医学数据信息和知识课件

1、医学数据信息和知识1 第二章 医学数据、 信息和知识 医学数据信息和知识2 医学数据和计量症状学医学数据和计量症状学 医学数据医学数据 医学数据与信息医学数据与信息 医疗数据的变异医疗数据的变异 医疗数据的解释医疗数据的解释 计量症状学计量症状学 检查的诊断价值检查的诊断价值 症状的情报价值症状的情报价值 症状预测价值的评估方法症状预测价值的评估方法 教学要求教学要求 通过本课学习，学生应该能够：通过本课学习，学生应该能够： 区分医学数据和信息区分医学数据和信息 描述医学数据的变异来源描述医学数据的变异来源 医学信息的类型及其量的计算医学信息的类型及其量的计算 医学数据信息和知识3 第一节 医

2、学数据、信息和知识的定义与关系 数据（数据（Data）：为分析所预备的单个条目。为分析所预备的单个条目。 一条数据一条数据( A datum)：在这里是指对病人的一项观察。：在这里是指对病人的一项观察。 医学数据医学数据(medical data)：有关一个病人的观察的集合。有关一个病人的观察的集合。 信息（信息（Information）：带有某种解释或者附加含义的成带有某种解释或者附加含义的成 组的数据。组的数据。从数据中抽出的有意义或者有用的事实。简称之为解释过从数据中抽出的有意义或者有用的事实。简称之为解释过 的数据的数据(interpreted data)。 知识（知识（Knowled

3、ge）：一组用于从数据和信息中创造信息的一组用于从数据和信息中创造信息的 规则、公式或者探索方法。规则、公式或者探索方法。 医学数据信息和知识4 医疗过程中医疗过程中 数据、信息与知识数据、信息与知识 病人病人 推理推理 观察观察 计划计划 信息 知识 治疗 数据 医学数据信息和知识5 小结：小结： 三者的区别在于加工与抽象的不同三者的区别在于加工与抽象的不同 数据数据 信息信息 知识知识 医疗过程的知识生产特点医疗过程的知识生产特点 知识增量是目的知识增量是目的 医学数据信息和知识6 叙述叙述(narrative)：由医生纪录。 测量数值测量数值(numerical measurements

4、)：血压、体温、 化验值等。 编码数据（编码数据（coded data）：）： 文本数据文本数据(textual data)：某些以文本形式报告的结果。 记录的信号记录的信号(recorded signals)：心电图、脑电图等等。 图像图像( ( image) ：X线等。 第二节第二节 医学数据医学数据 医学数据的类型医学数据的类型 （从表现形式划分）（从表现形式划分） 医学数据信息和知识7 计量资料（计量资料（measurement data）：对每个观察对象 的观察指标用定量的方法测定该指标的数值大小数值大小所得的资 料。一般用度量衡单位表示，如身高、体重、浓度等等。 计数资料计数资料(

5、enumeration data)：先将观察对象的观察 指标按性质或者类别进行分组，然后计数各组该观察指标 的数目数目所得的资料。如人群的血型分布。 等级分组资料：等级分组资料：具有计数资料的性质，同时又兼有半定 量的性质。如化验结果的加号。 上述的资料可以转化。 医学数据的类型（从分布角度划分）医学数据的类型（从分布角度划分） 医学数据信息和知识8 此外，还有一种类似的对此外，还有一种类似的对变量变量（被观察单位的特征或（被观察单位的特征或 指标）的分类方法：指标）的分类方法： 分类变量（分类变量（categorical variable）：）：定性变量，定性变量，有两个有两个 或多个互不相

6、容的类别或属性。又进一步分为无序分类和或多个互不相容的类别或属性。又进一步分为无序分类和 有序分类。无序分类包括二项分类和多项分类。有序分类。无序分类包括二项分类和多项分类。 数值变量数值变量(numerical variable)：定量变量，定量变量，也就是计量也就是计量 资料。以连续形式存在的，如生理信号、资料。以连续形式存在的，如生理信号、ECG、EKG等。等。 有时可以数值化的数据与一段自由文本存放在一起。在计有时可以数值化的数据与一段自由文本存放在一起。在计 算机病历中往往存储这种混合式的数据（文字和数据）。算机病历中往往存储这种混合式的数据（文字和数据）。 固定和活动图像是另一类的

7、混合数据，有时还附有自由文固定和活动图像是另一类的混合数据，有时还附有自由文 本式的文字评述。本式的文字评述。 医学数据的类型（变量分类）医学数据的类型（变量分类） 医学数据信息和知识9 变量类型变量类型变量值表现变量值表现实例实例 资料资料 类型类型 数量变量数量变量定量（具体数值）定量（具体数值）身高（身高（cmcm） 计量计量 资料资料 分分 类类 变变 量量 无无 序序 二分类二分类对立的两类属性对立的两类属性性别（男，女）性别（男，女） 计数计数 资料资料 多分类多分类不相容的多类属性不相容的多类属性血型（血型（A,B,OA,B,O） 有有 序序 多分类多分类 类间有程度差异的属类间

