Informatyka medyczna

Informatyka medyczna – dział informatyki oraz inżynierii biomedycznej zajmujący się komputerowym wspomaganiem diagnostyki medycznej i terapii pacjentów (również profilaktyki i rehabilitacji), metodami tworzenia i obsługiwania systemów informatycznych do wspomagania zarządzania podmiotami systemu opieki zdrowotnej oraz zbieraniem, przetwarzaniem i udostępnianiem danych o pacjentach[1].

Wiedzę w zakresie tej dziedziny można uzyskać kształcąc się w szkole ponadpodstawowej w zawodzie technika elektroniki i informatyki medycznej oraz w ramach studiów wyższych na kierunkach technicznych (np. inżynieria biomedyczna, informatyka) poprzez wybór specjalizacji w tym zakresie.

Zagadnienia informatyki medycznej

Systemy informatyczne wspomagające administrację jednostek ochrony zdrowia

Systemy te są stosowane m.in. w celu komputerowej rejestracji pacjentów, zarządzania wykorzystaniem zasobów laboratoryjnych i diagnostycznych, a także zaopatrzenia jednostek ochrony zdrowia w leki oraz w urządzenia i materiały medyczne. Oprócz tego są one stosowane w celach takich jak ewidencja środków trwałych i nietrwałych jednostki ochrony zdrowia, a także zagadnienia kadrowo-płacowe kadry medycznej i pomocniczej. Pełnią one funkcję centralną w systemie informatyki medycznej[2]

System informatyczny wspomagający administrację szpitala nazywany jest HIS (ang. Hospital Information System). System ten jest dzielony na część kliniczną (obejmującą m.in. systemy diagnostyczne EKG i RTG) oraz część administracyjną (obejmującą m.in. szpitalną kuchnię, pralnię, aptekę oraz dział rozliczeń), w polskich warunkach utrzymującą ścisły związek z Narodowym Funduszem Zdrowia, będącym jej głównym płatnikiem[3]

Medyczne bazy danych

Przykładowy widok Elektronicznej Dokumentacji Medycznej

Medyczne bazy danych gromadzą ogólnoewidencyjne oraz specjalistyczne dane o pacjentach. Zastępują one tradycyjną kartotekę medyczną i usprawniają dostęp do informacji medycznej[4]. Pod względem sprzętu i oprogramowania medyczne bazy danych nie różnią się w znacznym stopniu od baz danych stosowanych w innych celach, jednak posiadają pewne cechy szczególne m.in. multimedialny charakter (oprócz wartości tekstowych i liczbowych, pola rekordów bazy danych zawierają wyniki badań w postaci obrazów i sygnałów), a także dostępność danych, charakteryzujących się różnym źródłem, w formie jednego zasobu. Ponadto z medycznymi bazami danych związane są szczególne wymagania związane z ochroną danych osobowych i tajemnicy lekarskiej. Bazy danych mają zwykle bezpośredni związek z systemami wspomagającymi administrację szpitala oraz specjalistycznymi systemami przetwarzającymi sygnały medyczne i systemami związanymi z obrazowaniem medycznym[5].

Innym rodzajem medycznych baz danych są bazy danych bibliograficznych, ułatwiające lekarzom wykonywanie zadań związanych z przestrzeganiem zasad medycyny opartej na dowodach oraz pracą naukową, gromadzące publikacje naukowe. Jedną z największych medycznych baz danych bibliograficznych jest m.in. „Medline”[6].

Od 1 stycznia 2019 roku w Polsce istnieje obowiązek prowadzenia dokumentacji medycznej w standaryzowanej postaci elektronicznej[7].

Komputerowa rejestracja, przetwarzanie i analiza sygnałów medycznych

Sygnały biomedyczne są źródłami informacji niezbędnych do trafnej diagnozy patologii. Praca diagnosty jest wspierana przez systemy komputerowe zapewniające akwizycję oraz analizę sygnałów medycznych. Sygnałami mającymi najszersze zastosowanie w badaniach medycznych są sygnały w których zmienną jest czas, a także obrazy. Sygnały medyczne mogą być pozyskiwane w sposób ciągły (np. w ramach monitorowania pacjenta) oraz w ramach jednorazowego badania. Stosowane w medycynie urządzenia umożliwiają akwizycję sygnałów medycznych (głównie biopotencjałów – napięć elektrycznych powstających w wyniku przepływów jonowych, będących podstawą przekazywania bodźców, w komórkach) za pomocą czujników pomiarowych[8]. W celu poddania sygnału przetwarzaniu oraz analizie, konieczna jest zamiana sygnału analogowego na sygnał cyfrowy za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego[9]. Sygnały mogą być następnie filtrowane (odszumiane), wzmacniane, analizowane, archiwizowane i udostępniane. Mogą być w nich rozpoznawane wzorce oraz mogą być wykorzystywane do alarmowania[10].

