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[병원 정보 시스템] 02. 의학정보와 정보이론
universedevelope
2024. 9. 24. 08:08
안녕하세요. 병원정보기술 관련 내용을 필기하고 정리한 내용입니다.
-- 의학정보와 정보이론
--- 01. 의학정보의 진화과정
> 의학자료/의학정보/의학지식
- 정보학 관점에서 취급하는 자료, 정보, 지식의 기본 개념을 보건의료 분야의 의학자료, 의학정보, 의학지식의 개
념으로 발전시켜 비교하고 이해하여야 한다.
- 의학자료(Medical data)
> 환자가 병원을 방문하면 의사 ㆍ 간호사가 다루는 환자의 주관적인 증상과 객관적인 증후, 의심되는 질병에 대
한 검사를 위해 임상병리검사실에서 나오는 혈액 소견이나 의학영상과(방사선과) 에서 나오는 심전도나 뇌파와
같은 생체신호자료 및 X선, CT영상, 해부병리에서 보고하는 병리조직적 소견 등이 환자에 대한 의료 자료라 할
수 있다.
- 의학정보(Medical information)
> 의료인이 의료행위를 위해 모은 이러한 데이터를 체계화하여 필요한 절차를 통해 상황에 맞게 판단(진단, 치료
등 포함)하거나 해석된 데이터이다. 또는 어떤 유용한 행동을 위해서 자료로부터 추출된 의미있는 것을 말한다
.
- 의료 데이터가 의료정보가 되기 위한 두 가지 조건
> 이용자, 즉 어떤 구체적인 목적을 갖고 자료를 해석하는 사람이 있어야 한다.
> 자료가 처리되는 과정이 있어야 한다는 것으로 자료를 일정한 규칙에 따라 구조화, 재배열 또는 요약 등의
방법으로 해석하는 것을 말한다.
- 의학지식(Medical Knowledge)
> 단편적으로 분산되어 있는 개개의 정보가 아니라 어떤 의도나 목적과 관련성을 가지고 있으면서 체계화되고 일
반화되어 안정된 정보를 말한다. 이러한 관점에서, 지식은 정보보다 다소 높은 상위 개념을 갖게 된다. 따라서
의학지식은 동종의 정보가 집적되어 일반화된 형태로 정리된 것으로 어떤 특정 목적 달서에 유용하고 추상화되
어 일반화된 정보로 정의한다.
- 자료(데이터/정보/지식의 진화과정)
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지식 --- 지식화 과정
- 정보시스템 이용
- 데이터 웨어하우징, 마이닝
- 귀납적 방법론 이용(무엇이 필요한지를 탐색)
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정보객체 --- 정보화 과정
- 컴퓨터 시스템 이용
- 데이터베이스 이용
- 연역적 방법론 이용(문제의 가설을 검정)
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데이터 객체
↑ --- 관찰, 사고
자연과 인공물의 실체
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> 의학의 연구방법
- 의학자료ㆍ의학정보ㆍ의학지식진화과정을 바탕으로 의학을 연구하는 방법에는 1차연구와 2차연구로 구분할 수 있
다.
> 1차 연구 방법 : 원(Source)자료를 이용하여 직접적으로 연구결과를 보고하는 것이고 무작위 비교시험, 코트연
구, 환자대조군 연구, 단면조사 연구, 증례보고 등이 있다.
> 2차 연구(통합연구) 방법 : 1차 연구들을 요약하여 이를 바탕으로 결론을 이끌어내는 것으로, 1차 연구를 요약
한 체계적 분석(Systemic review)과 비체계적 분석(Non-systematic review)과 메타
분석(Meta-analysis)이 있다.
