Medizinische Informatik Gergely Zajzon Dr. Med. Semmelweis Medizinische Universität Institut für...

Medizinische InformatikMedizinische Informatik

Gergely Zajzon Dr. Med.Gergely Zajzon Dr. Med.

Semmelweis Medizinische UniversitätSemmelweis Medizinische UniversitätInstitut für GesundheitsinformatikInstitut für Gesundheitsinformatik

Was ist Medizinsche Was ist Medizinsche Informatik?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. DR. ZZAJZON AJZON GGERGELYERGELY

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• …


Angewandte Informatik

Brücke von den Computerwissenschaften im engeren Sinne zu den Problemen der realen Welt.

Zb.• Wirtschaftsinformatik• Medizinische InformatikMedizinische Informatik• Bioinformatik


Informatik GeschichteInformatik 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

Von-Neumann-Rechner Komponenten(die bis heute in Computern verwendet werden)

• ALU (Arithmetic Logic Unit)ALU (Arithmetic Logic Unit) – Rechenwerk (Zentraleinheit, Prozessor), führt Rechenoperationen und logische Verknüpfungen durch.

• Control UnitControl Unit – Steuerwerk oder Leitwerk, interpretiert die Anweisungen eines Programms, und verschaltet dementsprechend Datenquelle, -senke und notwendige ALU-Komponenten; das Steuerwerk regelt auch die Befehlsabfolge.

• MemoryMemory – Speicherwerk speichert sowohl Programme als auch Daten, welche für das Rechenwerk zugänglich sind.

• I/O UnitI/O Unit – Eingabe-/Ausgabewerk steuert die Ein- und Ausgabe von Daten, zum Anwender (Tastatur, Bildschirm) oder zu anderen Systemen (Schnittstellen).


Konrad Zuse (1910-1995)


Die Z3 – der erste funktionsfähige, programmierbare Computer der Welt, 1942 (München)

Die Z1 – 1938 fertiggestellte, elektrisch angetriebene

mechanische Rechner (Berlin)

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?Wohin geht die Welt?

Lochkartenleser



Diskette - 1,44 MB

Lochkarte

External Hard Disk – 1 TB

Speicherung

Kommunikation


Wie kann man die Information erreichen?


So noch einmal, was ist So noch einmal, was ist Medizinsche Informatik?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 Gesundheits-wesen oder mit e-Health umschreiben.


Anwendungsbereiche

• Bildgebende Diagnostik• Medizinische Signal- und Bildverarbeitung• Strahlentherapieplanung• Telemedizin• Telechirurgie• Bioinformatik


Anwendungsbereiche

• Medizinforschung (In-silico Modellierung)• Gesundheitsökonomie• Computerbasierte Lehr-/Lernsysteme in der

Medizin / E-Learning in der Medizin


AnwendungsbereicheManagement von Gesundheitsdaten• Wissensbasierte Diagnose- und

Therapieunterstützung• Datenmodellierung für medizinische

Informationssysteme• Wissensbasierte Diagnose- und

Therapieunterstützung• Informationssysteme des Gesundheitswesens,

insbesondere Krankenhausinformationssysteme


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)


Bildgebendes VerfahrenBildgebendes 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



Röntgenstrahlung • konventionellen Röntgen

• Panorama-Röntgen (Zahnarzt)

• Computertomographie



Nuklearmedizin – Radionukliden• Szintigraphie• Positronen-Emissions-Tomographie,• Single Photon-Emissions

computertomographie)

Kernspinresonanz • (Magnetresonanztomographie)



• Ultraschall (Sonographie)

• Infrarotstrahlung (diagnostische Thermographie)


E-HealthE-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).


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 "E-Health den kostengünstigen und sicheren Einsatz von Informations- und Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien beschreibt, Kommunikationstechnologien beschreibt, um die allgemeine Gesundheit zu fördern"um die allgemeine Gesundheit zu fördern"


Stufen von E-Health

• InformationInformation - Das Bereitstellen von Informationen für Patienten oder Ärzte über Informationsportale

• KommunikationKommunikation - Der Austausch von Informationen zwischen zwei Beteiligten (Patient - Arzt, Arzt - Arzt, ...) ohne direkte und zeitnahe Reaktion des Kommunikationspartners (z.B. online Diabetestagebuch)


Stufen von E-Health

• InteraktionInteraktion - Der Austausch von Informationen oder Daten zwischen Beteiligten mit unmittelbarer Reaktion des Kommunikationspartners (z.B. Home Monitoring)

• TransaktionTransaktion - Der gezielte Datenaustausch zwischen verschiedenen Partnern, mit dem Ziel, die Erbringung medizinischer Leistungen vollständig elektronisch abbilden und abwickeln zu können(siehe Elektronische Patientenkarte)


Stufen von E-Health

• IntegrationIntegration - 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).


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


?

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.


Telemedizin

• Telechirurgie• Teledermatologie• Telediagnostik• Telekardiologie• Telekonsultation• Telemetrie

• Telemonitoring• Teleneurologie• Teleoperation• Telepathologie• Telepsychiatrie• Teleradiologie• Teletherapie


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.



Alles ist möglich…


Transatlantische Operation mittels TelechirurgieÄrzteteam 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 68-jährigen 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 http://www.youtube.com/watch?v=d7IojFFHtiA verfolgt werden.


http://www.youtube.com/watch?v=d7IojFFHtiA


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.


Telemonitoring

Über die Telefonleitung können die Studienteilnehmer bequem die Daten ihres EKG zur Analyse und Auswertung an ein Telemedizinisches Zentrum

(Philipps Healthcare Telemedizin)


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.


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.


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.


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.


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.



Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Dr. ZAJZON GERGELYAssistenzprofessor

Web: http://www.eii.hu

Telefon: +36-20-2159530

E-mail:

[email protected]

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mailto:[email protected]

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