13/12/2016 Informatica medica e Sistemi Informativi Sanitari Ing. Francesca Satta Empoli 24/11/2016 1,2% spesa pubblica per questo comparto Fonte: Osservatorio Innovazione Digitale in Sanità - School of Management del Politecnico di Milano 1 13/12/2016 L’ambito di investimento prioritario per le aziende sanitarie è ancora la Cartella Clinica Elettronica, con una spesa di 64 milioni di euro (in aumento del 10% rispetto al 2014), ma per le direzioni strategiche sono rilevanti anche i sistemi di gestione documentale e i servizi digitali al cittadino. Informatica medica Health software • Software intended to be used specifically for managing, maintaining or improving health of individual persons, or the delivery of care [SOURCE: IEC/DIS 82304-1 Health software — Part 1: General requirements for product safety] 2 13/12/2016 Elettrofisiologia Ostetricia Radiologia Gestione immagini Gastroscopia/Colonscopia Oculistica Otorino Medicina Nucleare Etc.. HIS EHR/CPOE Terapia Intensiva Sala operatoria Laboratorio IVD Software usato in contesto sanitario Software con scopi sanitari Software Dispositivo Medico Software con scopi sanitari ma non DM Software che viene utilizzato per scopi sanitari anche se non indicato come tale dal fabbricante Software senza scopi sanitari Software con contesto di destinazione sanitaria che non ha impatto sulla salute Software generico che non ha impatto sulla salute Software generico che ha un impatto sulla salute per l’uso che ne viene fatto Fonte CEI 62-237 3 13/12/2016 Sistemi informativi sanitari Insieme dei flussi di informazione gestiti all’interno di un’organizzazione In sanità è la gestione delle informazioni utili alla misura ed alla valutazione dei processi gestionali e clinici L’esigenza dei sistemi informativi in sanità nasce con le aziende sanitarie quando c’è la necessità di avere finanziamenti basati sul numero di prestazioni erogate Gestione Manageriale sia per il vertice Aziendale sia per i vertici dei dipartimenti/reparti Principali Attori Regione Paziente Medici di base Asl Ospedale Ambulatori Specialistici 4 13/12/2016 MODELLI ANALISI E PROCEDURE GESTIONALI CUP sale oper LIS degenze RICLASSIF. LIVELLO DI GOVERNO LIVELLO DI CONTROLLO magazz. SINTESI E RIS PACS ordini mobilità cont. cruscotto an. cont.gen . DWH Architettuta SI LIVELLO OPERATIVO Livello Operativo Le procedure gestionali sono quelle che supportano i processi operativi. Devono avere facilità d’uso e tempi di risposta ridottissimi. 5 13/12/2016 Livello Controllo Le procedure di controllo sono quelle che consentono di valutare l’andamento dell’Azienda e delle sue unità strutturali. Consentono di elaborare enormi moli di dati e l’analisi multidimensionale. L’andamento è espresso mediante gli indicatori. Devono fornire strumenti di ricerca delle cause degli andamenti rilevati (data mining). Livello Governo Forniscono gli indicatori di sintesi per la direzione aziendale. Devono consentire “simulazioni”, ovvero di calcolare ipotetici andamenti in funzione di variazioni prefissate. Sono quindi di supporto al processo di pianificazione strategica. Per questo devono sintetizzare l’intera gestione in pochissimi indicatori, e sono anche dette cruscotti aziendali. 6 13/12/2016 Incongruenza informazioni Le informazioni acquisite dalle diverse procedure applicative NON risultano sempre congruenti ed allineate tra di loro. Ciò sia per la prevalenza dei diversi ambiti organizzativi, sia per la mancanza di “nomenclatori” condivisi. Processi di integrazione dei diversi applicativi utilizzati. Attraverso l’uso di regole e standard condivisi, i singoli applicativi allineano le proprie informazioni in tempo reale. Esempi sono IHE, HL7, XML, CDA, DICOM ... 