BEVEZETÉS AZ ORVOSI INFORMATIKÁBA Dr. habil. Dinya Elek orvostudományok kandidátusa egyetemi docens FOK I. évf. I. szemeszter 2012. szeptember 10.
Mi az informatika?
• Definíció(?): az informatika egyesíti az információtudományt, a matematikát, a fizikát, az elektronikát.
Számítástechnika • Az automatizált adatfeldolgozás eszközeivel és azok különböző területeken való használatával foglalkozó elméleti és alkalmazott műszaki tudomány. • Ide tartozik a hardver- és szoftverelemek tanulmányozása, a működést segítő szervezési, illetve alkalmazási, szolgáltatási összetevők rendszere. • A számítástechnika szoros kapcsolatban van az informatikával.
Fontosabb időpontok • ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) • John Mauchly & J. Presper Eckert (University of Pennsylvania) • $500,000 (kb. $ 6 million 2010-ben) • 1947: tranzisztor • 1958: Integrated Circuit (IC) • 1968: Liquid Crystal Display • 1968: CERN Experimental Instrumentation • 1969: Birthplace of the Internet • 1969: Inception of the ARPANET
ENIAC adatai • • • • • • • • • • • • • • • • •
Az ENIAC paraméterei: U-alakú 30,5 méter hosszú 1 méter széles 3 méter magas 140 kW teljesítmény felvétel órajel: 100 kHz 17 468 elektroncső 7200 kristálydióda 1500 jelfogó 70 000 ellenállás 10 000 kondenzátor 6000 kapcsoló 5 millió forrasztás 200 mikrosecundumos összeadási sebesség 3 millisecundumos szorzási sebesség 30 millisecundumos osztási sebesség
ENIAC
ENIAC vezérlőegysége
EINIAC elektroncsövei
Lyukszalagot használtak az első automaták programozására
Cobol nyelven írt IF utasítás lyukkártyán
IBM 301 táblázógép
További fejlődési állomások • 1949: EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), amely Neumann János (1903-1957) elvei alapján, az ő közreműködésével készült. Ez volt az első, belső programvezérlésű, elektronikus, digitális, univerzális számítógép: a programot és az adatokat a memóriában tárolta.
IBM 360 (1964.04.07)
ESZR sorozat: R22
Szuperszámítógépek
The Sinclair Computers 1978 - 1988 • ZX80 (1978)
ZC81 (1982-88) 16 KB ROM 48 KB RAM
ZX88 (1988)
PC2000 (1988)
CPU Zilog Z80 3.54 MHz
COMMODORE 64 (1982-93)
CPU: MOS 6510 Órajel: 0.985 MHz RAM: 64 KB (65,536 byte) ROM: 20 KB
IBM Personal Computers XT: EXtended Technology (1983- ) CGA graphic card, hard disk, more memory, no more tape port
Type
Personal computer
Release date
1983.03.08.
Discontinued
1987. 04 -
Operating system CPU Memory
IBM BASIC / PC DOS 2.0-3.20 / Intel 8088 @ 4.77 MHz 128-640 kB
Laptop, Notebook, Ultrabook, Notepad, Tablet, iPad
Androidos Tablet PC 7
Trendek INTERNET Cliens/ Cliens/ Szerver Szerver PCs Lokális hálózatok
1980
Mini/ Timeshare Mainframe/ Batch
1970 1960
1990
2000
Az informatika részterületei • • • • • • • • • • • •
Információelmélet Kódok Adatátvitel, kommunikáció Számítógép-architektúrák Számítógép-hálózatok Számítógép-programozás Informatikai biztonság Adatfeldolgozás, ember-gép kapcsolat Mesterséges intelligencia Grafikai ábrázolás Virtuális valóság Információs technológia
Gépi kód • A gépi kód az egyetlen "nyelv", amit a számítógép központi parancsvégrehajtó egysége, a processzor megért, ezért minden programozási nyelvet gépi kóddá kell alakítani ahhoz, hogy a program végrehajtható legyen. Ezt az átalakítást végzik a fordítóprogramok.
