Медицинская информатика

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 20 февраля 2023 года; проверки требуют 36 правок.
Перейти к навигации Перейти к поиску

BoneXpert software for assisting physicians
Imaging Informatics Computer-based telemedicine devices in operating room
Decision-making information systems in healthcare Neuroinformatics in healthcare

Медицинская информатика вводит концепции и механизмы обработки информации в область медицины.

Медицинская информатика (информатика здравоохранения) — область науки и инженерного дела, целью которой является разработка методов и технологий для сбора, обработки и изучения данных о пациентах,[1] которые могут поступать из различных источников и условий, таких как электронные медицинские карты, результаты диагностических исследований, медицинские сканы. Область здравоохранения предоставляет чрезвычайно широкий спектр проблем, которые можно решить с помощью вычислительных методов.[2]

Медицинская информатика — это спектр междисциплинарных областей, который включает изучение проектирования, разработки и применения вычислительных инноваций для улучшения медицинского обслуживания.[3] Задействованные дисциплины объединяют области медицины с вычислительными областями, в частности компьютерную инженерию, программную инженерию, информационную инженерию, биоинформатику, био-вдохновленные вычисления, теоретическую информатику, информационные системы, науку о данных, информационные технологии,автономные вычисления и поведенческую информатику.[4] В высших учебных заведениях, исследования в области медицинской информатики сосредоточены на применении искусственного интеллекта в здравоохранении и проектировании медицинских устройств на основе встроенных систем.[2] В некоторых странах термин «информатика» также используется в контексте применения библиотековедения к управлению данными в больницах.

«Клинические информатики» — это квалифицированные специалисты в области здравоохранения и социальной защиты, а «клиническая информатика» является специализацией в рамках нескольких медицинских специальностей.

Предметные области информатики здравоохранения

[править | править код]
Примером применения информатики в медицине является информатика биоизображения.

Ян Х. ван Беммель описал медицинскую информатику как теоретические и практические аспекты обработки информации и коммуникации, основанные на знаниях и опыте, полученных в результате процессов в медицине и здравоохранении.[2]

An example of how image processing can be applied to radiography.
Пример того, как 2D-преобразование Фурье может быть использовано для удаления нежелательной информации из рентгеновского снимка.

Факультет клинической информатики определил шесть высокоуровневых областей основной компетенции для клинических информатиков:[5]

  • Здоровье и благополучие на практике
  • Информационные технологии и системы
  • Работа с данными и аналитическими методами
  • Стимулирование человеческих и организационных изменений
  • Принятие решений
  • Ведущие команды и проекты в области информатики.

Инструменты для поддержки практикующих врачей

[править | править код]

Специалисты по клинической информатике используют свои знания об уходе за пациентами в сочетании с пониманием концепций, методов и инструментов информатики здравоохранения:

  • оценить потребности в информации и знаниях медицинских работников, пациентов и их семей.
  • характеризовать, оценивать и совершенствовать клинические процессы,
  • разрабатывать, внедрять и совершенствовать системы поддержки принятия врачебных решений, а также
  • руководить или участвовать в закупках, настройке, разработке, внедрении, управлении, оценке и постоянном совершенствовании клинических информационных систем.

Врачи сотрудничают с другими специалистами в области здравоохранения и информационных технологий в разработке инструментов медицинской информатики, которые способствуют безопасному, действенному, своевременному уходу за пациентами, ориентированному на пациента и справедливому. Многие клинические информатики также являются специалистами по информатике.

Разочарование, испытываемое многими практикующими врачами, описано в книге «Почему врачи ненавидят свои компьютеры».[6]

Телемедицина и телемедицинское обслуживание

[править | править код]

Смотрите также: Телемедицина

Система телемедицины. Федеральный центр нейрохирургии в Тюмени, 2013

Телемедицина — это распространение услуг и информации, связанных со здоровьем, с помощью электронных информационных и телекоммуникационных технологий. Это позволяет осуществлять дистанционный контакт с пациентом и клиницистом, уход, консультации, напоминания, обучение, вмешательство, мониторинг и удаленную госпитализацию. Телемедицина иногда используется как синоним или в более ограниченном смысле для описания удаленных клинических услуг, таких как диагностика и мониторинг. Удаленный мониторинг, также известный как самоконтроль или тестирование, позволяет медицинским работникам дистанционно наблюдать за пациентом с помощью различных технологических устройств. Этот метод в основном используется для лечения хронических заболеваний или специфических состояний, таких как болезни сердца, сахарный диабет или астма. Эти услуги могут обеспечить результаты для здоровья, сопоставимые с традиционными очными встречами с пациентами, обеспечить большее удовлетворение пациентов и могут быть экономически эффективными.[7] Телереабилитация (или электронная реабилитация — это предоставление реабилитационных услуг по телекоммуникационным сетям и Интернету. Большинство видов услуг делятся на две категории: клиническая оценка (функциональные способности пациента в его или её окружении) и клиническая терапия. Вот некоторые области реабилитационной практики, в которых изучалась телереабилитация: нейропсихология, патология речи, аудиология, трудотерапия и физиотерапия. Телереабилитация может обеспечить терапию людям, которые не могут поехать в клинику из-за инвалидности пациента или из-за времени в пути. Телереабилитация также позволяет специалистам по реабилитации участвовать в клинической консультации на расстоянии.

Информатика в клинических исследованиях

[править | править код]

Информатика клинических исследований (CRI) — это раздел информатики здравоохранения, который пытается повысить эффективность клинических исследований с помощью методов информатики. Некоторые из проблем, решаемых CRI, следующие: создание хранилищ данных о здравоохранении, которые могут быть использованы для исследований, поддержка сбора данных в клинических испытаниях с использованием систем электронного сбора данных, оптимизация этических одобрений и продлений (в Соединенных Штатах ответственным органом является местный институциональный наблюдательный совет), ведение хранилищ данных прошлых клинических испытаний (не идентифицированных). CRI — довольно новая отрасль информатики, и она столкнулась с трудностями роста, как и любая перспективная область. Некоторые проблемы, с которыми сталкивается CRI, — это способность статистиков и архитекторов компьютерных систем работать с персоналом клинических исследований при проектировании системы и отсутствие финансирования для поддержки разработки новой системы. Исследователям и команде по информатике трудно координировать планы и идеи, чтобы разработать систему, которая была бы проста в использовании для исследовательской группы, но при этом соответствовала системным требованиям компьютерной команды. Недостаток финансирования может стать препятствием для развития CRI. Многие организации, проводящие исследования, изо всех сил пытаются получить финансовую поддержку для проведения исследования, не говоря уже о том, чтобы инвестировать эти деньги в информационную систему, которая не принесет им больше дохода или не улучшит результаты исследования (Embi, 2009). Способность интегрировать данные из нескольких клинических испытаний является важной частью информатики клинических исследований. Инициативы, такие как PhenX Toolkit и Информационная система измерения результатов, сообщаемых пациентами, инициировали общие усилия по улучшению вторичного использования данных, собранных в прошлых клинических испытаниях на людях. Инициативы CDE, например, направлены на то, чтобы разработчики клинических испытаний могли использовать стандартизированные исследовательские инструменты (форма отчета о случае).[8] Параллельными усилиями по стандартизации способа сбора данных являются инициативы, которые предлагают неидентифицированные данные клинических исследований на уровне пациентов для загрузки исследователями, которые хотят повторно использовать эти данные. Примерами таких платформ являются Project Data Sphere,[9] dbGaP, Import[10] или запрос данных клинического исследования[11]. Проблемы информатики в форматах данных для обмена результатами (обычные CSV-файлы, одобренные FDA форматы, такие как модель табуляции данных исследования CDISC) являются важными проблемами в области информатики клинических исследований. Существует ряд мероприятий в рамках клинических исследований, которые CRI поддерживает, в том числе:

  • более эффективный сбор и комплектование данных
  • улучшение набора персонала для участия в клинических испытаниях
  • оптимальная разработка протокола и эффективное управление
  • набор пациентов и управление ими
  • сообщение о неблагоприятных событиях
  • соответствие нормативным требованиям
  • хранение, передача данных[12]
  • хранилища данных завершенных клинических испытаний (для вторичных анализов)
Пример схемы «интегрированного хранилища данных» (IDR)

Одним из фундаментальных элементов биомедицинских и переводческих исследований является использование интегрированных хранилищ данных. Исследование, проведенное в 2010 году, определило «интегрированное хранилище данных» (IDR) как хранилище данных, объединяющее различные источники клинических данных для поддержки запросов по целому ряду функций, похожих на исследовательские.[13] Интегрированные хранилища данных — это сложные системы, разработанные для решения множества проблем, начиная от управления идентификацией, защиты конфиденциальности, семантической и синтаксической сопоставимости данных из разных источников и, самое главное, удобного и гибкого запроса.[14] Развитие области клинической информатики привело к созданию больших наборов данных с данными электронной медицинской карты, интегрированными с другими данными (такими как геномные данные). Типы хранилищ данных включают хранилища оперативных данных (ODSS), хранилища клинических данных (CDWs), витрины клинических данных и клинические реестры.[19] Хранилища оперативных данных, созданные для извлечения, передачи и загрузки перед созданием склада или витрин данных.[15] Хранилища клинических реестров существуют уже давно, но их содержимое специфично для конкретного заболевания и иногда считается архаичным.[15] Хранилища клинических данных и clinical data storages считаются быстрыми и надежными. Хотя эти крупные интегрированные хранилища оказали значительное влияние на клинические исследования, они по-прежнему сталкиваются с проблемами и барьерами. Одной из больших проблем является требование получения этического одобрения советом по институциональному обзору (IRB) для каждого исследовательского анализа, предназначенного для публикации.[20] Некоторые исследовательские ресурсы не требуют одобрения IRB. Например, CDW с данными умерших пациентов были деидентифицированы, и для их использования не требуется одобрение IRB.[13][14][15] Ещё одна проблема — это качество данных. Методы, учитывающие предвзятость (например, использование методов сопоставления показателей склонности), предполагают, что собрана полная медицинская карта. Инструменты, которые проверяют качество данных (например, указывают на недостающие данные), помогают в выявлении проблем с качеством данных.[16]

Трансляционная биоинформатика

[править | править код]

Трансляционная биоинформатика (TBI) — относительно новая область, которая появилась в 2000 году, когда была опубликована последовательность генома человека.[17] Обычно используемое определение ЧМТ является пространным и может быть найдено на веб-сайте AMIA. Проще говоря, ЧМТ можно было бы определить как сбор колоссальных объёмов данных, связанных со здоровьем (биомедицинских и геномных), и перевод этих данных в индивидуально подобранные клинические объекты.[17] Сегодня область ЧМТ подразделяется на четыре основные темы, которые кратко описаны ниже:

  • Клинические большие данные — это набор электронных медицинских записей, которые используются для инноваций. Основанный на фактических данных подход, который в настоящее время практикуется в медицине, предлагается объединить с практической медициной для достижения лучших результатов для пациентов. Как объясняет генеральный директор калифорнийской компании Apixio, занимающейся когнитивными вычислениями, Даррен Шутле, уход может быть лучше адаптирован к пациенту, если данные могут быть собраны из различных медицинских записей, объединены и проанализированы. Кроме того, комбинация подобных профилей может служить основой для персонализированной медицины, указывающей на то, что работает, а что нет при определённом заболевании (Marr, 2016).
  • Геномика в клинической помощи
    Геномные данные используются для идентификации генов, вовлеченных в неизвестные или редкие состояния/синдромы. В настоящее время наиболее активной областью использования геномики является онкология. Идентификация геномного секвенирования рака может определить причины чувствительности и резистентности к лекарственным средствам в процессе онкологического лечения.
  • Omics for drugs discovery and repurposing
    Повторное использование препарата — привлекательная идея, которая позволяет фармацевтическим компаниям продавать уже одобренный препарат для лечения другого состояния / заболевания, для которого препарат изначально не был одобрен FDA. Наблюдение за «молекулярными сигнатурами при заболевании и сравнение их с сигнатурами, наблюдаемыми в клетках» указывает на возможность способности лекарства излечивать и/или облегчать симптомы заболевания.
  • Персонализированное геномное тестирование
    В США несколько компаний предлагают услуги «напрямую потребителю» (DTC) генетическое тестирование. Компания, которая проводит большую часть тестирования, называется 23andMe. Использование генетического тестирования в здравоохранении вызывает множество этических, юридических и социальных проблем; один из главных вопросов заключается в том, готовы ли поставщики медицинских услуг включать предоставленную пациентом геномную информацию, обеспечивая при этом непредвзятую (несмотря на глубокие знания генома) и высококачественную помощь. Задокументированные примеры включения такой информации в процесс оказания медицинской помощи показали как положительное, так и отрицательное воздействие на общие результаты, связанные со здравоохранением.

Поддержка принятия решений, искусственный интеллект и машинное обучение в здравоохранении

[править | править код]

Смотрите также: Искусственный интеллект в сфере здравоохранения

Рентгенограмма руки с автоматическим расчетом костного возраста с помощью компьютерной программы

Пионером в использовании искусственного интеллекта в здравоохранении был американский биомедицинский информатик Эдвард Х. Шортлифф. Эта область связана с использованием алгоритмов машинного обучения и искусственного интеллекта для имитации человеческого познания при анализе, интерпретации и понимании сложных медицинских данных и данных здравоохранения. В частности, ИИ — это способность компьютерных алгоритмов аппроксимировать выводы, основанные исключительно на входных данных. Программы искусственного интеллекта применяются в таких областях, как процессы диагностики, разработка протоколов лечения, разработка лекарств, персонализированная медицина, а также мониторинг и уход за пациентами. Большая часть отраслевого внимания внедрения ИИ в секторе здравоохранения сосредоточена на системах поддержки принятия клинических решений. По мере сбора большего количества данных алгоритмы машинного обучения адаптируются и обеспечивают более надежные ответы и решения. Многие компании изучают возможности использования больших данных в сфере здравоохранения. Многие компании изучают рыночные возможности в сферах «технологий оценки, хранения, управления и анализа данных», которые являются важнейшими частями отрасли здравоохранения.[18] Многие компании изучают возможности использования больших данных в сфере здравоохранения. Многие компании изучают рыночные возможности в сферах «технологий оценки, хранения, управления и анализа данных», которые являются важнейшими частями отрасли здравоохранения.[19]

Примеры крупных компаний, которые внесли свой вклад в алгоритмы ИИ для использования в здравоохранении:

  • IBM Watson Oncology находится в стадии разработки в Мемориальном онкологическом центе имени Слоуна — Кеттеринга и Кливлендской клинике. IBM также сотрудничает с CVS Health над применением искусственного интеллекта при лечении хронических заболеваний и с Johnson & Johnson над анализом научных работ, чтобы найти новые связи для разработки лекарств. В мае 2017 года IBM и Политехнический институт Ренсселера начали совместный проект под названием «Расширение прав и возможностей в области здравоохранения с помощью аналитики, обучения и семантики» (HEALS), целью которого является изучение использования технологии искусственного интеллекта для улучшения здравоохранения.
  • Ганноверский проект Microsoft в партнерстве с Орегонским университетом здравоохранения и науки анализирует медицинские исследования, чтобы спрогнозировать наиболее эффективные варианты медикаментозного лечения рака для пациентов. Другие проекты включают анализ медицинских изображений прогрессирования опухоли и разработку программируемых клеток.
  • Платформа DeepMind от Google используется Национальной службой здравоохранения Великобритании для выявления определенных рисков для здоровья с помощью данных, собранных с помощью мобильного приложения. Второй проект с NHS включает анализ медицинских изображений, собранных у пациентов NHS, для разработки алгоритмов компьютерного зрения для обнаружения раковых тканей.
  • Tencent работает над несколькими медицинскими системами и сервисами. К ним относятся AI Medical Innovation System (AIMIS), служба диагностической медицинской визуализации на базе искусственного интеллекта; WeChat Intelligent Healthcare; и Tencent Doctorwork
  • Подразделение венчурного капитала Intel Intel Capital недавно инвестировало в стартап Lumiata, который использует искусственный интеллект для выявления пациентов из группы риска и разработки вариантов лечения.
  • Компания Kheiron Medical разработала программное обеспечение для глубокого обучения для выявления рака молочной железы на маммограммах.
  • Фрактальная аналитика инкубировала Qure.ai который фокусируется на использовании глубокого обучения и искусственного интеллекта для улучшения радиологии и ускорения анализа диагностических рентгеновских снимков.
Илон Маск представил робота-хирурга, который имплантирует мозговой чип Neurolink
  • Компания Neuralink разработала нейропротез следующего поколения, который сложным образом взаимодействует с тысячами нервных путей в мозге.[18] Их технология позволяет высокоточному хирургическому роботу вставлять чип размером примерно с четверть дюйма вместо куска черепа, чтобы избежать случайной травмы.[18]

Обработка медицинских сигналов

[править | править код]

Важным применением информационной инженерии в медицине является обработка медицинских сигналов.[2] Это относится к генерации, анализу и использованию сигналов, которые могут принимать различные формы, такие как изображение, звук, электрические или биологические.[20]

Вычисление медицинских изображений и информатика визуализации

[править | править код]

Информатика медицинских изображений и компьютеризация медицинских изображений разрабатывают вычислительные и математические методы для решения проблем, связанных с медицинскими изображениями и их использованием для биомедицинских исследований и клинической помощи. Эти области направлены на извлечение клинически значимой информации или знаний из медицинских изображений и компьютерный анализ изображений. Методы могут быть сгруппированы в несколько широких категорий: сегментация изображений, регистрация изображений, физиологическое моделирование на основе изображений и другие.

Единая медицинская информационно-аналитическая система в России

[править | править код]

Наряду с разработкой информационных систем департаменты информационных технологий и здравоохранения Москвы договорились о разработке системы, которая улучшила бы общественные услуги медицинских учреждений. Решая проблемы, возникающие в существующей системе, правительство Москвы распорядилось разработать систему, которая обеспечит упрощенную электронную запись в государственные клиники и автоматизирует работу медицинских работников на первом уровне.

Система, разработанная для этих целей, называлась ЕМИАС (Единая медицинская информационно-аналитическая система) и представляет собой электронную медицинскую карту с большинством других услуг, установленных в системе, которая управляет потоком пациентов, содержит интегрированную в систему амбулаторную карту и предоставляет возможность управлять консолидированным управленческим учетом и персонализированный список медицинской помощи. Кроме того, система содержит информацию о доступности медицинских учреждений и различных врачей.

Внедрение системы началось в 2013 году с организации единой компьютерной базы данных для всех пациентов в городе, включая интерфейс для пользователей. ЕМИАС был внедрен в Москве и области, и планируется, что проект должен распространиться на большую часть страны.

Инициативы стран

[править | править код]

Европа — Европейская федерация медицинской информатики

Бразилия — Бразильское общество информатики здравоохранения

Индия — Индийская ассоциация медицинской информатики

Китай — Информатика здравоохранения в Китае

См. также

[править | править код]

Связанные понятия

[править | править код]

Стандарты клинических данных

[править | править код]

Алгоритмы

[править | править код]

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ Imhoff, M (2002). «Health Informatics». Evaluating Critical Care: 255—256. Дата обращения: 14 февраля 2023. Архивировано 14 февраля 2023 года.
  2. ↑ 1 2 3 4 Sami HR, Reynolds NC (7 May 2021). Talavera F, Busis NA, Lorenzo N (eds.). «Medical informatics in neurology: What Is Medical Informatics?, Signal Processing, Image Processing». Дата обращения: 14 февраля 2023. Архивировано 2 января 2021 года.
  3. ↑ Nadri H, Rahimi B, Timpka T, Sedghi S (August 2017). «The Top 100 Articles in the Medical Informatics: a Bibliometric Analysis». Journal of Medical Systems. 41 (10): 150. Дата обращения: 18 февраля 2023. Архивировано 18 февраля 2023 года.
  4. ↑ Shortliffe EH, Cimino JJ, eds. (2014). Biomedical Informatics: Computer Applications in Health Care and Biomedicine (4th ed.). London: Springer-Verlag. Дата обращения: 18 февраля 2023. Архивировано 18 февраля 2023 года.
  5. ↑ «Core Competency Framework for Clinical Informaticians». Faculty of Clinical Informatics. Retrieved 26 December 2022. Дата обращения: 18 февраля 2023. Архивировано 10 февраля 2023 года.
  6. ↑ «Why Doctors Hate their Computers». The New Yorker. Retrieved 26 December 2022. Дата обращения: 18 февраля 2023. Архивировано 23 февраля 2023 года.
  7. ↑ Salehahmadi Z, Hajialiasghari F (January 2013). «Telemedicine in iran: chances and challenges». World Journal of Plastic Surgery. 2 (1): 18-25. Дата обращения: 18 февраля 2023. Архивировано 18 февраля 2023 года.
  8. ↑ Huser V, Shmueli-Blumberg D (August 2018). "Data sharing platforms for de-identified data from human clinical trials". Clinical Trials. 15 (4): 413—423. doi:10.1177/1740774518769655. PMID 29676586. S2CID 4993178.
  9. ↑ Share, Integrate & Analyze Cancer Research Data. Project Data Sphere. Дата обращения: 21 февраля 2023. Архивировано 21 февраля 2023 года.
  10. ↑ National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID), National Institutes of Health (NIH). United States Health and Human Services (HHS). Дата обращения: 20 февраля 2023. Архивировано 10 февраля 2023 года.
  11. ↑ ClinicalStudyDataRequest.com. ideaPoint, Inc. Дата обращения: 21 февраля 2023. Архивировано 21 февраля 2023 года.
  12. ↑ Huser V, Sastry C, Breymaier M, Idriss A, Cimino JJ (October 2015). "Standardizing data exchange for clinical research protocols and case report forms: An assessment of the suitability of the Clinical Data Interchange Standards Consortium (CDISC) Operational Data Model (ODM)". Journal of Biomedical Informatics. 57: 88—99. doi:10.1016/j.jbi.2015.06.023. PMC 4714951. PMID 26188274.
  13. ↑ 1 2 MacKenzie SL, Wyatt MC, Schuff R, Tenenbaum JD, Anderson N (June 2012). "Practices and perspectives on building integrated data repositories: results from a 2010 CTSA survey". Journal of the American Medical Informatics Association. 19 (e1): e119—24. doi:10.1136/amiajnl-2011-000508. PMC 3392848. PMID 22437072.
  14. ↑ 1 2 Wade TD, Zelarney PT, Hum RC, McGee S, Batson DH (December 2014). "Using patient lists to add value to integrated data repositories". Journal of Biomedical Informatics. 52: 72—7. doi:10.1016/j.jbi.2014.02.010. PMC 4134416. PMID 24534444.
  15. ↑ 1 2 3 Clinical Data Repositories: Warehouses, Registries, and the Use of Standards // Clinical Research Computing: A Practitioner's Handbook. — Academic Press, 2016. — P. 173–85. — ISBN 978-0128031452. — doi:10.1016/B978-0-12-803130-8.00009-9.
  16. ↑ Huser V, DeFalco FJ, Schuemie M, Ryan PB, Shang N, Velez M, Park RW, Boyce RD, Duke J, Khare R, Utidjian L, Bailey C (2016). "Multisite Evaluation of a Data Quality Tool for Patient-Level Clinical Data Sets". eGEMs. 4 (1): 1239. doi:10.13063/2327-9214.1239. PMC 5226382. PMID 28154833.
  17. ↑ 1 2 Tenenbaum JD (February 2016). "Translational Bioinformatics: Past, Present, and Future". Genomics, Proteomics & Bioinformatics. 14 (1): 31—41. doi:10.1016/j.gpb.2016.01.003. PMC 4792852. PMID 26876718.
  18. ↑ 1 2 3 Pisarchik AN, Maksimenko VA, Hramov AE (October 2019). "From Novel Technology to Novel Applications: Comment on "An Integrated Brain-Machine Interface Platform With Thousands of Channels" by Elon Musk and Neuralink". Journal of Medical Internet Research. 21 (10): e16356. doi:10.2196/16356. PMC 6914250. PMID 31674923. S2CID 207818415. Архивировано 15 августа 2021. Дата обращения: 20 февраля 2023.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)
  19. ↑ Quan XI, Sanderson J (December 2018). «Understanding the Artificial Intelligence Business Ecosystem». IEEE Engineering Management Review. 46 (4): 22-25. Дата обращения: 20 февраля 2023. Архивировано 4 января 2022 года.
  20. ↑ Lyons R (2010). Understanding Digital Signal Processing. Prentice Hall.
Источник — https://ru.wikipedia.org/ruwiki/w/index.php?title=Медицинская_информатика&oldid=140432765