--- 02. 의사결정의 분석과정
> 의사결정과정의 개념
- 의사결정 분석(Decision analysis)과정은 일반영역으로 자료의 수집에서 의사결정과 행위까지는 관찰(Observatio
n) → 추론(Reasoning) → 행동(Action)의 기본적인 3단계 순환과정
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[구분] [일반영역] [컴퓨터처리] [과학적연구] [의료행위] [공중보건]
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1단계 관찰 입력 측정 의학자료 조사
2단계 추론 처리 이론화 진단 지역사회진단
3단계 행동 출력 실험 치료 보건사업
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> 의사결정과정의 단계
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┌> 관찰 ┓
↑
환자 ← 진단 치료의 주기 → 결정
↓
└ 계획 <┛
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- 진단과 검사를 시행하는 목적
> 확실한 진단을 얻기 위하여
> 임상적으로 의심되는 진단을 확인하기 위하여
> 감별진단을 위하여
> 건강 진단과 숨은 질병을 찾아내기 위하여
> 의료상의 법적 뒷받침을 위하여
> 질병의 경중을 판단하기 위하여
> 질병의 시기를 정하기 위하여
> 치료 방침 수립, 치료효과 판정, 치료 약제 선택 및 혈중 약물농도 판정을 위하여
> 환자의 의사결정에 도움을 주는 객관적인 자료를 제공하기 위하여
> 입원 또는 수술을 위한 사전 준비를 위하여
> 유전 상담을 위하여
> 환자의 추적관찰 등
> 진료의 의사결정 해석과정
- 의사가 환자를 진료하는 것에 대해 객관성을 가지려면 의사의 경험에 의한 치료보다는 컴퓨터를 이용한 의사결정
해석과정을 통하여 환자를 치료하는데 이용되어야 한다.
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information
임상의사 ←----------------┐
↑↓ ┌---------- | ----- 해석된 자료 -----┐
======= data ↓ | =========== |
patient| → 해석 ------------> | | |
or | → 해석 ------------> |귀납적 추론|-----┘
process| → 해석 ------------> =========== ↑
======= 통찰력
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- 의료는 우선 귀납적 성격을 갖는다. 이유는 환자로부터 얻어진 데이터로부터 그 공통의 특성을 파악 하여 일반화
되고 구조적으로 정의된 질병을 진단하는 과정이기 때문이다.
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[구분] [의미] [예]
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귀납적 방법 여러 특수한 상황들로부터 공통적으로 소크라테스는 죽었다.
Inductive 적용할 수 있는 일반 법칙을 만드는 일반화 공자도 죽었다.
의 과정 석가도 죽었다.
사전에 연역적으로 추론한 가설을 검정하는 이들은 인간이다.
것이 아니라 새로운 사실을 자료로부터 즉시 그러무로 모든 인간은 죽는다.
찾아내는 것
연역적 방법 일반적인 전제와 법칙으로부터 특수 상황에 모든 인간은 죽는다 < 대전제
Deductive 적용하는 방법 소크라테스는 사람이다 < 소전제
연역적 사고는 명제와 명제의 관계를 설정해 따라서 소크라테스는
주는 논리 법칙이나 절애 지식을 기반으로 하는 죽는다 < 결론
사고 방식
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--- 03. 근거중심의학(EBM)
> 근거중심의학의 발전
- 코크란(Archie Cochrane 스코틀랜드 역학자) : 의료서비스에 있어서 무작위 영향을 통해서 근거중심 의학에 깔린
기본 개념들을 확산(1972년 '효율과 효용')
- David Eddy : 1990년 '근거중심'이라는 용어를 최초로 사용
- Gorden Guyatt : 1991년 '근거중심의학'이란 용어를 최초로 사용
- Guyatt 등 : 1992년 'Evidence Based Medicine group' 이라는 연구 집단을 만들면서 EBM 이라는 용어가 정착
> 근거중심의학의 정의
- 환자의 문제에 대해 결정을 내릴 때 세심하고 주의 깊게 최신의 의학지식을 적용하는 것이며 개인의 임상 경험과
체계화된 연구에서 얻어진 임상적인 근거들 중에서 최선의 것을 통합하여 개개인의 환자에 적용하는 것이라고 정
의한다. 여기에서,
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> 최신 : 의학이 지속적인 발전으로 기존의 으료정보나 치료방법은 곧 새로운 것의 등장으로 쇠퇴하기 때문에 의
료인은 이에 대처할 수 있어야 한다는 것
> 개인의 임상 경험 : 각 임상의가 임상경험과 임상진료를 통해 얻은 기술과 판단능력을 말하며, 효과적인 진단,
환자의 상태, 권리, 선호에 대해 고려하고 결정하는 능력을 포함한다.
