醫學資訊與軟工

軟體工程

軟體工程的設計工程

軟體設計的任務

軟體設計有兩個步驟:概要設計和詳細設計(程序設計).概要設計將軟體需求轉化為資料結構和軟體的系統結構.詳細設計通過對結構表示進行細化,得到軟體的詳細的資料結構和演算法.

概要設計階段要完成的作業有:(1)制訂規范,首先為軟體開發組制訂在設計時應該共同遵守的標準(如檔案撰寫規范,函式命名準則等)，以便協調組內各成員的作業.(2)軟體體系結構的總體設計，（3）處理方式設計，（4）資料結構設計. (5)可靠性設計.(6)撰寫概要設計階段的檔案.(7)概要設計評審.

詳細設計階段要完成的任務是:(1)確定軟體各個組成部分內的演算法以及各部分的內部資料組織.(2)選定某種程序的表達形式來描述演算法.(3)進行詳細設計的評審.

資料 /類的設計

體系結構的設計

介面的設計

部件級設計

軟體設計的目標

軟體設計的原則

抽象 模塊化 資訊隱藏 功能獨立（高內聚、低耦合）

設計檔案

軟體體系結構圖 注意：資料庫 功能層 表現層

程式流程圖 注意： 精確到方法的步驟，判斷引數、函式的走向

資料庫設計E-R、資料表、資料表關系 注意： E-R圖表之間的關系（一對一 ，一對多，多對多） 資料表的屬性欄位（是否為主鍵） 關系就是主外鍵

類圖（關系） 注意： 屬性 方法 修飾符- + 是否繼承 參考

介面設計

需求分析檔案

用例圖 注意：人物角色 extend include 注意箭頭與直線

活動圖 注意：開始 結束的標志 按照詳細說明畫活動圖

功能層次圖 注意：軟體需要的功能

資料流圖

軟體測驗

黑盒 ：等價類劃分、邊界值分析、比較測驗、錯誤猜測、因果圖

白盒：邏輯覆寫測驗、基本路徑測驗、回圈測驗

醫學資訊學

醫學資訊學 四要素 處理物件 處理程序 處理方法 最終目的

臨床資訊學 CI 臨床資訊系統CIS

公共衛生資訊學 PHI

自然語言處理 NLP

醫療企業集成 IHE

網路無線射頻識別 RFID

物聯網 IoT 物聯網醫療 IOHT

CIS（臨床資訊系統）

EMR（電子病歷）

CDSS（臨床決策支持系統） DSS 決策支持系統

PACS （影像資訊系統 影響存盤和傳輸系統）

RIS 放射科資訊系統

HMIS 醫院管理資訊系統

CDR 臨床檔案庫

醫學資訊包括 ： 資訊獲取、資訊傳遞 、資訊處理與再生、 資訊利用、

醫囑：醫生根據病情和治療的需要對病人在飲食、用藥、化驗等方面的指示，

電子病歷

電子病歷使用電子設備保存 管理 傳輸 和重現的數字化患者醫療記錄，取代手寫紙張病歷的所有資訊，

電子病歷系統概念

電子病歷系統的基本功能

1. 創建電子病歷
2. 患者既往診療資訊管理
3. 住院病歷管理
4. 醫囑管理
5. 檢查檢驗報告管理
6. 電子病歷展現
7. 臨床知識庫
8. 醫療質量管理與控制

電子病歷體系架構 是健康檔案體系架構在醫療服務領域的具體實作 包括 生命階段、健康和疾病 問題、衛生服務活動三個維度

電子病歷資料結構 臨床檔案 檔案段 資料組 資料元

臨床檔案包括 檔案頭和檔案體

資料組是構成臨床檔案的基本單位

資料元是電子病歷資料標準化的最小單位

電子病歷分級 最新五個等級（ppt）

電子病歷與醫院資訊平臺

1. 電子病歷貫穿整個醫療程序
2. 電子病歷是高度共享的醫療資料
3. 電子病歷是醫療程序的完整記錄

醫院基本業務資訊系統

1. 醫院資訊系統（HIS）
2. 醫院管理資訊系統（HMIS）
3. 醫院運營管理資訊系統（HRPS）
4. 實驗室資訊系統（HRPS）
5. 放射資訊系統 （RIS）
6. 影像資訊系統 （PACS）
7. 醫生作業站
8. 護理作業站
9. 決策支持系統 （DSS） 臨床決策支持系統 (CDSS)