7 13/12/2016 Sistema Informativo Ospedaliero Insieme integrato di strumenti informativi utilizzati in ambito sanitaria per gestire flussi amministrativi e e clinici di un ospedale 8 13/12/2016 HL7 - Health Level Seven Lo scopo dell'organizzazione Health Level Seven (HL7) è quello di progettare standard per l'interoperabilità che permettano di migliorare l'assistenza sanitaria, ottimizzare il flusso lavorativo, ridurre gli errori e migliorare il trasferimento delle informazioni tra tutte le entità interessate HL7 è probabilmente lo standard per la comunicazione di messaggi più diffuso al mondo nel settore dell'ICT in sanità "Level Seven" (Livello 7) si riferisce al più alto livello del modello di comunicazione ISO/OSI (Open Systems Interconnection / International Organization for Standardization), il livello applicazione Questo livello si occupa unicamente dell'aspetto semantico della comunicazione, quindi della definizione di quali informazioni devono essere scambiate, il tempismo dello scambio e la comunicazione di errori semantici all'applicazione Ogni scambio di informazioni è inizializzato da un evento scatenante e consiste in uno o più messaggi 9 13/12/2016 ● Ogni messaggio è una sequenza di segmenti in un ordine definito; i segmenti possono essere obbligatori o opzionali e possono essere ammesse ripetizioni ● Ogni segmento è una sequenza di campi dato, separati da uno speciale separatore di campo; ogni segmento ha un nome codificato univoco di 3 caratteri; ogni segmento termina con un carattere "carriage return” ● Ogni campo dati ha un tipo di dati, che potrebbe essere composto da più componenti che sono separati da un separatore di componenti MSH|^~\&|GHH LAB|ELAB-3|GHH OE|BLDG4|200202150930||ORU^R01|CNTRL3456|P|2.4 PID|||555-44-4444||EVERYWOMAN^EVE^E^^^^L|JONES|196203520|F|||153 FERNWOOD DR.^^STATESVILLE^OH^35292||(206)3345232|(206)752- 121|||| AC555444444||67A4335^OH^20030520 OBR|1|845439^GHH OE|1045813^GHH LAB|1554-5^GLUCOSE|||200202150 730||| ||||||555-55-5555^PRIMARY^PATRICIA P^^^^MD^^LEVEL SEVEN HEALTHCARE, INC.|||||||||F||||||444-44-4444^HIPPOCRATES^HOWARD H^^^^MD OBX|1|SN|1554-5^GLUCOSE^POST 12H CFST:MCNC:PT:SER/PLAS:QN| |^182| mg/dl|70_105|H|||F<cr> 10 13/12/2016 DICOM La possibilità di scambiare immagini mediche corredate da varie informazioni attraverso reti telematiche, fa sorgere l'esigenza di uno standard di comunicazione globale. DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) rappresenta un modello di tale standardizzazione, la cui nascita è stata inizialmente ostacolata dalla pluralità di produttori di hardware in campo medico, i quali, proponendo standard proprietari avevano creato una situazione di completa incomunicabilità tra apparecchi di case costruttrici differenti. DICOM file format specifica come devono essere formati i file contenenti immagini DICOM network protocol specifica in che modo devono essere scambiate le informazioni IHE IHE dunque non è uno standard, ma fissa delle regole e propone degli scenari di integrazione, usando standard esistenti in ambito medicale (DICOM, HL7, etc.), in modo da coinvolgere i vari produttori in dimostrazioni congiunte (Connectathon) I punti cardine di IHE sono 3: 1. Profili di integrazione: situazioni o aree in cui è richiesta l’integrazione tra diversi sistemi (ad es. «Scheduled Workflow» passaggi che un paziente deve fare dalla prenotazione ad archiviazione dati) 2. Transazioni: Specifiche interazioni tra attori, in cui vengono trasmesse informazioni (che messaggi si scambiano gli attori, con che standard e con quali contenuti informativi) 3. Attori: Sistemi informativi o loro parti che producono o agiscono sulle informazioni necessarie alle attività operative (ad es. HIS, RIS, PACS, ADT, etc.) 11 13/12/2016 Radiology Information System (RIS) Il RIS (Sistema Informativo di Radiologia) fornisce supporto alla attivita di preno-tazione esami, refertazione, archiviazione e interrogazione della base dati delle immagini radiologiche. Nei sistemi RIS un componente importante è il sistema PACS (Picture Archiving and Communicatiosn