telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace
DESCRIPTION
Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace. Karel Zvára. Rozvrh přednášky. Úvod do problematiky: historie postavení zdravotnictví ve společnosti účastníci procesů ve zdravotnictví role a druhy informačních systémů úvod do standardů a technologií - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/1.jpg)
Telemedicína a komunikačnístandardy pro zpracováníbiomedicínské informace
Karel Zvára
![Page 2: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/2.jpg)
Rozvrh přednáškyÚvod do problematiky:• historie postavení zdravotnictví ve společnosti• účastníci procesů ve zdravotnictví• role a druhy informačních systémů• úvod do standardů a technologií
Sítě a internet (úvod do problematiky):• historické pozadí• síťová architektura• služby internetu• úvod do značkovacích jazyků
![Page 3: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/3.jpg)
Historický úvod
Evropa• středověk: všeobecné nemocnice spravované náboženskými řády• konec 19. století: reformy Otto von Bismarcka – socializace
zdravotnictví• po 2. světové válce (západní Evropa): růst vlivu cestování za prací
(např. italští Gastarbeiters v Německu), Evropská integrace• začátek 21. století: Evropské zdravotní pojištění (EHIC)
![Page 4: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/4.jpg)
Ekonomie produktivní spotřeby
Umožňuje péči o zdraví vnímat jako motivovanou více faktory a z pohledů dle těchto faktorů vnímat i jeho financování.
Umožňuje hledat ekonomickou efektivitu péče o zdraví pomocí více složek, které péči o zdraví motivují:• vlastní motivace pacienta založená na jeho produktivitě (údržbě
či zlepšování jeho schopností),• společenská (sociální) motivace založená na různých
společenských důvodech• boj proti nakažlivým chorobám (ochrana spol.)• morální a politické důvody
![Page 5: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/5.jpg)
Zúčastněné osoby
Pacient• chce péči, může být motivován výší úhradyPoskytovatel péče• chce úhradu za péči (provoz, investice, zisk)Plátce péče• chce se „vyřešit situaci“ za rozumnou cenuKontrolní orgán• jednají podle zadání (často zabraňují nežádoucímu stavu)Stát a politické síly• obecně sledují společenské zadání cílové skupinyOstatní• např. příbuzní pacienta, výzkum/vývoj, dodavatelé komplementů
(např. léčiv)
![Page 6: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/6.jpg)
Role informačních systémůKlinický informační systém (KIS)• veškeré informace osobního charakteru:
• lékařské zprávy, vyšetření, … („EHR“)• seznam návštěv, pozvánky, čerpání
• ostatní• sazebník výkonů, ceny léků• tiskové výstupy: recepty, žádanky, …• komunikace (pojišťovna, lékárna, jiné IS/IZIP)
Manažerský informační systém (MIS)• poskytuje vedení zdravotnického zařízení především souhrnné
ekonomické údaje• umožňuje obvykle vyhodnocovat rentabilitu či nákladovost po
odděleních či po diagnózách (někdy pomocí DRG)
![Page 7: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/7.jpg)
Podmínky pro komunikaci
Zabezpečení a původnost:• ochrana před neoprávněným přečtením• ochrana před změnou obsahu na cestě• ochrana před znovuodesláním neoprávněnou osobou• ověření identity odesílatele
Rychlost:• musí odpovídat účelu
• telemedicína: „přímý přenos“• záchranná služba: odpověď v řádu sekund• archivace: malá priorita (zpoždění není problémem)
![Page 8: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/8.jpg)
Podmínky pro obsah
Jednoznačnost a srozumitelnost• „správné pochopení“• možnost zpracovat automatickým systémem nezpracovanou
informaci „ručně“ (např. lékařem)• závisí na společném (referenčním) jazyku
Odpovědnost za obsah• přijatá informace je důvěryhodná• odpovědnost za obsah nese ověřený původce
![Page 9: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/9.jpg)
Přehled technologiíDASTA (Datový standard Ministerstva zdravotnictví ČR)• vychází z požadavků provozní praxe (ČR/SR)
EHCR (CEN TC251, ISO ENV 13606)• rámec pro zapsání elektronického záznamu o zdraví (EU)
HL7v2, HL7v3 (Health Level 7 Inc.)• robustní systémy s přímou vazbou na praxi (USA)
GEHR (sdružení openEHR)• standardizace zapsání konkrétních dat (EU, Austrálie)
DICOM (NEMA)• přenos obrazové informace, přístroje (USA)