> 최선의 근거 : 한자중심연구, 진단검사, 예후연구, 치료ㆍ예방요법들의 안정성과 효과가 입증된 것을 의미
> 개개의 환자 : 의료인 자신이 진료하는 각 환자의 문제 해결에 필요한 특정한 정보를 수집하여 평가 하고 실제
의료서비스에 적용할 수 있어야 한다는 의미
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- 환자의 가치는 치료과정에서 환자가 갖게 되는 선호도, 관심, 기대치를 의미
- 근거중심의학은 의학지식베이스와 네트워크 분야의 의료정보학이 발달하면서 중요하게 대두된 의학 방법론
- 전통적인 근거중심의학(EBM)은 질문, 검색, 평가, 적용, 평가의 5단계로 이루어지며 검색, 평가에 주안점을 두고
있다.
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[단계] [내용]
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제1단계 임상진료에서 어떤 것이 의문점인가를 명확히 한다.(문제의 형태화)
제2단계 의문점에 답이 될 수 있는 문헌 및 자료를 찾는다.(정보수집)
제3단계 수집한 문헌이나 자료의 내용에 대한 신뢰성을 평가한다.(비평적 분석)
제4단계 비평적 분석(Critical appraisal)결과를 임상에 적용한다.(환자에 적용)
제5단계 진료행위의 과정의 효과와 효율을 평가한다.(최종평가)
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--- 04. 정보이론
> 정보이론의 개념
- 정보이론 : 정보의 전송, 송신, 수신, 개발 등에 관한 수리적, 공학적인 이론을 총칭
- 정보는 현실적으로 서로 교환이 되지 않으면 성립하지 않는다. 즉 무언인가가 정보를 운반해야 성립이 되는 것이
다.
- 정보의 속서에서 정보를 보는 관점에는 구문론적(Syntactic), 의미론적(Semantic), 실용적(Pragmatic) 관점 등 3
가지로 구분이 가능한데, 이에 대한 의미는 다음과 같다.
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[구분] [의미]
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구문론적 관점 의사전달의 표현, 저장, 전송을 위한 문법 또는 구문론적 성격을 강조한 것이다.
샤논이 정의한 정보는 발생확률의 대수 값에 음의부호를 붙인 정량적 정의가 이에 해당한다
.
정보의 전달에서 수학적인 측면(언어의 관점에서는 문법에 해당)
문법보다는 의미가 제대로 전달했는지에 대하여 관심을 가진다.
정보를 받는 방법이나 구문론 자체에는 관심이 없고 이에 대한 해석과 의사결정의 중요성에
관심이 있다.
의미론적 관점 루이마르셍 브릴롱(Louis-Marcel Brillouin)은 정보를 받기 전과 받은 후의 문제에 대한 가
능한 답이 서로 다르다면 이들 두 답을 연관시키는 함수를 정보로 정의한 것이 이에 해당한
다.
만약 환자에 대한 어떤 정보가 있을 때와 없을 때 진단이 서로 다르게 나타난다면 이 때 두
진단 사이의 함수관계가 정보가 된다는 것이다.
실용적 관점 정보를 활용하여 궁극적으로 무엇을 이루었는가에 대한 것이다.
불확실성의 감소라는 효과가 얼마나 있었는지 정보를 보는 시각이다.
위너가 정보를 외부세계와 교환된 내용으로 정의한 것이 이에 해당한다.
