Wyróżniane struktury systemów informatycznych to systemy jednolite i systemy modułowe.
Dostarczane w całości przez jednego dostawcę, który jest wyłącznym gwarantem ich niezawodności. Skupiają wszystkie funkcje użytkowe w obrębie jednego systemu.
- wysoki poziom integralności
- łatwość konfiguracji
- prosta koordynacja, utrzymanie i zarządzanie systemem
- potencjalnie duże koszty
- uzalenienie od twórcy systemu
- mniejsza moliwość adaptacji do indywidualnych potrzeb placówki
Zbudowane z pojedynczych komponentów oferowanych przez różnych dostawców. Moduły komunikują się ze sobą, tworząc w pełny funkcjonalny system.
- niskie koszty
- niezaleność od dostawców
- niezaleność w doborze platformy sprzętowej
- moliwosć kompletacji systemu najlepiej dostosowanego do indywidualnych potrzeb placówki
- zaawansowana konfiguracja
- niski poziom integralnośći
- trudniejsza koordynacja i zarządzanie oprogramowaniem
- potencjalne niekompatybilności pomiędzy modułami
Uporządkowany zbiór pojęć odnoszący się do określonej dziedziny, posiadający formalne słownictwo.
- kompletność pojęć
- niepowtarzalność nazw
- jednolitość uporządkowania
- jasne kryteria określające, rozdzielające klasy
- kompletna i zrozumiała instrukcja użytkownika
- odpowiedni poziom szczegółowości
Istnieje kilka zunifikowanych systemów klasyfikacji danych medycznych:
- ICF (International Classification of Functioning, Disability and Health) - międzynarodowa klasyfikacja funkcjonowania, niepełnosprawności i zdrowia
- ICD (International Classification of Diseases) - międzynarodowa klasyfikacja chorób
- LOINC - uniwersalne nazwy i kody obserwacji medycznych
- dane opisowe - historia chorób, zapisy przebiegów leczenia, wywiad z pacjentem
- dane liczbowe - wyniki badań laboratoryjnych oraz pomiarów lekarskich (np. pomiar żelaza we krwi, waga, temperatura)
- sygnały - dane w formie ciągłej, uzyskiwane przy pomocy medycznej aparatury pomiarowej (np. puls, częstość oddechu)
- obrazy - uzyskiwane z urządzeń diagnostycznych (np. RTG, USG)
- papierowy rekord medyczny - archiwa, historie chorób
- skomputeryzowany rekord medyczny - dokumentacja utworzona w postaci papierowej odwzorowana cyfrowo z zachowaniem atrybutów dokumentu papierowego (podpisy, daty, pieczątki)
- elektroniczny rekord medyczny - dynamiczna kolekcja danych w formie elektornicznej tworzona przez personel medyczny, w celu umoliwienia realizacji opieki medycznej nad pacjentem
- elektroniczny rekord pacjenta - elektroniczny rekord medyczny + dane kliniczne pacjenta, przebieg leczenia oraz diagnostyczne i terapeutyczne wyniki wykonywanych procedur
- elektroniczny rekord zdrowotny - elektroniczny rekord pacjenta + dane środowiskowe, nawyki zdrowotne
Harmonogram to opis czynności wykonywanych w ramach projektu względem czasu. Jest najwaniejszą częścią projektu z punktu widzenia jego realizacji. Pozwala odpowiednio rozłoźyć zadania w czasie i oszacować budżet.
Opierają się na specjalnych wykresach zwanych sieciami czynności. Wykorzystywane do harmonogramowania i kontroli złożoności przedsięwzięć gospodarczych, technicznych i organizacyjnych. Wykres sieciowy ilustruje przebieg całego przesięwzięcia bazując na dwóch zasadniczych elementach: czynnościach i zdarzeniach.
Czynności, czyli elementy pochłaniające zasoby, przedstawione są w formie prostych, siatki lub wektorów.