System) cioè il sistema di gestione delle immagini (trasferimento dalle apparecchiature radiologiche ai sistemi di archiviazione, stampa etc. . . . ). Il Sistema Informativo Radiologico costituisce in pratica un piccolo Sistema Informativo Sanitario a se stante. Laboratory Information System (LIS) Un Laboratory information System (LIS) è il Sistema informativo per la gestione delle richieste e delle analisi di laboratorio effettuate sui pazienti. Un tale Sistema è in grado di gestire la richiesta, la comunicazione con le apparecchiature di laboratorio, la rilevazione dei dati, la refertazione e la successive archiviazione. Alcuni LIS consentono anche la visualizzazione di referti On-Line 12 13/12/2016 ADT ADT – Accettazione/Dimissione/trasferimento, si riferisce alle operazioni di gestione del paziente all’interno del Sistema ospedaliero. Nelle aziende ospedaliere dotate di HIS, l’ADT viene gestita attraverso moduli software dedicati ed integrati agli altri sotto sistemi ANAGRAFE SANITARIA L’anagrafe sanitaria è il repository centrale dove vengono memorizzate le informazioni anagrafiche dei soggetti che vengono in contatto con la struttura sanitaria. Un soggetto è identificato da un ID unico all’interno del sistema. Ogni sottosistema farà riferimento all’identificatore del soggetto per le varie operazioni. L’anagrafe sanitaria è alle fondamenta di un Sistema informativo. Problemi comuni: Duplicati Incoerenza Parzialità 13 13/12/2016 Introduzione ai database Ing. Francesca Satta Empoli 07/12/2016 DEFINIZIONI DATABASE (abbreviato in DB) – Altri termini: • “Base di dati” (utilizzato soprattutto in ambiti accademici) • “Banca dati” (utilizzato in genere in ambito giuridico per le collezioni di dati riguardanti leggi, norme, sentenze, ecc..) • “Archivio elettronico” Cos’è un Database: un insieme di dati correlati tra di loro e organizzati in modo ben preciso Per “dati” si intendono dei fatti noti, con un significato implicito, che possono essere memorizzati Es: nome, cognome, indirizzo e telefono di un abbonato telefonico 14 13/12/2016 Un database può avere qualsiasi dimensione e complessità Questo enorme ammontare di informazioni deve essere organizzato e gestito in modo adeguato per fare in modo che gli utenti possano interrogare, recuperare ed aggiornare i dati. Un database informatizzato può essere creato e gestito o da programmi realizzati “ad hoc” o da un tipo di software indicato con il termine DBMS (DataBase Management System) Un DataBase Management System (DBMS) è un sistema di gestione di database, un insieme di programmi che consentono di creare e manutenere una base di dati. Un DBMS consente di: Definire un database costruire la “lo schema” del DB specificando per i dati da memorizzare: • le strutture • tipi di dati • vincoli Popolare il database Inserire e memorizzare i dati Manipolare il database interrogare il database per ritrovare dati specifici aggiornare i dati con modifiche e/o cancellazioni generare reports dei dati 15 13/12/2016 Applicazione n.1 Applicazione n.2 D B M S Base di dati Esempi di DBMS • Oracle, Sybase • IBM (DB2 system) • Microsoft SQL-Server, Microsoft Access • PostgreSQL • MySQL (Oracle) 16 13/12/2016 Le basi di dati supportano astrazioni sui dati: livello fisico livello logico/concettuale livello delle viste Gli utenti del DBMS non devono essere necessariamente utenti esperti. Il sistema maschera i dettagli implementativi attraverso differenti livelli di astrazione, per semplificare la loro interazione con il sistema LIVELLI DI ASTRAZIONE DEI DATI Livello Fisico: è il più basso livello di astrazione. Descrive come i dati sono memorizzati nel database (file, blocchi, etc.) La gestione del DB fisico è a carico di chi amministra il DBMS e non degli utenti, che quindi possono concentrarsi su aspetti di più alto livello per lo sviluppo delle loro applicazioni Livello Concettuale/Logico è il livello