医学数据挖掘计算机辅助医学概论课件

1、医学数据挖掘计算机辅助医学概论提纲关于课程1背景知识2基本概念3应用实例4计算机辅助医学的必要性随需而得的决策支持更有效的治疗A “Fundamental Theorem” of Biomedical Informatics“A person working in partnership with an information resource is better than that same person unassisted.”Friedman, “Fundamental Theorem” of Biomedical Informatics医疗卫生信息化医疗卫生信息化离不开信息化手段和工具

2、医院信息管理系统实验室信息管理系统医疗卫生信息化引入新的概念电子病历居民健康档案医疗卫生信息化带来新的学科医学信息学（medical informatics）生物医学信息学（biomedical informatics）健康信息学（health informatics）医学信息学医学信息学（Medical Informatics）是研究如何通过现代信息技术来地有效收集、存储、检索、分析和更好地利用患者的医疗信息、临床研究信息和医学教育信息，从而提高医疗卫生机构的管理与决策水平、医疗质量和医学教育效果的一门学科。临床医学现代信息学计算机科学医院管理学医学情报学医学信息学医学信息学医学信息学的研究

3、内容通过辨别、整合和使用知识来改善决策和行动运用信息技术对信息进行搜集、加工、存储和传播。远程医学、远程放射学用计算机来提高决策的效能医学信息学医学信息学的目的提高医疗效果和医护质量降低医疗差错和加强患者安全提高医护的成本效益增强健康服务的途径医学信息学医学信息学的亚学科生物信息学（bioinformatics）临床医学信息学（clinical informatics）消费健康信息学（consumer health informatics）公共健康信息学（public health informatics）转化医学转化医学（Translational Medicine）的概念是在2003年由美

4、国EA. Zerhouni在NIH路线图计划（NIH Roadmap）中提出的它试图在基础研究与临床医疗之间建立更直接的联系它的核心是要将医学生物学基础研究成果迅速有效的转化为可在临床实际应用的理论、技术、方法和药物，它要在实验室到病房（Bench To Bedside, 简称B2B）之间架起一条快速通道。转化医学转换医学倡导以患者为中心，从临床工作中发现和提出问题，由基础研究人员进行深入研究，然后再将基础科研成果快速转向临床应用，基础与临床科技工作者密切合作，以提高医疗总体水平。基础临床生物医学信息学与转化医学Sarkar Journal of Translational Medicine

5、2010, 8:22循证医学 循证医学（ evidence-based medicine ）指认真、明确和明智地应用现有的最好证据，同时结合医生的个人专业技能和临床经验，考虑患者的愿望，对患者作出医疗决策。其核心思想是“任何临床医疗决策的制定，都需要基于科学研究的依据”。循证医学 1987年，Cochrane 根据产科RCT结果，揭示了循证医学的实质 。1992年，英国成立了英国Cochrane中心；并提出了Evidence-Based Medicine。1992年JAMA上首次发表文章：“Evidence-based medicine. A new approach to teaching

6、the practice of medicine”，1993年，成立了国际Cochrane协作网1996年，国际著名内科学家David L. Sackett明确提出了循证医学的定义。1999年，我国在华西医科大学成立了中国循证医学/Cochrane中心，王家良教授主编出版了中国第一部循证医学专著。 循证医学 循证医学5S模型循证医学5S模型 循证医学研究方法计算机辅助医学实例-医学数据挖掘数据挖掘（Data Mining）是从海量数据中挖掘有用的、未知的、有趣的知识的过程计算机辅助医学实例-医学数据挖掘临床数据挖掘的技术路线结直肠癌同时肝转移早期预测复旦大学附属肿瘤医院2000年至2005年6

7、月收治的大肠癌患者信息本研究发现了CEA、CA50和CA199三个指标与结直肠癌并发肝转移相关，并且确定了不同指标的风险区间，简化了临床决策的步骤。 对肿瘤医院2006年收治的152例结直肠癌患者数据测使用该模型预测结果：灵敏度：62.5%特异性：91.7%准确率：90.1%医学自然语言处理技术，是针对医学领域中自然语言形式的信息进行规范化的一种技术，从而使其处理后的结果，可以被计算机所理解，并可以在此基础上进行计算机辅助诊断、临床决策支持等工作。计算机辅助医学实例自然语言处理为了满足科研和医院管理的需求，电子病历的结构化一直是电子病历的主流方向 使用自然语言处理，能够将非结构化、半结构化数据

8、结构化计算机辅助医学实例-自然语言处理 自然语言处理流程计算机辅助医学实例-自然语言处理对复旦大学附属中山医院82份肝癌病人手术记录使用自然语言处理进行信息抽提，结果如下：真阳性率真阴性率ROC Area肿瘤大小0.9570.9310.950肿瘤位置0.8500.8510.915肿瘤边界0.9510.9970.995肿瘤包膜0.7650.9760.861淋巴结部位0.1430.9230.555淋巴结肿大0.8840.9890.956癌栓0.7650.9760.858腹水0.9510.9970.995阻断0.2110.9900.721出血0.6521.0000.986输血0.9331.0000.

