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Post on 06-Apr-2016
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1. MotivationInformationsverarbeitungInformationsverarbeitung – Biologie/Medizin/Medizinische
Informatik2. Grundlagen Datenbanken, Informationssysteme
Datenbanken (Uebung: Datenbanken CARDIO)
Integrative Datenbanken (Uebung: Integration)3. Biomedizinische WissensverarbeitungOnline Bücher, www, Datenbanken
Informationssysteme (Expertensysteme)
Vorlesung SS07
SS 04 Biomedizinische InformationssystemeInhalte
4. Datenbankintegration (Übung: Vertiefung)Heterogenität, Anforderungen, Merkmale
Föderierte DBS, Wrapper, Data Warehouse
5. Modellierung/Simulation (Übung: ZA, Life Game, Infektionskrankheiten)Zellulare Automaten – Infektionskrankheiten etc.6. Entwicklung von InformationssystemenSoftware Engineering, Prozessmodelle
Projektmanagement
7. Beispiel – RAMEDIS (CARDIOBENCH) (Übung: Vertiefung)
DIE WELTApril 2005
Kunstfehler töten mehr Deutsche als Verkehrsunfälle
Präsident der Chirurgischen Gesellschaft beklagt "Politik des Schweigens" - internationale Studien liefern "schockierende Ergebnisse"
So hatten US-Forscher vom Institute of Medicine herausgefunden, dass in den USA jährlich bis zu 98 000 Menschen an Fehlern im Krankenhaus sterben. Studien aus England und Australien ergaben, dass zwischen zwölf und 16 Prozent aller Klinikpatienten bei ihrer Behandlung "ein unerwünschtes Ereignis widerfährt".
SS 05 Medizinische Wissensverarbeitung EINFÜHRUNG
Genotyp
Metabolic Pathways
Phänotyp
Drugs
SynthesisReg
ulatio
n
Influence
Effect
SS 04 BIOMED-Informationssysteme MOTIVATION
Informationssystem (IS): Komplexes, zusammengesetztes Softwaresystem mit aufeinander bezogenen informationsverarbeitenden Komponenten. Diese können in Erzeugung, Speicherung, Umformung, Transport und Darstellung gegliedert werden.
Eigenschaften eines IS:: - Realisiert eine dauerhafte (persistente) Speicherung von Daten. Dabei ist
eine Datenbank oder ein Datenbanksystem Bestandteil eines Informationssystems.
- Wertet die gespeicherten Daten anwendungsspezifisch aus.
- Durch Anpassung und Erweiterung dynamisch.
- Integriert weitere (externe) Informationsquellen.
In der BioMedizin werden die Begriffe Informationssystem und Datenbank häufig synonym verwendet.
SS 04 BIOMED-Informationssysteme MOTIVATION
SS 04 BIOMED-Informationssysteme Metabolische Informationssysteme
BioMed-Informationssysteme
1. Elektronische Netzwerke – Fragestellungen direkt im Expertenkreis diskutieren.
BIONET-Netzwerk !
2. Erfassen der Datenbestände (Datenbanken)
Kann in vielen Bereichen weitgehend automatisiert werden: Sequenzierung, Proteomics, Laborwertbestimmung usw.
3. Elektronische Datenhaltung erlaubt über Internet den weltweiten direkten Zugriff (Informationssysteme aufbauen).
Datenbankabfragesprachen ermöglichen auch erste Methoden der Datenanalyse.
Genotype
Metabolic Pathways
Phenotype
Drugs
SynthesisReg
ulatio
n
Influence
Effect
EMBL
TRANSFAC
KEGG
WIT
Ramedis
METAGENE
OMIM
ASDB
RListe
......
......SS 04 BIOMED-Informationssysteme MOTIVATION
I – Anstieg in MEDLINE II – Anzahl Transistoren/Chip
III – GenBank Einträge IV – Wachstum PDB (3D)
SS 04 BIOMED-Informationssysteme MOTIVATION
Sichten auf (komplexe) Datenbestände-Visualisierung-Statistik-Analysealgorithmen …
Informatik/Data Mining/Informationsfusion
-Integration von Datenbanken und AnalysetoolsCollado-Vides, Magasanik, Smith: Integrative Approaches to Molecular Biology. MIT Press 1996
Integrative Bioinformatik
SS 04 BIOMED-Informationssysteme MOTIVATION
SS 04 BIOMED-Informationssysteme Metabolische Informationssysteme
Modellentwicklung auf der Basis dieser BioMed-Daten führt direkt
auch zur Implementation hypothetischer Welten.
Modellierung und Simulation !