8、有程度差异的属 性（又称等级资料）性（又称等级资料） 文化程度（初中、文化程度（初中、 高中、大学高中、大学.） 医学数据和变量的分布类型医学数据和变量的分布类型 医学数据信息和知识10 每一条医疗数据至少应当包括每一条医疗数据至少应当包括4种元素：种元素： 病人姓名（如韦小宝）病人姓名（如韦小宝） 问题的属性或参数（如年龄）问题的属性或参数（如年龄） 参数的值（如参数的值（如40） 观察的时间（如观察的时间（如1999年年9月月5日日9：12） 医学数据的组成医学数据的组成 姓名姓名属性属性属性值属性值观察时间观察时间 赵大宝赵大宝诊断诊断抑郁性精神病抑郁性精神病2003-2-12 赵大宝赵

9、大宝年龄年龄402003-2-12 医学数据信息和知识11 仪器内仪器内仪器间仪器间 观察者观察者 总变异总变异 生物学上生物学上分析或方法性上分析或方法性上 个体个体仪器仪器 个体内个体内个体间个体间观察者间观察者间观察者内观察者内 医学数据的变异医学数据的变异变异的来源变异的来源 变异变异(variation)(variation) 同值个体同指标之同值个体同指标之 间的差异叫间的差异叫变异变异。 医学数据信息和知识12 医学数据变异程度的测量医学数据变异程度的测量 医疗数据通常不能提供完全的信息。也不能用肯定医疗数据通常不能提供完全的信息。也不能用肯定 程度来确认病人。一条数据可能因为不

10、精确和或不准确程度来确认病人。一条数据可能因为不精确和或不准确 而偏离实际值。对其变异程度的测量可以有以下指标：而偏离实际值。对其变异程度的测量可以有以下指标： 精密度：同一对象反复测量值的一致性。精密度：同一对象反复测量值的一致性。 正确度：被测值与其正确度：被测值与其“真值真值”的接近程度。的接近程度。 精确度：一致性以及与其精确度：一致性以及与其“真值真值”的接近程度。的接近程度。 从测量误差的角度来说，精确度是测得值的随机误从测量误差的角度来说，精确度是测得值的随机误 差和系统误差的综合反映。差和系统误差的综合反映。 医学数据信息和知识13 第三节第三节 医学信息医学信息 有关信息的定

11、义至今多达百余种。从有关信息的定义至今多达百余种。从 信息论的角度出发，目前大多数学者接受的信息论的角度出发，目前大多数学者接受的 定义是：定义是：“信息具有物质属性，是物质的存信息具有物质属性，是物质的存 在方式及运动的规律和特点的表征，是事物在方式及运动的规律和特点的表征，是事物 及其现象的内外特征、相互联系及作用的反及其现象的内外特征、相互联系及作用的反 映。映。”从不同角度可得出不同的定义。我们从不同角度可得出不同的定义。我们 介绍几种具有代表性的观点。介绍几种具有代表性的观点。 医学数据信息和知识14 R.V.L. Hartley. Transmission of Informati

12、onTransmission of Information. Bell System Technical Journal, 7(4):535-563, 1928. 符符 息的数量也就确定了。息的数量也就确定了。 信息是指有新内容、新知识的消息。信息是指有新内容、新知识的消息。 首次 从通信的角度 (1888-1970) 哈特莱 医学数据信息和知识15 香农 信息是二次不定 性之差。不定性就是对事物认识不清楚，不 知道。信息就是消除人们认识上的不定性。 1916-1916-20012001 A Mathematical Theory of Communication in the Bell Sy

13、stem Technical Journal (1948). 医学数据信息和知识16 维纳 Norbert Wiener (1894-1964) 信息既不是物质又不是能量，信息就是信息。 医学数据信息和知识17 钟义信 信息是事物存在方式或运动状态，信息是事物存在方式或运动状态， 以及这种方式以及这种方式/ /状态的直接的或间接的状态的直接的或间接的 表述。表述。从本质上讲，信息是事物自身从本质上讲，信息是事物自身 显示其存在方式和运动状态的属性，显示其存在方式和运动状态的属性， 是客观存在的事物现象。是客观存在的事物现象。 信息与认知主体有着密切的联系，信息与认知主体有着密切的联系， 信息必

14、须通过主体的主观认知才能被信息必须通过主体的主观认知才能被 反映和揭示反映和揭示。 医学数据信息和知识18 信息的性质（个）：信息的性质（个）： 信息的内涵及特性很多，一般可以从以下九个方面描述信息的内涵及特性很多，一般可以从以下九个方面描述 其信息的性质与内涵。其信息的性质与内涵。 （1 1） 信息的相对性：信息的相对性： 一方面对于同一事物，不同的观察者获得的信息量一方面对于同一事物，不同的观察者获得的信息量 是不同的。另一方面，不同的用户对信息的认识和需求是不同的。另一方面，不同的用户对信息的认识和需求 也是不同的。因此，对信息系统的开发既要考虑共性的也是不同的。因此，对信息系统的开发既