Zdarzenia, czyli momenty zakończenia jednej czynności, a rozpoczęcia następnej obrazowane są w formie punktów na przecięciach prostych.
Wyrózniamy kilka rodzajów zaleności pomiędzy zdarzeniami:
- FS (ang. finish to start) - po zakończeniu czynności A zaczyna się czynność B
- SS (ang. start to start) - zadanie B może zacząc się, gdy zacznie się zadanie A
- FF (ang. finish to finish) - zadanie B może skończyć się dopiero po zakończeniu zadania A
- SF (ang. start to finish) - zadanie A nie może zakończyć się przed rozpoczęciem zadania B
Ścieka krytyczna to ciąg zdarzeń, w którym opóźnienie jednego powoduje opóźnienie kolejnych. Pozwala to w prosty sposób ustalić terminy zakończenia zadań w najgorszym i najlepszym przypadku. W planowaniu określa się:
- ES (ang. early start) - najwcześniejszy moment rozpoczęcia zadania
- EF (ang. early finish) - najwczesniejszy moment zakończenia zadania
- LS (ang. late start) - najpóźniejszy moment rozpoczęcia zadania
- LF (ang. late finish) - najpóźniejszy moment zakończenia zadania
Graficzne przedstawienie zadań na osi czasu wraz z wykorzystywanymi przez nie zasobami. Ułożenie i podział ustala się według następujących kroków:
- Podział na cele (etapy)
- Ustalenie czasu trwania etapów i całego projektu
- Określenie kolejności etapów
- Definicja miejsca realizacji każdego z etapów
- Rozmieszczenie etapów na osi czasu
Procesem zarządzania ryzykiem nazywamy czynności podejmowane w celu identyfikacji, analizy oraz reagowania na nieprawidłowości występujące podczas przebiegu projektu. Ich zadaniem jest maksymalizacja zysku ze zdarzeń pozytywnych oraz minimalizacja start ze zdarzeń negatywnych.
Wśród podejmowanych czynności wyróżnia się:
- identyfikację ryzyka - rozpoznanie problemu
- kwalifikację ryzyka - określenie stopnia zagrożenia
- zapobieganie ryzyku - wykorzystanie szans i unikanie zagrożeń
- kontrolę ryzyka - obserwacja istniejących zagrożeń oraz przewidywanie nowych
Jakością nazywamy stopień realizacji początkowych założeń projektu. Zarządzaniem jakością okresla się taki zbiór czynnośći jak:
- planowanie jakości - określenie standardów jakie spełniać ma projekt
- zapewnienie jakości - dostosowanie procesu projektowego w celu spełnienia standardów
- kontrola jakości - kontrolowanie przebiegu projektu oraz śledzenie czynników mogących obniżyć jakość
Międzynarodowe standardy procesu zarządzania jakością określa norma ISO 9001, a zarządzania ryzykiem - ISO 31000.
