دانشکده مهندسی -دانشگاه صنعتی امیرکبیرپزشکی

درس کاربرد فن آوری اطالعات در پزشکی

استاد: جناب آقای دکتر فرزاد توحید خواه

فصل سومپردازش داده ها و مدیریت

پایگاه اطالعات

دانشکده مهندسی -دانشگاه صنعتی امیرکبیرپزشکی

درس کاربرد فن آوری اطالعات در پزشکی

فصل سوم

پردازش داده ها و مدیریت پایگاه اطالعات

دکتر فرزاد توحيد خواه

: پردازش داده هاپردازش داده هاسيستم هاي پردازش اطالعات مورد سخت افزار و نرم افزار سيستم كامپيوتري

معمولي

: پردازش داده ها

مقدمه هدف جمع آوري داده از بيماران تهية اطالعات براي

گروه پزشكي اغلب دادة خام جمع آوري شده را به صورت مستقيم

نمي توان در فرايند تصميم گيري وارد كرد( از داده Semanticاستخراج اطالعات معنايي )

آن:مستلزم پردازش

مشاهده-1تشخيص-2درمان-3

مشاهده:

جمع آوري داده و انتقال آن-1ذخيره و بازيابي داده-2پردازش داده و نمايش آن-3

:سيستم پردازش اطالعات

حافظه1.

Hardwareتجهیزات: سخت افزار 2.

Softwareبرنامه ها: نرم افزار 3.

كامپيوتر در تهية داده هايي كه كاربر براي تصميم گيري .كمك مي كند به آن نيازمند است

سيستم كامپيوتري براي :»سيستم پردازش-كنترل« كنترل خودكار فرود هواپيما يا درمان بيمار در واحد

.مراقبت وي ژه به كار مي رود

فعاليت هاي فرد و سيستم كامپيوتري

كاربر-1ورود داده-2اينترفيس با كاربر-3نرم افزار پردازش داده-4نمايش داده-5

کاربر

مسئول وارد كردن داده به سيستم و كنترل پردازش

(Occasionalكاربران موردي )-1(Routineكاربران روزمره )-2متخصص ها-3

كاربران موردي

با عملكرد سيستم آشنا هستندنيازي به آشنايي با جزئيات همة امكانات سيستم ندارند

:سيستم بايدامكان راهنمايي آن كاربران را داشته باشد

)كاربران را در برابooر اتفاقooات نooامطلوب (از دسooت دادن داده حمايت كند.

به كاربر اعالم كند كه چه گام هايي را بردارد( الزم را بoه صoورت كلي يoا بoا جزئيoات Helpهنگoام تقاضoا كمoك )

ارائه دهد.Help .واني شودoتور فراخoا دسoد يoك كليoا يoادگي بoه سoد بoباي

كاربران روزمره

در مورد عملكرد سيستم اطالعات مفصل دارندu چگونه رفتار مي كند مي دانند سيستم در حين كاربرد دقيقا

ارائة اطالعات غيرضروري براي آنها آزار دهنده و غيرمفيد است شoلوغ شoدن صoفحة نمoايش مoوجب مي شoود كoه محتويoات آن بoا

نگاه قابل درك نباشد. يك از طooرفي فضooاي نمooايش اطالعooات ضooروري كم مي شooود.

u كمكي بooه اين دسooته Helpاطالعooات ارائooه شooده در تقريبooاكoاربران نمي كنoد. تعامoل نoرم بين كoاربر و سيسoتم الزم اسoت. سoرoعت تoعامoل و سoهولت oورود داده بoراي تoعامoل نoرمo ضoروري

است. Typing Ahead هoد كoازه مي دهoاربر اجoه كoه بoت كoيتي اسoخصوص

داده را پيش از درخواست سيستم وارد آن كند.

