Informatica Medica

1. Informatica Medica Dr. Armando Abate

2. La Medicina non è una scienza esatta Dauna novella di Ben Hecht, 1945: Un medico, anzianomembro del segretissimo Club X, illustragliscopi del club stesso ad un novizio: “… I membri del Club hanno un solo scopo: essisiriunisconoognitremesi e ognivoltaconfessanogliomicidichehannocommessodall’ultimariunione. Mi riferisco, naturalmente, ad omicidimedici, omicidi “professionali”. Talvoltapreferireisentiredi un omicidiocommesso per passionepiuttostoche per stupidità... Comunque, Dr. Warner, se lei ha dapocouccisounamoglie o fattofuoriunozio, e vuoletogliersiqualchesensodicolpa, siamo qui per ascoltarla. Vadasèche non riferiremonullanèallapolizianèall’ordinedeimedici … ilnostroscopo è unicamentescientifico. Avendoassodatochenessunodinoiammetterebbemaiiproprierrori in pubblico, … abbiamofondatoquestasocietàsegreta. E’ l’unicasocietàscientifica al mondo dove imembriparlanoesclusivamentedeiproprierrori…” Il miracolo dei quindici assassini … Mi riferisco a queicasi in cui il medico, per unadiagnosisbagliata, per un trattamento, un’operazione o unaproceduradimostrabilmentesbagliati, ha provocato la mortedi un pazienteche, senzal’attenzionediquel medico, avrebbecontinuato a vivere … Il miracolo dei quindici assassini Nome Cognome Ente

3. Ma qual è il miracolo? la novella termina con i quindici medici che salvano una vita, risolvendo un caso estremamente complesso, proprio grazie ad una serie di ragionamenti sui loro errori e alle lezioni imparate dai loro precedenti “omicidi” Il miracolo dei quindici assassini

4. Anche in Italia … Le cose stanno cambiando e i casi del Club X raramente restano segreti, si sta imponendo una cultura diversa che punta proprio ad “imparare dall’errore”

5. Le cose stanno cambiando e i casi del Club X raramente restano segreti, si sta imponendo una cultura diversa che punta proprio ad “imparare dall’errore”

6. … La Medicina non è una scienza esatta • I medici sono chiamati giornalmente a prendere decisioni in condizioni di incertezza • Sui dati • Sulla diagnosi • Sulla terapia • Sulla prognosi Tutti mentono !

7. Presa di decisioni in condizioni di incertezza (prevalenza, effetti collaterali, …) e in presenza di risorse economiche limitate … non solo i medici • anche gli amministratori e coloro che stabiliscono le politiche sanitarie devono prendere decisioni. In questo caso oltre agli effetti sulla salute si devono considerare anche i costi: • analisi costo-beneficio, costo-efficacia, … • Avviare o no una campagna di vaccinazione ? • Avviare o no uno screening ?

8. Come si può governare l’incertezza con l’informatica?

9. Una definizione ambiziosa (Coiera, 1997) • L’informatica medica è la logica della sanità. • 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

10. Altre definizioni ... • Applicazioni dell’informatica alla medicina (Van Bemmel, Handbook of Medical Informatics) • La scienza che si occupa della gestione dell’informazione e dei programmi basati su calcolatore in sanità (Oregon Health Science University) • 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 (N. Cappello, Informatica Medica)

11. Circa 50.000 pazientimuoiono ogni anno negli ospedali americani per errori prevedibili. La spesa sociale ogni anno supera quella causata dalle morti per incidenti stradali e aerei, suicidi, assunzione di droga e avvelenamenti.

12. L’aumento delle risorse non ha aumentato l’efficacia dei trattamenti L’85% dei trattamenti non sono giustificati sulla base delle evidenze scientifiche Il trasferimento nella pratica dei risultati della ricerca biomedica è lento e non sistematico

13. Sfide alla medicina attuale • Revisione periodica del peso relativo tra scienza, organizzazione e tecnologia. • Nuova concezione del paziente: non più un oggetto di trattamento ma un soggetto di vita (da “cure” a “care”, maggior interesse alla qualità dei trattamenti). • Medicina dell’evidenza: uso delle tecnologie non basate sul pregiudizio favorevole di una loro maggiore efficacia, ma su seri studi di epidemiologia clinica.