醫院資訊集成： 界面集成、資料集成、應用集成

醫院資訊集成的架構：點對點 單體系統 企業服務總線的集成

影像資訊學與影像資訊系統

放射影像資訊系統（RIS） CT成像

包括 放射登記站 拍片作業站 報告作業站 審核作業站

技術特點

1. 流程特征
2. 網路通信
3. 引數設定
4. 報告質控

業務流程

超聲影像資訊系統 UIS

1. 流程特征 UIS與RIS最大的區別在于 超聲科醫生在為患者檢查時 其角色既屬于技術組也屬于診斷組
2. 排隊叫號
3. 影像采集
4. 報告質控

業務流程

超聲檢查一般包括 A M B D 型超聲

內鏡影像資訊系統 EIS

1. 流程特征 一般患者在檢查時，要先做心電圖檢查 ，活檢 病理報告 內鏡檢查醫生既是技術組 也是診斷組
2. 影像采集
3. 報告質控

心電影像資訊系統 ECGIS

1. 流程特征 可攜帶 可使用藍牙
2. 專業性強

病理影像資訊系統 PIS

檢驗 其他都是檢查

1. 流程特征
2. 質量控制

醫學影像資訊系統 PACS

1. 將全院放射 RIS 超聲UIS 內鏡EIS 病理PIS 等影像集中歸檔存盤管理
2. 以集成為核心

公共衛生資訊學與公共衛生資訊系統

公共衛生資訊系統 PHIS

公共衛生資訊網路 PHIN

公共衛生資訊系統網路結構 ：五級網路 鄉鎮 縣 市 省 國家 三級平臺 市 省 國家

疾病預防控制資訊系統

是公共衛生資訊的系統的重要組成部分 書P106

傳染病自動預警資訊系統

單病例自動預警

鼠疫 霍亂 SARS 急性感染血吸蟲病

移動百分位數法自動預警

甲型肝炎 丙型肝炎 麻疹

衛生監督資訊系統

衛生應急指揮系統

突發衛生事件 重大傳染病疫情、群體性不明原因疾病 、 重大食物和職業中毒 、其他嚴重影響公共健康事件

生物資訊學與人類基因組計劃(HGP)

生物資訊學概述

生物資訊學發展的三個階段 前基因組時代、 基因組時代、后基因組時代

人類 基因組 兩層含義 遺傳資訊和遺傳物質
人類基因組計劃（HGP）與曼哈頓原子彈計劃 阿波羅登月計劃并稱為人類三大科學計劃

HGP 主要任務：人類的DNA測序，測出人類基因組DNA的30億個堿基對的序列，發現所有人類基因，找出它們在染色體的位置，破譯人類全部遺傳資訊，

研究目的 1. 解碼生命 2. 認識種屬之間與個體之間存在差異的起因 3. 認識疾病產生的機制及長壽和衰老等生命跡象，

四張譜圖 遺傳譜圖 物理譜圖 基因譜圖 序列譜圖

生物資訊資料庫

基本資料庫 1-3

1. 基因組資料庫

2. 核酸和蛋白質一級結構序列資料庫

3. 生物大分子三維空間結構資料庫

4. 基于以上三類資料庫和文獻資料為基礎構建的二次資料庫

更具資料庫存盤的內容可分為 核酸序列資料庫（包括DNR和RNA） 蛋白質序列資料庫 （蛋白質資料庫 PIR）

國際三大權威核酸序列資料庫：

GenBank 美國、EMBL 歐洲、DDBJ 亞洲唯一核酸序列資料庫

生物序列相似性比對

對相似性的計分的統計 計算

基因表達資料分析與挖掘

基因表達資料獲取

基因芯片基于堿基互補匹配雜交原理 基因芯片也稱為DNA微陣列

通過DNA微陣列獲取基因表達資料的整個程序稱為雜交

基因芯片的突出特點在于高度并行性、多樣性、微型化、自動化

基因表達資料分析與挖掘所采用的常用方法是聚類 目的就是將基因表達資料分組

聚類的定義

基因表達資料分類

基因組注釋與功能預測

基因組注釋定義

基因注釋資料庫

兩個資料庫：基因本體資料庫 京都基因與基因組百科全書

基因集功能富集分析和基因功能預測

一個生物程序通常是由一組基因共同參與，而不是單個基因單獨完成，

藥物生物資訊學

生物資訊學與人類疾病

疾病相關生物資訊學資料庫

人類孟德爾遺傳在線 （ OMIM）是目前權威人類遺傳疾病資料庫

基于健康檔案的區域衛生資訊平臺(RHIS)