متخصصين

عالقمنoد بoه بهoره بoرداري تخصصoي و ويoژه از سيسoتم اند.همواره نيازهاي خود را تغيير مي دهد

برنامة خود را نوشته و آن را اصالح مي كند( برنامooه هooا و User-friendliness »كooاربر دوسooت بooودن« )

سيستم چندان اهميتي براي يك محقق نداردتوجooه اصooلي محقooق بooه عملكooرد برنامooه و خooروجي آن

استفقoط بoراي آشoنايي اوليoة محقoق بoا سيسoتم Help اطالعoات

به كار گرفته مي شود.

ورود داده

اطالعات از داده استخراج مي شوددادة با كيفيت پايين منجر به اطالعات غيرمطمئن حتي غلط

مي شودنخستين حلقه در زنجير جمع آوري داده است

اتوآنااليزر آزمايشگاهي :تجهيزات اندازه گيري خودكاريا تجهيزات مونيتورينگ بيمار ECGپزشكي، تجهيزات ثبت

پر كردن فرم روي صفحة كامپيوتر : ورود دستيدستگاه هاي خوانندة باركد -1تجهيزات خودكار تشخيص كاراكتر -2-سيستم هاي ورود داده از طريق صوت3

روش هاي تشخيص خطا و تصحيح داده

(Syntactic-چك كردن خطاهاي قاعده اي )1(Semantic-چك كردن خطاهاي معنايي )2Online Help-راهنمايي زمان حقيقي3

اينترفيس كاربر

با كاربر ارتباط برقرار مي كند •كنترل اجرا و جريان برنامه •ورود تعاملي داده•رفتار ثابت سيستم• 

-اينترفيس كاربر مبتني بر كاراكتر1-اينترفيس كاربر گرافيكي2

اينترفيس كاربر مبتني بر كاراكتر

فقط از سمبل هاي صفحه كليد براي برقرار كردن ارتباط با كاربر

برنامه گام بعدي اجرا را تعيينسيستم هاي برنامه نويسي گذشته

جواب مي دهد تا جريان برنامه كنترل كاربر به سواالت برنامهشود.

فقط كدهاي كاراكترها و اطالعات ،نرخ انتقال بسيارپايينموقعيت مواقعي كه كاربر از دور به سيستم متصل است و u خطوط تلفن محدود است مفيد ظرفيت كانال ارتباطي مثال

مي باشد Userاينترفيس هاي مبتني بر كاراكتر كارا هستند اما خيلي

Friendly نيستند

اينترفيس هاي كاربر گرافيكي

به سرعت جايگزين اينترفيس هاي مبتني بر كاراكتر«Event Drivenاين سبك برنامه نويسي »

می رسندهمة سيستم ها شبيه همديگر به نظريادگيري كار با يك سيستم جديد براي كاربراني كه

u كار با سيستم هاي مبتني بر پنجره را ياد قبالگرفته اند آسان است

در سيستم هاي اطالعتي كه توسط پزشكان يا پرستاران به كار برده مي شوند يكسان بودن

اينترفيس براي كاربردهاي مختلف ضروري است

پردازش داده

داده آناليز شده و به فرمي تبديل مي شود كه نمايش داده بهتر صورت گيرد

.1Sort كردن دادهذخيره و بازيابي داده2.محاسبات3.تبديل داده4.

نمايش داده

نمايش صحيح اطالعات براي فهم درست كاربر ضروري است.

پردازش اطالعات بايد به كاربر اين توانايي را بدهد كه اطالعات مورد نظر خود را به راحت

ترين و واضح ترين وجه استخراج كند. فقط اطالعاتي كه كاربر مي خواهد به عنوان

پاية تصميم گيري خود مرود استفاده قرار دهد

سخت افزار

CPUواحد پردازندة مركزي -1

حافظة كامپيوتر-2تجهيزات جانبي-3

CPUواحد پردازندة مركزي

دستورات را از حافظة داخلي مي گيرد وبه صورت متوالي آنها را اجرا مي كند

نگهداري داده يا دستور گرفته شده از حافظه نتيجة موقتي محاسبات انجام شده

: CPUعمل هاي اساسي

)مانند جمع محتويات دو دستة دستورات رياضي )مانند گرفتن دستورات كنترلي محل حافظه(دستور بعدي(

حافظة كامپيوتر

فoرار : )حافظoة دسoتيابي تصoادفي( RAMحافظoه (Volatile )

بoا قطoع شoدن بoرق كoامپيوتر محتويoات اين حافظoه از بين مي رود.

