INFORMATICA MEDICA (parte 0)

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1 Università degli Studi di Padova Corso di Laurea Magistrale in Bioingegneria A.A INFORMATICA MEDICA (parte 0) Giovanni Sparacino Dipartimento di Ingegneria dell Informazione Università degli Studi di Padova Via Gradenigo 6/B, Padova Tel ; web: 1 Presentazione del Corso 2

2 Orario delle lezioni (provvisorio?) Lunedì aula Me Martedì aula Me Mercoledì aula Le Note: Le lezioni svolte in laboratorio verranno tenute nelle aule Te e Ue Ricevimento studenti Subito dopo il termine della lezione Dopo la fine del corso, solo su appuntamento, presso il DEI Web page del corso (unico riferimento ufficiale per avvisi, date e risultati esami,...) / ~gianni / infomed2011 Prossimamente, migrazione su Moodle 3 INFORMATICA NELLA SANITÀ E NELLA RICERCA MEDICA Rivoluzione epocale (ultimi 20 anni): in Sanità, le tecnologie informatiche, fino a pochi anni fa destinate solo all automazione dei processi amministrativi, vengono sempre più utilizzate per: migliorare il processo di cura dei pazienti in fase acuta migliorare il processo riabilitativo migliorare l assistenza a malati cronici facilitare la prevenzione di malattie aumentare l efficacia e l efficienza del lavoro quotidiano degli operatori sanitari attività legate in modo diretto al processo di cura In Sanità, l informatica sta diventando anche uno strumento clinico In Medicina, l informatica è un naturale strumento di ricerca 4

3 TECNOLOGIE E SANITÀ (1) Posto che l Informatica è uno degli strumenti che la tecnologia offre alla pratica medica: Chi opera a livello clinico nei sistemi sanitari deve saper sfruttare in modo efficiente ed efficace la tecnologia (DAL LATO MEDICO) Chi propone soluzioni tecnologiche deve avere conoscenza significativa di alcune delle problematiche della sanità (DAL LATO TECNOLOGICO) La distanza fra sapere tecnologico e sapere medico deve essere ridotta 5 TECNOLOGIE E SANITÀ (2) La sanità assorbe in ogni nazione un budget enorme, in via di crescita continua Esiste l esigenza di controllare la spesa attraverso la razionalizzazione dei processi (operando sul processo di cura, sulla quantificazione della produttività clinica, sulla gestione delle apparecchiature,...) In altri termini: bisogna far spendere meno (da cui: aziendalizzazione della sanità, ingegneria clinica, telemedicina,...) 6

4 TECNOLOGIE E SANITÀ (3) La pratica clinica ha modalità e tempi tali da non poter trarre sempre tutto il giovamento possibile dalle enormi moli di dati sul paziente e di informazioni scientifiche disponibili Esiste l esigenza di creare metodologie in grado di: gestire i dati dello specifico paziente in modo razionale (oltre che efficiente e sicuro) estrarre dai dati informazioni cliniche e scientifiche interpretare i dati per fornire supporto alla decisione medica 7 ESEMPIO DI SUPPORTO ALLA DECISIONE IN DIAGNOSI SENZA SUPPORTO PAZIENTE STRUMENTAZIONE sintomi, anamnesi, segni MEDICO sintomi, anamnesi, diagnosi CON SUPPORTO PAZIENTE STRUMENTAZIONE segni segni diagnosi suggerita MEDICO ALGORITMO diagnosi sintomi, anamnesi, 8

5 L Informatica Medica (o Sanitaria) Alcune necessità viste: Riduzione della distanza fra tecnologia e medicina Razionalizzazione dei processi sanitari Metodologie efficaci, efficienti e sicure, di gestione dati Metodologie di interpretazione dei dati a fini scientifici o clinici STRUMENTO Informatica Medica (o Sanitaria) 9 Possibili definizioni di Informatica Medica / Sanitaria Applicazioni dell informatica alla medicina La scienza che si occupa della gestione in sanità dell informazione e dei programmi basati su calcolatore La logica della sanità, ovvero lo studio razionale del modo in cui: i pazienti vengono pensati i trattamenti sono definiti, selezionati ed ottimizzati la conoscenza medica viene creata, formata, condivisa ed applicata la sanità è organizzata per fornire i suoi servizi Applicazione dei principi della Teoria dell Informazione alla conoscenza medica con l obbiettivo di fornire un supporto alla risoluzione delle problematiche della Scienza Medica attinenti alla diagnosi, alla terapia ed alla prevenzione 10