successivo. Descrive quali dati sono memorizzati nel database e le relazioni che intercorrono fra di essi, tralasciando i dettagli implementativi Livello “View” (delle viste) sono visioni parziali al di sopra del Livello Concettuale. Vengono definite in quanto non tutti gli utenti hanno la necessità di conoscere tutta la struttura concettuale del database, ma solo le parti di effettivo interesse. Possono esistere più viste dello stesso database 17 13/12/2016 MODELLI DEI DATI Due tipi (principali) di modelli: Modelli concettuali: permettono di rappresentare i dati in modo indipendente da ogni sistema, cercando di descrivere i concetti del mondo reale sono utilizzati nelle fasi preliminari di progettazione il più noto è il modello Entità-Relazione Schema: rappresentazione generata seguendo le regole del modello Modelli logici: utilizzati nei DBMS esistenti per l’organizzazione dei dati ad essi fanno riferimento i programmi sono indipendenti dalle strutture fisiche relazionale, reticolare, gerarchico, a oggetti Modello concettuale Schema concettuale Modello logico Schema logico Modello fisico Schema fisico 18 13/12/2016 PROGETTAZIONE CONCETTUALE La progettazione concettuale è la prima fase che viene eseguita nella costruzione di una base di dati permettono di rappresentare i dati in modo indipendente da ogni sistema in essa si produce uno schema concettuale che cerca di descrivere i concetti del mondo reale, piuttosto che i dati utili a rappresentarli Illustreremo il modello entità-relazione che permette di realizzare lo schema concettuale PROGETTAZIONE CONCETTUALE E LOGICA PROGETTAZIONE CONCETTUALE Modello semantico Entità - Relazioni PROGETTAZIONE LOGICA Modello Relazionale Il modello Entità-Relazioni schematizza la realtà come una collezione di entità e di relazioni fra di esse Il modello Relazionale rappresenta i dati e le relazioni fra di essi in termini di tabelle le cui colonne hanno nomi unici E’ possibile passare dal modello concettuale al modello logico in modo automatico o semi-automatico La progettazione concettuale è fondamentale L’uso della metodologia basata sul modello E-R è il più diffuso ma non l’unico 19 13/12/2016 Il Modello Entità-Relazione Uno “standard de facto” per la progettazione concettuale Ci permette di descrivere i dati coinvolti in una organizzazione del mondo reale in termini di oggetti e delle loro relazioni Esso fornisce concetti che ci permettono di passare da una descrizione informale di cio’ che gli utenti chiedono alla loro BD ad una descrizione precisa e piu’ dettagliata che può essere implementata in un DBMS Ha una rappresentazione grafica (Diagrammi E/R) Non si occupa della progettazione del database fisico: descrivere i concetti del mondo reale, piuttosto che i dati utili a rappresentarli MODELLO ENTITA’ RELAZIONE Costrutti fondamentali Entità (Entity) Relazione (Relationship) Attributi o di Entità o di Relazione Ruoli IS-A e Generalizzazioni Vincoli di identificazione e di cardinalità 20 13/12/2016 Il modello Entità - Relazioni schematizza la realtà in termini di Entità e di Relazioni fra di esse. Entità: è un oggetto del mondo reale che si distingue da altri oggetti è difficile da definire a parole, ma operativamente si comprende o Es. Enrico Rossi è una entità che identifica una particolare persona Entity set: è un insieme di entità dello stesso tipo, identificate da un nome Es. l’insieme delle persone iscritte all’università possono essere definite come Entity-Set Studenti Es. l’insieme delle persone che hanno un conto in banca può essere definito come l’Entity-Set Cliente. Attributo: è una proprietà dell’ entità, di interesse ai fini dell’applicazione una entità è descritta da un insieme di valori detti attributi o per l’entità Cliente, attributi possono essere il nome del cliente, il codice fiscale, l’indirizzo o per l’entità Conto, possono essere il numero di conto ed il