Obrazem cyfrowym nazywamy dwuwymiarowy obszar zakodowany w postaci binarnej w taki sposób, że możliwa jest jego konwersja do postaci analogowej, widocznej na ekranie. Zasadniczo wyróżnia się dwa rodzaje obrazów cyfrowych:
- grafika rastrowa - format zapisu obrazów, bazujący na określaniu koloru każdego z pikseli (bitmapa); zapisywany w postaci dyskretnej funkcji dwóch zmiennych
F = f(x, y)
F - kolor piksela
x, y - polożenie piksela w osi X, Y
f - funkcja mogąca zwracać wartości różnego typu, np. zmienną [0, 255]
w obrazach czarno-białych lub wektor RGB w przypadku obrazów kolorowych
- grafika wektorowa - format przechowujący w formie opisanych w układzie współrzędnych figur geometrycznych; obraz dzielony jest na mniejsze elementy, które można zapisać jako zbiór podstawowych funkcji płaszczyzn dwuwymiarowych
Filtracja liniowa w kontekście obrazów cyfrowych polega na uśrednieniu wartości pikseli sąsiadujących, względem piksela środkowego. Każdy piksel posiada również swoją wagę, co umożliwia stworzenie maski. Spośród filtrów liniowych wyróżnić można:
-
filtry dolnoprzepustowe - pozbywają się lub minimalizują wysokie częstotliwości, przepuszczając te niskie; pozwala to na odszumienie obrazu lub wprowadzenie efektu rozmycia
-
filtry górnoprzepustowe - przepuszczają wysokie częstotliwości, służą do wydobywania składników powodujących szybkie zmiany jasności, powodują wyostrzanie obrazu, zwiększenie kontrastu oraz wzmocnienie kolorów
-
filtry przesuwające - wykonują przesunięcie obrazu, a następnie odjęcie go od swojej kopii, co pozwala na wykrycie krawędzi umieszczonych na nim obiektów; w zależności od kierunku przesunięcia wykrywane są krawędzie poziome lub ukośne
-
filtr Gaussa - opiera się na wartościach funkcji gaussowskich, pozwala wygenerować efekt wygładzenia obrazu
W przypadku fltrów liniowych pojawia się problem dla elementów brzegowych obrazu, jako że metody te do obliczeń używają wartości pikseli sąsiednich. By zaradzić temu problemowi, stosuje się następujące metody:
- splot obliczany jest tylko w punktach, w których maska nie wystaje poza obraz; obraz po filtracji jest mniejszy od oryginalnego
- splot obliczany jest tylko w punktach, w których maska nie wystaje poza obraz; piksele brzegowe przepisuje się bez zmian
- wartość pikseli poza obszarem jest równa zero; obraz zachowuje rozmiar, ale pojawiają się zafałszowania na brzegach
- uzupełnia się brakujące wartości np. metodą lustrzanego odbicia krawędzi obrazu; mniejsze zafałszowania niż w przypadu poprzedniej metody
Farmakokinetyka to nauka zajmująca się badaniem rozchodzenia się leku w organizmie człowieka. Modelowanie farmakokinetyczne bazuje na osiągnięciach tej nauki, zajmując się modelowaniem oraz analizą zależności pomiędzy stężeniem leku a efektem jego działania na organizm. Uwzględnia ono trzy podstawowe rodzaje modeli:
- model kompartmentowy - abstrakcyjny model, który zakłada, że
organizm zbudowany jest ze zbiorników wypełnionych różnego rodzaju
płynem. W obszarze takiego zbiornika (kompartmentu) lek będzie
rozprzestrzeniał się równomiernie, mając również możliwość przenikania
do innego zbiornika. Sumę strumienii wpływających i wypływających
można wyznaczyć tworząc odpowiednie równanie różniczkowe.
W zależności od liczby kompartmentów wyróżnić można:
- model 1-kompartmentowy - jest najprostszym rodzajem modelu, w którym eliminacja leku oznacza całkowite wydalenie go z ustroju; opisuje na przykład układ krwionośny
- model 2-kompartmentowy - bardziej zaawansowany model, używany przykłądowo do opisu dobrze ukrwionych tkanek. Pomiary i podanie leku są jednak przeprowadzane tylko w jednym kompartmencie. Cechuje się znacznie większą złożonością obliczeniową.
- model perfuzyjny - opisuje przepływ krwi i przenoszenie leku do poszczególnych narządów
- model perfuzyjno-kompartmentowy - stanowi połączenie dwóch pozostałych modeli
Sztuczna sieć neuronowa jest układem złożonym z bardzo prostych elementów zwanych sztucznymi neuronami, działającymi w trybie równoległym i mającym zdolnośc uczenia się na podstawie przykładów oraz gromadzenia i stosowania tak uzyskanej wiedzy do przyszłych, nieznanych sytuacji. Z praktycznego punktu widzenia sztuczna sieć neuronowa jest systemem podejmowania decyzji, wyznaczającym wartość wielkości wynikowej (decyzyjnej) na podstawie wielkości wejściowych (cech, przesłanek), którego umiejętności są kształtowane w procesie uczenia.
