最新医学数据挖掘_计算机辅助医学概论

1、医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学计算机辅助医学概论（下）概论（下）医学数据挖掘_计算机辅助医学概论提纲提纲关于课程关于课程1 1背景知识背景知识2 2基本概念基本概念3 3应用实例应用实例4 4医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学的必要性计算机辅助医学的必要性随需而得的决策支持随需而得的决策支持更有效的治疗更有效的治疗A “Fundamental Theorem” of Biomedical Informatics“A person working in partnership with an information resource is betterbetter t

2、han that same person unassisted.”Friedman, “Fundamental Theorem” of Biomedical Informatics医学数据挖掘_计算机辅助医学概论医疗卫生信息化医疗卫生信息化v医疗卫生信息化离不开信息化手段和工具医疗卫生信息化离不开信息化手段和工具u医院信息管理系统医院信息管理系统u实验室信息管理系统实验室信息管理系统v医疗卫生信息化引入新的概念医疗卫生信息化引入新的概念u电子病历电子病历u居民健康档案居民健康档案v医疗卫生信息化带来新的学科医疗卫生信息化带来新的学科u医学信息学（医学信息学（medical informatic

3、smedical informatics）u生物医学信息学（生物医学信息学（biomedical informaticsbiomedical informatics）u健康信息学（健康信息学（health informaticshealth informatics）医学数据挖掘_计算机辅助医学概论医学信息学医学信息学v医学信息学（医学信息学（Medical InformaticsMedical Informatics）是研究如何）是研究如何通过现代信息技术来地有效通过现代信息技术来地有效收集收集、存储存储、检索检索、分析分析和更好地和更好地利用利用患者的患者的医疗信息医疗信息、临床研究信息临床

4、研究信息和和医学医学教育信息教育信息，从而提高医疗卫生机构的管理与决策水平、，从而提高医疗卫生机构的管理与决策水平、医疗质量和医学教育效果的一门学科。医疗质量和医学教育效果的一门学科。临床医学临床医学现代信息学现代信息学计算机科学计算机科学医院管理学医院管理学医学情报学医学情报学医学信息学医学信息学医学数据挖掘_计算机辅助医学概论医学信息学医学信息学v医学信息学的研究内容医学信息学的研究内容通过辨别、整合和使用知识来改善决策和行动运用信息技术对信息进行搜集、加工、存储和传播。远程医学、远程放射学用计算机来提高决策的效能医学数据挖掘_计算机辅助医学概论医学信息学医学信息学v医学信息学的目的医学信

5、息学的目的v提高医疗效果和医护质量提高医疗效果和医护质量v降低医疗差错和加强患者安全降低医疗差错和加强患者安全v提高医护的成本效益提高医护的成本效益v增强健康服务的途径增强健康服务的途径医学数据挖掘_计算机辅助医学概论医学信息学医学信息学v医学信息学的亚学科医学信息学的亚学科v生物信息学（生物信息学（bioinformatics）v临床医学信息学（临床医学信息学（clinical informatics）v消费健康信息学（消费健康信息学（consumer health informatics）v公共健康信息学（公共健康信息学（public health informatics）v医学数据挖掘_

6、计算机辅助医学概论转化医学转化医学v转化医学（转化医学（Translational Medicine）的概念是在）的概念是在2003年由美国年由美国EA. Zerhouni在在NIH路线图计划（路线图计划（NIH Roadmap）中提出的）中提出的v它试图在基础研究与临床医疗之间建立更直接的联它试图在基础研究与临床医疗之间建立更直接的联系系v它的核心是要将医学生物学基础研究成果迅速有效它的核心是要将医学生物学基础研究成果迅速有效的转化为可在临床实际应用的理论、技术、方法和的转化为可在临床实际应用的理论、技术、方法和药物，它要在药物，它要在之间架起一条快速通道。之间架起一条快速通道。医学数据挖掘