9、947手术方法1.0001.0001.000肝硬化0.3060.9820.750侵犯情况0.9560.8890.94计算机辅助医学实例-自然语言处理 将自然语言处理模块整合到科研病历系统中计算机辅助医学医学知识库医学知识种类繁多医学知识更新速度快 信息化手段 医学文献 临床实践指南 临床路径 用药指南 转化医学知识 数字人体模型医学知识库结构化随需而得及时更新计算机辅助医学医学知识库 MD Consult是一个集成医学文献、图书、临床指南、药物等的综合性医学知识库一、First Consult二、参考书籍（Books）三、医学期刊（Journals）四、北美临床杂志（The Clinics）五

10、、病人教育（Patient Education）六、药物库（Drugs）七、诊疗指南（Guidelines）八、医学图片（Images）九、医学新闻（News）十、继续医学教育（CME）计算机辅助医学医学知识库 MD Consult是一个集成医学文献、图书、临床指南、药物等的综合性医学知识库Keywords：colorectal cancer计算机辅助医学医学知识库 问答系统计算机辅助医学医学知识库 问答系统计算机辅助医学医学知识库 基于知识库的临床决策支持系统计算机辅助医学实例-电子化临床路径系统 临床路径（clinical pathway）是指针对某一疾病建立一套标准化治疗模式与治疗程序自

11、2009年卫生部启动临床路径试点工作以来，目前已下发112个病种的临床路径，全国已经开展临床路径试点工作的医院已超过200余家。临床路径的应用显著提高了诊疗的规范化，降低了患者住院天数和住院费用。 基于关键事件的标准化临床路径计算机辅助医学实例-电子化临床路径系统 临床路径系统实例计算机辅助医学实例-电子化临床路径系统计算机辅助医学实例-临床决策支持系统 临床决策支持系统（clinical decision support system，CDSS）是帮助医生利用患者信息、医学知识和针对具体病例的临床指南、建议以及解决半结构化、无结构化问题的用户界面的交互式计算机系统。临床决策支持系统的特点是确

12、保知识课数据安全、高质量和成本效益知识库（knowledge base）数据库（database）功能和用途（functionality and usability）管理（organization）计算机辅助医学实例-临床决策支持系统临床决策支持系统发展Wright A et al, 2008计算机辅助医学实例-临床决策支持系统Real Q HIV CDSS计算机辅助医学实例-个性化医疗21世纪医学模式将发生革命性变化：从19世纪末、20 世纪初以细胞病理学为基础的医学模式，向分子医学（以分子生物学、分子细胞学、分子药理学以及现代计算机技术等为基础）模式转变。医疗实践以循证医学为主，从基因、蛋

13、白质等大分子水平研究疾病的发病机理，对疾病进行预防、诊断和治疗，目标是向特异性诊断、个体化治疗发展。遗传信息在临床环境下的集成必将导致个性化医疗在临床实践中的应用，个性化医疗是疾病治疗的发展方向。计算机辅助医学实例-个性化医疗结直肠癌个性化诊疗流程图计算机辅助医学实例-个性化医疗 the Oncotype DX Colon Cancer Assay 计算机辅助医学实例-生理系统建模与仿真动物模型往往与人体差异较大由于实验动物存在个体差异受到实验技术条件和实验手段的限制临床实验受伦理道德的限制，许多实验不能直接在人体上进行实验的局限性数学模型物理模型建模仿真数学仿真物理仿真计算机辅助医学实例-生

14、理系统建模与仿真 生理系统建模与仿真07级学生使用SCIRUN构建的心肌缺血模型计算机辅助医学实例-数字人体数字人体是信息化、数字化的虚拟人体以人体系统为原型，以人体坐标为参考系，以医学科学技术、信息科学和计算科学为理论基础，建立一系列不同层次的原型、系统场、物质模型、力学模型、数学模 型、信息模型和计算机模型，并将其集成;同时，以高新人体观测和网络技术为支撑，建立具有多分辨率、海量数据和多种数据的融合，并可用多媒体和仿真技术进 行多维表达，具有空间化、数字化、网络化、智能化和可视化的技术系统。计算机辅助医学实例-数字人体中国数字人男1号计算机辅助医学实例-个人健康管理 个人健康档案记录每个人健康相关的资料，如疾病的发生、发展、治疗和转归的过程。计算机辅助医学实例-个人健康管理