Transcript Medizinische Informatik

Medizinische Informatik
Gergely Zajzon Dr. Med.
Semmelweis Medizinische Universität
Institut für Gesundheitsinformatik
Was ist Medizinsche
Informatik?
Informatik
• Informatik = Kunstwort (aus Information und Automatik)
in den 1960ern von dem deutschen Computerpionier
KARL STEINBUCH geprӓgt, um eine neue
wissenschaftliche Disziplin zu beschreiben:
– Wissenschaft von der Speicherung und
Verarbeitung von Informationen
– englisches Äquivalent: Computer Science
• Informatik-Duden (1988): “Informatik ist die Wissenschaft
von der systematischen Verarbeitung von Informationen,
besonders der automatischen Verarbeitung mit Hilfe von
Computern”.
DR. ZAJZON GERGELY
Was gehört zur Informatik?
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Halbleiterphysik, Elektronik, Mikro-Elektronik
Hardware, Rechnerarchitektur
Betriebssysteme/(Software)systemarchitektur
Softwaretechnik: Analyse, Entwurf, Realisierung
Programmierung, Programmiersprachen
Algorithmen und Datenstrukturen (Theorie)
Strategien, Aufwandsanalyse
Netzwerke, Telematik: Kommunikation
Datenbanken: persistente Speicherung großer Datenmengen
Robotik
Bildverarbeitung, Multimedia
…
DR. ZAJZON GERGELY
Angewandte Informatik
Brücke von den Computerwissenschaften im
engeren Sinne zu den Problemen der
realen Welt.
Zb.
• Wirtschaftsinformatik
• Medizinische Informatik
• Bioinformatik
DR. ZAJZON GERGELY
Informatik Geschichte
Der Weg zum Computer
•
•
•
•
•
•
•
1833: CHARLES BABBAGE : Difference Engine. 1838 Plan für die Analytical Engine,
bei der Reihenfolge der Rechenoperationen durch aufeinanderfolgende Lochkarten
gesteuert wird.
1886: HERMANN HOLLERITH entwickelt in den USA elektrisch arbeitende
Zӓhlmaschinen für Lochkarten, mit denen die statistischen Auswertungen der
Volkszӓhlungen vorgenommen werden. Aus seiner Firma ging spӓter IBM
(International Business Machines) hervor.
1944: HOWARD H. AIKEN in Zusammenarbeit mit der Harvard-University und IBM:
teilweise programmgesteuerte Rechenanlage MARK I. Additionszeit 1/3s,
Multiplikationszeit 6s. 35 Tonnen Gewicht, 16 Meter Frontlӓnge
1946 JOHN P. ECKERT und J. W. MAUCHLY: ENIAC (Electronic Numerical
Integrator and Automatic Calculator) als erster voll elektronischer Rechner (18000
Elektronenröhren). Multiplikationszeit: 3s.
1946-1952: Entwicklung weiterer Computer auf der Grundlage der Ideen JOHN V.
NEUMANNs (1903-1957) (Einzelprozessor, Programm und Daten im gleichen
Speicher; “von-Neumann-Rechner”)
1949 M. V. WILKES (Univ. Manchester): EDSAC (Electronic Delay Storage
Automatic Calculator) als erster praktikabler Digitalrechner nach den VON
NEUMANN-Prinzipien
ab 1950: Industrielle Rechnerentwicklung und Produktion.
János Neumann(1903-1957)
Von-Neumann-Architektur
DR. ZAJZON GERGELY
Von-Neumann-Rechner Komponenten
(die bis heute in Computern verwendet werden)
• ALU (Arithmetic Logic Unit) – Rechenwerk (Zentraleinheit,
Prozessor), führt Rechenoperationen und logische Verknüpfungen
durch.
• Control Unit – Steuerwerk oder Leitwerk, interpretiert die
Anweisungen eines Programms, und verschaltet dementsprechend
Datenquelle, -senke und notwendige ALU-Komponenten; das
Steuerwerk regelt auch die Befehlsabfolge.
• Memory – Speicherwerk speichert sowohl Programme als
auch Daten, welche für das Rechenwerk zugänglich sind.
• I/O Unit – Eingabe-/Ausgabewerk steuert die Ein- und Ausgabe von
Daten, zum Anwender (Tastatur, Bildschirm) oder zu anderen
Systemen (Schnittstellen).
DR. ZAJZON GERGELY
Konrad Zuse (1910-1995)
Die Z3 – der erste funktionsfähige,
programmierbare Computer
der Welt, 1942 (München)
Die Z1 – 1938 fertiggestellte,
elektrisch angetriebene
mechanische Rechner (Berlin)
DR. ZAJZON GERGELY
Das ”Computerzeitalter“
• THOMAS J. WATSON (IBM-Chef bis 1955) soll 1943 (vor
Indienststellung der MARK I) angeblich Folgendes gesagt haben:
– I think there is a world market for maybe five computers.