7、_计算机辅助医学概论转化医学转化医学v转换医学倡导以患者为中心，从临床工作中发现和转换医学倡导以患者为中心，从临床工作中发现和提出问题，由基础研究人员进行深入研究，然后再提出问题，由基础研究人员进行深入研究，然后再将基础科研成果快速转向临床应用，基础与临床科将基础科研成果快速转向临床应用，基础与临床科技工作者密切合作，以提高医疗总体水平。技工作者密切合作，以提高医疗总体水平。基础基础临床临床医学数据挖掘_计算机辅助医学概论生物医学信息学与转化医学生物医学信息学与转化医学Sarkar Journal of Translational Medicine 2010, 8:22医学数据挖掘_计算机辅助

8、医学概论循证医学循证医学v 循证医学（循证医学（ evidence-based medicine evidence-based medicine ）指认）指认真、明确和明智地应用现有的真、明确和明智地应用现有的最好证据最好证据，同时结合，同时结合医生的个人专业技能医生的个人专业技能和和临床经验临床经验，考虑，考虑患者的愿望患者的愿望，对患者作出医疗决策。对患者作出医疗决策。v其核心思想是其核心思想是“任何临床医疗决策的制定，都需任何临床医疗决策的制定，都需要基于科学研究的依据要基于科学研究的依据”。医学数据挖掘_计算机辅助医学概论循证医学循证医学v 19871987年，年，Cochrane C

9、ochrane 根据产科根据产科RCTRCT结果，揭示了循证医学结果，揭示了循证医学的实质的实质 。v19921992年，英国成立了英国年，英国成立了英国CochraneCochrane中心；并提出了中心；并提出了Evidence-Based MedicineEvidence-Based Medicine。v19921992年年JAMAJAMA上首次发表文章：上首次发表文章：“Evidence-based Evidence-based medicine. A new approach to teaching the practice of medicine. A new approach to

10、 teaching the practice of medicine”medicine”，v19931993年，成立了国际年，成立了国际CochraneCochrane协作网协作网v19961996年，国际著名内科学家年，国际著名内科学家David L. SackettDavid L. Sackett明确提出了明确提出了循证医学的定义。循证医学的定义。v19991999年，我国在华西医科大学成立了中国循证医学年，我国在华西医科大学成立了中国循证医学/Cochrane/Cochrane中心，王家良教授主编出版了中国第一部循证医中心，王家良教授主编出版了中国第一部循证医学专著。学专著。 医学数据挖

11、掘_计算机辅助医学概论循证医学循证医学v 循证医学循证医学5S5S模型模型循证医学5S模型v 循证医学研究方法循证医学研究方法医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学实例计算机辅助医学实例- -医学数据挖掘医学数据挖掘v数据挖掘（数据挖掘（Data MiningData Mining）是从海量数据中挖掘）是从海量数据中挖掘有用的、未知的、有趣的知识的过程有用的、未知的、有趣的知识的过程医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学实例计算机辅助医学实例- -医学数据挖掘医学数据挖掘临床数据挖掘的技术路线v结直肠癌同时肝转移早期预测结直肠癌同时肝转移早期预测v复旦大学附属肿瘤医院复旦大学附

12、属肿瘤医院20002000年至年至20052005年年6 6月收治的大肠癌患者信息月收治的大肠癌患者信息v本研究发现了本研究发现了CEACEA、CA50CA50和和CA199CA199三个指标三个指标与结直肠癌并发肝转移相关，并且确定了不与结直肠癌并发肝转移相关，并且确定了不同指标的风险区间，简化了临床决策的步骤。同指标的风险区间，简化了临床决策的步骤。 v对肿瘤医院对肿瘤医院20062006年收治的年收治的152152例结直肠癌例结直肠癌患者数据测使用该模型预测结果：患者数据测使用该模型预测结果：灵敏度：灵敏度：62.5%62.5%特异性：特异性：91.7%91.7%准确率：准确率：90.1

13、%90.1%医学数据挖掘_计算机辅助医学概论医学自然语言处理技术，是针对医学领域中自然语言形式的信息进行规范化的一种技术，从而使其处理后的结果，可以被计算机所理解，并可以在此基础上进行计算机辅助诊断、临床决策支持等工作。计算机辅助医学实例计算机辅助医学实例自然语言处理自然语言处理v为了满足科研和医院管理的需求，电子病历的为了满足科研和医院管理的需求，电子病历的结构化一直是电子病历的主流方向结构化一直是电子病历的主流方向 v使用自然语言处理，能够将非结构化、半结构使用自然语言处理，能够将非结构化、半结构化数据结构化化数据结构化医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学实例计算机辅助医学实例-