15、要考虑共性的 应用，也要考虑个性化需求。应用，也要考虑个性化需求。 （2 2） 信息的事实性：信息的事实性： 事实性是信息最基本的属性。如果在信息系统中收集事实性是信息最基本的属性。如果在信息系统中收集 的信息不符合事实，则信息毫无价值。的信息不符合事实，则信息毫无价值。 （3 3） 信息的转移性：信息的转移性： 信息在时间上或空间上可以从一点转移到另一点。信息在时间上或空间上可以从一点转移到另一点。 时间上的转移称之为储存，而空间上的转移称之为通信。时间上的转移称之为储存，而空间上的转移称之为通信。 医学数据信息和知识19 （4 4） 信息的变换性：信息的变换性： 信息是可以变换的信息是可以

16、变换的, ,它可以由不同的载体和不同的方法来载荷。它可以由不同的载体和不同的方法来载荷。 信息的变换性可以根据不同用户的不同需求，采用不同的信息表现信息的变换性可以根据不同用户的不同需求，采用不同的信息表现 方式和方法来加工处理。例如，可以采用数据二维表的结构方式表方式和方法来加工处理。例如，可以采用数据二维表的结构方式表 达，也可以采用直方图等直观方式来表达。达，也可以采用直方图等直观方式来表达。 （5 5） 信息的有序性：信息的有序性： 信息的有序性，一方面信息可以用来消除系统的不稳定性，增信息的有序性，一方面信息可以用来消除系统的不稳定性，增 加系统的有序性；另一方面信息本身也可根据一定

17、的规则进行编码。加系统的有序性；另一方面信息本身也可根据一定的规则进行编码。 编码质量的好坏，直接影响系统的稳定性和整体编码质量的好坏，直接影响系统的稳定性和整体 质量。质量。 （6 6） 信息的动态性：信息的动态性： 信息是随事物变化而改变的客观反映。这种变化大多数表现为信息是随事物变化而改变的客观反映。这种变化大多数表现为 信息本身内容的变化，对于信息系统来讲，就是增加记录、修改记信息本身内容的变化，对于信息系统来讲，就是增加记录、修改记 录或者删除记录。进而要求整个信息系统也要做相应的调整和对信录或者删除记录。进而要求整个信息系统也要做相应的调整和对信 息进行加工处理。息进行加工处理。

18、医学数据信息和知识20 （7 7） 信息的时效性：信息的时效性： 信息是有寿命的。脱离了事物源的信息，因为不再能够反信息是有寿命的。脱离了事物源的信息，因为不再能够反 映变化了的事物的新的状态和本质，它的效用就会逐渐减映变化了的事物的新的状态和本质，它的效用就会逐渐减 低，直至信息效用完全丧失。在开发信息系统时，要充分低，直至信息效用完全丧失。在开发信息系统时，要充分 注意信息系统的响应速度，以保证处理信息的同步，确保注意信息系统的响应速度，以保证处理信息的同步，确保 信息的真实有效性。例如，天气预报信息就必须保证提前信息的真实有效性。例如，天气预报信息就必须保证提前 获知，才会产生社会的和经

19、济的价值。获知，才会产生社会的和经济的价值。 （8 8） 信息的共享性：信息的共享性： 信息可以被无限制的复制、传播或分配给众多用户，为大信息可以被无限制的复制、传播或分配给众多用户，为大 家而共享。基于这一特点，就要求信息的录入、加工、传家而共享。基于这一特点，就要求信息的录入、加工、传 输、存储、复制等所有的处理环节确保信息的准确性，又输、存储、复制等所有的处理环节确保信息的准确性，又 要求信息系统处理的高效率。这样真实有效的信息才能够要求信息系统处理的高效率。这样真实有效的信息才能够 为更多的用户共享。为更多的用户共享。 （9 9） 信息的可转化性：信息的可转化性： 信息在一定的条件下，

20、可以转化为物质、能量、时间或其信息在一定的条件下，可以转化为物质、能量、时间或其 他，其中最主要的条件是被人们合理而有效的利用，达到他，其中最主要的条件是被人们合理而有效的利用，达到 知而获智。信息的利用才能产生知识的积累，才能转化成知而获智。信息的利用才能产生知识的积累，才能转化成 为知识经济。为知识经济。 医学数据信息和知识21 为了更好地掌握信息的内涵，我们需要 引进一个概念全信息：即同时考虑到事 物存在方式和运动状态的外在形式、内在含 义和效用价值的认识论层次上的信息。 仅考虑形式因素的信息语法信息 仅考虑内容因素的信息语义信息 仅考虑效用因素的信息语用信息 2021-5-16医学数据信息和知识22 包括两种基本的类型：包括两种基本的类型： 病人信息（病人信息（patient-specific）：信息来）：信息来 自于病人治疗。如数值、文本、图像。自于病人治疗。如数值、文本、图像。 知识信息（知识信息（knowledge-based）：有关）：有关 于医疗保健的科学文献。即以研究和实践为于医疗保健的科学文献。即以研究和实践为 基础的科学知识纪录。基础的科学知识纪录。 一、医学信息的类型一、医学信息的类型 医学数据信息和知识23 二、信息量的计算二、信息量的计算 根据香农的定义，一条消息的