Informatica medicală Colectiv

Conf.univ.dr.ing. Georgescu Daniel Conf.univ.dr.inf. Alexandru Dragoş Sef lucr.univ.dr.inf. Şerbănescu Mircea Drd.inf. Manea Cătălin

&

Prof.univ.dr.ing. Tărâţă Mihai

Informaţia

transmiterea codificarea decodificarea procesarea informațiilor =

transformarea intenționată de informații

informatică = știință care studiază prelucrarea automată a informațiilor

Informatica

Informatica - născută împreună cu computerul; Domenii: -Logica matematică (automate, teoria

demonstrației, teoria functiilor recursive), -Lingvistica matematică și analiza numerică

(algoritmi), -Organizarea informațiilor (structuri de date) -Legătura între arhitectura calculatorului și

modele de prelucrare a informațiilor

Informatica

Organizarea informațiilor, Stocarea informațiilor, Procesarea informațiilor, Transmiterea informațiilor, Recuperarea informațiilor într-o formă

accesibilă, Configurarea de echipamente, pentru

a asigura funcțiile de mai sus

ENIAC June 16th 1943

Universitatea din Pennsylvania, - 30 tone, - 24 m. lungime, - 18000 tuburi electronice, - 5000 adunări pe secundă

România a fost a şasea ţară din Europa care a construit un computer. Primul calculator din România (CIFA) a fost realizat în 1957, la Institutul de Fizică Atomică din Capitală sub conducerea lui Victor Toma.

MECIPT-1 realizat la Institutului Politehnic din Timişoara în 1961 a fost al doilea calculator din România era alcătuit din 2.000 de tuburi electronice, peste 20.000 de condensatori şi rezistenţe, 30 de kilometri de fire şi 100.000 de lipituri. Consumul era de circa 10 kW pe oră

Momente de referinţă

3 Iunie 1948: primul tranzistor (Germanium); 1954: tranzistorul pe bază de Siliciu 1961: primul circuit integrat 1971: primul microprocesor (INTEL 4OO4) 1967: ingineria programării (software engineering) 1957: FORTRAN (FORmula TRANslation) 1959: ALGOL (ALGOrithmic Language) & COBOL

(Common Bussines Oriented Language) 1962: APL 1964: BASIC (Beginners All Purpose Standard for

Information Coding)

Limbaje de programare 1967: software engineering 1957: FORTRAN (FORmula TRANslation) 1959: ALGOL (ALGOrithmic Language) & COBOL (Common

Bussines Oriented Language) 1962: APL 1964: BASIC (Beginners All Purpose Standard for Information

Coding) 1967: PL1 1968: PASCAL 1972: PROLOG (PROgramming in LOGic), ADA, LISP (LISt

Programming) 1970: C 1985: C++ 1996: MATLAB, 1997: MATLAB v.4 …

Informatica medicală

Pacientul este caracterizat de un şir de simptome (evidenţiate prin intrebări, semne fizice, determinări de laborator, masurări cu aparatură de specialitate) alcătuind un vector de observaţie. Există stabilit câte un vector etalon atât pentru pacientul sănătos cât şi pentru fiecare afecţiune în parte. Pentru stabilirea unui diagnostic se face compararea (probabilistică sau fuzzy) cu vectorii etalon. Diagnosticarea asistata de calculator. Se realizează prin cooperarea între calculator şi medic (care alege din lista de afecţiuni oferită de calculator) Sistemul expert. Presupune existenţa unui sistem automat de comparare şi a unui set (respectabil ca dimensiuni) de pacienţi diagnosticaţi (baza de cunoştinţe). Fiecare nouă diagnosticare este adaugată în baza de cunoştinţe.