saldo o per l’entità Persona, nome, cognome, codice fiscale, ... Una Entità è descritta dall’insieme delle coppie (attributo, valore) una particolare entità cliente è descritta dall’insieme {(nome, Rossi), (C.F., 12345656SE31), (Indirizzo, Via Della Vigna Nuova Firenze) } tale entità rappresenta il cliente Rossi con CF 1234566S31 che risiede a Firenze in Via Della Vigna Nuova 21 13/12/2016 Relazione una relazione è una associazione fra 2 o piu’ entità o data l’entità Rossi e l’entità conto corrente numero 1278 (identificata da numero di conto corrente e saldo), si può definire una relazione che associa le due entità o in tal modo si esprime il fatto che Rossi è un cliente con numero di conto 1278 una relazione viene identificata con un nome Relationship Set (Insieme di Relazioni) o insieme di relazioni dello stesso tipo o se ne può dare una formalizzazione ID Nome Corsi Freque nta Studenti Tel Età Entità vengono rappresentate tramite rettangoli Attributi vengono rappresentate tramite ovali Relazioni sono rappresentate da rombi 22 13/12/2016 Il concetto di CHIAVE serve per distinguere fra loro o entità diverse di uno stesso Entity-Set o relazioni diverse di uno stesso Relationship-Set concettualmente ogni entità e relazione è distinta dalle altre, ma occorre una definizione pratica, operativa, che sia significativa per il DB. ciò avviene tramite gli attributi CHIAVE PRIMARIA è un insieme di attributi che permette di individuare univocamente un record o tupla o ennupla in una tabella. La chiave primaria è costituita da uno o più colonne della tabella (in questo caso viene definita chiave composta). La chiave primaria è unica per ogni tabella. Rappresentazione delle CHIAVI PRIMARIE ID Nome Corsi Freque nta Studenti Tel Età si sottolinea l’attributo o gli attributi che costituiscono la chiave 23 13/12/2016 PROGETTAZIONE LOGICA MODELLO LOGICO Obiettivo della progettazione logica: Tradurre lo schema concettuale (espresso nel modello ER) in uno schema logico che rappresenti gli stessi dati: utilizzando il modello logico del DBMS scelto in maniera completa ed efficiente Modelli Modelli Logici: utilizzati nei DBMS esistenti per l’organizzazione dei dati; ad essi fanno riferimento i programmi e gli utenti. • Modello Gerarchico (basato sull’uso di strutture ad albero) – anni 60 • Modello Reticolare (basato sull’uso di grafi) – anni 70 • Modello Relazionale – anni 70/80 • Modello ad Oggetti (estende alle basi di dati il paradigma di programmazione ad oggetti) – anni 80 • Modello XML (rivisitazione del modello gerarchico, in cui i dati devono essere presentati assieme alla loro descrizione) 24 13/12/2016 L'assunto fondamentale del modello relazionale è che tutti i dati sono rappresentati come relazioni Un database relazionale consiste di una collezione di tabelle, a ciascuna delle quali è assegnato un nome unico Una relazione è sostanzialmente una tabella. Le righe di una tabella si chiamano tuple o record Le colonne di una tabella sono gli attributi MODELLO RELAZIONALE INV CLASSE DESC_CLASSE DITTA MOD. MATRICOLA TARGA DIP. EOB 8249 25641 SCF SONDA ECOGRAFICA 25638 MCD MISURATORE VOLUME VESCICALE AD ULTRASUONI VHD 25637 MCD MISURATORE VOLUME VESCICALE AD ULTRASUONI VHD 61 25634 VCL VIDEOCOLONSCOPIO 6W FUJ 1 61 DESC_DIP REPARTO DESC_REPARTO EDIFICIO DESC_EDIFICIO GER.COMPL.ASS.SPEC. MED. - CC 9 CLINICA MEDICA NULL DAI NEUROMUSCOLOSCHELETRICO E 5125 DEGLI ORGANI DI SENSO 2100A000 DEG.ORD. SUB.INT.MEDULL.-CC 1 CTO - NEUROMOTORIO ST305615 NULL DAI NEUROMUSCOLOSCHELETRICO E 5125 DEGLI ORGANI DI SENSO 2100A000 DEG.ORD. SUB.INT.MEDULL.-CC 1C692K608 NULL DAI EMERGENZA ED 5122 ACCETTAZIONE ENDOSCOPIA DIGESTIVA - CC ST305611 NULL NULL NULL 2087A000 2010A000 1 CTO - NEUROMOTORIO 10 SAN LUCA 25 13/12/2016 Per la creazione di uno schema logico relazionale è necessario, partendo da uno schema concettuale definito in precedenza, in base al modello entitàrelazione, applicare le seguenti regole 1) Le entità dello schema concettuale diventano tabelle nello schema logico. 