Relazione

BASI DATI
BIOINGEGNERIA ED INFORMATICA MEDICA
1
Lezione II - BioIngInfMed
Sistema Informativo

Un sistema informativo (SI) è un componente di una
organizzazione il cui obiettivo è gestire le
informazioni utili per gli scopi dell’organizzazione
stessa

GESTIRE = acquisire, elaborare, conservare, produrre,
distribuire
2
Lezione II - BioIngInfMed
Il ruolo dei DBMS nei SI
In qualsiasi organizzazione sono molteplici le applicazioni
del sistema informatico che utilizzano gli stessi dati
Un DBMS è un sistema software in grado di gestire
collezioni di dati che sono condivise da più applicazioni e
utenti


3
Lezione II - BioIngInfMed
Un esempio di (semplice) database

Quando si pensa ad un database, generalmente si immagina
una tabella contenente grandi quantità di informazioni, sulla
quale e possibile fare una certa serie di operazioni

Operazioni semplici: registrazione dei ticket
Complesse operazioni di analisi:



4
Importo complessivo, per giorno, cassa, fascia oraria, ...
Correlazioni di vendita (chi fa le analisi del sangue, spesso fa anche
quella delle urine)
Lezione II - BioIngInfMed
DBMS: caratteristiche di base
Le caratteristiche di un DBMS non si limitano ovviamente
alla sola condivisione dei dati
E’ importante avere chiaro che un DBMS:





è in grado di gestire grandi quantità di dati (Giga-Tera byte e
oltre)
è in grado di garantirne la persistenza anche a fronte di guasti
è in grado di condividere i propri dati garantendo




5
integrità dei dati mantenendoli tra loro sempre “consistenti”
riservatezza con una disciplina di controllo degli accessi
efficienza utilizzando al meglio le risorse di spazio e di tempo del
sistema
efficacia rendendo produttive le attività dei suoi utilizzatori
Lezione II - BioIngInfMed
Integrità
I problemi di integrità sono tipicamente dovuti alla
mancanza di una adeguata progettazione del DB
Un esempio di problema di integrità:





6
Di un paziente, memorizzo sia il CAP che il Comune di
residenza. Nella base di dati trovo un paziente con CAP 20121
(Milano) e residente nel Comune di Perugia (06121-06136)
(problema di consistenza interna).
In una tabella, ho che un certo paziente è celibe e un’altra
paziente che è la moglie del primo (problema di consistenza
esterna o referenziale)
In una tabella ho l’elenco dei pazienti con indicato il codice
della sua patologia, ma tale codice non è nell’elenco presente in
un’altra tabella (problema di consistenza esterna o referenziale)
Lezione II - BioIngInfMed
Limiti dei DBMS

Limiti dei DBMS



7
Nessuna capacità “grafica”
Funzionalità statistiche di base
Il trattamento statistico dei dati deve essere fatto
con software ad-hoc (e.g. STATA)
Lezione II - BioIngInfMed
Riassumiamo
Un DBMS è l’applicativo software che gestisce un DB
Un DB è una collezione di dati (generalmente
rappresentati in forma di tabelle) che rappresentano le
informazioni di interesse per un’organizzazione
Un foglio Excel non è un database, mentre un insieme di
tabelle in Access è un database
Progettare un DB significa trovare un “buon modo” per
strutturare i dati, che rispetti sia i requisiti propri del SI
dell’organizzazione sia i vincoli che sui dati vengono
imposti




8
Lezione II - BioIngInfMed
Progettazione di una base di dati
Raccolta ed analisi dei
requisiti
Specifiche sui dati





Modello concettuale
(schema E/R)
Modello logico (schema
relazionale)
Implementazione fisica
Specifiche sulle funzioni



9
Interrogazioni sulla base di
dati
Implementazione delle
transazioni
Lezione II - BioIngInfMed
Modello concettuale
Un modello concettuale è un insieme di
costrutti utilizzati per organizzare i dati e
descriverne la struttura
 Il modello Entità/Relazione (E/R) adotta un
formalismo grafico e semplice si basa su due
soli concetti (l’entità e la relazione)