정보가 있기 전ㆍ후의 진단명의 차이로 정보를 정의하는 것이 아니라 정보의 차이로 진단의
불확실성이 얼마나 감소했는지 또는 새로운 진단으로 치료의 효과가 얼마나 있었는가에 관
심을 가진다.
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> 샤논의 정보이론
- 1948년 샤논은 '소통의 수학적 이론 A Mathematical Theory of Communication' 논문 제목 발표
- 수학적 정보이론은 사이버네틱스 이론을 주장한 위너에 의하여 최초로 개발
- 이 논문은 정보를 수량적으로 다루는 방법을 고찰하여 '정보량 Information content'의 정의를 세우고 샤논의 이
론(Shannon''s Theorem)을 정리하였다.
> 정보의 측정(정보량) 및 전송제약사항(채널용량)에 대한 이론 제시
> 정보이론이라는 학문분야의 시초가 됨
> Shannon 은 채널용량을 다음의 공식으로 표현
C = W log2(1 + S/N)
(여기서 C=채널 용량, W=대역폭, S=신호전력, N=잡음전력)
- 수학적 통신이론의 발달에 관여한 사람은 많이 있으나, 이를 순수한 공학적 측면에서 정보형식 즉 부호화된 정보
정보의 전달을 중심으로 체계적으로 확립하여 발달시킨 사람은 샤논이다.
- 샤논은 정보를 확률과정으로 파악하여 정보내용으로서의 엔트로피(Entropy)를 바탕으로 채널의 통신 용량의 개념
을 도입하는 등 정보의 새로운 개념을 수학적으로 정립하였다.
- 정보이론에서 엔트로피는 어떤 확률변수의 불확실성(Uncertainty)을 측정하는 것이다.
- 정보이론의 핵심 개념인 '엔트로피(Entropy)'는 무질서라고도 번역되는데 어떤 앎의 불확실성을 측정하는 개념이
다.
> 내일의 날씨 라는 정보를 예로 들어보면, 내일 날씨가 어떤지 전혀 감을 잡을 수 없을 경우 (맑음 50%/흐림 50
%) 엔트로피가 높고, 내일 흐릴 것이라고 거의 확실히 예측되는 경우 (맑음 10%/흐림 90%)엔트로피가 낮아진다
.
- 샤논은 정보를 양적으로 나타내었는데, 이것은 바로 컴퓨터 통신 시스템에 적용되는 경우이다.
- 샤논의 정보통신 모델을 인간과의 커뮤니케이션 과정으로 연결할 수가 있으며, 커뮤니케이션 과정에서 인간과 인
간 사이에 커뮤니케이션은 정보원에서 시작된다.
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[관계] [의미]
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송신자→수신자 의사가 환자를 청진할 때는 환자의 정보를 수신자인 의사가 단방향으로 듣게 된다.
송신자↔송신자 의사가 환자를 문진할 때 문진시에는 서로 대화를 주고받아서 필요한 정보를 양방향으로 교
환하게 된다.
송신자=수신자 초음파 검사기를 이용하여 환자를 검사할 때 초음파검사기에서 초음파를 발사하는 부위에서
다시 초음파를 받는다.
송신자→ ? 수신자가 없거나 주의를 기울이지 않거나, 제대로 전달되지 못할 때를 의미한다. 환자의 징
후를 부주의한 검사로 놓치는 경후가 속한다.
? → 수신자 송신자가 없는 경우로서 의학에서 보는 전형적인 예로서 환자는 아무런 증상도 없는 상태에
서 우연히 혈액검사에서 이상을 발견했을 때 환자와 의사의 관계가 이에 속한다.
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> 정보의 가치이론
- 일반적인 정보의 의미 : 정보라는 용어는 이미 표현된 내용에 무엇인가를 더해 주거나 이전의 내용을 수정ㆍ확인
시켜준다거나 또는 예전에 몰랐거나, 예측할 수 없었던 일을 알게 해준다는 의미가 포함
되어 있다.