• BILL GATES soll (wenig glaubhaft) 1981 Folgendes gesagt haben:
– 640K of memory should be enough for anybody.
• Heute ist automatische Informationsverarbeitung allgegenwӓrtig und
ein Leben ohne sie ist für Zivisilationsgestresste und -verwöhnte
kaum noch denkbar:
– Internet
– Steuerungen (Auto, Flugzeug, Klimaanlagen, . . . )
– Untersuchungsapparaturen in der Medizin (Ultraschall,
Computertomographie)
– Mobiltelefone
– Kaffeemaschinen, Waschmaschinen, . . .
– ...
Wohin geht die Welt?
Lochkartenleser
DR. ZAJZON GERGELY
DR. ZAJZON GERGELY
Speicherung
Lochkarte
Diskette - 1,44 MB
External Hard Disk – 1 TB
DR. ZAJZON GERGELY
Kommunikation
DR. ZAJZON GERGELY
Wie kann man die Information erreichen?
DR. ZAJZON GERGELY
So noch einmal, was ist
Medizinsche Informatik?
Medizinische Informatik
• Die Medizinische Informatik befasst sich
mit der elektronischen Verarbeitung von
Daten, Informationen und Wissen in der
Medizin und im Gesundheitswesen.
• Man kann es auch
Computeranwendungen im Gesundheitswesen oder mit e-Health umschreiben.
DR. ZAJZON GERGELY
Anwendungsbereiche
•
•
•
•
•
•
Bildgebende Diagnostik
Medizinische Signal- und Bildverarbeitung
Strahlentherapieplanung
Telemedizin
Telechirurgie
Bioinformatik
DR. ZAJZON GERGELY
Anwendungsbereiche
• Medizinforschung (In-silico Modellierung)
• Gesundheitsökonomie
• Computerbasierte Lehr-/Lernsysteme in der
Medizin / E-Learning in der Medizin
DR. ZAJZON GERGELY
Anwendungsbereiche
Management von Gesundheitsdaten
• Wissensbasierte Diagnose- und
Therapieunterstützung
• Datenmodellierung für medizinische
Informationssysteme
• Wissensbasierte Diagnose- und
Therapieunterstützung
• Informationssysteme des Gesundheitswesens,
insbesondere Krankenhausinformationssysteme
DR. ZAJZON GERGELY
Anwendungsbereiche
Management von Gesundheitsdaten
• Medizinische Dokumentation
• elektronische Patientenakten (Electronic Health
Records/EHR)
• elektronische Gesundheitskarte / Elektronischer
Heilberufsausweis (HBA) auch Health
Professional Card (HPC)
• E-Appointment (Online-Terminvergabe)
DR. ZAJZON GERGELY
Bildgebendes Verfahren
Bildgebendes Verfahren
• (Bildgebende Diagnostik; Bildgebung)
• Oberbegriff in der Medizin und speziell der
medizinischen Diagnostik verschiedene
apparative Untersuchungs-methoden zusammen
• die 2- oder 3dimensionale Bilddaten von Organen
und Strukturen des menschlichen Körpers liefern
und vor allem zur Diagnose krankheitsbedingter
Veränderungen eingesetzt werden
DR. ZAJZON GERGELY
Bildgebendes Verfahren
Röntgenstrahlung
• konventionellen Röntgen
• Panorama-Röntgen (Zahnarzt)
• Computertomographie
DR. ZAJZON GERGELY
Bildgebendes Verfahren
Nuklearmedizin – Radionukliden
• Szintigraphie
• Positronen-Emissions-Tomographie,
• Single Photon-Emissions
computertomographie)
Kernspinresonanz
• (Magnetresonanztomographie)
DR. ZAJZON GERGELY
Bildgebendes Verfahren
• Ultraschall (Sonographie)
• Infrarotstrahlung (diagnostische Thermographie)
DR. ZAJZON GERGELY
E-Health
E-Health
(e-Gesundheit, Health 2.0)
• relativ neu Kunstbgriff
• fehlt eine gemeinsame gesamtheitliche
Definition (cf. Eysenbach, 2001) oder vermischt
sich E-Health mit den etablierten Begriffen wie
Telemedizin (und weiteren Tele-X-Begriffen)
oder ebenfalls neuen Ausdrücken wie Online
Health, Cybermedizin und (Internet-)Consumer
Health Informatics (cf. Ferguson, 2002; cf.
Ferguson, 1995).