Systemy informatyki medycznej rejestrują m.in. takie sygnały jak EKG (napięcia zbierane na powierzchni ciała, pochodzące od pobudzonych komórek mięśnia sercowego), EEG (rejestrowane zmiany potencjału elektrycznego na powierzchni czaszki, odzwierciedlające pracę mózgu), czy EMG (będące wynikiem elektrycznej aktywności mięśni podczas skurczu)[11].

Standardami zapisu i przesyłu sygnałów medycznych są m.in. SCP-ECG (ang. Standard Communicatoion Protocol for Electrocardiography) i MFER (ang. Medical Waveform Format Encoding Rules)[12].

Komputerowe wspomaganie obrazowania medycznego

Komputerowe wspomaganie obrazowania medycznego jest stosowane w celu wzmocnienia i maksymalnego wykorzystania ludzkich zdolności do rozwiązywania problemów związanych z interpretacją obrazów medycznych[13]. Systemy informatyki medycznej określane jako RIS (Radiological Information System) oraz PACS (Picture Archiving and Communication System) służą gromadzeniu i udostępnianiu obrazów medycznych (m.in. zapewnieniu bezpieczeństwa składowania i udostępniania danych obrazowych oraz automatyzacji przesyłania obrazów pomiędzy urządzeniami diagnostycznymi, serwerami PACS i stacjami diagnostycznymi), a także przetwarzaniu obrazów w taki sposób by po odpowiednim działaniu komputera uzyskać obraz, który możemy uznać za lepszy (np. poprawienie ogólnej jakości obrazu, poprawienie percepcji obrazu, uwydatnienie cech obrazu użytecznych ze względu na analizę i interpretację)[14], lub poprzez automatyczną analizę obrazu uzyskać sparametryzowane informacje jego temat, mogące podlegać dalszej wspomaganej komputerowo interpretacji[15]. W tych celach wykorzystuje się metody sztucznej inteligencji, analizy danych, detekcji, przetwarzania i klasyfikacji informacji[16]. Przetworzone informacje są udostępniane lekarzom oraz zapisywane w szpitalnej bazie danych[17].

Integracji medycznych urządzeń obrazujących, serwerów, stacji roboczych i innych elementów infrastruktury ośrodka medycznego służy zbiór standardów DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) dotyczący przetwarzania, składowania i transmisji medycznych danych obrazowych. Standaryzacja ta obejmuje archiwizację, komunikację oraz integrację PACS w medycznych systemach informacyjnych[18].

Rozwijane są również systemy wizualizacji obrazowanego medycznego oparte o rzeczywistość rozszerzoną[19].

Systemy wspomagania decyzji klinicznych

Systemy wspomagania decyzji klinicznych to systemy komputerowe, które na drodze analizy dużych ilości danych pacjentów mogą dostarczyć lekarzowi wskazania dotyczące decyzji klinicznych. Decyzje kliniczne mogą być wspomagane w sposób bezpośredni (systemowa sugestia decyzji diagnostycznej i terapeutycznej na bazie modeli decyzyjnych) oraz pośredni (dostarczenie dowodów, faktów i argumentów, wykorzystując dane historyczne oraz z dane z publikacji medycznych)[20]. Zaliczane są do nich m.in. systemy eksperckie, czyli programy składające się z bazy wiedzy (wszystkie wiadomości z dziedziny wiedzy, zapisane w sformalizowany i uporządkowany sposób), maszyny wnioskującej (część programu przetwarzająca dostępną wiedzy tak, aby uzyskać odpowiedzi na pytania zadane przez użytkownika systemu) oraz interfejsu użytkownika (mechanizm służący przekazywaniu pytań do systemu i uzyskiwaniu odpowiedzi)[21].

Przykładem systemu pomocy w podejmowaniu decyzji klinicznych jest element zintegrowanego szpitalnego systemu informatycznego HELP, odpowiadający za przekazywanie powiadomień i alarmów o stanie zdrowia pacjenta, analizę procesów lub wyników laboratoryjnych, a także tworzenie diagnoz, proponowanie terapii, czy tworzenie klinicznych protokołów[22].

Komputerowo wspomagana terapia

Robot chirurgiczny SRI-led Trauma Pod

Wspomaganie komputerowe jest wykorzystywane m.in. w leczeniu farmakologicznym oraz przy wykonywaniu zabiegów operacyjnych. Leczenie farmakologiczne może być wspierane przez systemy gromadzące dane o zaleceniach lekarzy oraz kontrolujące sumienność i terminowość ich realizacji, a także monitorujące efekty działania podawanych leków. Zabiegi operacyjne mogą być natomiast wspomagane przy zastosowaniu robotów medycznych, umożliwiających lekarzowi wykonywanie zabiegów przy pomocy konsoli sterującej[23].