- 경영정보학에서 정보의 의미 : 정보의 의미는 Davis and Olson은 정보는 수신자에게 의미 없는 형태로 처리된 자
료로서 현재 또는 미래의 행동이나 의사결정에 실체적 혹은 지각된 가치를 갖는다
고 하였다. Kroenko는 정보는 인간이 결정을 내리거나, 행위가 가능하도록 해주는
실체의 구조에 관한 진술이라고 하였다.
- 정보의 가치 : 일반적으로 불확실한 상황에서 최상의 가치를 갖는다고 한다. 정보는 불확실성의 감소라는 효과를
주며, 정보가 가치를 갖는다는 것은 정보가 불확실한 상황에서 판단에 필요한 지식을 주었다는 뜻
으로 풀이된다.
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(정보가치)
Y
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1
| ㆍ
|
|
|
|
|
|
| ↗ ↘
| ↗ ↘
|
0 -------------------------- 1 X(정보발생확률)
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> 여기서 불확실한 상황에서 정보발생확률(X축)이 0.5일 때, 정보의 가치(Y축)가 최상의 가치인 1이 되는 형태를
보여주고 있다. 그림 2-10 은 동전던지기에서 결과 값의 엔트로피 H(X)를 나타낸 그래프이다. X축이 동전의 공
정한 정도 정보발생 확률(Pr(X=1))을 나타내고 Y축이 대응되는 엔트로피의 크기(정보가치)를 나타낸다. 여기서
는 공정한 동전(Pr(X=1)=0.5)을 사용한 동전던지기 결과 값을 전송할 때 가장 큰 엔트로피인 1비트가 필요함을
알 수 있다.
- 정보는 수산한 사람이 의사결정과정에 이용될 때 가치를 갖는다.
- 통계적 정보가치 이론은 의사결정이론의 한 영역에 정보를 수신한 사람이 가치를 갖는다.
- 의사결정이론에서 정보의 가치는 획득된 정보로 인하여 바뀐 행위가 의사 결정자에게 주는 가치의 변화로 나타나
는 정보의 가치로부터 그 정보를 획득하는데 들어간 비용을 뺀 것이다.
- 정보화 사회에서 정보의 가치 조건은 정보 이용자가 필요로 할 때에 필요한 장소에 원하는 형태로 존재해야 가치
가 있다고 할 수 있다.
[조건] [의미]
형식조건 정보의 형식이 이용자가 원하는 가치를 갖는 조건이다.
시간조건 정보의 이용자가 원하는 시간에 존재해야 가치를 갖는 조건이다.
장소조건 정보는 쉽게 접근할 수 있는 곳에서 전달되어야 가치를 갖는다.
소유조건 정보 소유자는 그 정보를 다른 사람에게 전파하는 것을 통제해야 정보가치에 영향을 미칠 수 있다.
> 의사 분야의 컴퓨터 활용
- 베멜과 뮤젠(Bemmel & Musen)의 6단계 이용수준 모델
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[구분] [요약] [구분]
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제1단계 의사소통과 원격통신 자료의 획득 및 전송에 컴퓨터가 이용되는 단계
제2단계 자료의 저장과 검색 병원에서 생성되는 자료를 DB와 DBMS를 이용하여 저장과 검색 단계
제3단계 자료처리의 자동화 일정부분 지능 및 정보학적 지식을 요구하는 단계
제4단계 진단과 의사결정 환자의 증상이나 증후들을 입력하면 가능한 진단명을 예측해 주는 단계
제5단계 치료와 관리 구조적으로 일반화가 한정되기 때문에 컴퓨터보다는 사람의 고유영역이 증
대
제6단계 연구와 개발 시뮬레이션 모델링의 역할과 새로운 의학지식의 창조적인 역할
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출처 : https://blog.naver.com/vae3085/220654592114
제2장 의학정보와 정보이론
제2장 의학정보와 정보이론 1. 의학정보의 진화과정 1) 의학자료/의학정보/의학지식 정보학 관점에...
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