Információs alapegységek • Bit: az információ alapegysége, a digitális technika legkisebb egysége. • Lehetséges értékei: 0 (hamis), vagy 1 (igaz). • A név a binary digit (bináris számjegy) kifejezésből származik.
Információs alapegységek • Byte: bitek csoportja, 8 bit. • A 8 bites bájtokat szokták még oktettnek (octet) is hívni. • A 8 bites byte 256 (28) féle számot tárolhat, 0 és 255 között.
Kódolás • Az ASCII (American Standard Code for Information Interchange) egy karakterkészlet és karakterkódolási szabvány, amely a latin ábécén alapul és az angol nyelvben és sok nyugat-európai nyelvben használatos betűket tartalmazza. • A kódrendszer 128 karakterhelyet tartalmaz. • EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code): binárisan kódolt decimális (adat)csere kód
Bináris Jelek • • • • •
0110 0001: a 0110 0010: b 0110 0011: c 0110 0100: d 0110 0101: e
Mértékegységek • • • •
Kilobyte:1024 byte Megabyte:1 048 576 Gigabyte:1 073 741 824 byte Terabyte:1 099 511 627 776 byte
Adatátvitel • Az adatátvitelhez általában szorosan kapcsolódik a használt adatátviteli protokoll, aminek használata lehetővé teszi az adatok átvitelét. • Jelenleg a csomag alapú kommunikációs vagy adatátviteli protokollok a legelterjedtebbek.
Kommunikációs csatorna • Arra a médiumra utal, amely az információ továbbításánál a küldő és a fogadó között az információt átviszi (vagy továbbítja).
Példák csatornákra •
Egy meghatározott rádió frekvencia vagy frekvencia sáv, amelyek kiosztását nemzetközi egyezmények szabályozzák, és valamilyen előre meghatározott, betű vagy szám, vagy kódszó alapján azonosítható (például a OIRT 1-es csatorna) . Például: – –
•
A Wi-Fi 1-13 nem-bérelt csatornát tartalmaz a 2412MHz és a 2484MHz közötti sávban, 5MHz-es lépésekben. Televíziós csatornák mint például az MTV 1 csatornája, amit az OIRT 1-es csatornáján, horizontális polarizációval, a 49,75 MHz-en sugároznak.
Egy szoba az Internet Relay Chat (IRC) hálózaton vagy más csevegőrendszerben, amelyben a résztvevők képesek egymással kommunikálni.
Kommunikációs csatornák típusai Egyirányú kommunikáció: szimplex • Televíziós műsorszórás • Kereskedelmi rádió műsorszórás (nem értve ide a CB (Citizen's Band) rádiót, PMR (Personal Mobile Radio) rádiót stb.) • Személyhívó rendszerek • Teletext rendszerek • Biztonsági (felügyeleti és/vagy riasztó) rendszerek • Műholdas navigációs rendszerek
Kétirányú kommunikáció • A) Félduplex • Pl. half-duplex rendszerre egy olyan út, amelynek nincs kereszteződése, és mindkét végén egy-egy forgalmi lámpa van (például egy útjavítás). A forgalom mindkét irányban folyhat, de a jelzőlámpák szabályozzák, hogy adott időben éppen melyik irány engedélyezett. • Pl. CB rádió is az
Kétirányú kommunikáció • B) Teljes(full)-duplex • Egy telefonrendszer általában full-duplex, mert mind a hívó, mind a hívott egyszerre is beszélhet. • Az előzőknek megfelelően az analógia most egy kétsávos út, ahol egy-egy sáv van kijelölve egy-egy forgalmi irányra. • Példák: Telefon, Mobil telefon stb.