Informationssystem im Internet – Kennzeichen:
1. Persistente Speicherung von Daten
2. Möglichkeit der Datenabfrage
3. Auswertung und Analyse der Daten
4. Einhaltung der Integritätsbedingungen
5. Integration externer Datenquellen
6. Existenz einer Benutzerschnittstelle
7. Möglichkeit der verteilten Modellierung
Web-basierte Datenbank und Publikationswerkzeug
für seltene Stoffwechselerkrankungen- Eingebettet in das Deutsche Humangenomprojekt (DHGP)- Weltweite Sammlung seltener Stoffwechselerkrankungen- Speicherung einzelner Fälle in standardisierter Struktur- Zugriff über http://www.ramedis.de
Ramedis : Rare Metabolic Diseases Database
Ramedis
SS 04 BIOMED-Informationssysteme MOTIVATION
Oracle-DBSDateneingabe(Java-Anwendung)
Datenauswertung(Web-Browser)
Ramedis - Komponenten
SS 04 BIOMED-Informationssysteme MOTIVATION
Ramedis – SuchmenüAuswahl eines Suchkriteriums
• Autor• Diagnose• Diät/Medikamente• Grafiken• Kombinierte Suche• Laboruntersuchungen• Mutationen • Symptome• Therapie/Entwicklung
z.B. Diät/MedikamenteSS 04 BIOMED-Informationssysteme MOTIVATION
Fall:ProblembeschreibungSymptome mit Ausprägung und Laborwerte
ProblemlösungDiagnose oder Differentialdiagnose
ZusatzInfos: Arzt und Krankengeschichte
Ramedis
SS 04 BIOMED-Informationssysteme MOTIVATION
Ramedis – Falldaten IPatientendaten für ID 156
Darstellung allgemeiner Informationen, z.B.• Geschlecht• Ethnische Herkunft• Alter bei Diagnosestellung
SS 04 BIOMED-Informationssysteme MOTIVATION
Ramedis – Falldaten IIPatientendaten für ID 156
Darstellung der Molekulargenetik zu den speziellen Mutationen und beobachtete Symptome
SS 04 BIOMED-Informationssysteme MOTIVATION
Ramedis – Falldaten IIIPatientendaten für ID 156
Grafische Darstellung von Laborwerten
SS 04 BIOMED-Informationssysteme MOTIVATION
Suchanfrage: Ähnlichsten Fall ermitteln
Eingabe (WEB Maske):Geschlecht, Symptome (5) und Laborwerte (5) sowie ethnische Herkunft
Case Retrieval (Vorauswahl notwendig)Ramedis – Vorauswahl – partielle Gleichheit:Wenn nur ein Symptom oder ein Laborwert übereinstimmt, dann Aufnahme in die Vorauswahl
RamedisCase Based Reasoning
SS 04 BIOMED-Informationssysteme MOTIVATION
Fallbasiertes SuchenÄhnliche Fälle
Ramedis
Neuer Fall
SS 04 BIOMED-Informationssysteme MOTIVATION
KEGGASDB BrendaMD-CaveMetagene Ramedis
MARGBench
KBSDIAMETD3
Case-Based
SimulationMetabSim
Applications
MetabolicKnowledge
Base
IS in WWW
User
Metabolic Knowledge Base
SS 04 BIOMED-Informationssysteme MOTIVATION
SS 04 Biomedizinische InformationssystemeMotivation
Informatik:
Wissenschaft von der automatischen Informationsverarbeitung mit Hilfe von Computern, insbesondere dem Entwurf und der Formulierung von Algorithmen in angemessenen Sprachen sowie ihrer physikalischen Realisation. (Meyers Lexikon)
Aus der Empfehlung der Gesellschaft fhr Informatik Informatik ist die Wissenschaft von der systematischen und automatisierten Verarbeitung von Information. Sie wendet vorwiegend formale und ingenieurmä8ig orientierte Techniken an. Die Informatik befaßt sich daher mit:
SS 04 Biomedizinische InformationssystemeMotivation
a) mit den Strukturen, den Eigenschaften und den Beschreibungsmöglichkeiten von Information und Informationsverarbeitung,
b) mit dem Aufbau, der Arbeitsweise und den Konstruktionsprinzipien von Rechnersystemen,
c) mit der Entwicklung sowohl experimenteller als auch produktorientierter informationsverarbeitender Systeme moderner Konzeption,
d) mit den Möglichkeiten der Strukturierung, der Formalisierung und der Mathematisierung von Anwendungsgebieten in Form spezieller Modelle und Simulationen und
e) mit der ingenieurmäßigen Entwicklung von Softwaresystemen für verschiedene Anwendungsgebiete unter besonderer Berücksichtigung der hohen Anpassungsfähigkeit und der Mensch-Maschine-Interaktion solcher Systeme.
SS 04 Biomedizinische InformationssystemeMotivation
Medizin
Die Wissenschaft von der Krankheitsursache, der Heilung und Vorbeugung von Krankheiten.
Medizinische Informatik (Trampisch)
Mittels Methoden und Werkzeuge der Informatik sollen Struktur und Wirkungsweise der informationsverarbeitenden Systeme in der Medizin analysiert werden. Hier stehen die Komponenten im Bereich der Gesundheitsversorgung im Mittelpunkt.
Es werden Methoden aus der Mathematik (Statistik usw.), der Informatik, der Linguistik und der Biometrie eingesetzt.