6 L informatica medica / sanitaria non è il computer in medicina Come la cardiologia si basa sullo stetoscopio, l informatica medica / sanitaria si basa sul computer Il fine dell informatica medica/sanitaria è: contribuire (direttamente o indirettamente) a migliorare la salute del paziente I mezzi sono: algoritmi per l analisi dei dati e la loro elaborazione sistemi per la gestione dei dati clinici (include conservazione dei dati consistente, efficiente e sicura) sistemi di trasmissione/comunicazione/esportazione di dati clinici basati su metodologie informatiche e telecomunicazioni sistemi di supporto alla decisione clinica 11 OBBIETTIVI GENERALI DEL CORSO In generale, il corso tratta alcuni dei problemi che un ingegnere biomedico può dover affrontare nella professione, sia operando in ambito sanitario all interno di un servizio di bioingegneria o di ingegneria clinica, sia operando come consulente esterno L obiettivo finale del corso e' di rendere l'allievo in grado di effettuare, insieme alla controparte medica, l'analisi di un certo problema; individuare le metodologie di soluzione; (conoscere le basi per) implementarle. 12

7 OBBIETTIVI SPECIFICI DEL CORSO In particolare, il corso verte attorno ad attività della routine clinica e sanitaria che necessitano di tecnologie e/o metodologie informatiche, ad esempio: sistemi informativi sanitari e loro interoperabilità cartella clinica elettronica gestione di archivi di dati clinici (data base) telemedicina flusso di dati in rete / archiviazione di dati: compressione e sicurezza metodologie di ausilio alla decisione 13 STRUTTURA DEL CORSO Lezioni frontali (60%) Seminari su argomenti specialistici (10%) Laboratorio (30%) 14

8 PROGRAMMA DI MASSIMA Elementi di programmazione in Matlab Richiami: numeri floating point ed effetto degli errori round-off. Concetto di costo computazionale. Uso e codifica di function utente. Manipolazione di stringhe. Implementazioni hands on sulle function in Matlab 15 PROGRAMMA DI MASSIMA Elementi di Organizzazione Sanitaria Il sistema di finanziamento degli Ospedali. Diagnosis Related Groups (DRG). Scheda di Dimissioni Ospedaliera. Sistemi Informativi Sanitari. Termini, codici e classificazione in sanità. Problematiche di interoperabilità. Implementazioni hands on in Matlab sui DRG La Cartella Clinica Elettronica. Esempi di Cartella Clinica Elettronica Seminario: controllo di gestione Seminario: Sistemi Informativi Sanitari 16

9 PROGRAMMA DI MASSIMA Tecnologie Informatiche e Sanità Telemedicina e applicazioni Sicurezza: crittografia e firma digitale Implementazioni hands on sulla crittografia (Matlab 2) Compressione Lossless di Dati Compressione Lossy di Dati Implementazioni hands on sulla compressione (Matlab 2) Seminario telemedicina 17 PROGRAMMA DI MASSIMA Gestione di Dati Sanitari Introduzione ai data base. Il modello relazionale. Strutturazione di DB e implementazione Progettazione concettuale e logica di DB. Ottimizzazione di DB. Esempi in clinica Elementi di Algebra Relazionale. Interrogazioni in Algebra Relazionale Il linguaggio SQL Implementazione di query (lab SQL 2) Conclusioni sui DB 18

10 COSA ASPETTARSI ALLA FINE DEL CORSO Aver conosciuto alcune delle molte problematiche dell Informatica Medica e Sanitaria Avere la consapevolezza che, nella pratica, affrontare una problematica richiederà inevitabili approfondimenti, ma che si possiedono almeno le basi per partire COSA NON ASPETTARSI Sapere nel dettaglio tutto di una problematica specifica dell informatica in sanità Su ciascuno dei capitoli dell insegnamento, si potrebbero tenere dei corsi interi. A questo insegnamento è richiesto invece di essere un contenitore di argomenti che, nel piano di studi dello studente della LM in Bioingegneria a Padova, non verrebbero altrimenti nemmeno incontrati. Nelle 78 ore a disposizione discuteremo (privilegiando la chiarezza) di un po di tutto, anche se talvolta saremo inevitabilmente costretti a fermarci agli aspetti di base 19 CONOSCENZE PRELIMINARI RICHIESTE Informatica di Base Elementi di Probabilità e Statistica Basi del linguaggio Matlab (qualcuno forse non le ha?) 20