بيتي بودند. 8حافظه هاي اوليه شامل بايت هاي بoراي افoزايش سoرعت بoرخي كامپيوترهoا در يoك u لحظoه بيش از يoك بoايت را منتقoل مي كننoد. مثال

CPU 32 تيooان 4بيooور همزمooه طooايت را بooبمنتقل مي كند.

تجهيزات جانبي

تجهoيزات مoورد نيoاز بoراي ورود داده، ذخoيرة خoارجي داده و نمايش داده

ماننooد: صooفحة نمooايش كooامپيوتر و تجهHيزات خHروجيچاپگر.

مانند: صفحه كليد و ماوس.تجهيزات ورودي :تجهيزات ذخيرة دادة خارجي

امكoان ذخoيره سoازي داده را در محيoط بoيرون از حافظoة كoامپoيوتoر ايجoاد مي oكننoد كoه بoرايo حفoظ امoنيoت، ايمoني و سoهoولت جابجoايي فoيoزيكي دادهo ضoرورoي است.برحسoب نoحoوة دسoتيابي بoه داoده تجoهoيزات ذoخoيرة خoارجي بoه چنoد

دستoه تقسيمo مي شoوند:

تجهيزات ذخيرة دادة خارجي 

سيسooتم كooامپيوتري بooا : ( Random)دسooتيابي تصooادفي-1 oآن دادهo هooداده بo oازيooس oيرهooخoل ذooمحo درسoآo الooرسoا

دسترسي پيدا كند.

: داده به ترتيب و يكي پس ( Sequential)دستيابي ترتيبي -2از ديگري خوانده مي شود. اين حافظه ها با توجه به

از ( Backup)قيمت ارزان آنها اغلب براي تهية پشتيبان داده ها و برنامه هاي مهم به كار برده مي شوند.

واسطه هاي ذخيرة مغناطيسي :

نوار مغناطيسي، ديسك مغناطيسي و كارت مغناطيسي.

افزار نرم

:سيستم عامل سيسoتم عامoل نoرم افoزار پايoة كoامپيوتر اسoت و بoراي همoة  

كاربرد ها ضروري است بoاركردن برنامoه هoاي كoاربر ، ،ل تعامoل بoا محيoطومسoو

حفooاظت ،داده هooا و همooة ارتباطooات داخلي كooامپيوتر تسoهيم منoابع كoامپيوتر بين برنامoه هoاي ،امoنيت سيسoتم

كاربردي اي كه همزمان اجرا مي شوند

زبان برنامه نويسي سطح باال

برنامه هاي كاربر

مديريت بانكهاي اطالعاتي

داده ها پاية تصميم گيري در مراقبتهاي بهداشتي …داده ها معمoوال در بانoك اطالعoاتي ذخoيره مي شoوند. يoك بانك.

عooاتي مoجمooوعه اoي از فايلهooا اسooتo كooه oدادoه هooا را oبooه oاطالهمديگر مرتبط مي سازند.

يك فايoل محلي بoراي ذخoيره داده اسoت. يoك فايoل داراي يoك .اoسoم اoسoت وo توسoط سoيسoتم oفايoل كoامپoيوتر ايجoاد oو يoا حoذف

مي شود.يك فايoooل شoooامل ركوردهoooاي داده ي منطقي اسoooت كoooه .

كوچكoooترين واحoooدهاي ذخoooيره داده در بانoooك اطالعoooاتي مي باشند.

مسئوليت ذخيره سoازي فoيزيكي داده روي ديسoك، بoه عهoده .سيستم فايل كامپيوتر است.

