,Management Science医学信息学研究范畴医学信息学研究内容MeSH中“医学信息学”下的主题词层级结构医学信息学研究内容IMIA绘制的医学信息学研究内容图谱医学信息学研究内容医学知识表达医学信息资源类型、医学知识组织、医学信息处理医学知识发现运用各种计算机技术，发现潜在、新的知识及关系临床决策支持系统辅助临床决策医学信息系统电子病历、HIS系统公众健康信息学研究消费者心理及认知，开展公

18、众健康信息的存储、检索与分析医学知识表达v通过收集医学相关知识，对其进行系统和正式的定义，保证人和计算机对医学知识理解的一致性。1医学信息资源2医学知识组织3医学信息处理医学信息资源v医学信息资源定义v医学信息资源的重要性分析v医学信息资源的主要类型v医学信息检索医学信息资源定义信息资源定义信息资源是生产与管理过程中所涉及到的一切文件、资料、图像、图表和数据等信息的总称。医学信息资源定义医学信息资源是生物医学研究与实践过程中所涉及到的一切文件、资料、图像、图表和数据等信息的总称。医学信息资源重要性分析现代医学科学技术的快速发展,知识更新速度加快临床医生需要快速更新自己的知识结构如何快速更新自身

19、的知识结构？不断学习吸收医学领域中的新理论、新技术、新方法,使自己学到的医学知识与医学科学的发展同步合格的医生能快速检索、评价和获得可靠的最新医学资讯掌握医学文献检索方法和培养文献信息资源的获取兴趣和能力医学信息资源主要类型传统纸质文献资源医学各领域的期刊、文献医学数据库文摘型数据库全文数据库引文数据库网络医学信息资源针对特定领域的特定资源临床的数据库、药学领域数据库、生物信息学领域的数据库、转化医学领域的数据库医学信息检索v医学信息检索组织、标引和检索医学文献、患者病历和生物医学等信息。根据用户需求快速查找到目标信息，甚至能够根据已有信息发现潜在知识医学信息检索医学文献信息检索：检索医学图书

20、文献等编目信息 1971年NLM推出的联机检索工具MEDLINE（MEDLARS Online）1994年医科院信息所中国生物医学文献数据库CBM；1996年NLM推出PubMed。患者病历检索：检索医院信息系统、区域卫生化信息系统及电子健康档案中用户数据生物信息检索：生物信息进行储存、检索和分析，其重点在基因组学(Genomics)和蛋白组学(Proteomics)检索两方面美国国家生物技术情报中心GenBank（NCBI）基因序列数据库欧洲分子生物学实验室EMBL 核酸序列数据库 目录医学信息学医学影像信息学（也称放射信息学）医学影像信息学是医学信息学领域中发展最为成熟的分支学科，主要研究

21、和解决与医学临床诊疗过程中医学影像操作、处理和管理相关的基础理论和应用机制。医学影像信息学包括范畴：-医学影像信息系统 -医学图像处理 -计算机辅助诊断 -远程医学和远程放射学等医学影像信息学医学影像信息学医学影像信息学是研究医学影像数据、信息和知识的产生、处理、传输、归档存储、显示、通讯、检索、标准并有效利用、辅助临床决策的科学。医学影像信息学设涉及一个影像链，包含：医学图像(数据)的形成、获取、通信、管理、存档、处理、分析、显示和解释。医学影像信息学把传统意义下的医学成像、图像处理和PACS等内容有机地集成到一起。不是简单的拼凑，而是影像链中的有关过程优化。任何与图像获取、图像处理、图像解

22、释、报告、存储和检索有关的技术。定义归纳（两种）：1.任何与图像获取、图像处理、图像解释、报告、存储和检索有关的技术。2.“医学影像信息学”涉及的影像链包含：医学影像的形成、图像获取、图像通信、图像管理、图像存档、图像处理、图像分析、图像显示(可视化)和影像释读。医学影像信息学目的在于：使图像数据以最快捷和最有效的方式传送到相应的站点，并使获得的原始图像数据得以最大限度地“增值”。使之成为有效的诊断信息，从而得以更快捷更准确地释读影像。医学影像信息学医学影像信息学医学影像信息学设涉及一个影像链，包含：医学图像的形成、图像获取、图像通信、图像管理、图像存档、图像处理、图像分析、图像显示和图像解释

23、。“医学影像信息学”是把传统意义下的医学成像、医学图像处理和PACS等内田有机地集成到一起。不是简单的拼凑，而是是影像链中的有关过程优化。医学影像信息学PACS是信息技术（IT）在医院应用中的集中体现，而医学成像的发展更是信息技术推动的结果。就放射成像（特别是X线成像）的发展历程，来说明信息技术的巨大推动力。医学影像信息学医学影像信息学主要做什么？医学影像信息学目的在于：使图像、数据以最快捷和最有效的方式传送到相应的站点，并使获得的原始图像、数据得以最大限度地“增值”，使之成为有效的诊断信息，从而得以更快捷更准确地释读影像。医学影像信息学主要做什么？技术：医学影像的采集与数字化 医学数字影像处