![Page 10: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/10.jpg)
DASTA
Vydává: skupina kolem Ing. Miroslava Zámečníka• aktuální verze (4) je specifikována pomocí XML Schema• zaměřuje se na praktické informace
• běžně sbírané údaje o pacientovi• zdravotní pojištění• „klinické události“
• anamnéza a další údaje často plnotextové• pro použití je nutné splňovat podmínky standardu, které nejsou
zpětně kompatibilní• skutečné využití v ČR pro komunikaci KIS mezi sebou a pro odesílání
dat do IZIP
![Page 11: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/11.jpg)
EHCR, ISO ENV 13606 (1/2)Vydává: CEN TC 251 (Evropský výbor pro normalizaci)• rámec struktury Evropského elektronického záznamu o zdraví
(EHCR, European HealthCare Record)
![Page 12: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/12.jpg)
EHCR, ISO ENV 13606 (2/2)• určuje model pro určení pravidel pro distribuci EHCR
![Page 13: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/13.jpg)
HL7 verze 2
Vydává: Health Level 7 Inc. (USA)• vlastní syntaxe nezaložená na XML• přenos pomocí e-mailu nebo jakkoliv jinak• používá se především pro přenos
• administrativních a dalších osobních údajů• laboratorních údajů
• ANSI standard• podporován laboratorními přístroji
![Page 14: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/14.jpg)
HL7 verze 3
Vydává: Health Level 7 Inc. (USA)• založeno na velmi obecném Referenčním informačním modelu (RIM)
a základním Slovníku (Vocabulary)• z RIMu jsou odvozené DIMy (Domain Information Model), které
reprezentují jednotlivé okruhy problematiky (např. „Patient Administration“)
• DIMy jsou složeny z R-MIMů (Refined Message Information Model), ty jsou zapsány pomocí MT (Message Type) a CMET (Common Message Element Type)
• pro komunikaci jsou stanoveny protokoly nazývané Storyboards („scénáře“), ty specifikují standardizované postupy komunikace pro jednotlivé případy v rámci DIM
• komplexní přístup k datovým typům (hierarchie, multiplicita)• obecná návaznost na externí číselníky
![Page 15: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/15.jpg)
RIM
DIM
MT
Storyboard
HL7 verze 3
![Page 16: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/16.jpg)
HL7 verze 3
RIM
DIM
MT
Storyboard
![Page 17: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/17.jpg)
HL7 verze 3
RIM
DIM
MT
Storyboard
![Page 18: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/18.jpg)
HL7 verze 3
RIM
DIM
MT
Storyboard
![Page 19: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/19.jpg)
DICOM
Vydává: NEMA (National Electrical Manufacturers Association)• Digital Imaging and Communications in Medicine• slouží pro správu, přenos, tisk a ukládání informací zobrazování v
medicíně• specifikuje
• formát souboru• komunikační protokol
![Page 20: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/20.jpg)
Číselníky
Obecně:• vyjadřují přesně definovaný význam• často se částečně překrývají
Často používané číselníky:• NČLP - Národní číselník laboratorních položek (ČR, užíván
standardem DASTA)• LOINC – Logical Observation Identifiers Names and Codes
(mezinárodní, mnohem širší než NČLP)• ICD – International Classification of Diseases• SNOMED – komplexní vícerozměrný číselník pocházející od
Asociace amerických patologů
![Page 21: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/21.jpg)
UMLS
Vydává: National Library of Medicine (USA)• Unified Medical Language System• metačíselník, sémantická síť• tvoří a udržuje databázi „konceptů“ s přesně definovaným významem• uchovává informace o vztahu položek jednotlivých indexovaných
číselníků (např. LOINC, SNOMED, ICD, MeSH) ke konceptům• lze použít pro zjištění vztahů položek různých číselníků• v současné době neindexuje NČLP
![Page 22: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/22.jpg)
Technologie internetu
Historie:• zadání a základní výzkum DARPA zahájen v 60. letech 20. století• první nasazení (až do 80. let) v armádě USA• postupné uvolňování pro akademické účely• na začátku 90. let uvolnění pro komerční použití
![Page 23: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/23.jpg)
Digitální jednotky
Běžný život je založen na desítkové soustavě, digitální svět je založen na dvojkové soustavě.