DR. ZAJZON GERGELY
E-Health
(e-Gesundheit, Health 2.0)
• Im Jahr 2005 stellt die 58. World Health
Assembly der Weltgesundheitsorganisation
(WHO) fest, dass
"E-Health den kostengünstigen und sicheren
Einsatz von Informations- und
Kommunikationstechnologien beschreibt,
um die allgemeine Gesundheit zu fördern"
DR. ZAJZON GERGELY
Stufen von E-Health
• Information - Das Bereitstellen von
Informationen für Patienten oder Ärzte über
Informationsportale
• Kommunikation - Der Austausch von
Informationen zwischen zwei Beteiligten (Patient
- Arzt, Arzt - Arzt, ...) ohne direkte und zeitnahe
Reaktion des Kommunikationspartners (z.B.
online Diabetestagebuch)
DR. ZAJZON GERGELY
Stufen von E-Health
• Interaktion - Der Austausch von Informationen
oder Daten zwischen Beteiligten mit
unmittelbarer Reaktion des
Kommunikationspartners (z.B. Home Monitoring)
• Transaktion - Der gezielte Datenaustausch
zwischen verschiedenen Partnern, mit dem Ziel,
die Erbringung medizinischer Leistungen
vollständig elektronisch abbilden und abwickeln
zu können(siehe Elektronische Patientenkarte)
DR. ZAJZON GERGELY
Stufen von E-Health
• Integration - Die lebenslange Aufzeichnung aller
Daten eines Patienten über dessen
Gesundheitszustand. Zusammenführung aller
Daten aus medizinischen und
paramedizinischen Bereichen und Ergänzung
der Informationen durch Angaben und Einträge
des Patienten selbst ( elektronische
Gesundheitsakte).
DR. ZAJZON GERGELY
eHealth vs. Telemedizin
• E-Health ist eine Kombination von das
Nutzen von elektronische Kommunikation
• Telemedizine ist das Nutzen von
elektronische Kommunikation und und
Informationstechnologien um klinische
Versorgung
Telemedizin
?
DR. ZAJZON GERGELY
Telemedizin
• Die Telemedizin ist ein Teilbereich
der Telematik im Gesundheitswesen und
bezeichnet Diagnostik und Therapie unter
Überbrückung einer räumlichen oder auch
zeitlichen („asynchron“) Distanz zwischen Arzt
(Telearzt), Apotheker und Patienten oder
zwischen zwei sich konsultierenden Ärzten
mittels Telekommunikation.
DR. ZAJZON GERGELY
Telemedizin
•
•
•
•
•
•
Telechirurgie
Teledermatologie
Telediagnostik
Telekardiologie
Telekonsultation
Telemetrie
•
•
•
•
•
•
•
Telemonitoring
Teleneurologie
Teleoperation
Telepathologie
Telepsychiatrie
Teleradiologie
Teletherapie
DR. ZAJZON GERGELY
Telechirugie (Telesurgery)
Mit der sogenannten Telechirurgie (engl.
Telesurgery) wird es möglich, daß sich der
Arzt selbst ganz wo anders befindet, als
wo die Operation tatsächlich stattfindet.
Dies macht Sinn, wenn z.B. ein Spezialist
für ein bestimmtes Gebiet gefragt ist, der
seinen Arbeitsplatz ganz woanders hat.
DR. ZAJZON GERGELY
Telechirugie (Telesurgery)
Alles ist möglich…
DR. ZAJZON GERGELY
Transatlantische Operation mittels Telechirurgie
Ärzteteam in den USA entfernt Gallenblase in Frankreich
Chirurgen haben erstmals eine transatlantische Tele-Operation durchgeführt. Wie erst
jetzt bekannt wurde, entfernte der Krebsspezialist Jaques Marescaux vom
Forschungsinstitut für Darmerkrankungen (IRCAD) der Straßburger Uniklinik am 7.
September von einem New Yorker Krankenhaus aus die Gallenblase einer 68jährigen Patientin in Straßburg. Bisher gab es keine technische Lösung, den langen
Datentransfer von 7.000 Kilometern zu optimieren. Die Bewegungen des Operateurs
erschienen rund 115 Millisekunden später auf den Bildschirmen.
Ermöglicht wurde das Experiment durch eine enge Kooperation zwischen dem IRCAD,
der Telefongesellschaft France Telecom und der kalifornischen Firma Computer
Motion, die Roboter für Operationen entwickelt. Ausschlaggebend waren laut
Marescaux die von der France Telekom bereitgestellten Glasfaserkabeln. "Durch die
damit mögliche große Übertragungskapazität konnten die Bilder in nur 130
Millisekunden über den Atlantik geschickt werden", erklärte Marescaux.
"Dadurch war praktisch eine simultane Operation durchführbar", so der Chirurg.