Számítógép-architektúra • A köztudatban egy számítógép két alapvetően elkülöníthető részre bontható: a gép fizikai részére, az úgynevezett hardverre, illetve az ezen a hardveren futó különféle programokra, az úgynevezett szoftverekre. • A számítógép-architektúrák a fenti két részt további szintekre bontják; a ma elfogadott strukturált közelítésmód szerint egy korszerű számítógép egymásra épülő rétegekből áll össze. A rétegek száma legalább kettő, de általában a 6 rétegű strukturális vagy 6 rétegű architektúrák szerint választják szét a különböző működési vagy absztrakciós szinteket. • A szintek bevezetésével együtt be kellett vezetni egy új fogalmat is: a virtuális gépet.
Számítógép-hálózat • Egy olyan speciális rendszer, amely a számítógépek egymás közötti kommunikációját biztosítja. • A számítógép-hálózat lehet fix (kábelalapú, állandó) vagy ideiglenes (mint például a modemen keresztüli kapcsolat). A drótnélküli internet általában vagy a cellás (mobil) szolgáltatásra vagy a WIFI megoldásra épül.
Topológiák • • • • •
PAN: személyi hálózatok (1-3 m) LAN: helyi hálózatok (1 km) MAN: városi háózatok (<10 km) WAN: világ hálózat pl. Internet Műholdas
Hálózati topológia Pont-pont összeköttetés • Csillag topológia - a számítógépek egyazon csomópontra csatlakoznak. Előnye: vonalszakadás esetén csak az adott gép válik használhatatlanná. Hátránya: a szerver túlterheltté válhat. • Gyűrűtopológia - Itt két gyűrű van, az egyiken az adatok a másikon a jelek futnak. Előnye: tovább bővíthető korlátlanul. Hátránya: költséges. • Teljes topológia - a hálózatban résztvevő összes számítógép kapcsolatban van egymással. Előny: közvetlen címzéssel elérhető bármelyik gép. Hátrány: nagy kábeligény, magas költségek. • Fa topológia - Egy gyökérszerverre kapcsolódnak kisebb szerverek, majd azokra tovább a munkaállomások. Előny: korábban kialakított kisebb hálózatokat be lehet építeni. Hátrány: költséges, a központi szerver leállásakor a hálózat nem működik. • Hálós topológia - Minden gép mindegyikkel külön van összekötve. • Csillag-busz hálózat
Adatátviteli/hálózati protokollok • A számítógépes hálózatok számtalan adatátviteli/hálózati protokollt használnak, az átvitel, a hálózat, az átviteli közeg, a feladat, a gép architektúrájának függvényében. A leggyakrabban használt, és legismertebb protokollok (a teljesség igénye nélkül) a következők:
Protokollok • Bluetooth •
DECnet
• Ethernet • • • • • • • • • • • • • •
FDDI Frame Relay HIPPI IEEE 1394 FireWire, iLink IEEE 802.11 IEEE-488 IP IPX Myrinet QsNet RS-232 SPX System Network Architecture Token-Ring
• TCP (A Transmission Control Protocol az internet gerincét alkotó TCP/IP protokollcsalád egyik fő protokollja). • • •
USB UDP X.25
Adatátvitel Kábeles • Nyilvános kapcsolt telefon hálózat – Modemek és behívás
• • • • • • • •
Fix adatátviteli vonalak – bérelt vonalak Időosztásos multiplexálás Csomagkapcsolás Frame Relay PDH Ethernet RS-232 Optikai kábeles átvitel – Szinkron optikai hálózatok
• Fiber distributed data interface
Adatátvitel Vezetéknélküli • Kis távolságú – Infra – Bluetooth
• Közepes távolságú – IEEE 802.11
• Nagy távolságú – – – –
Műhold MMDS többcsatornás multipontos elosztási szolgáltatás SMDS Mobiltelefonon keresztüli adatátvitel • • • •
CDMA kódosztásos többszörös hozzáférés CDPD cellás digitális adatcsomagok GSM TDMA
Átviteli sebesség • Lassú (kb. 30 kbit/sec): általában telefonvonalon történő analóg vagy digitális (ISDN – 64, ill. 128 kbit/s) átvitelre jellemző • Közepes sebességű (kb. 1-20 Mbit/s): ide tartozik a legtöbb lokális hálózat (Ethernet – 10 Mbit/sec, Token Ring – 16 Mbit/sec) • Nagy sebességű (50 Mbit/sec felett): Speciális hálózatok osztálya volt régebben, de mára a 100 Mbit/s-os lokális hálózatok terjednek robbanásszerűen. Elkezdődött a Gigabit/s-os hálózatok fejlesztése is. Valószínűleg rövid időn belül ezt a tartományt fogjuk a nagy sebességű osztályba sorolni
Informatikai biztonság • Az informatikai rendszer olyan – az érintett számára kielégítő mértékű – állapota, amelyben annak védelme az informatikai rendszerben kezelt adatok bizalmassága, sértetlensége és rendelkezésre állása, valamint a rendszer elemeinek sértetlensége és rendelkezésre állása szempontjából zárt, teljes körű, folytonos és a kockázatokkal arányos.