10
Lezione II - BioIngInfMed
Entità


Un’entità rappresenta una classe di oggetti del mondo
reale (e.g., persone, cose, eventi, ...), che abbiano proprietà
comuni, ed esistenza autonoma
Ad esempio,


11
l’entità paziente è l’astrazione
l’istanza (e.g. Pierpaolo) è il paziente vero e proprio
Lezione II - BioIngInfMed
Attributi (1)



Le entità sono composte da attributi
Ad esempio, l’entità paziente è composta dagli attributi:
CF, Nome, Cognome, Sesso e Indirizzo
Il CF è la chiave primaria, ovvero l’attributo che
permette di identificare univocamente l’istanza
12
Lezione II - BioIngInfMed
Attributi (2)


A volte, gli attributi possono essere compositi
Ad esempio, l’attributo Generalità è composto dal Nome
e dal Cognome
13
Lezione II - BioIngInfMed
Generalizzazione di entità


Se un’entità rappresenta una classe di oggetti del mondo
reale, è possibile che essa debba essere “specializzata”
in diversi contesti
Ad esempio,

14
un cliente di un hotel potrebbe essere un privato, una agenzia
o una società
Lezione II - BioIngInfMed
Relazione (1)



E’ il legame esistente fra differenti entità
La relazione permette di esplicitare i collegamenti
logici esistenti fra le varie entità che compongono le
informazioni da trattare
Ad esempio:


15
un medico cura un paziente
una SDO è rilasciata ad un paziente
Lezione II - BioIngInfMed
Relazione (2)


Ad esempio: l’entità medico cura (relazione) l’entità paziente
I numeri rappresentano la cardinalità (minima e massima)
della relazione


16
un medico cura da un minimo di 0 ad un massimo di “n” pazienti
un paziente è curato da un minimo di 1 ad un massimo di “n” medici
Lezione II - BioIngInfMed
Cardinalità delle relazioni

La cardinalità di una relazione identifica quante istanze di una
certa entità si “collegano” ad una istanza di un’altra entità
Relazione uno-a-uno

Relazione uno-a-molti o molti-a-uno

Relazione molti-a-molti

17
Lezione II - BioIngInfMed
Entità debole


Facciamo l’esempio delle entità studente e università, tra
loro legate dalla relazione studia_in
Qual è la chiave primaria dell’entità studente ?
18
Lezione II - BioIngInfMed
Entità debole (2)


E’ la matricola, a seconda dell’università, i.e. possono
esserci studenti con lo stesso numero di matricola in
differenti università, ma non con la stessa matricola nella
stessa università
Una chiave primaria che dipende anche dalla relazione, da
origine ad una entità debole
19
Lezione II - BioIngInfMed
Relazioni n-arie


Esiste anche la possibilità di dover utilizzare relazioni fra
più di due entità
In tale caso, si parla di relazioni n-arie
20
Lezione II - BioIngInfMed
Gli attributi

Gli attributi possono anche essere posizionati sulle
relazioni
21
Lezione II - BioIngInfMed
Uno schema E/R semplice
 Costruiamo
lo schema E/R di una base di
dati per memorizzare le risposte date al
questionario introduttivo.

22
Il questionario è composto da 9 domande a
risposta multipla; degli studenti ci interessa la
matricola, l’età ed il sesso
Lezione II - BioIngInfMed
Le entità e le relazioni

Identificazione delle entità



Questionario
Studente
Identificazione delle relazioni

23
Lo studente riempie il questionario
Lezione II - BioIngInfMed
Uno schema E/R complesso
 Costruiamo
lo schema E/R di una base di
dati per il seguente studio:

24
Analisi geografica di morbilità di malattie
neoplastiche, con disaggregazione per sede
elettorale, a seguito dell’installazione di una
industria chimica che prevede, nel ciclo di
lavorazione, l’emissione di gas in aria
Lezione II - BioIngInfMed
Le entità e le relazioni