مديريت بانكهاي اطالعاتي

ساختار داده در ثبت كاغذي بيمار

تاريخچه بيماري.

آزمايشات فيزيكي.

نتايج آزمايشها.

تجويز داروها.

X-Rayتصاوير از .

و غيره ECG ، Spin gramسيگنالهاي بيولوژي مانند .

مديريت بانكهاي اطالعاتي

ساختار داده در كامپيوتر *داده هoا در كoامپيوتر بصoورتي متفoاوت از سيسoتم كاغoذي سoازماندهي

مي شوند.ثبت كاغoذي اسoتاتيك اسoت درحاليكoه ثبت كoامپيوتري بoه اين شoكل نيست..ثبت كاغooذي در يooك زمooان فقooط در يooك محooل مي توانooد موجooود باشooد .

درحoاليكoه oثبت كoامپيoوتري چoنoين نبoوده وo در محoلهoاي مختلفي مي توانoد حضور داشته باشد.

ثبت كاغooذي فقooط بooه يooك شooكل مooرتب شooده اسooت. درحاليكooه ثبت .كoامپيوتoري بسoتهo بoه دلخoواه oكoاربoر مي oتوانoدo بoه روشoهاي مoختلفي مoرتب

شود.در سيسoتم كاغoذي، جهت دسoتيابي بoه اطالعoات، كoاربر بايoد آن را در بين .

صooفحاتo مختلooف جسooتجوكoند درoحاليoكooه درo سيسooتم كooاoمپيoوتري اين o.سترسي استoود oستجوoبل جoبه نحو موثرتري قا oعات oاطال

مديريت بانكهاي اطالعاتي

DBMS به عنوان ساختاردهنده داده كاربران مي تواننoد بoه داده هoا دسترسoي داشoته و آنهoا را بoراي

اهداف مختلفي دستكاري كنندكيفيت داده هoا )صoحت و كامoل بoودن آن( از اهميت بoااليي

بoراي تعبoير داده هoا در سيسoتم اطالعoاتي برخoوردار استDBMS ،ازيoه از ذخيره سoت كoزاري اسoتم نرم افoك سيسoي

دريoooافت oو مoooديريتo مجموعهo هoooاي بoooزرگي از oدادهo هoooا مراقبت به عمل مي آورد

DBMS امپيوتر وoيزيكي كoاختار فoوان رابطي بين سoه عنoبكoاربر عمoل كoرده و يoك رابoط مسoتقل از سيسoتم عامل

فراهم مي سازد

مديريت بانكهاي اطالعاتي

: DBMSوظايف مراقبت از تمoامي عمليoات ذخيره سoازي و دريoافت بانكهoاي .

اطالعاتينگاشت داده از محيooط كooاربر )مooدل داده خooارجي( بooه مooدل .

مفهومي…داده نگاشت داده از مoدل مفهoومي داده بoه سoاختار فايoل فيزيكي.

)مدل داده ي فيزيكي( كامپيوتربررسي قوانين يكپارچگي داده و قوانين انسجام داده.كنترل دستيابي )تعيين هويت.كنترل همزمتoني دسترسoي بoه داده )دسoتيابي چنoد كاربره(.سهولت حفاظت داده.

مدلسازي داده: مدل دادة خارجي•نگرشي از داده كه كاربر مايل به داشتن آن است•:مدل دادة مفهومي• و روابط مختلف بين آنهای داده هانهادها •:مدل داده پياده سازي• مoورد اسoتفاده واسoتخراج از روي مoدل مفهoومي DBMSتوسoط •

قرار مي گيرد:مدل داده داخلي•• DBMS ايooامل فايلهooه شooدلي كooه مooازي را بooدل پياده سooم

كامپيوتري و ركوردها داده ي منطقي است مي نگارد:مدل داده فيزيكي•.سازماندهي فايلهاي داده روي ديسك•

كنترل داده

كنترل دستيابي همزمان.

كنترل حق دستيابي.

كنترل تماميت و انسجام.

پردازش مبادله.

ايمني داده.