14、 -自然语言处理自然语言处理v 自然语言处理流程自然语言处理流程医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学实例计算机辅助医学实例- -自然语言处理自然语言处理v对复旦大学附属中山医院对复旦大学附属中山医院8282份肝癌病人手术记录使份肝癌病人手术记录使用自然语言处理进行信息抽提，结果如下：用自然语言处理进行信息抽提，结果如下：真阳性率真阴性率ROC Area肿瘤大小0.9570.9310.950肿瘤位置0.8500.8510.915肿瘤边界0.9510.9970.995肿瘤包膜0.7650.9760.861淋巴结部位0.1430.9230.555淋巴结肿大0.8840.9890.956癌栓

15、0.7650.9760.858腹水0.9510.9970.995阻断0.2110.9900.721出血0.6521.0000.986输血0.9331.0000.947手术方法1.0001.0001.000肝硬化0.3060.9820.750侵犯情况0.9560.8890.94医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学实例计算机辅助医学实例- -自然语言处理自然语言处理v 将自然语言处理模块整合到科研病历系统中将自然语言处理模块整合到科研病历系统中医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学计算机辅助医学医学知识库医学知识库v医学知识种类繁多医学知识种类繁多v医学知识更新速度快医学知识更新

16、速度快 信息化手段信息化手段 医学文献医学文献 临床实践指南临床实践指南 临床路径临床路径 用药指南用药指南 转化医学知识转化医学知识 数字人体模型数字人体模型医学知识库医学知识库结构化随需而得及时更新医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学计算机辅助医学医学知识库医学知识库v MD ConsultMD Consult是一个集成医学文献、图书、临床指南、是一个集成医学文献、图书、临床指南、药物等的综合性医学知识库药物等的综合性医学知识库一、First Consult二、参考书籍（Books）三、医学期刊（Journals）四、北美临床杂志（The Clinics）五、病人教育（Patie

17、nt Education）六、药物库（Drugs）七、诊疗指南（Guidelines）八、医学图片（Images）九、医学新闻（News）十、继续医学教育（CME）医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学计算机辅助医学医学知识库医学知识库v MD ConsultMD Consult是一个集成医学文献、图书、临床指南、是一个集成医学文献、图书、临床指南、药物等的综合性医学知识库药物等的综合性医学知识库Keywords：colorectal cancer医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学计算机辅助医学医学知识库医学知识库v 问答系统问答系统医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅

18、助医学计算机辅助医学医学知识库医学知识库v 问答系统问答系统医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学计算机辅助医学医学知识库医学知识库v 基于知识库的临床决策支持系统基于知识库的临床决策支持系统医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学实例计算机辅助医学实例- -电子化临床路径系统电子化临床路径系统v 临床路径（临床路径（clinical pathwayclinical pathway）是指针对某一疾）是指针对某一疾病建立一套标准化治疗模式与治疗程序病建立一套标准化治疗模式与治疗程序v自自20092009年卫生部启动临床路径试点工作以来，目前年卫生部启动临床路径试点工作以来，目前已下

19、发已下发112112个病种的临床路径，全国已经开展临床路个病种的临床路径，全国已经开展临床路径试点工作的医院已超过径试点工作的医院已超过200200余家。余家。v临床路径的应用显著提高了诊疗的规范化，降低了临床路径的应用显著提高了诊疗的规范化，降低了患者住院天数和住院费用。患者住院天数和住院费用。医学数据挖掘_计算机辅助医学概论v 基于关键事件的标准化临床路径基于关键事件的标准化临床路径计算机辅助医学实例计算机辅助医学实例- -电子化临床路径系统电子化临床路径系统医学数据挖掘_计算机辅助医学概论v 临床路径系统实例临床路径系统实例计算机辅助医学实例计算机辅助医学实例- -电子化临床路径系统电子