Diagnosticarea automată

Instrumentaţia medicală

Include microcalculatoare, dobândeşte și procesează datele direct de la pacient:

masurători fiziologice, monitorizarea pacientului în chirurgie și unitățile de terapie intensivă;

măsurători primare on-line: O2 din sânge și conținutul de CO2, K, Na, Ca ioni de variația pH-ului, de procesare de semnal bioelectric (EKG, EEG, EMG),

analiza parametrilor respiratorii; Pacientul fiind conectat permanent la instrumentele de

supraveghere (funcții vitale, dinamica respiratorie, fibrilația ventriculară, aritmii) sunt prelucrate informaţiile obţinute, afişate rezultatele preliminare, emise alarme precum şi transmise date la niveluri superioare.

Imagistica medicală

Instrumentația care dobândește în mod automat imagini

pe bază de raze X ultrasunete, detectează și procesează contururi

(margini), suprafețe, nuanțe, luminează,

ascunde zone de imagine, pentru a face evidente zonele de interes

Imagistica medicală

Sănătatea publică

Fluxul continuu de informații poate fi stocat, procesat, organizat numai datorită informaticii;

Evidenţa şi prelucrarea automată a datelor medicale din spitale;

Centralizarea datelor din zone geografice mari prin metode statistice;

Costul iniţial al acestor proiecte este mare, dar prin eficienţa (necesită mai puțin timp precum şi personal redus) se justifică şi permite organizarea unei rețele de nivel înalt pentru Asistenţa de sănătate.

Cercetarea ştiinţifică medicală

Schema experimentului fundamentat ştiinţific

IDEE

Experiment pilot

Analiza rezultate

Prelucrare statistica date pilot

Redefinire experiment

pilot

Experimente

Analiza rezultate

Prelucrare statistica

date

PUBLICARE

Concluzii

DOCUMENTARE

Instrumentaţia pentru cercetare

Research Instrumentation Windows Graphical User Interface

Data Processing

Data Processing

1 2 3 4S1

S4100

120

140

160

180

200

[ms]

abcd

SPRT_FACW (dabc,abcd,bcda,cdab)

Series1Series2Series3Series4

1 2 3 4S1

S4100

120

140

160

180

200

220

[ms]

abcd

SPRT_MCMS (cdab,dabc,abcd,bcda)

Series1Series2Series3Series4

1 2 3 4S1

S4100

120

140

160

180

200

220

[ms]

abcd

SPRT_MKRA (abcd,bcda,cdab,dabc)

Series1Series2Series3Series4

1 2 3 4S1

S4

100120140160180200220240260

[ms]

abcd

SPRT_FLKK (bcda,cdab,dabc,abcd)

Series1Series2Series3Series4

150

200

250

[ms]

1 2 3 4 5

a b c hl d

SPRT vs. RT

RT

SPRT

Data Processing

Modelarea

Generarea modelului, simularea & experimentul pilot Modelul este conceput ca o copie funcţională a unor structuri sau

fenomene reale. Este descris cu un aparat matematic adecvat, în conformitate cu realitatea.

Structurile complexe din biologie, pentru a fi simulate solicită pe lângă un aparat matematic avansat şi o capacitate eficientă de calcul. Calculatorul oferă condiţiile realizării simulării.

Procesul porneşte de la structuri şi/sau fenomene reale utilizând un model matematic pentru aproximarea funcţiilor, iar apoi prin simulare, sunt obţinute rezultate ce vor fi comparate cu realitatea, pentru verificare preciziei modelului.

Documentarea

Este necesar să fie continuă, deoarece rezultatele stiinţifice sunt într-o continuă dezvoltare.

Aceasta îndeamnă, mai ales în cercetare, la un

efort intens pentru a obține permanent informaţii actualizate, pentru a fi în măsură să fie produse noi cunoștințe.

Documentarea asistată de calculator: online Cea mai rapidă Cea mai ieftină Cea mai eficientă Instrumentul: INTERNET Existenţa unor baze de date electronice,

internationale ce acumulează informaţie medicală Ex: MEDLINE.