區域衛生資訊平臺概述

健康檔案的定義 P135

電子健康檔案 HER 即電子健康記錄

健康檔案基本架構與資料標準

三維架構： 生命階段 健康和疾病問題 衛生服務活動

健康檔案的基本內容 ：個人基本資訊和主要衛生服務記錄

健康檔案資料標準

1. 健康檔案相關衛生服務基本資料集標準
2. 健康檔案公用資料元標準
3. 健康檔案資料元分類代碼標準

區域衛生資訊平臺應用

電子病歷是居民健康檔案的主要資訊來源和重要組成部分

醫院資訊平臺與區域衛生資訊平臺關系

1. 醫院資訊平臺是區域衛生資訊平臺的基礎
2. 醫院資訊平臺需遵循區域衛生資訊平臺的標準和規范
3. 基于電子病歷的區域醫療業務寫作和業務聯動

區域衛生資訊系統（RHIS）

四大要素

1. 居民電子健康檔案
2. 基于健康檔案的區域衛生資訊平臺
3. 基于區域衛生資訊平臺的業務應用系統
4. 國家統一的資訊標準與規范

區域衛生資訊平臺架構與部署

區域衛生資訊平臺用戶

1. 居民個人
2. 醫療衛生服務提供機構
3. 公共衛生專業機構
4. 衛生行政部門
5. 相關部門

區域衛生資訊系統研發的方式

1. 以面向服務體系架構為基礎 SOA
2. 以企業服務總線為核心 EOB
3. 以醫療行業規范為準

婦幼保健資訊系統

服務物件 婦女和兒童

遠程醫療資訊系統

遠程醫療系統定義 P153

遠程醫療資訊系統功能包括基本業務功能 擴展業務功能和系統管理功能

醫學資訊標準與安全體系

標準化和編碼

標準化定義 P158

標準化基本原理 簡化 統一 協調 優化

標準化的最終目的取得最佳的共同富裕

分類與編碼

分類是指某一領域內概念的序化和原理的序化

分類的基本方法 線分類法 面分類法 混合分類法

編碼 編碼是指定一個物件或者事物的類別代碼或類別集合代碼的程序，

編碼的基本方法： 命名法編碼 分類法編碼

醫學資訊標準體系

醫學資訊表達標準

1. 國際疾病分類 ICD

   ICD分類原則 ICD分類原則采用以病危為主 以解剖部位、臨床表現病理為軸心的基本原則

   ICD 編碼方法 采用字母資料編碼形式的3位代碼 4位代碼 5位代碼

2. 系統醫學命名法（SNOMED）

3. 診斷相關組（DRG）

4. 通過程序術語（CPT）

5. 國際腫瘤疾病分類(ICD-O)

6. 國際社區醫療分類 (ICPC)

7. Read臨床分類

8. 北美護理診斷協會碼

9. 一體化醫學語言系統

醫學資訊交換標準

健康第七層（HL7 ）

HL7作業原理 構建在ISO制定的OSI模型的第七層協議 用來構成衛生資訊交換標準的抽象型別和編碼規則，

HL7通信協議中 四個最基本的術語概念 觸發事件、訊息、段和欄位 欄位是段的最小組成單位，

HL7的功能模塊 介面引擎 ：》發送/接送 、轉換、應用介面、資源和對照5個功能模塊，

醫學數字化影響和通信標準 (DICOM)