11 MATERIALE DIDATTICO Copia delle slide, fornita dal docente sul sito web dell insegnamento: http: // / ~gianni / infomed2011 NOTA: Il materiale didattico è in fase di revisione, e le slide verranno pubblicate progressivamente, quando possibile all inizio di ogni settimana Prossimamente, possibile migrazione su Moodle 21 Ringraziamenti I Proff. Riccardo Bellazzi e Silvana Quaglini (Dipartimento di Informatica e Sistemistica dell Università di Pavia) hanno fornito consigli e materiale utile per sintetizzare alcune parti delle dispense 22

12 BIBLIOGRAFIA Per eventuali integrazioni, lo studente interessato può fare riferimento a: F.Taroni. DRG/ROD e Nuovo Sistema di Finanziamento degli Ospedali, il Pensiero Scientifico Editore, 1996 E.Coiera. Guida all Informatica Medica, Internet e Telemedicina, Il Pensiero Scientifico Editore, 1999 M.C. Weinstein, H.V. Fineberg. L analisi della Decisione in Medicina Clinica, Franco Angeli Editore, 1984 F. Pinciroli, C. Combi, G. Pozzi. Basi di Dati per l Informatica Medica Concetti Linguaggi Applicazioni Patron Editore, BIBLIOGRAFIA ED ESERCIZIARI Eserciziari sulle Basi di Dati (consigliato a chi sente il bisogno di fare molti esercizi in vista dell esame) S.Foresti, E.Pedrini, S.De Capitani. Eserciziario di Basi di Dati, Pitagora Editrice, 2006 Introduzioni alle Basi di Dati (consigliato a chi sente che le lezioni e le dispense non gli bastano) P. Atzeni, S. Ceri, S. Paraboschi, R. Torlone. Basi di Dati - Modelli e Linguaggi di Interrogazione. McGraw-Hill, 2002 A.Chianese, V.Moscato, A.Picariello, L. Sansone. Basi di Dati per la Gestione dell Informazione, Mc Graw-Hill, 2007 Programmazione in Matlab e Algoritmi (consigliato a chi vuole rafforzare la propria capacità di analizzare problemi e programmare, con esempi a 360 ) G.Naldi, L.Pareschi. Matlab: Concetti e Progetti, Apogeo, 2007 A.Quarteroni, F.Saleri: Introduzione al Calcolo Scientifico: Esercizi e Problemi Risolti con Matlab, Springer,

13 4 APPELLI (solo prova SCRITTA) MODALITA DI ESAME: DATE Date indicative degli appelli (verranno di volta in volta confermate con l apertura della lista di iscrizione nelle bacheche elettroniche) Sessione 1 31 gennaio 2012 ore 9.00 aula Ke, Le 23 Febbraio 2012 ore aula Ke, Le Sessione 2 18 Giugno 2012 ore aula De Sessione 3 18 Settembre 2012 ore aula Ke 25 MODALITA DI ESAME: CONTENUTI Le prove scritte potranno comprendere, ad esempio Esercizi sulla parte metodologica (organizzazione sanitaria, crittografia, compressione, data base, ) Esercizi sulla parte implementativa (Matlab, SQL) Domande aperte a cui rispondere con poche righe di testo Domande a risposta breve a cui rispondere con una riga di testo Test (vero/falso o scelta multipla) NB: durante il corso verranno svolti di continuo esercizi simili (a volte identici ) a quelli che verranno poi dati all esame. Per chi vuole farne altri, si raccomanda di fare riferimento 26 alla bibliografia consigliata

14 REGOLA Chi intende chiedere al docente di annullare un esame sostenuto con esito positivo dovrà comunicarlo al docente per iscritto ( ) prima di iscriversi ad un altro appello. In ogni caso, l iscrizione all esame cancella ogni voto precedente Verrà tenuta traccia di tutte le volte che ci si presenta all esame (anche se ci si ritira). Dalla terza volta in poi che lo studente si presenta all esame, il primo voto positivo che consegue verrà registrato Esempi 1.Appello inizio Febbraio 22 richiesta di annullamento 2.Appello fine Febbraio ritirato 3.Appello Giugno 20 viene registrato 1.Appello inizio Febbraio insuff 2.Appello fine Febbraio ritirato 3.Appello Giugno 20 viene registrato Suggerimento: in ogni caso, è utile leggere, ad es. 27