Ce necesită? Calculator cu acces internet Cel mai bun instrument: biblioteca virtuală

Biblioteca virtuală

Biblioteca UMF Craiova

Evaluarea cunoștințelor

MCQ - întrebări cu răspunsuri multiple Dificultatea constă în construirea bazei de

date (întrebari - răspunsuri) Un astfel de sistem permite atât examinarea

cât și autoinstruirea & evaluarea cunoștințelor

ORGANIZAREA ŞI FUNCŢIONAREA UNUI

CALCULATOR NUMERIC

Calculator personal 1-monitor, 2-tastatură, 3-mouse,

4-unitate centrală

1 2

3

4

6

3

4

2

1

7

8

5

9

10

Unitate centrală de calculator personal

1-suport pentru fixarea unităţilor CD, DVD; 2-suport pentru fixarea unităţilor de disc flexibil şi a discurilor dure; 3-disc dur; 4-panglică ce asigură transferul de informaţie între discul dur şi blocul de comandă şi control; 5-circuite electronice integrate; 6-sursă de alimentare; 7-ventilator montat pe microprocesor pentru a-i asigura răcirea; 8-plăcuţe cu circuite de memorie; 9-placă video; 10-socluri disponibile în care pot fi montate plăci specializate ce să lărgească orizontul de utilizare al calculatorului.

Bloc de intrare

Memorie internă

Memorie externă

Bloc de memorie

Bloc aritmetic şi logic

Bloc de comandă şi control

Bloc de ieşire

Să luăm exemplul adunării numerelor 2 şi 3 şi să observăm cu atenţie etapele pe care le parcurge un elev aflat la momentul abc-ul aritmeticii. 1.Copilul repetă după enunţul problemei (doi şi cu trei faaaac...). În această etapă nu se face altceva decât aducerea în aceeaşi memorie a datelor (2 şi 3) şi a programului (adunare). 2.Pentru găsirea răspunsului copilul apelează un mic ajutor, de exemplu duce mâinile la spate şi socoteşte repede pe degete. Este exact etapa în care datele sunt transferate din memorie în unitatea de calcul, efectuat calculul, după care rezultatul este transferat din nou în memorie. 3. Copilul enunţă rezultatul calcului (... cinci). Avem fază finală în care prin intermediul blocului de ieşire ne este prezentat rezultatul.

Codificarea informatiei

Alfabetele ne permit exprimarea in scris (prin litere, cifre si semne speciale).. Sistemul zecimal ne permite reprezentarea numerelor, (cu cifre de la 0 la 9).Sistemul de numeratie binar este un sistem de codificarea a informatiei care foloseste pentru reprezentarea informatiei cifrele "0" si "1".

In sistemele digitale informatia se transmite sub forma unor cuvinte binare adica prin siruri de cifre care iau valorile de "0" sau "1" si care poarta si numele de biti.

Un bit este unitatea elementara de informatie si poate contine doar una din doua variante posibile: sau "0" sau "1" ("bit" vine de la "Binary digiT"). Un bit mai poate fi reprezentat si prin perechile "da" sau "nu", "adevarat" sau "fals".

Cuvintele binare sunt o succesiune de biti de "0" si "1", pot fi reprezentate pe 4, 8,16,32, 64 biti .

0 0 0000

1 1 0001

2 2 0010

3 3 0011

4 4 0100

5 5 0101

6 6 0110

7 7 0111

8 8 1000

9 9 1001

10 A 1010

11 B 1011

12 C 1100

13 D 1101

14 E 1110

15 F 1111

Codul binar-zecimal

DOS - Disk Operating Sistem - Sistem de operare pe disc

MS-DOS Microsoft Disk Operating Sistem

• primul SO utilizat de calculatoarele personale IBM

• sistem de operare de tip “linie de comanda”

• utilizeaza conditii hardware modeste

• o parte din comenzi (comenzi interne) sunt rezidente in memoria interna

• comenzile externe sunt incarcate in memorie si executate atunci cand sunt necesare

• nu se face distintie intre literele mici si cele mari