SS 04 Biomedizinische InformationssystemeMotivation
Aktuelle Stand dieser Disziplin:
Die Datenanwendungen (uninterpretierte Präsentation von Daten, wie z.B. EKG, CT, Labor, Intensiv-Pflege-Überwachung) sind ausgereift, werden in der Praxis breits angewendet und heute stetig verbessert.
Die Informations-Anwendungen (interpretierte, sinnvermittelnde Daten, wie z.B. die Krankenakte) sind ins Stadium der Anwendungsreife getreten.
In der Wissensverarbeitung werden derzeit weltweit Prototypen entwickelt, deren Anwendungsreife abzusehen ist.
SS 04 Biomedizinische InformationssystemeMotivation
American Medical Association (AMA)
Medizinische Informatik ist eine Disziplin, die mit der Hilfe von Computer und Netzwerken versucht, Informationen zur Unterstützung der Pflege, der biomedizinischen Forschung und der Lehre bereitzustellen.
Anwendungen werden von der AMA in vier Gruppen eingeteilt:
(1) Speichern / Wiederfinden (Retrieval) von Informationen
(2) Kommunikation
(3) Aus- und Weiterbildung in der Medizin
(4) entscheidungsuntersthtzende Systeme in der Medizin
SS 04 Biomedizinische InformationssystemeMotivation
Topics der Medizinischen Informatik
- Medizinische Terminologie
- Gesundheitsversorgungssystem der BRD
- Medizinische Physik und Biophysik
Tomographie, Mikroskopie, Chromatographie, ...
- Bild- und Signalverarbeitung in Medizin und Biologie
Schnittbilder, Mikroskopie, Laborsysteme
- Krankenhauskommunikations- und -informationssysteme
KKIS, Kommunikationssysteme, Datenbanken,
Archivsysteme, Workflow-Modelle, BWL
- Wissensbasierte Systeme
-Bioinformatik dynamischer Systeme
Wissensarten
In der Literatur finden wir:unscharfes, oberflächliches, tiefes, fallbasiertes
Wissen,
Kontroll- und Erfahrungswissen.
Es gibt keine allgemeine Definition zu Wissen.
Einteilung des Wissens - dazu sind einige Begriffe erforderlich:
Krankheit (im engeren Sinn) Bezeichnet das Vorhandensein von subjektiv Empfindungen bzw. objektiv feststellbaren körperlichen, geistigen bzw. seelischen Veränderungen bzw. Störungen.SS 04 Biomedizinische Informationssysteme MOLEKULARER WISSENSSERVER
Pathologie Lehre von den abnormen und krankhaften Veränderungen im (menschlichen) Organismus, so dass der Pathologe die Krankheiten insbesondere bzgl. ihrer
- Gewebeveränderung (Morphologie)- Ursachen (Ätiologie),- Entstehung und Entwicklung (Pathogenese) und ihrer- funktionellen Auswirkungen (Pathophysiologie) erforscht.
Nosologie (Krankheitslehre)Krankheiten systematisch beschreiben (Teilgebiet der Pathologie)
Bei der Krankheitsursache unterscheidet man innere Bedingungen (Disposition) und äußere (Exposition), die die Krankheit begünstigen. Zur Disposition gehören z.B. der Zustand des Immunsystems.SS 04 Biomedizinische Informationssysteme MOLEKULARER WISSENSSERVER
Symptome Krankheitszeichen, so dass man auch die pathologischen Befunde unter diesen Begriff fassen kann. Deshalb wird von Symptomen gesprochen, obwohl man Symptome und Befunde meint.
TherapieKrankheit mit ihrem Kontext und eventuell früherer Therapien berücksichtigen.
Ärztliches GrundlagenwissenDiagnostik, Prognostik und Therapie.
Ärztliches Kontrollwissen (Handlungswissen)Wissen, wie wann warum dieses Wissen bei einem spezifischen Patienten und spezifischen Bedingungen eingesetzt wird.SS 04 Biomedizinische Informationssysteme MOLEKULARER WISSENSSERVER
Die Fälle die der Arzt kennen lernt führen zu typischen Erscheinungsbildern - fallbasiertes Schließen.
Arzt kommt zur Diagnose, indem er eine Krankheit erkennt/benennt.
Differentialdiagnose Ähnliche Krankheitsbilder werden unterschieden.
Um eine Krankheit erkennen zu können – Diagnostik:Direkte und indirekte Verfahren - es fallen Daten
an.
Diagnose ist Voraussetzung für die Therapie und die Prognose.SS 04 Biomedizinische Informationssysteme MOLEKULARER WISSENSSERVER
Informationsquellen für die Diagnose: Anamnese, Untersuchungsbefunde und Krankheitsverlauf.
Auf der Grundlage dieser Daten ist die Diagnose zu finden.
Krankheitsbild eines Patienten: Symptome und pathologische Befunde.
Reihe von möglichen Krankheiten (Hypothesenfokus), die diese Symptome erklären können.SS 04 Biomedizinische Informationssysteme MOLEKULARER WISSENSSERVER
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