Während Marescaux in New York operierte, wurde der Eingriff von einem anderen
Chirurgen in Straßburg überwacht. Die 45-minütige Operation selbst erfolgte mit Hilfe
der minimal-invasiven Chirurgie. Marescaux arbeitete mit Hilfe einer winzigen
Kamera, die in den Körper eingeführt wurde, einem Roboter sowie einem Bildschirm.
Der als "Lindbergh Operation" titulierte Eingriff kann unter
DR. ZAJZON GERGELY
http://www.youtube.com/watch?v=d7IojFFHtiA verfolgt werden.
Telechirugie (Telesurgery)
Ein anderes Einsatzgebiet für Telechirurgie wäre ein
Kriegsschauplatz: Die Chirurgen könnten abseits von der
Front dringende Operationen durchführen, am
Operationsort wären noch zwei technische Assistenten
für Notfälle zuständig.
Diese Technologie und Wissenschaft wird auch große
Errungenschaften für die zivile Medizin darstellen,
ebenso für Astronauten, Minenarbeiter,
Feuerwehrmänner, also Leute, die in Gefahrenbereichen
arbeiten.
DR. ZAJZON GERGELY
Telemonitoring
Über die Telefonleitung können
die Studienteilnehmer
bequem die Daten ihres
EKG zur Analyse und
Auswertung an ein
Telemedizinisches Zentrum
(Philipps Healthcare Telemedizin)
DR. ZAJZON GERGELY
Chronische Erkrankungen
und Demographie
• Das Spektrum der Krankheiten auch in Deutschland und
in Ungarn hat sich in den zurückliegenden Jahrzehnten
stark von den akuten zu den chronischen Krankheiten
verschoben.
• Herz-Kreislauf-Erkrankungen,
Diabetes mellitus und chronische
Lungenerkrankungen sind typische
Vertreter dieser Krankheiten.
DR. ZAJZON GERGELY
Chronische Erkrankungen
und Demographie
• Herz-Kreislauf-Erkrankungen führt diese Liste bei der
Anzahl der Todesfälle an. Sie stellen die Todesursache
bei fast jedem zweiten Toten in Deutschland: Fast 91 %
der Verstorbenen waren über 65 Jahre alt.
• Durch die ständig steigende Lebenserwartung wird die
Zeit in die Dauer der chronischen Erkrankung länger.
Das führt vielfach zusätzlich zu ungleich schwereren
Folgeerkrankungen wie z. B. Herzinfarkte und
Schlaganfälle.
DR. ZAJZON GERGELY
DR. ZAJZON GERGELY
Telemonitoring
Das Zentrum verfügt über ein Call-Center, das unter ärztlicher Aufsicht
mit medizinischem Assistenzpersonal besetzt ist.
Dadurch ist eine durchgehende Erreichbarkeit an 365 Tagen/Jahr und
24 Stunden/Tag garantiert.
Das Call-Center kann bei Bedarf den Kontakt zum Patienten herstellen,
ihn über seinen Gesundheitszustand informieren und Vorschläge zum
Verhalten machen.
Der verantwortliche niedergelassene Arzt ist in den Monitoringprozess
eingebunden, behält die Therapiehoheit, erhält alle Informationen,
personalisierte Therapieempfehlungen entsprechend der gültigen
Leitlinien und der spezialisierten Expertise des Zentrums.
DR. ZAJZON GERGELY
Telemonitoring
• Patientennahe Prävention
• Beim TeleMonitoring werden ausgesuchte
Vitalparameter des erkrankten Menschen
aufgenommen. Ziel ist die erfolgreiche
Therapie der Erkrankung und die
Vermeidung von Folgeerkrankungen.
• Man kann drei Stufen des TeleMonitoring
unterscheiden.
DR. ZAJZON GERGELY
3 Stufen des Telemonitoring
• Online-Monitoring: Die aufgenommenen Daten werden
kontinuierlich an ein TeleMonitoring-Zentrum
weitergegeben. Akute Notfälle sind sofort erkennbar.
• Retro-Monitoring: Die Daten werden zunächst
aufgezeichnet und in regelmäßigen Abständen (z. B.
einmal pro Tag) an ein TeleMonitoring-Zentrum
weitergegeben.
• Self-Monitoring: Die Daten werden vom Patienten
aufgezeichnet. Er gibt sie gezielt und aus eigenem
Antrieb an das TeleMonitoring-Zentrum weiter.
DR. ZAJZON GERGELY
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit!
Dr. ZAJZON GERGELY
Assistenzprofessor
Web: http://www.eii.hu
Telefon: +36-20-2159530
E-mail:
[email protected]
DR. ZAJZON GERGELY