Védekezési lehetőségek • Forgalomszűrés /spamek/: A spamek, kéretlen és tömeges emailek csoportja. • Forgalomszűrés /vírusok, stb. • Tűzfalak • Behatolás érzékelés • Felhasználó azonosító programok/rendszerek • Adat- és kommunikációtitkosítás • Digitális aláírás
Adatfeldolgozás • Az adat informatikai eszközökkel történő feldolgozása. Célja általában a rendelkezésre álló adatok segítségével új információhoz jutás. • Tulajdonképpen enyhe túlzással azt is lehetne mondani, hogy az egész informatika célja nem más, mint az adatok feldolgozása.
Mesterséges intelligencia
Mesterséges intelligencia • Mesterséges intelligenciának (MI) vagy AI (Artificial Intelligence-ből) egy gép, program vagy mesterségesen létrehozott tudat által megnyilvánuló intelligenciát nevezzük. • A fogalmat legtöbbször a számítógépekkel társítjuk.
Számítógépes grafika • A számítógépes grafika fejlődése egyre hatalmasabb eszközt adott a filmipar számára is, ahol a 21. századhoz közeledve a CGI-nek elnevezett technológia vált egyre elterjedté. • A CGI (Computer-Generated Imagery), magyarul „számítógépen létrehozott kép”, a film és egyéb vizuális média készítése során alkalmazott számítógépes grafika legelterjedtebbé vált elnevezése, amely általában 3D-s számítógépes grafikát takar.
Gollam élethű karaktere A Gyűrűk Ura-trilógiából
Virtuális valóság • Számítógépes rendszerek segítségével előállított mesterséges környezet, amellyel a felhasználó virtuális identitása révén lép interakcióba. • A virtuális valóság készítőinek célja lehet egyfelől a fizikai valóság egy szeletének minél pontosabb utánzása, modellezése. Ilyen szimulációs eljárásokat az ipari tervezéstől az orvostudományon át a katonai kiképzésig széles körben alkalmaznak:főként, ha a valóságos folyamat túlságosan költséges vagy feleslegesen veszélyes volna, a virtuális környezetben viszont biztonságosan lehet kísérletezni.
Virtuális valóság
Mi az egészségügyi informatika / orvosi informatika? • Az informatika , számítástechnika , és az egészségügyi ellátás találkozása. Ez jelenti az erőforrások, eszközök, módszerek és a szükséges adatok optimális megszerzését, tárolását, visszakeresését, és az információk felhasználását az egészségügyben. • Egészségügyi informatikai eszközök közé nem csak a számítógépek, hanem a klinikai irányelvek, a hivatalos orvosi terminológia, valamint az információs és kommunikációs rendszerek is beletartoznak. • Megjelenik az ápolás területén, a klinikai ellátásban, a fogászatban, gyógyszertárban, a közegészségügyben, az orvosi kutatásban stb.