Běžné (ISO) a digitální předpony:
ISO název ISO hodnota Digitální název Digitální hodnota
kilo (k) 1.000 (103) Kibi (Ki) 1.024 (210)
mega (M) 1.000.000 (106) mebi (Mi) 1.048.576 (220)
giga (G) 1.000.000.000 (109) gibi (Gi) 1.073.741.824 (230)
![Page 24: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/24.jpg)
Adresování IP verze 4
Adresa: aaa.bbb.ccc.ddd (např. 147.231.7.2)
Zjištění adresy sítě pomocí síťové masky:
Položka Běžný zápis(desítkový)
Binární zápis
IP adresa 147.231.7.138 10010011.11100111.00000111.10001010Síťová maska 255.255.255.192 11111111.11111111.11111111.11000000Adresa sítě(logické AND)
147.231.7.128 10010011.11100111.00000111.10000000
Síťovou masku lze zapsat ve formě IPv4 (255.255.255.0) nebo jako počet jedniček v síťové masce. Tyto dva zápisy jsou stejné:- 147.231.7.2 / 255.255.255.192- 147.231.7.2 / 26
![Page 25: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/25.jpg)
Adresování IP verze 6• zvětšení velikosti adresy z 32 na 128 bitů• zvětšení max. velikosti paketu z 64 KiB na 4 GiB• mapování celého IPv4 prostoru do IPv6 prostoru• adresa je zapisována ve formě šestnáctkových číslic rozdělených do
osmi skupin po čtyřech číslovkách a oddělených dvojtečkou (celkem tedy 8x4x4 = 128)• jakkoliv dlouhá část adresy skládající se jen z nul může být
nahrazena „::“ – jen 1x v jedné adrese• poslední část adresy může být zapsána ve formě IPv4 (důvodem
je kompatibilita s adresou mapovaného IPv4 prostoru)
![Page 26: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/26.jpg)
Domény a názvy
Pro překled názvů na IP adresy a zpět slouží systém DNS (Domain Name Server).
• distribuovaná databáze tvořená kořenovými servery (předem známé IP adresy serverů v doménách root-servers.net a gtld-servers.net) a dalšími servery, které jsou delegovány hierarchií (kořenové servery „znají“ všechny servery pro větve hierarchie vycházející z kořene)
• ukládání zjištěných informací a jejich obnova v případě expirace (snížení zátěže systému)
• obsahuje také informace pro doručování zpráv elektronické pošty• nejzranitelnější místo internetu
![Page 27: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/27.jpg)
Základní protokoly internetu
IP (Internet Protocol)• obaluje veškerou internetovou komunikaci (specifický pro použití IP
verze 4 a IP verze 6)
ICMP (Internet Message Control Protocol)• pro předávání technických informací sítě• má nejvyšší prioritu
TCP (Transmission Control Protocol)• zajišťuje předání všech paketů a ve správném pořadí• služby: e-mail, WWW, FTP a další
UDP (User Datagram Protocol)• nespolehlivý, ale rychlý• služby: rádio, TV, telefonie, hry a další
![Page 28: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/28.jpg)
Služby – elektronická pošta
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol):• pro přenos pošty na cílový server• informace o serveru pro doručení ze systému DNS• nezajišťuje sám o sobě žádnou ochranu proti přečtení „na cestě“ ani
proti použití cizí identity• chybové stavy rozlišuje na dočasné (kódy 4xx) a trvalé (kódy 5xx)
POP3 (Post Office Protocol)• ekvivalentní „vybírání schránky“• obtížné sdílení z více míst
IMAPv4 (Internet Message Access Protocol)• „vzdálené úložiště pošty“• snadné sdílení z více míst
![Page 29: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/29.jpg)
Služby – WWWWorld Wide Web• protokol HTTP (HyperText Transfer Protocol)• běžné schéma: zahájení – dotaz – odpověď – ukončení
Na straně serveru:• webový server (odpovídá na dotazy)• statické zdroje (HTML stránky, obrázky, …)• dynamický obsah (PHP, JSP, ASP, …)
Na straně klienta (uživatele):• zobrazení obsahu stránky dle HTML, CSS• dynamické prvky (JavaScript, VBScript)• prvky vsazené (embedded) do stránky:
• Java applety, ActiveX prvky• Flash či jiné objekty (nutná podpora prohlížeče)
![Page 30: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/30.jpg)
Virtuální privátní síť (VPN)Data jsou přenášena tunelem v „nepřátelském prostředí“.