2) Le relazioni tra entità dello schema concettuale, vengono rappresentate nello schema logico, facendo uso delle cosiddette chiavi esterne. Una chiave esterna (Foreign Key - FK) di una tabella è un insieme di attributi che corrispondono a quelli che costituiscono la chiave primaria di un’altra tabella, e stabiliscono quindi, un riferimento tra le righe delle due tabelle 26 13/12/2016 PK PK PK FK FK FK PK FK PK PK PK SQL: Structured Query Language Si divide in 3 sotto-linguaggi principali: • DDL (Data Definition Language) : linguaggio che permette di creare\eliminare\modificare gli oggetti in un database. I comandi DDL definiscono la struttura del database. • DML (Data Manipulation Language) : linguaggio che permette di leggere\inserire\modificare\eliminare i dati di un database. Le interrogazioni in SQL appartengono a DML. • DCL (Data Control Language) : permette di fornire o revocare agli utenti i permessi necessari per poter utilizzare i comandi di DDL e DML su specifici oggetti/dati di un database. 27 13/12/2016 SELECT PAZIENTI.COD, PAZIENTI.COGNOME, PAZIENTI.NOME, RICOVERI.REPARTI, REPARTI.NOME FROM PAZIENTI, RICOVERI, REPARTI WHERE PAZIENTI.COD=RICOVERI.PAZIENTI AND RICOVERI.REPARTO=REPARTI.COD AND PAZIENTI.COGNOME='MISSONI' AND PAZIENTI.NOME='LUIGI‘ output: B444 MISSONI LUIGI B PEDIATRIA Business Intelligence Ing. Francesca Satta Empoli 07/12/2016 28 13/12/2016 Col termine Business Intelligence (BI) intendiamo: ● l'insieme dei processi aziendali per la raccolta dati finalizzata all'analisi delle informazioni strategiche aziendali; ● le tecnologie impiegate per realizzazione di questi processi; ● le informazioni ottenute come output di questi processi Il termine business intelligence ricomprende: - i tradizionali sistemi di raccolta dei dati finalizzati ad analizzare la storia passata o la situazione presente e a comprenderne i fenomeni, le cause dei problemi o le cause determinanti delle performance ottenute, - i sistemi rivolti a stimare o a predire gli scenari futuri, a simulare possibili scenari con diverse probabilità di manifestazione Nella letteratura la business intelligence viene citata come il processo di "trasformazione di dati e informazioni in conoscenza". “Il/I software utilizzato/i ha/hanno l'obiettivo di permettere alle persone di prendere decisioni strategiche fornendo informazioni precise, aggiornate e significative nel contesto di riferimento.” 29 13/12/2016 Il termine business intelligence comprende un campo molto ampio di attività: ● sistemi informativi aziendali e tecnologie informatiche finalizzate a supportare, e in qualche caso ad automatizzare, processi di misurazione, controllo e analisi dei risultati e delle performance aziendali (sistemi di reporting e di visualizzazione grafica, cruscotti più o meno dinamici, sistemi di analisi storica, sistemi di "allarme" su fuori norma o eccezioni, ecc.), e processi di decisione aziendale in condizioni variabili di incertezza (sistemi di previsione, di predizione, di simulazione e di costruzione di scenari alternativi, ecc.), il tutto integrato nel classico processo generale di "misurazione, analisi, decisione, azione" Generalmente le informazioni vengono raccolte per scopi direzionali interni e per il controllo di gestione. I dati raccolti vengono opportunamente elaborati e vengono utilizzati per supportare concretamente - sulla base di dati attuali le decisioni di chi occupa ruoli direzionali (capire l'andamento delle performance dell'azienda, generare stime previsionali, ipotizzare scenari futuri e future strategie di risposta). In secondo luogo le informazioni possono essere analizzate a differenti livelli di dettaglio e gerarchico per qualsiasi altra funzione aziendale: marketing, commerciale, finanza, personale o altre. 30