- zdolność do działania w nieznanych sytuacjach
- adaptacja, zdolność uczenia przez dostosowywanie parametrów
- równoległość obliczeń
- nieliniowość, zdolność modelowania nieliniowych zależności pomiędzy wejściema wyjściem
- odporność na błędy i uszkodzenia
- neurony wejściowe - służą do wprowadzania danych wejściowych
- neurony ukryte - nie kontaktują się bezpośrednio z wejściem/wyjściem, służą do analizy i przetwarzania danych wewnątrz sieci
- neurony wyjściowe - wyprowadzają wartości zmiennych decyzyjnych
Ze względu na budowę możemy wyróżnić dwa rodzaje sieci:
- jednokierunkowe - charakteryzują się przepływem informacji w jednym kierunku
- rekurencyjne - występują sprzężenia zwrotne; wyjście neuronu jest połaczone z wejściem tej samej warstwy bądź poprzedniej
Hurtownie danych budowane są w architekturze warstwowej, gdzie każda z warstw spełnia oddzielne zadanie. Zasadniczo wyróżnia się:
- źródło danych (ang. data source) - zazwyczaj w postaci bazy danych, zawiera dane o zróżnicowanej strukturze, rozmiarach oraz jakości
- obszar przejściowy (ang. data staging) - oczyszcza i dostosowuje dane do wymagań hurtowni. Warstwa ta nie jest dostępna dla użytkownika końcowego, należą do niej narzędzia integracyjne ETL
- warstwa metadanych (ang. data layer) - stanowi centralne repozytorium danych w standardzie odpowiednim dla hurtowni. W zależności od typu systemu, może mieć format tabeli wymiarów, data martu, agregatu, tabeli faktów lub mapowania danych od systemu źródłowego. Często stanowi również magazyn danych operacyjnych ODS (ang. operational data store).
- warstwa prezentacji (ang. presentational layer) - udostępnia dane użytkownikowi bądź oprogramowaniu końcowemu w czytelnej i spójnej formie. Umożliwia tworzenie kwerend i zapytań.
Modelem logicznym hurtowni danych określamy opis definiujący elementy baz danych oraz procesów zachodzących w hurtowni. Podstawowymi pojęciami wykorzystywanymi w modelach hurtowni są:
- Fakt - Pojedyncze zdarzenie będące podstawą analiz. Fakty opisane są poprzez wymiary i miary
- Wymiar - Cecha opisująca dany fakt, pozwalająca powiązać go z innymi pojęciami. Wymiary są opisywane przy pomocy atrybutów.
- Atrybut - Cecha wymiaru, przechowująca dodatkowe informacje na temat faktu.
- Miara - Liczbowa wartość, powiązana bezpośrednio z faktem.
Najpopularniejsze modele logicznych hurtowni danych:
- Model gwiazdy - Opiera się na stworzeniu centralnej tablicy faktów, z którą powiązane są tablice opisujących je wymiarów. Topologia układu jest podobna do sieci komputerowej o gwieździstej strukturze. Atrybuty wymiarów reprezentowane są przez kolumny w odpowiadających im tabelach, natomiast sama tablica faktów przechowuje jedynie schemat fakt - miara.
- Model płatka śniegu - Stanowi rozwinięcie modelu gwiazdy, powstając przez normalizację umieszczonych w nim baz danych. Model ten zachowuje hierarchię wymiarów, czyli zakłada sytuację, w której jeden wymiar może mieć wiele stopni szczegółowości, które modelowane są przez osobne tabele.
- Model konstelacji - Wykorzystywany w sytuacjach, kiedy konieczne jest przechowywanie w hurtowni różnego typu faktów. Pozwala on na współdzielenie tabel wymiarów (oraz przypisanych do nich atrybutów) pomiędzy tabelami faktów.