24、理 医学数字影像的压缩、存储与检索 医学影像的分配、传输与管理 医学影像数据库 医学数字影像分析 计算机辅助诊断 医学影像数据挖掘、医学数据三维可视化 医学影像质量控制与评估 医学影像完整性与安全性 数字图像处理与分析 相关标准医学影像信息学主要做什么？信息系统：PACS及其组成系统 转化放射解译系统 放射信息系统（RIS）医院信息系统（HIS）医疗企业集成（IHE）数字放射系统集成 计算机辅助诊断CAD医学影像信息学的发展历程数字化医学影像成像设备的发展医学影像信息学相关标准的发展医学影像信息系统的发展数字化医学影像成像设备的发展1.成像源的拓展X射线、超声波、正电子、射频电波、光学等2.成

25、像技术a.模拟成像数字成像b.平面重叠成计算机重组任意断层面成像c.二维成像三维、四维成像数字化医学影像成像设备的发展3.年代纪：a.1970年代：X射线计算机断层摄影（CT）、超声、正电子发射断层成像（PET）、单光子发射断层成像（SPECT）等b.1980年代：磁共振成像（MRI）、计算机X线摄影（CR）、数字减影血管造影（DSA）等c.1990年代：PET-CT、多排探测器CT、数字胃肠造影设备、基于数字平板的数字X线摄影（DR）等d.2000年代：双源CT、3.0T磁共振成像设备、全数字乳腺X线摄影设备、ECT-CT等医学影像信息学相关标准的发展1.制定规范与标准的目的：a.定义质量满

26、足临床需求的可用于数据交换的数字化医学影像格式b.推动不同制造商的设备间数字化影像信息通信传输标准的建立c.促进医学影像存储与传输系统（PACS）、放射信息系统（RIS）等医学影像信息系统的发展，使它们可与医院其他信息系统进行信息、数据、流程的交互。d.允许广泛分布于不同地理位置、不同类型的医学影像诊断设备创建统一的诊断信息数据库医学影像信息学相关标准的发展2.相关标准：a.DICOM：医学数字成像和通信的标准；国际通用标准；只有在DICOM标准下建立的医学影像信息系统才能为医疗机构提供最好的系统连接、兼容、扩展、集成等功能b.HL7：医院数据信息传输协议和标准，规范临床医学和管理信息格式，提

27、高医院信息系统之间数据信息共享的程度；是医疗机构各类信息系统之间集成的接口标准，是医疗领域不同应用间电子数据传输、交换的协议c.IHE放射学技术架构：医疗信息系统集成，提供一种更好的方法让医学计算机系统之间更好地共享信息，强化已有标准（DICOM、HL7等），提高已有标准之间的协同工作水平d.中国医学传输标准（C-PACS）：具有中国特色并符合国际相关标准的PACS标准体系e.IHE中国：医学影像信息系统的发展现代医学影像信息系统（MIIS）是由医学影像存储于传输系统（PACS）、放射信息系统（RIS）、影像后处理系统、计算机辅助诊断（CAD）系统以及远程放射学系统与医院信息系统（HIS）集成

28、构成的。1990年代世界上第一个数字化放射科1980年代PACS的提出和发展1980年代RIS系统的雏形1970年代医学影像信息系统的雏形1960年代远程放射学起步追溯萌芽很早，不断深入.大型PACS系统医院集成PACS、全院级PACS在中国的发展1.1994年研制开发第一套小型PACS。2.1999年第一套基于HL7协议和B/S架构的大型PACS。3.2001年第一套四屏与双投影影像诊断工作站的临床应用。4.2002年第一套全院级PACS、第一套无线PACS和远程放射学系统。.2014年第一套通过HIMSS7级评审的全院级PACS。随着现代化医学的发展，医疗机构的诊疗随着现代化医学的发展，医

29、疗机构的诊疗工作越来越多依赖于医学影像的检查，传统的医工作越来越多依赖于医学影像的检查，传统的医学影象信息的管理给采集、存储、传输、存储和学影象信息的管理给采集、存储、传输、存储和诊断带来诸多不便，丢失影片和资料也时有发生，诊断带来诸多不便，丢失影片和资料也时有发生，对影像信息的管理提出对影像信息的管理提出新新的需要，也是现代化医的需要，也是现代化医院建设的重要内容。本课程涉及这一领域的相关院建设的重要内容。本课程涉及这一领域的相关信息、知识和技能的介绍，在课堂和实践中培养信息、知识和技能的介绍，在课堂和实践中培养学生对学生对数字化影像管理方法数字化影像管理方法理论知识理解理论知识理解以及基本技能的掌握。以及基本技能的掌握。