Identificazione delle entità




Sede elettorale
Paziente
Patologia
Identificazione delle relazioni


25
Il paziente risiede in una sede elettorale
Il paziente soffre di una certa patologia
Lezione II - BioIngInfMed
La sede elettorale

Gli attributi dell’entità sede elettorale



26
Numero della sede (chiave primaria)
Distanza dall’industria chimica
Numero di votanti
Lezione II - BioIngInfMed
Il paziente

Gli attributi dell’entità paziente



27
Identificatore numerico
Sesso
Età
Lezione II - BioIngInfMed
La patologia

Gli attributi dell’entità patologia



28
Codice
DRG
Diagnosi principale
Lezione II - BioIngInfMed
La relazione risiede

La relazione risiede fra il paziente e la sede elettorale


29
Il paziente risiede in 1 sede elettorale
In una sede elettorale risiedono n pazienti
Lezione II - BioIngInfMed
La relazione soffre

La relazione soffre fra il paziente e la patologia


30
Un paziente può soffrire di n patologie
Di una patologia soffrono n pazienti
Lezione II - BioIngInfMed
Lo schema E/R completo

31
“Putting all together”...
Lezione II - BioIngInfMed
Esercizi
Disegnare lo schema E/R relativo ai codici
ICD-10

32
I codici ICD-10 sono organizzati in capitoli,
blocchi e patologie. I capitoli hanno una
numerazione con numeri romani, i blocchi e
le patologie hanno una numerazione
alfanumerica
Lezione II - BioIngInfMed
Esercizio
Si modellizzare la gestione semplificata di un ospedale. Le specifiche
sono di seguito riportate. La base di dati dovrà memorizzare
informazioni relative ai pazienti, al ricovero dei pazienti nei reparti
ospedalieri, ai trattamenti cui sono sottoposti i pazienti ed alla loro
dimissione. Di ogni paziente, vengono registrati il nome, l'indirizzo, il
sesso, il numero di carta di identità, il numero della tessera sanitaria, il
reparto ove è ricoverato e il letto occupato (reparto e letto possono
cambiare durante il periodo di degenza). Di ogni reparto, vengono
memorizzati il nome, la localizzazione, il nome del primario
responsabile, il nome degli (eventuali) altri medici presenti, il numero
delle stanze, il numero di letti presenti per stanza e il numero di letti
occupati per stanza. Si vuole inoltre tener traccia delle date di ricovero,
di (eventuale) trasferimento da un reparto all'altro e di dimissione dei
pazienti. Ogni paziente può essere sottoposto a più trattamenti
durante il periodo di degenza ospedaliera. Di ogni trattamento,
vengono conservate informazioni relative al nome, alla durata e alle
possibili reazioni del paziente.
33
Lezione II - BioIngInfMed
Esercizi
Disegnare lo schema E/R relativo a una biblioteca
1.

Voglio memorizzare la collocazione di ogni volume. Per ogni
volume voglio sapere il tipo (libro, rivista, proceedings, etc.), la
casa editrice, e voglio memorizzarne gli autori
Disegnare lo schema E/R relativo ad un dominio
informativo (semplificato) che permetta di calcolare le
spese - in termini di DRG - all'interno di un ospedale
2.

34
Voglio memorizzare, per ciascun reparto, i pazienti, la patologia
(usando i codici ICD-9-CM), e il DRG assegnato
Lezione II - BioIngInfMed
Esercizi
Disegnare lo schema E/R relativo alla valutazione dei
servizi ospedalieri
4.

Per ogni servizio, è necessario sapere il tipo di prestazione che
viene erogata, e si aggiunga la possibilità di dare una valutazione
al servizio (0=insufficiente, 1=sufficiente, 2=ottima)
Disegnare lo schema E/R relativo alle analisi delle acque
5.

35
Si consideri la presenza di pozzi d'acqua (con le informazioni
circa il nome, la profondità) e le relative analisi (data,
temperatura, pH, presenza inquinanti)
Lezione II - BioIngInfMed