14. Il ruolo dell’informatica medica Garantire costo-efficacia dei servizi sanitari aumentandone la qualità. Medicina dell’evidenza Favorire la collaborazione tra i membri di un team di specialisti coinvolti nella gestione di un paziente. Gestione e comunicazione di dati ed informazione Usare in modo efficiente ed efficace le soluzioni tecnologiche Applicabilità ed usabilità

15. L’uso delle soluzioni di IT rende più efficacie la prescrizione medica(BMJ, 2000; 320:788-791)

16. Il fine e i mezzi ... • Il fine è l’innovazione e l’ottimizzazione del processo di cura dei pazienti • Gli strumenti sono: • Sistemi basati su Information and Communication technology • Sistemi di classificazione e codifica • Sistemi formali per definire linee guida • Sistemi di analisi dati e supporto alle decisioni • ...

17. Informatica medica • Matematica statistica • Teoria dei sistemi • Informatica (tecniche di programmazione) • Metodi computazionali • Elaborazione delle immagini e dei segnali biomedici • Fisica dei processi di produzione delle immagini • Gestione dei dati clinici • Biomeccanica • Modellistica ……….. Biochimica……… • Chirurgia assistita da computer • Diagnosi semiautomatica o automatica • ……………..

18. Informatica medica • Medicina(EBM Evidence Based Medicine) • Studio dei sistemi biologici ed applicabilità • Troppo spesso l’applicazione di trattamenti non è giustificata dall’evidenza scientifica • Prevenzione dello stato di malattia • Cura della malattia • Il paziente soggetto e non oggetto della curaqualità dei trattamenti • Riabilitazione dopo evento traumatico • Gestione e Organizzazione del S.S.N.

19. Informatica medica • Informatica • Tecniche di acquisizione ed elaborazione dati • Gestione di data base • Modellizzazione • Ruolo • Garantire un rapporto costo/beneficio basso EBM • Favorire l’integrazione e lo scambio di dati tra gli specialisti che seguono il paziente • Permettere una più rapida verifica dell’applicabilità delle tecnologie

20. Diagnosi e terapia Paziente Specialista Osservazioni Dati Analisi Estrazione Informazioni Somministrazione Terapia Decisione Diagnosi

21. Informatica medica • Fine è quindi : • L’ottimizzazione del processo di diagnosi e scelta del più efficace ed efficiente trattamento terapeutico • Mezzi sono gli strumenti che ci permettono di realizzare : • Sistemi per la classificazione e codifica • Sistemi di comunicazioni ed information retrieval • Sistemi per la definizione di linee guida e protocolli • Sistemi per l’analisi dei dati • Sistemi di supporto alle decisioni

22. Informatica medica Concetti coinvolti nel raggiungimento del fine Informazione Dati – Contesto – Conoscenza - Interpretazione Modelli Astraggono porzioni della realtà e ne danno delle assunzioni Sistemi interattivi ed informativi Commistione tra informazione e modelli

23. Un modello è una rappresentazione della realtà ! Ci permettono di comprendere la nostra interazione con il mondo fisico che ci circonda. Tanti tipi di modelli: in scala, in materiale particolare, in settori specifici (Aeronautica, architettura e costruzioni,……) Il modello come visione della realtà da realizzare Il modello come sistema predittivo del comportamento reale Il modello dei sistemi biologici come suppletivo per lo studio Modelli

24. Modelli Mondoreale Modello delmondo Astrazione • Il modello è sempre più semplice del mondo reale • Il modello è una distorsione del mondo reale • Molti modelli con finalità diverse

25. I modelli servono anche per costruire artefatti Interazione Mondo reale Artefatto Assunti del progetto Modello dell’artefatto Modello del mondo

26. I modelli servono anche per costruire artefatti Interazione Cuore artificiale Corpo Umano Assunti del progetto Progetto del dispositivo Sistema cardio- vascolare

27. Dati, informazione, conoscenza • I dati consistono di fatti • I dati diventano informazione se interpretati in un contesto utilizzando la conoscenza sul contesto stesso • La conoscenza è un insieme di modelli costruiti per comprendere il mondo Conoscenza Informazione Dati

28. Dati, informazione, conoscenza Informazione Medico conoscenza Paziente Interpretazione Deduzione Corpo della Conoscenza

29. Conoscenza • Conoscenza: insieme di modelli che descrivono la nostra comprensione del mondo • Modelli costituiti da simboli • Un modello simbolico viene creato utilizzando un linguaggio che definisce il significato dei diversi simboli e le loro possibili relazioni