醫學資訊安全體系

資訊安全定義 P174

移動互聯網與移動醫療

移動互聯網的概述

移動互聯網的三要素 移動終端、移動網路、應用服務

移動互聯網技術是將移動終端設備與TCP或IP等網路協議進行有效結合，

移動互聯網基礎體系結構 P181

移動互聯網主要包括 移動終端 、移動接入網路、移動應用服務、移動網路安全

移動互聯網技術

移動終端技術 包括 移動人機互動技術 移動終端節能技術等 P183

移動人機互動技術中的語音互動技術包括 語音識別（語音提取-文字）、語音合成(文字->語音)、語意理解（對語音邏輯關聯從而推測正確語言內容）

移動終端節能技術 主要包括 系統電源管理、無線通信節能、終端定位節能和計算卸載節能技術，

移動作業系統： IOS（蘋果） Android （安卓）Symbian （塞班）Windows phone7 (微軟) 鴻蒙

移動醫療概念與應用

移動醫療定義P186

移動醫療系統

體系架構 客戶端層 系統服務層 醫院資訊層（視為額外資料層）

移動醫療系統功能：

1. 身份識別功能
2. 醫護手持資料終端應用功能
3. 檢驗專案查詢
4. 醫療服務滿意度調查功能

第九章 物聯網與物聯網醫療

物聯網的基本概念 P197
物聯網基本特征

1. 物聯網是各種感知技術的廣泛應用
2. 物聯網是一種建立在互聯網上的泛在網路
3. 物聯網具有智能處理能力，能夠對物體實施只能控制，

物聯網基本技術

傳感器 無線射頻識別（RFID）全球衛星導航系統 為微機電系統、無線傳感器網路

RFID: 是一種非接觸的自動識別技術 ，是物聯網的資訊采集層技術之一 可分為主動、半被動、被動三種

在作業方式分為 全雙工系統、 半雙工系統、 時序系統

全球衛星導航系統 GPS 俄羅斯（GLONASS） 中國北斗（BDS） 歐洲伽利略（GALILEO）

物聯網基本架構

感知層、網路層、應用層

第十章 云計算與健康醫療云

云計算定義：云計算是以資源租用、應用托管、服務外包為核心的一種全新的互聯網應用模式，

云計算特點：超大規模、虛擬化、高可靠性、通用性、高可擴展性、按需服務、及其廉價、潛在危險性

云計算的服務模式：軟體及服務SaaS 平臺及服務 PaaS 基礎設施服務 IaaS

云計算技術體系、架構和部署

云計算技術體系四層 ： 物理資源層、資源池層、管理中間件、面向服務的架構構建層

管理中間件負責：1. 資源管理 2.任務管理 3.用戶管理 4.安全管理

云計算架構： 顯示層、中間層、基礎設施層（前三者都為橫向服務）、管理層 （縱向）

云計算部署：私有云、社區云、公有云、混合云

健康醫療云關鍵技術

健康醫療云是以居民健康為中心、以醫聯體為主體、以分級診療為核心、以云計算、大資料、物聯網、移動互聯網等資訊技術為支撐進行線上線下相結合，

1. IH ITI集成規范
2. SOA架構
3. 企業服務路線
4. 資料倉庫和輔助決策 資料倉庫主要對業務資料進行綜合分析，以輔助進行相關決策
5. 醫療大資料規范采集及標準化技術
6. 醫療大資料搜索引擎與跨庫檢索技術
7. 醫療大資料資訊安全與隱私保護技術
8. 臨床資料與組學資料融合分析技術

健康醫療云架構詳細設計 P224

第十一章 大資料與健康醫療大資料

大資料基本概念：三方面理解 1. 屬性定義 2. 比較定義 3. 體系定義

大資料4大顯著特點 4V：容量（volume）巨大、多樣性(variety)、速度(velocity)快、價值(value)密度低

大資料三種形式 ：結構化、半結構化、非結構化

大資料的核心內涵 ：價值和時效

大資料處理與分析

基本流程：資料采集 、資料處理與集成、 資料分析 、資料解釋四個階段、

資料分析（可視化分析、預測分析、資料語意分析）

大資料關鍵技術: 云計算和MapReduce、分布式檔案系統、分布式并行資料庫、開源實作平臺Hadoop、

大資料可視化

大資料處理方式：流式處理、批處理

大資料面臨的挑戰：大資料安全與隱私問題、大資料集成與管理問題、大資料IT技術架構問題、大資料生態環境問題

健康醫療大資料

健康醫療大資料種類

1. 院內健康醫療大資料
2. 公共衛生健康大資料
3. 移動互聯健康大資料
4. 生物醫學基因大資料

健康醫療大資料處理平臺

健康醫療大資料處理平臺處理流程四個部分：多源異構大資料抽取及整合、海量資料統一存盤、分布式并行資料處理及大資料分析和挖掘

第十二章 人工智能與智能醫療

人工智能基本概念：P257

人工智能演進發展 弱人工智能、強人工智能、超級人工智能 詳情 P258

人工智能發展歷程

1. 起步期
2. 發展期
3. 應用期
4. 快速發展期

人工智能 研究領域

1. 問題求解
2. 專家系統 專家系統是一種具有智能的軟體、
3. 機器學習
4. 模式識別
5. 人工神經網路
6. 人工生命
7. 智能決策支持系系統 以模型庫為核心 、模型庫與知識推理結合 DW+OLAP+DM 新型決策系統 P253
8. 資料挖掘與知識發現

醫學專家系統（MES）

臨床決策支持系統（CDSS）

按照應用目的分類：更好地了解患者情況的系統、試圖提供最佳的治療策略的系統

按照作業方式分離：被動系統、半自動系統、自動系統