Adat, információ, jel és jelfeldolgozás

Az előadások a következő témára: "Adat, információ, jel és jelfeldolgozás"— Előadás másolata:

1 Adat, információ, jel és jelfeldolgozás
Egészségügyi informatika FOK I. Tamus Zoltán Ádám

2 Adat, információ és jel Adat, információ, jel és jelfeldolgozásuk

3 Adat „Adatnak nevezünk minden olyan ismeretet, mely előzőleg már rögzítésre került.” „Az adat egy objektum (tetszőleges dolog, amire az adat vonatkozik) egy meghatározott változójának (tulajdonságának, attribútumának, jellemzőjének, karakterének) értéke.” (wikipedia)

4 Információ Ismeret: valamilyen objektummal kapcsolatos tapasztalataink, általánosításaink és fogalmaink összessége Információ: olyan adat vagy ismeret, amely viselkedésünket befolyásolni képes.

5 Jel Érzékelhető fizikai mennyiség vagy impulzus amivel üzenetet vagy információt lehet közvetíteni. Információforrás, általában fizikai mennyiség amely valamely független változó (tér, idő stb.) szerint változik.

6 Információ az élővilágban
Az emberi DNS mintegy 3 mrd bázist tartalmaz A négyféle bázis 2 biten tárolható Így a teljes emberi genom mintegy 1,5 GB DE: Az emberi genom információ tartalma nem határozható meg egyértelműen, a mai napig tudományos vita tárgya!

7 Orvosi adatgyűjtés Adat, információ, jel és jelfeldolgozásuk

8 A biológiai rendszerek tulajdonságai
Az élővilág rendszerekből épül fel, a rendszerek alrendszerekből stb. A szervezet alrendszereiben fiziológiai folyamatok zajlanak. Az élettani folyamatokat valamilyen jelek kísérik vagy jelekben nyilvánulnak meg. Általában fizikai vagy kémiai jelek Rendellenességek esetén ezek a jelek megváltoznak.

9 Példa: Családtervezés
Ovuláció megfigyelése: Adatgyűjtés Ciklus naplózás Jelek érzékelése Testhőmérséklet változás Hormonszint változás Adott egy fiatal házaspár, gyermeket szeretnének. Mivel ez jó ideje nem sikerül, utánanéznek, mivel is tehetnék hatékonyabbá próbálkozásaikat.

10 A biológiai folyamatok megfigyelése I.
Kvalitatív (minőségi) érzékelés, információgyűjtés Pl. kérdőív Kvantitatív (mennyiségi) érzékelés: mennyiséget jelentő mérőszámot rendelünk a folyamathoz. mérés

11 A biológiai folyamatok megfigyelése II.
Az érzékelés időtől függően Skalár: egy időtől független mérőszám Időfüggvény Diszkrét x[n]: Diszkrét időpontokban a folyamat mintavételezése (pl. testhőmérséklet mérés 6.00-kor) Folytonos x(f): A folymat folytonos megfigyelése az időben ( pl. testhőmérséklet monitoring) Többváltozós: két vagy több mérőszám rendelhető az adott folyamathoz. Pl. vérnyomás (120/80 Hgmm)

12 Példa: Várandósgondozás I.
Jogszabályi előírások magzati élet védelméről szóló évi LXXIX. törvény 26/2014. (IV. 8.) EMMI rendelet a várandósgondozásról A várandósgondozás olyan komplex egészségügyi szolgáltatás, amely a védőnő, a háziorvos, a szülész-nőgyógyász szakorvos, a várandós választása esetén a szülésznő, valamint a várandós együttműködésén alapul.