20、化临床路径系统医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学实例计算机辅助医学实例- -临床决策支持系统临床决策支持系统v 临床决策支持系统（临床决策支持系统（clinical decision support clinical decision support systemsystem，CDSSCDSS）是帮助医生利用患者信息、医学知识和）是帮助医生利用患者信息、医学知识和针对具体病例的临床指南、建议以及解决半结构化、无针对具体病例的临床指南、建议以及解决半结构化、无结构化问题的用户界面的交互式计算机系统。结构化问题的用户界面的交互式计算机系统。v临床决策支持系统的特点是确保知识课数据安全、

21、高临床决策支持系统的特点是确保知识课数据安全、高质量和成本效益质量和成本效益v知识库（知识库（knowledge baseknowledge base）v数据库（数据库（databasedatabase）v功能和用途（功能和用途（functionality and usabilityfunctionality and usability）v管理（管理（organizationorganization）医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学实例计算机辅助医学实例- -临床决策支持系统临床决策支持系统v临床决策支持系统发展临床决策支持系统发展Wright A et al, 2008Wrig

22、ht A et al, 2008医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学实例计算机辅助医学实例- -临床决策支持系统临床决策支持系统vReal Q HIV CDSSReal Q HIV CDSS医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学实例计算机辅助医学实例- -个性化医疗个性化医疗v2121世纪医学模式将发生革命性变化：世纪医学模式将发生革命性变化：v从从1919世纪末、世纪末、20 20 世纪初以细胞病理学为基础的医学世纪初以细胞病理学为基础的医学模式，向分子医学（以分子生物学、分子细胞学、分子模式，向分子医学（以分子生物学、分子细胞学、分子药理学以及现代计算机技术等为基础）模式

23、转变。药理学以及现代计算机技术等为基础）模式转变。v医疗实践以循证医学为主，从基因、蛋白质等大分子医疗实践以循证医学为主，从基因、蛋白质等大分子水平研究疾病的发病机理，对疾病进行预防、诊断和治水平研究疾病的发病机理，对疾病进行预防、诊断和治疗，目标是向特异性诊断、个体化治疗发展。疗，目标是向特异性诊断、个体化治疗发展。v遗传信息在临床环境下的集成必将导致个性化医疗遗传信息在临床环境下的集成必将导致个性化医疗在临床实践中的应用，个性化医疗是疾病治疗的发展在临床实践中的应用，个性化医疗是疾病治疗的发展方向。方向。医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学实例计算机辅助医学实例- -个性化医疗个

24、性化医疗结直肠癌个性化诊疗流程图医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学实例计算机辅助医学实例- -个性化医疗个性化医疗v the Oncotype DX Colon Cancer Assay the Oncotype DX Colon Cancer Assay 医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学实例计算机辅助医学实例- -生理系统建模与仿真生理系统建模与仿真v动物模型往往与人体差异较大动物模型往往与人体差异较大v由于实验动物存在个体差异由于实验动物存在个体差异v受到实验技术条件和实验手段的限制受到实验技术条件和实验手段的限制v临床实验受伦理道德的限制，许多实验不能直接在临床

25、实验受伦理道德的限制，许多实验不能直接在人体上进行人体上进行实验的局限性实验的局限性u数学模型数学模型u物理模型物理模型建模建模仿真仿真u数学仿真数学仿真u物理仿真物理仿真医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学实例计算机辅助医学实例- -生理系统建模与仿真生理系统建模与仿真v 生理系统建模与仿真生理系统建模与仿真07级学生使用SCIRUN构建的心肌缺血模型医学数据挖掘_计算机辅助医学概论计算机辅助医学实例计算机辅助医学实例- -数字人体数字人体v数字人体是信息化、数字化的虚拟人体数字人体是信息化、数字化的虚拟人体v以人体系统为原型，以人体坐标为参考系，以医以人体系统为原型，以人体坐标为参考系，以医学科学技术、信息科学和计算科学为理论基础，建学科学技术、信息科学和计算科学为理论基础，建立一系列不同层次的原型、系统场、物质模型、力立一系列不同层次的原型、系统场、物质模型、力学模型、数学模学模型、数学模 型、信息模型和计算机模型，并型、信息模型和计算机模型，并将其集成将其集成; ;同时，以高新人体观测和网络技术为支同时，以高