Fogalmak • IT (Information Technology): önálló tudományág, amely az adatok rögzítésével, kezelésével, rendszerezésével, továbbításával foglalkozik. • Telemedicina (ICT): A telemedicina a távközlési és informatikai technológiák alkalmazása az egészségügyi ellátás javítása érdekében akkor, amikor a résztvevõk között lényeges távolságot kell áthidalni.
Az egészségügy új paradigmája I. A krónikus betegségek incidenciája növekedett. A történelem folyamán sosem látott mértékben nőtt a születéskor várható élettartam és csökkent a csecsemőhalálozás. Gyorsabban nőnek az eü-re fordított kiadások, mint a GDP. Az eü kiadások a lakosság viszonylag szűk csoportjára koncentrálódnak.
Az egészségügy új paradigmája II. Csak a hatékonyság növekedésével kezelhető a költségrobbanás. Jelentős különbségek alakultak ki országok között, de belül is az átlagos ápolási idő és a sebészeti beavatkozások terén, ami ugyanakkor nem tükröződik a gyógyítás eredményességében.
Az egészségügy új paradigmája III. • Az új eljárások hatalmas beruházási és működési költségekkel járnak (tervezés, minőségellenőrzés!). • A költségek alakulásában az orvosoknak meghatározó szerepük van. • Az egészségmegőrzés, betegségmegelőzés hatékonyan csökkenti a kiadásokat.
Egészségügyi informatika
Egészségügyi szabványosítás • A szabványosítás jellegzetességei • Európai egészségügyi informatikai szabványosítás • Hazai egészségügyi szabványosítás
Az elektronikus kórlap • • • •
A betegrekord története Az elektronikus rekord feladata A betegrekord hasznossági értéke A betegrekord felépítésének általános jellemzése • A betegrekord egyéb felhasználási területei • A mai betegrekord
Alapellátás informatikája • • • • • •
Az alapellátás meghatározása Információrendszerek az alapellátás területén Osztott ellátási rendszer Az információrendszerek kialakulásának szempontjai Az információrendszerek használatának elterjedése Az alapellátási információrendszerek felépítése: – – – – – –
Bázismodul Orvosi ellátási modul Időbeosztási, előjegyzési modul Financiális modul Kommunikációs modul Adatfeldolgozási modul
A járóbeteg-szakellátás informatikája • •
Szakmai teendők összegzése Elektronikus betegkarton – Strukturált megjelenítési forma – Eseményorientált forma – Narratív forma
•
A szakellátási információrendszerek funkciói – – – – – – –
• • •
Betegnyilvántartás Beírási funkció Áttekintés Listázás Emlékeztető funkció Esetösszeállító funkció Költségelemző funkció
A tevékenység minőségi ellenőrzése A szakellátást segítő funkciók A kommunikációt biztosító funkciók
Kórházi információrendszerek (KIR) • A kórházi információrendszerek – vezérelvek, alapvető feladatok • A kórház külső környezete • A kórház belső környezete • A kórház tevékenységei, folyamatai • Működő KIR • A menedzsment információrendszer és a KIR • A KIR és a kutatás
Hatékonyság növelő technológiák az egészségügyben • Klinikai Informatika • Korszerű képalkotó diagnosztika • Korai felismerés, életmentés, csökkenő költségek • Megfelelő információ a megfelelő helyen és időben, legjobb terápia, csökkenő költségek • Minimál invazív beavatkozások • Kisebb trauma, rövidebb rehabilitáció, csökkenő költségek • Source: Russ Coile, Futurescan 2003, SG-2
MRI (Magnetic Resonance Imaging)
Jövőkép • Az egészségügyi informatika óriási fejlődés előtt áll. • Ha nem használjuk: a jövőnket veszítjük el! • Valós igény az informatikára: • • • • •
a biztosító, a finanszírozó, a betegellátás, a management, a beteg részéről.
• Szabványok.
Ajánlott irodalom
KÖSZÖNÖM MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET!