Telemedycyna

Zobacz też

Przypisy

  1. ↑ informatyka medyczna, [w:] Encyklopedia PWN [online] [dostęp 2020-05-10].
  2. ↑ Tadeusiewicz 2011 ↓, s. 24–26.
  3. ↑ Tadeusiewicz 2011 ↓, s. 40–41.
  4. ↑ Tadeusiewicz 2014 ↓, s. 158–161.
  5. ↑ Tadeusiewicz 2011 ↓, s. 67–73.
  6. ↑ Tomasz Pięciak: Specjalizowane archiwa medyczne (bazy danych). 2008. [dostęp 2020-04-16].
  7. ↑ Kinga Łuszczyńska: Obowiązek tworzenia elektronicznej dokumentacji medycznej od 1 stycznia 2019 r.. 2018-12-07. [dostęp 2020-04-16].
  8. ↑ Kuniszyk-Jóźkowiak 2011 ↓, s. 19.
  9. ↑ Kuniszyk-Jóźkowiak 2011 ↓, s. 11.
  10. ↑ Tadeusiewicz 2011 ↓, s. 104.
  11. ↑ Kuniszyk-Jóźkowiak 2011 ↓, s. 19–20.
  12. ↑ Tadeusiewicz 2011 ↓, s. 110–118.
  13. ↑ Przelaskowski 2006 ↓, s. 9.
  14. ↑ Przelaskowski 2006 ↓, s. 17.
  15. ↑ Tadeusiewicz 2011 ↓, s. 133–137.
  16. ↑ Przelaskowski 2006 ↓, s. 48.
  17. ↑ Tadeusiewicz 2011 ↓, s. 139.
  18. ↑ Przelaskowski 2006 ↓, s. 57–59.
  19. ↑ Sundeep Mishra, Hologram the future of medicine – From Star Wars to clinical imaging, „Indian Heart J”, 69 (4), 2017, s. 566–567, DOI: 10.1016/j.ihj.2017.07.017, PMID: 28822534, PMCID: PMC5560900.
  20. ↑ Paulina Jasłowska, Michał Jasłowski, Ireneusz Jóźwiak. Zastosowanie systemów wspomagania decyzji klinicznych w diagnozowaniu chorób rzadkich. „Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej: Organizacja i Zarządzanie”, s. 120, 2017. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej. ISSN 1641-3466. [dostęp 2020-04-22]. 
  21. ↑ Rudowski 2003 ↓, s. 99–106.
  22. ↑ Łukasz Galaś, Jakub Wójcik, Medyczne Systemy Ekspertowe, Katowice: Śląska Wyższa Szkoła Informatyki w Chorzowie, 2006 [dostęp 2020-05-10].
  23. ↑ Ryszard Tadeusiewicz: Informatyka medyczna. W: Maciej M. Sysło (red. nauk.): Homo Informaticus, czyli człowiek w zinformatyzowanym świecie. Warszawa: Warszawska Wyższa Szkoła Informatyki, 2012, s. 183–186. ISBN 978-83-921270-6-2.

Bibliografia

  • Wiesława Kuniszyk-Jóźkowiak: Przetwarzanie sygnałów biomedycznych. Lublin: Instytut Informatyki UMCS, 2011. ISBN 978-83-62773-09-1.
  • Artur Przelaskowski: Komputerowe wspomaganie obrazowej diagnostyki medycznej. Warszawa: 2006.
  • Robert Rudowski: Informatyka Medyczna. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2003. ISBN 83-01-14056-9.
  • Ryszard Tadeusiewicz: Informatyka Medyczna. Lublin: Instytut Informatyki UMCS, 2011. ISBN 978-83-62773-16-9.
  • Ryszard Tadeusiewicz: Informatyka Medyczna. W: Tomasz Goban-Klas: Komunikowanie w ochronie zdrowia – interpersonalne, organizacyjne i medialne. Kraków: Wolters Kluwer Polska, 2014, s. 158–161. ISBN 978-83-264-3346-7.

Linki zewnętrzne

Media użyte na tej stronie

Electronic medical record.jpg
Autor: unknown, Licencja: GPL
An electronic medical record example
SRI Trauma Pod.jpg
Autor: SRI International, Licencja: CC BY-SA 3.0
The SRI-led Trauma Pod, developed for DARPA as a next-generation mobile robotic surgery platform for the military