Asymetrické šifrování a elektronický podpis• kombinace veřejné (obecně známé) a privátní (tajné) části klíče
účastníka• privátní klíč slouží pro dekódování zprávy zašifrované veřejným
klíčem a pro vytvoření elektronického podpisu• důvěryhodnost veřejných klíčů je dána třetími subjekty (certifikační
autority) – proto se podepsaný veřejný klíč nazývá „certifikát“• první šifra: RSA (popsána v roce 1977)
Symetrické šifrování• šifrovací klíč strany sdílejí• výrazně rychlejší než asymetrické šifrování
![Page 31: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/31.jpg)
SGML, HTML
SGML (Standard Generalized Markup Language)• pochází z 60. let 20. století (IBM)• náročný na zpracování (bloky nemusejí být ukončovány)
HTML (HyperText Markup Language)• založený na SGML• popisuje jednotlivé prvky webové stránky• popis formátu postupně nahrazuje CSS (Cascading Style Sheets)
![Page 32: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/32.jpg)
XML a XML SchemaeXtensible Markup Language• vznikl v reakci na obtížné zpracování SGML• specifikace obsahu pomocí DTD (Document Type Definition)
XML Schema – nástupce DTD• zavedení datových typů• možnost omezit multiplicitu• možnost stanovit způsob chápání zápisu bloků v elementu (“all” –
nezávislé na pořadí, „sequence“ – pořadí je důležité“)
![Page 33: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/33.jpg)
XML namespaces
Účel:• umožnit použití elementů a atributů s různým významem v rámci
jednoho dokumentu• usnadnění automatického zpracování takových dokumentů
Způsob použití:• prefix přiřazuje jednotlivé elementy v rámci dokumentu k namespace• název určuje význam namespace
Příklad:• „http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml-transitional.dtd“ označuje,
že obsah má být vnímán jako XHTML
![Page 34: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/34.jpg)
DOM
Document Object Model• určuje standardní způsob pro reprezentaci obsahu XML dokumentu
pomocí objektového modelu v paměti• specifikuje standardní funkce a postupy pro práci s touto reprezentací• pokročilé verze umožňují propagaci informace v obou směrech
hierarchie• specifikace navazuje na obecnou implementaci pomocí jazyka Java
Běžně se používá v prohlížečích internetu (webových stránek). Dynamické prostředí na straně klienta (JavaScript / VBscript) používá DOM pro dynamickou práci s obsahem webové stránky.
![Page 35: Telemedicína a komunikační standardy pro zpracování biomedicínské informace](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062723/56813f03550346895da98572/html5/thumbnails/35.jpg)
XPath, XQuery a XSLTXPath• umožňuje v rámci dokumentu určit prvek dokumentu pomocí
absolutní nebo relativní cesty
XQuery• umožňuje v rámci XML dokumentu vyhledat prvky splňující podmínku
specifikovat mj. pomocí XPath
XSLT (XSL Transformation)• umožňuje stanovit pravidla pro automatizovanou transformaci
dokumentu jednoho typu do dokumentu druhého typu