Практична робота №1

Використання текстових, табличних та графічних процесорів для введення, обробки і представлення

медико-біологічних даних

Мета роботи: ознайомлення з видами, типами та характеристиками медико-біологічних даних. Оволодіння навиками роботи з програмним забезпеченням комп’ютера для введення, аналізу та представлення медичних даних.

Теоретична частина

1. Типи комп’ютерних та медичних даних

Дані та інформація

Інформація відіграє ключову роль при інтерпретації даних і прийнятті рішень. Тому важливо знати, що таке інформація і розуміти різницю між даними, інформацією і знанням. З'ясуємо, як можна одержати надійні дані, яким чином з даних отримується інформація, які знання необхідні для інтерпретації даних і як ці дані можуть бути збережені в комп'ютері.

Джерелом даних в медицині є пацієнт. Дані про пацієнта отримуються лікарем. На рис.1 показані всі етапи процесу перетворення даних на знання, необхідні лікарю для прийняття рішення.

В процесі інтерпретації чи обговорення одержується інформація, яка впливає на прийняття лікарем подальшого рішення. Стрілка, що підписана «інформація», позначає первинний зворотній зв'язок з лікарем. Докладно вивчаючи інформацію про результати дослідження багатьох пацієнтів, шляхом індуктивного мислення лікар підходить до розуміння невідомих досі фактів та отримує нові знання. Ці знання додаються до загальної системи знань в медицині, і в свою чергу використовуються щоб інтерпретувати інші дані. Дані і знання можуть бути збережені в комп'ютері, і комп'ютерні програми можуть використовуватись для отримання та інтерпретації даних, виникнення нових знань.

Дані - це результат спостережень чи понять (концепцій), що підходять для зв'язку, інтерпретації і обробки людьми чи машинами (механізмами). Інтерпретована форма даних (інформація) - важливі і корисні факти, отримані із даних, або власне інтерпретовані дані. Зв'язок - процес за допомогою якого здійснюється обмін інформацією між індивідуумами або комп'ютерами за допомогою звичайно використовуваного набору символів.

Медичні дані

Зазвичай медичними даними вважають ті, що отримують при вимірюванні характеристик пацієнта. Кількість характеристик пацієнта, хворої або здорової людини, чимала. Різноманітні медичні дані за обсягом вміщуваної інформації можна поділити на такі види:

· якісні ознаки (наявність болю, підвищеної температури, колір шкірних покривів, перкусійні та аускультативні феномени);

· одиничні числові дані (вага, артеріальний тиск, температура тіла, кількість лейкоцитів, ШОЕ);

· динамічні дані (електрограми - ЕКГ, ЕЕГ, ЕГГ; реограми РКГ, РЕГ, фонокардіограма);

· статичні картини (рентгенограма, авторадіограма);

· динамічні картини (поле біопотенціалів, електрокардіограма).

Для медичних даних характерні специфічні особливості:

· нечіткість, а іноді й неузгодженість термінології;

· велика кількість якісних ознак, які суб'єктивно оцінюють стан хворого;

· відсутність єдиних алгоритмів опису стану хворого, діагностичного і лікувального процесів;

· недостатній рівень стандартизації медичної документації;

· значна варіабельність медичних даних, малі вибірки з невідомими законами розподілу, що значно утруднює статистичні розрахунки та побудови відповідних оцінок.

Типи комп’ютерних даних та їх характеристики

Зрозуміло, що інформація може бути подана у різних формах, на тому чи іншому носії. З'ясуємо типи даних, з якими має справу лікар в своїй професійній діяльності. Виділяють чотири типи комп’ютерних даних:

· цілі числа: деяке дискретне число (напр., число лейкоцитів у зразку крові, які спостерігають під мікроскопом);

· дійсні числа: деяка вимірювана змінна (напр., температура або тиск крові);

· код: умовне позначення деякої змінної (напр., біль);

· текст: розмовна мова (напр., текст історії хвороби або документація подій під час моніторингу)

Система інформаційної обробки даних: користувач, введення даних, інтерфейс користувача, обробка даних, подання даних.

Перед тим, як комп'ютер зможе виконати деяку дію, йому потрібно отримати інструкції про те, як керувати даними. Ці інструкції прописані в комп'ютерній програмі, що зберігається в пам'яті комп'ютера. Дані також зберігаються в пам'яті комп'ютера. Програма "знає", що робити з даними, де знайти їх і як подати результати. Цей короткий опис показує, що для обробки даних на комп'ютері потрібно устаткування й програма. Устаткування називають технічним забезпеченням, а програми - програмним забезпеченням. Технічні засоби й програмне забезпечення разом становлять обчислювальну систему.

Обчислювальні системи допомагають у лікувально-діагностичному процесі, особливо на етапі спостереження. Тут обчислювальні системи використовуються, для забезпечення користувача даними, необхідними, для прийняття рішення. У цій ситуації ми маємо справу з процесом обробки інформації.

В процесі обробки інформації розрізняють людей і дії операційної системи комп'ютера:

· користувач;

· введення даних;

· інтерфейс користувача;

· обробка даних програмним забезпеченням;

· подання даних.

Зупинимось на процесі введення та подання даних. Користувач працює з даними. Нагадаємо, що інформація походить від даних. Помилкові чи навіть неточні дані не дають правильної інформації. Комп'ютери можуть обробити дані, але вони не можуть генерувати інформацію, втрачену під час введення і обробки даних.

Дані можна ввести вручну або автоматичними вимірювальними приладами (наприклад автоаналізатори в клінічних лабораторіях, ЕКГ записуюче обладнання). При ручному введенні даних користувачем є "перетворювач", що перетворює дані в зручну для читання комп'ютера форму.

В процесі введення даних можна скористатися допомогою комп'ютера для виявлення помилок в початкових даних. Відповідне програмне забезпечення дозволяє виконати:

· синтаксичну перевірку помилок;

· перевірку семантичної природи помилки;

· діалогову допомогу.

Подання даних. Правильне подання інформації користувачеві є істотним для розуміння правильності висновків. Важливим є той факт, що користувачі можуть конкретизувати вид подання інформації (напр., як список або в графічній формі). Сучасна комп'ютерна технологія не обмежена лише показом даних у таблицях і графах. