CIS(医院信息系统扫盲)PPT课件.ppt

临床信息系统 5 1临床信息系统概述 2 临床信息系统定义 临床信息系统 ClinicalInformationSystem CIS 是指利用计算机软硬件技术 网络通讯技术对病人信息进行采集 存贮 处理 传输 为临床医护和医技人员所利用 为提高医疗质量服务的信息系统 3 HIS与CIS的主要区别 HISCIS系统中心以医院为中心以病人为中心主要数据人流 物流 财流数据病人医疗数据主要目标实现医院信息化管理提高医疗质量主要内容面向事务管理面向医疗过程服务客户医院各级管理人员医务人员所需资源较少巨大 4 HIS与CIS的主要区别 HIS以事务管理为主要内容 它的功能明确 数据易于结构化CIS以医疗过程为主要内容 医疗过程是一个基于医学知识和医疗经验的推理 决策的智能化过程面对的患者个体性强而重复性差 数据不易结构化 5 HIS与CIS的相互关系 CIS与HIS相互区别相互依存相互关联HIS是CIS的基础CIS是HIS发展的必由之路 6 5 2临床信息系统的产生和应用 7 5 2 1政策变化是CIS产生的外因 美国早期HIS的应用 支持医保结算 处理庞大数据 20世纪80年代保险政策变化 支付金额取决于诊断相关组分类法 医院改变自己的运营理念从限额中获取尽可能大的盈利将重点由管理信息转向临床信息 8 例如一位病人诊断为支气管哮喘 DRG编号为097 可支付4531美元 而诊断为哮喘合并慢性阻塞性肺气肿 DRG编号为088 则可支付7455美元 而DRG又取决于病历资料的综合分析 这就要求医院信息系统中应包括更多的病人临床医疗信息 9 5 2 2医疗服务是CIS产生的内因 医院的职能 提供医疗服务 使病人恢复健康医院之间的竞争 主要是疗效医疗服务 提高疗效 必须对临床信息进行最优化的管理CIS是以病人为中心的 为提高医疗质量的临床医疗信息管理系统 它的直接用户是医生 护士 医技人员 10 5 2 3发达国家临床信息系统的应用 20世纪80年代欧美开始应用CISJohnsHopkins大学Maria J Ball 前世界医学信息学会主席 的专题报告 临床信息学 新世纪的指南美国HIMSS于2002年对4000多CIO的报告显示 医院CIO最关心的问题 选择 加强CIS的建设 达42 居第三 医院CIO认为目前最重要的应用 选择 CIS 达74 居第一 11 5 2 4我国临床信息系统的启动 20世纪末我国医药卫生体制改革的深入医院逐步向市场经济转轨城镇职工医疗保险制度推行新的医疗诉讼规定促使了CIS在中国的启动我国近几年来CIS的研究开发取得了一些成效 主要是医学图象系统和实验室信息系统 我国CIS的研制和应用尚在初级阶段 12 5 3临床信息系统范畴 13 临床信息系统范畴 包括了所有以临床信息管理为核心的系统电子病历 护理信息系统 医学图象存档及通信系统 放射信息系统 实验室信息系统 临床监护信息系统 手术麻醉信息系统 专家决策支持信息系统 临床诊疗指导 临床诊疗路径 14 5 3 1电子病历和医生工作站系统 电子病历 ElectronicPatientRecord EPR 是指用计算机信息技术 以电子信息为载体 记录病人发病情况 病情变化和诊疗情况的病案 电子病历不仅包含了纸质病历的所有信息 更重要是 它能将纸质病历中各种类型的信息都变为计算机能识别和理解的格式化数据予以输入 存储 处理 查询 15 一电子病历 EPR与HIS是相互关联EPR可借助医疗决策支持系统 提高医疗质量可借助于广域网 实现信息共享EPR是临床信息系统的真正体现具体见第七章 16 二医生工作站系统 定义 协助医生完成日常医疗工作的计算机应用程序卫生部2002年将其归类于临床信息系统是临床信息系统初级阶段功能 支持EPR的实现 提供临床决策支持功能 如即时查询 含有的各种智能化的知识库 如用药指南作用 成为HIS和EPR之间的一座桥梁 17 智能化医生工作站 18 5 3 2护理信息系统和护士工作站系统一护理信息系统 NIS 是指利用计算机 网络技术 帮助护士对病人信息进行采集 管理 为病人提供全方位护理服务的信息系统 NIS和HIS是相互关联的是临床信息系统的真正体现具体见第七章 19 5 3 2护理信息系统和护士工作站系统 护士工作站系统 定义 协助护士对患者完成日常的护理工作的计算机应用程序卫生部2002年将其归类于临床信息系统是临床信息系统初级阶段功能 对医嘱核对 处理 执行情况进行管理协助护士完成护理及病区日常管理工作作用 是NIS和HIS间的一座桥梁 20 5 3 3实验室信息系统和医学图象存档及通信系统 实验室信息系统 LIS 针对临床实验室信息处理 并提供分析 诊断支持的信息系统 20世纪70年代已在发达国家推广应用将在第9章予以详细介绍医学图象存档及通信系统 PACS 针对医学图处理和应用的综合信息系统PACS产生于20世纪80年代将在第8章详细介绍 21 5 3 4放射学信息系统 RadiologyInformationSystem RIS 5 3 4 1RIS概念5 3 4 2RIS研制开发基础 关键技术5 3 4 3RIS各模块介绍5 3 4 4RIS与HIS的联接与关系5 3 4 5RIS的系统环境 22 5 3 4 1RIS概念 放射学信息系统 RadiologyInformationSystem RIS 是指利用计算机技术 对放射学科室数据信息 包括图片影像信息 完成输入 处理 传输 输出自动化的计算机软件系统 信息处理特点 一般数据信息 包括受检者 病人或体检者 信息 检查申请信息 检查结果及结论信息 以及科室运作 管理的其它辅助信息 特殊数据信息 图像信息处理 如各种形式和来源的图像或动态影像数据的采集 传输 存储 以及图像显示的处理 RIS一般具有预约 登记 影像处理 报告 信息查询统计等功能 23 随着医学影像学的发展 医院开始设立影像科 把依靠医学影像技术进行诊断 治疗的科室进行统一管理 因为这些科室的医疗业务过程是类似的 与之相适用 原应用于放射科的RIS应用也得到扩展 因此 目前的RIS已包含核磁共振 MRI 超声诊断 内窥镜等医学影像科室的信息系统 或者说 把这些科室的信息系统也归为RIS 24 5 3 4 2RIS研制开发基础 关键技术 1 系统构架技术良好的系统架构将有利于构建一个功能组合灵活 权限控制方便 运行安全稳定的RIS 早期的RIS大多是某一平台 单一的可执行文件 由于RIS涉及的图像领域多样化 RIS用户科室配置的个性化 单一的RIS界面难以满足应用需求 采用统一框架 配以丰富可选功能模块 使用户可以灵活配置系统功能和界面 是RIS构架技术的发展方向 25 2 报告模板构建技术 RIS的基本工作流程和要求在各医学影像科室是比较一致的 如申请登记 预约安排 统计查询等 各科室差异最大的是检查报告内容 业务逻辑 报告格式 因此 熟悉各科室的业务逻辑 为其开发相应的报告模板框架是RIS开发的关键技术 要求框架能表达 容纳相应专业的各种业务逻辑 并使用户能方便地不断地丰富报告模板 26 3 图像处理技术 图像信息是RIS要处理的一类特殊信息 由于不同科室有不同形式的静态图像和动态影像 RIS必须对其进行有效的获取 必要的格式转换和显示处理 图像处理能力的强弱是RIS技术水平的重要指标 要进行RIS开发 必须掌握一定的图像处理技术 27 4 图像存储传输技术 由于RIS涉及各种图像 影像数据 其数据量巨大 而且图像存储格式又多种多样 因此 RIS设计中 存储技术的选定和存储方案的制定也是关键技术之一 目前 在这方面 RIS有和专门处理图像存储传输问题的PACS 图像归档和传输系统 集成的趋势 即使作独立产品 也趋于直接采用或移植PACS的有关技术 28 5 程序升级技术 由于计算机技术的发展和RIS应用需求的变化 以及不可避免的程序Bugs RIS常需要不断升级更新 对于客户有限的小公司 这问题的解决相对简单 但对拥有众多用户的大公司 程序升级成为一个重要技术问题 最新趋势是基于良好的模块化系统构架 采用智能升级解决方案 现有程序包含足够的版本状态信息 升级程序检测现有程序版本及和升级组件的相容性 自动决定升级更新相应组件 从而支持网络远程升级 使升级方便 快捷 安全 自动化 29 5 3 4 3RIS各模块介绍 1 一般事务和系统配置2 检查预约模块3 检查登记模块4 图像采集模块5 检查报告模块6 报告查询模块7 统计报表模块 30 1 一般事务和系统配置 无论包括多少子模块 RIS应具备下列一些基本功能 1 用户管理和登录 2 用户权限管理 3 常用字典维护 4 医技号规则设置 31 1 用户管理和登录 由于医疗工作要求绝对的安全性 无论单机或网络RIS 必须有用户管理和登录控制 所有系统的合法用户必须先注册登记 一般由主任或主任授权完成 用户使用系统前必须输入用户名和口令进行登录 身份验证 32 2 用户权限管理 对合法用户 仍然需要根据其工作岗位和职责的不同 对其使用系统功能的权限进行分配 一般先定义一定权限的权限组或 角色 或 岗位 然后把具体工作人员归到各 角色 可以在 角色 权限基础上增加或去除某人的某权限 33 3 常用字典维护 系统需要对其用到的字典及有关参数选项提供维护和设置界面 如科室设置 报告类型 设备登记 预约排班 报告项目 注意事项等字典 系统参数根据系统设计不同各不相同 34 4 医技号规则设置 影像科等医技科室检查登记时都应该给予影象图片标识号 如放射科的 X光号 CT室的 CT号 不同的医院 科室可能采用不同的编号策略 因此 系统能够通过 医技号生成器 进行设置 以适应不同的需求 又不致产生错误 这是RIS必有的一种设置 35 36 2 检查预约模块 很多影像检查由于检查资源限制或检查准备要求 需要进行检查预约 因此 RIS应提供检查预约功能 预约资源的定义 组织是预约工作的基础 要有较好的资源描述结构 适应灵活 自动的预约 37 3 检查登记模块 检查之前必须对检查申请的有关信息进行登记 包括病人身份信息 住院或门诊信息 申请人 检查要求等 若和HIS联接 应可通过住院号或病人卡号获取病人信息 具有医生工作站的 还可获得住院病人的医嘱信息和收费信息 38 4 图像采集模块 图像采集是图像处理的基础 图像采集模块一般以图像来源的不同形式而分别对待 影像科室的图像来源一般有数值图像 CT MRI DSA IUVS 模拟图像 X线胃肠机 超声仪 电子内窥镜 光学图像 X片 照片 显微镜图像等 等几大类 RIS针对不同图像类别采用不同的图像采集技术 要求该模块能灵活支持上述多种图像采集方式 39 5 检查报告模块 检查报告模块 关键是报告模板的建立和应用 报告的内容 格式各专业各不相同 通过相应模板的使用 能简化 方便报告内容的输入 提高工作效率 40 6 报告查询模块 系统应对已完成的检查和报告提供查询手段 一般能对检查登记的各项数据进行单独或组合统计查询 且查询结果能方便地进入报告浏览或修改界面 支持根据某项或某些指标的结果进行大样本的瞬时查询 则更具有实用性 特别对医务人员进行专业总结和学术研究提供方便 41 7 统计报表模块 对RIS有关工作量 费用 报告 预约情况进行统计报表 这类统计报表一般应能根据用户需求进行定制 因不同医院在管理 核算模式上可能有区别 42 5 3 4 4RIS与HIS的联接与关系 1 RIS与HIS的一般联系方式RIS和HIS是密切相关 互相联系的 RIS在病人管理和收费管理对HIS存在依赖性 而RIS的结果又可借HIS传输到各个临床工作站直接为临床服务 RIS和HIS随时交换数据信息 实现信息共享 43 当RIS和HIS为同一软件开发商提供时 它们容易实现无缝联结 保持数据一致和系统稳定 当不为同一开发商时 往往需要额外开发接口程序 接口一般为动态链接库形式 供双方程序调用 一般RIS需要从HIS获取病人基本信息 申请 医嘱 信息 收费状态信息 向HIS发布报告状态 发布检查结果 确认收费等 互操作功能和权限要有适当设置和控制 44 2 从HIS获取有关信息 1 获取病人信息HIS系统一般都采用一种或多种病人标识号或标识卡 因此 最简单的病人信息获取方法就是用和HIS一致的病人标识号或卡 如住院号 门诊号 医保卡 病人卡等 从HIS读取信息 对住院病人 也可调出按科室 病区组织的病人清单供选择 45 2 获取申请信息 RIS可从HIS中的医嘱获取检查申请信息 但需要定义一个医嘱项目和检查项目的对应转换表 RIS进入申请登记界面 按相应功能按钮即可获得有关检查申请清单 并确认 补充登记有关申请信息 根据HIS的约定 应只读取已审核确认的医嘱 对以上医生工作站的HIS系统 可在工作站上进行更详细的检查申请 通过接口直接在RIS数据库中生成RIS申请登记 进入RIS即可直接看到 就象是在RIS中登记的一样 46 3 向HIS提交发布信息 发布报告信息当和HIS联接时 RIS在完成检查 报告 审核通过后 应向HIS发布报告 发布后的报告不得修改 发布的错误报告可以收回和重发 但不能删除 有可跟踪记录 发布的报告和RIS内部报告完全一致 可以在HIS其它部分打印 47 5 3 4 5RIS的系统环境 这里主要介绍RIS网络的系统配置原则 为了保证RIS网络的快速 稳定运行 可遵循以下原则进行RIS系统环境配置 1 网络相对独立2 服务器专用3 工作站硬件配置适当高配 48 1 网络相对独立 网络相对独立的含义是 RIS系统的服务器 工作站尽量集中在1个交换机上 或2个堆叠或直接级联的交换机上 由于RIS图像数据量大 对网络带宽要求较高 所以网络骨干速度应采用1G或以上 100M到桌面 交换机性能要好 49 2 服务器专用 服务器是RIS网络的核心 其性能和稳定性影响整个RIS网络 因此一般主张RIS服务器专用 也方便管理 对C S结构的RIS系统 服务器指数据库服务器和图像存储服务器 50 3 工作站硬件配置适当高配 由于RIS工作站需要进行图像处理 要快速运行系统 对系统硬件配置要求较高 特别是显示设备 内存和CPU 若需配图像采集卡 要确保其显卡和采集卡相容 51 5 3 5人工智能与临床决策支持系统 5 3 5 1人工智能概念5 3 5 2知识的表达5 3 5 3知识推理技术5 3 5 4知识获取5 3 5 5临床支持决策系统 52 5 3 5 1人工智能概念 1 人工智能定义人工智能 ArtificialIntelligence AI 是一门探索和模拟人的感觉和思维过程的规律 并设计出类似人某些智能的智能机器的科学 通常是指利用计算机模拟人 主要指专家 的思维和推理的一门科学 53 人工智能是由计算机科学 控制论 信息论 生理学 神经学 心理学 语言学 数学和哲学等多种学科相互渗透而形成的一门综合性新兴学科 它试图去了解人类是如何去学习 认知 思想 表达的 并根据人类的这些天然职能行为去设计一些职能机器 它们具有近似人的职能 能够运用知识 认识问题和解决问题 54 2 人工智能研究范畴 人工智能研究范畴很广 有专家系统 ExpertSystem 自然语言处理 NaturalLanguageProcessing 机器人学 Robotics 自动程序设计 AutomaticProgramming 学习理论 Learning 问题解决 ProblemSolving 归纳及理论证实 DeductionTheoremProving 等 55 3 人工智能原理 智能的高低是以知识拥有程度和有效运用知识能力为主要评估标准 因此人工智能的工作原理包括知识的表达 知识的获取 知识推理 系统构成技术等方面内容 56 5 3 5 2知识的表达 知识的表达 KnowledgeRepresentation 指知识的形式化或模式化 所谓知识是指一些事实 概念 规则 规律 方法 技术以及应用它们能力的综合体 医学知识可以概括为二大类 第一类是科学知识 例如医学书籍 文献 第二类是经验知识 例如医学专家长期积累提炼的治疗原则和方法 57 所谓表达是指描述这些事物的一组约定 是上述知识的符号化过程 知识表达技术就是利用计算机对系统中所需的各种知识进行组织 设计各种数据结构 即知识表示方法 使得人工智能程序能有效的利用这些知识进行推理和做出决策 58 知识表达的方法 语义网表示法 谓词逻辑表示法 框架表示法 产生式表示法 目前医学人工智能多用到语义网 SemanticNetwork 表示法 语义 主要是指语言结构 如词 短语 句子 段落等 及其意义上的联系 语义网是一种基于广义图的表示法 由结点和弧所组成 其中结点表示事实 概念和事件等 而弧表示它们之间相互关系 语义网是我们研制开发医学专家系统和电子病历常用方法 59 UMLS是美国国家图书馆资助开发的医学描述性语言 可使用语义网方法描述医学术语 一部分学者认为XML eXtensibleStylesheetLanguage 可延伸标示语言 较UMLS更为先进 能更好的支持基于Internet多层结构的系统 60 5 3 5 3知识推理技术 知识推理 KnowledgeInference 是指利用计算机技术 在知识表达基础上使用形式化的知识模型 进行机器思维 求解问题 从而实现知识推理的智能操作过程 知识推理过程就是问题求解过程 其技术就是使问题从初始状态转移到目标状态的方法和途径 例如搜索路线 演算步骤 符号串 语句集等 以便从问题初始状态 沿着最优化最经济的路径 有效的转移到所要求的目标状态 61 例如医学专家系统的临床诊断 问题的初始状态是病人的症状 体征 化验结果等 在诊断知识库等基础上 经过人机对话形式的知识推理过程 一步一步 最后转移到目标状态 疾病诊断和医疗方案 62 5 3 5 4知识获取 知识获取 KnowledgeAcquisition 是指从知识源发现 吸取 构造和组织知识 使之形成系统知识库的过程 知识表达 知识获取和知识推理三者关系 通过知识表达 将获取的知识进行构造和组织 存储在知识库中 然后利用其中知识进行机器推理 求解问题 因此知识表达和知识获取是知识推理的前提 而知识推理是利用知识表达和知识获取的求解过程 63 知识获取的主要方式 人工移植 通常通过人工智能设计师 计算机工程师与医学专家对话交流 将其医学知识 理论知识和实践经验 通过人机交互移植到知识库中 机器学习 即在人工智能系统中 机器通过学习 获取知识 对知识库进行增加 删除 修改 更新 这种学习可以在人工示教监督之下进行 也可以由系统指导监督下自学 机器感知 即人工智能系统在调试运行过程中 通过机器视觉 例如文字 图像识别 机器听觉 例如语音识别 机器触觉 例如温度识别 等途径 直接感知外部世界 输入自然信息 获得知识 64 机器感知最富于挑战性的是如何识别和理解自然语言 可采用的方式有问答系统 语音识别系统 手书文字识别系统等 一旦这个问题解决 人们将可以方便准确的使用自己的语言 文字与计算机交流 而不必学习专门的程序设计语言 不必进行费时费工的输入操作 65 5 3 5 5临床支持决策系统 临床决策支持系统 ClinicalDecisionSupportSystem CDSS 的定义 用人工智能技术对临床医疗工作予以辅助支持的信息系统 它可以根据收集到的病人资料 做出整合型的诊断和医疗意见 提供给临床医务人员参考 Wyatt和Spiegelhaltev的定义 根据两项或两项以上的病人数据 主动生成针对具体病例的建议的知识系统 这个定义说明了CDSS组成的三要素 医学知识 包括知识的表达和知识的获取 病人数据以及针对具体病例的建议 根据病人数据所做的知识推理 66 医学专家系统的基本结构和功能 目前开发应用的CDSS主要是医学专家系统 医学专家系统是基于医学知识库的知识利用系统 是一种求解问题的计算机程序系统 它可以像具有某一医学领域或学科知识 能力 经验的专家一样分析和判断复杂的临床问题 并利用专家推理方法来求解这些问题 专家系统不同于一般数据库系统 它所存储的不是医学问题答案 而是用于推理知识的知识和能力 67 医学知识库 该库存放被系统化组织的某一医学领域的书本知识 常识以及专家经验 可通过计算机以电子方式访问和解释 以供系统推理判断 知识库具有存储 检索 删除 修改 扩充功能一般包括标准词库和词库中各个术语间的关系 推理机 它能利用医学知识库 依照推理方法去求解所遇到的临床问题 咨询解释器 即人机接口 它能将用户提出问题 提供的临床信息转换成推理机可以理解的信息 并将推理结论如诊断 治疗方案转达给用户 68 知识获取 即专家系统与真实专家之间的界面 即通过人工移植或机器学习的方法将专家知识输入到医学知识库中 例如 一个冠心病专家系统开发过程大致如下 首先要和心脏病专家进行一系列讨论 获取有关冠心病的医学知识及相关的其他医学知识和常识 还有专家的诊断治疗经验 并确认要解决的问题 第二步对上述知识 经验进行概括 抽象 形成概念并建立各种关系 第三步将这些知识形式化 形成专门的医学知识库 69 第四步选择某种方式建立问题求解的推理机制 建成原型系统 第五步通过多次测试评析 进行改进以完成系统 这个系统可以像心脏病专家一样 对疾病信息进行分析推理 诊断是否患有冠心病 以及制定治疗方案 而整个专家系统应该是一个不断循环反复的改进 扩充和完善的过程 70 早在1959年美国的Ledley等首次将布尔代数和Bayes定理作为计算机诊断的数学模型 并以此诊断了一组肺癌病例 形成专家系统雏形 1976年 美国斯坦福大学的Shortliffe等研制成功用于鉴别细菌传染及治疗的著名医学专家系统 MYCIN 并建立了一整套专家系统的开发理论 71 1982年 美国匹兹堡大学的Miller等发表了著名的Internist I内科计算机辅助诊断系统 其知识库中包含了572种疾病 约4500种症状 1991年美国哈佛医学院Barnett等开发的 解释 软件 包含有2200种疾病和5000种症状