كنترل دستيابي همزمان

كنooترل تooداخل بين اسooتفاده همزمooان كooاربران مختلف از يك بانك اطالعاتي

در صooورت ورود و يooا ايجooاد تغيooير روي يooك داده خoاص توسoط يoك كoاربر، اجoازه دسoتكاري اين داده از سooاير كooاربران سooلب شooده و سooايرين فقoط مي تواننoد اطالعoات مربوطoه را مشoاهده

نمايندتعoيين وقتهoاي متoوالي مثال بoا يoك پزشoك معoالج مثoل

ECGآزمايشگاه، ثبت

دستيابيحق كنترل

حفاظت داده ها در مقابل استفاده هاي نامعتبرتمooامي كooاربران قooادر بooه انجooام كليooه عمليooات

نيستند( بooه سيسooتم Log onكاربران را وادار بooه ورود )

مي كنoد و بoراي هoر كoاربر يoك شناسoه كoاربري و يooك كلمooه عبooور درنظooر مي گooيرد. مجوزهooاي دسoتيابي بoه حقoوق مختلoف مثال خوانoدن، نوشoتن و ايجooاد تغيooيرات روي يooك بانooك اطالعooاتي بooه

شناسه كاربري اختصاص داده مي شود

پردازش دادوستد

دادوسooتد بانooك اطالعooاتي وقooتي بطooور كامooل انجooام مي شoود كoه تمoامي دسoتورالعمل هoاي مربoوط بoه آن دادوسoتد oبطoور oكامoل بoرآوoرده شoده oباشoند.o اگoر فقoط قسoooمتي oاز اoين شoooرايطo بoooرآoورoده شoooوند،o بانoooك

عمليoات oانجoام ه oو اoطالعoاتي دoر حoالت oناسoازگارo مانoدنمي پذيرد

يoك جoراحي شoامل در دسترسoي بoودن جoراح، :مثoالرoزoرو اتooاق عمooلo و مسooئول oبيoهوشooي مoي بoاoشooد. oيooك عoمoل جoرoاoحي oبoدونo رزoروo كاoمoل مoوoرد فoوق نoمي oتوانoد

برنامه ريزي شود

حفاظت داده

:پشتيبان گيري از بانك اطالعاتي تهيoه يoك كoپي از اطالعoات و قoرار دادن آنهoا در يoك

محل امن است.

:(Roll Forward Recoveryبازيابي گردش به جلو )كoه در يoك محoل ديگoري ماننoد Logfile بoا اسoتفاده از

نoوار مغناطيسoي ذخoيره مي شoود، مي تoوان تمoامي عمoليoات بعoدo از آoخoرين پشoتيبان oرا انجoام دادoه و

داده ها را بازيابي كرد.

ساختارهاي انديس

فراهم كoردن دسترسoي سoريع بoه داده صoرفنظر از اندازه بانك

ايoده ي فايoل انoديس مشoابه يoك كتoاب اسoت كoه شoامل فoيلoد دادoه يoا تركoيoبي ازo فيلoدها كoه بoه oعنoوoان انoديس

جايگزين استفاده مي شوند.

در مoدل داده ي رابطه اي، هoر سoطر در جoدول بoا يoك يoا چoنoد oمoقoداoرo ازo سoتونoها oقابoل تoشoخيoصo اسoت. oكoه بoه

آن كليد اوليه مي شود.

ساير ساختارهاي بانك اطالعاتي

هاي شي گراDBMSمدلهاي شي گراي داده و قابليت انعطoاف و توسoعه دارنoد بoراي مؤسسoات بoooooزرگ مناسoooooب مي باشoooooد. بسoooooياري از

روي اسoooتانداردهاي بoooاز DBMSتوليدكننoooدگان متمركز شده اند.

DBMS هoياتي بoاربر فرضoات كoورد اطالعoال در مoفععمoooل آورده و بoooه طoooور خودكoooار سoooعي در

جمع آوري اطالعات موردنياز كاربر مي كند.