13 Példa: Várandósgondozás II.
Aadatok rögzítése a gondozási könyvbe történik A vizsgálatok során keletkező adatok információk lehetnek: Numerikus, vagy szöveges pl.személyes adatok, vérkép stb. Biológiai jel pl. szívhang monitorozás (CTG- kardiotokográf) Kép pl. ultrahang vizsgálat Egészségügyi adatok keletkeznek a babáról már a születése előtt Ahogy a génjei alapvetően meghatározzák életét, úgy ezek a gyűjtött adatok meghatározzák/meghatározhatják egészségügyi ellátását. (ld. Bevezető dia) Az adatokat, ha nem papíron rögzítjük, hogyan rögzítsük? EHR fogalma Lifelong EHR - PHR

14 Számítógépes tárolás feldolgozás
Adat, információ, jel és jelfeldolgozásuk

15 Adatok a számítógépben
Szöveges információk Valamilyen kódtábla szerint kódolva pl. ASCII ASCII A= 65 (b ) B= 66 (b ) C= 67 (b ) … Z = 90 (b )

16 Biológiai jelek a számítógépben
Amplitudó+idő Mintavételezés Kvantálás

17 Kvantálás Számok hozzárendelése a mintákhoz Legközelebbi érték

18 Kvantálás Probléma: információ veszteség a „lépcsők között”

19 Visszaállított jel Különbség az eredeti és a visszaállított jel között mint kvantálási zaj jelentkezik

20 Képek a számítógépben Képpontokra való felbontás Képpontonként tárolt
Világosság információ Színinformáció RGB

21 A számítógépes tárolás lehetőségei
Elektronikus betegrekord (EPR): a beteg egészségével, kezelésével kapcsolatos adatait tartalmazó real-time adatbázis, amelyhez azonnali hozzáférés biztosított a jogosultsággal rendelkezőknek. Előnyei: Nagyobb betegbiztonság (hibajavítási lehetőség) Elosztott döntéstámogatás Hatékonyabb adat átvitel Egyszerűbb populációs adatgyűjtés

22 Az orvosi megfigyelés célja
Információ gyűjtés Interpretálás: ismeretszerzés,pl. megismerni a szervezet működését Diagnózis Rendellenesség megállapítása Monitoring Periodikus és/vagy folytonos információk gyűjtése Terápia és kontroll Beavatkozás majd megfigyelés viselkedésébe Kiértékelés az igények kielégítésének vizsgálata

23 Információ gyűjtés példa: percentilis görbék
Fiúgyermekek testhosszúságának referencia-percentilisei születéstől 3 éves korig

24 Az orvosi adatgyűjtés, mérés módszerei
Invazív Nem-invazív Aktív a vizsgált folyamat stimulálása Passzív csak megfigyelés, nincs stimuláció

25 Az orvosi jelek feldolgozásának nehézségei
Korlátozott a hozzáférhetőség a mérendő jelhez A biológiai jel eredendően változik Kölcsönhatás a különböző fiziológiai rendszerek között Az műszerek és az eljárásmód hatása a rendszerre Fiziológiai műtermékek és interferenciák A jelek kis energiája A beteg biztonsága

26 Computer Aided Diagnosis and Therapy
Mérés, adatgyűjtés Beteg Erősítés és szűrés A/D konverzió Érzékelők Leválasztás CAD & T Minta felismerés, osztályozás diagnózis Események, összetevők detektálása Jellemző kinyerése Szűrés Orvos Analízis Jelfeldolgozás

27 CAD rendszerek előnyei I.
Az ember könnyen felismer különböző alakokat, de aritmetikai műveleteket lassan végez. Egy szívciklus EKG jele numerikus adatok százaiból áll, ezen egy egyszerű zajszűrésnek is óriási a számításigénye. Az embert befolyásolják a külső tényezők, a kedélyállapot stb. Pl. Egy monitor folyamatos figyelése fárasztó, rossz döntéshozást eredményezhet.

28 CAD rendszerek előnyei II.
Az ember által végzett analízis szubjektív és kvalitatív. A kvantitatív döntéshozás adatokon alapul, melyek feldolgozása számításigényes. Az emberre alapozott döntés nem időfüggetlen Időben változik a döntéshozó személye Időben változik a döntéshozó tudása, képzettsége

29 CAD rendszerek előnyei III.
A biológiai jelek viszonylag lassan változnak, sávszélességük néhány száz, ezer hertz. Így az on-line és real-time feldolgozás már kisebb teljesítményű számítógépekkel is lehetséges. Off-line analízis az eltárolt adatokkal