30. I modelli • Rappresentazioni semplificate e convenzionali della realtà • Modelli simbolici: • linguaggio simbolico • insieme di relazioni 15222 7.49 43 25 Paziente n. pH paCO2 HCO3 Dati Linguaggio + Emogasanalisi pz.15222: pH elevato Modello Se pH>7 allora elevato Informazione

31. La conoscenza acquisita attraverso la costruzione di modelli Azione Mondo reale Informazione Acquisizione della conoscenza Applicazione della conoscenza Linguaggio Modello Simbolico Modello Simbolico

32. Sistema reale, modello, calcolatore SISTEMA REALE CALCOLATORE MODELLISTICA Scienze biologiche e fisiche di base Teoria dei sistemi SIMULAZIONE Analisi numerica Metodologie di programmazione MODELLO MATEMATICO Ø Ø Ø Ø

33. Essere umano e computer Visualizzazione ottimizzata dei dati Interpretazione umana Interpretazione totale del computer Computer Uomo % del modello Database Sistemi esperti % del modello uomo/computer

34. Informatica medica • Informatica • Acquisizione ed elaborazione dati • Acquisizione (trasduttori – campionatori) • Telerilevamento di dati biomedici • Filtraggio digitale • Elaborazione delle immagini e dei segnali biomedici • Presentazione dei dati • Trasmissione delle informazioni sensibili (standard) • Utilizzo di software come Excel – SPSS – STAT MatLab - C++ - Visual Basic

35. Informatica medica • Informatica • Gestione di data base • Organizzazione delle informazioni - definizione delle chiavi di ricerca • Utilizzazione di software come Access – Oracle linguaggio SQL (Sort Query Language) • Elaborazione statistica dei dati sanitari per la valutazione di efficacia ed efficienza delle terapie • Metodi computazionali e Modellizzazione • Risoluzione con metodi numerici (Monte Carlo / Metodi spettrali / Stime di Bayes / Algoritmi di Markov • Realizzazione di modelli matematici per …..

36. Informatica medica • Medicina • Studio dei sistemi biologici • Fisiologia - Fisiopatologia • Prevenzione dello stato di malattia • Epidemiologia - Statistica • Cura della malattia • Gestione delle terapie – Dispositivi medici terapeutici • Riabilitazione • Apparati di supporto alla riabilitazione (stimolatori, stimolazione propriocettiva, sistemi per isocinetica)

37. Elaborazione

38. Elaborazione dieta

39. La prescrizione dietetica

40. Indice • L’indice di massa corporea: BMI • Calcolo del BMI • Creazione di un modulo per il calcolo • Confronto con valori di riferimento • Calcolo del peso ottimale • Riepilogo

41. Body Mass Index (BMI) • IL BMI è considerato l’indice più affidabile per diagnosticare l’obesità • si è tuttavia osservato che, anche in presenza di BMI normale, ma in presenza di obesità centrale (viscerale) il rischio per patologie quali diabete, ipertensione, infarto è molto elevato • Si ottiene dividendo il peso corporeo (espresso in kg) per il quadrato dell’altezza (espressa in metri)

42. Il calcolo del BMI • Vogliamo usare uno strumento informatico per facilitare il calcolo del BMI • Trattandosi di calcoli su pochi dati (peso e altezza), useremo un foglio elettronico • Nel nostro caso: Excel

43. Calcolo del BMI • Possiamo scomporre il problema in: • Calcolo del BMI, secondo la formula • Confronto del valore ricavato con i valori di riferimento:

44. Disposizione del foglio • Individuiamo due celle di ingresso, per Peso e Altezza, e una cella con il risultato BMI • Corrediamo ogni cella di una etichetta esplicativa e di una unità di misura • In E7: =D4/(D5/100*D5/100)

45. Carenze della soluzione • Non è ovvio quando si guarda il foglio quali celle contengano valori di ingresso e quali di uscita • L’aspetto esteriore è identico, la formula non è visibile • Non è chiaro se le celle visibili siano le uniche presenti nel foglio • Forse ci sono altri dati da compilare nella zona non visibile del foglio? • L’usabilità del foglio non è soddisfacente…

46. Miglioramenti dell’usabilità Un titolo identifica la funzione del modulo

47. Miglioramenti dell’usabilità Il colore di fondo distingue le celle di ingresso e quelle di uscita dalle altre

48. Miglioramenti dell’usabilità Una campitura e un bordo più spesso delimitano l’area di interesse del foglio

49. Miglioramenti dell’usabilità Un formato cella con solo un decimale semplifica la lettura del risultato Continua…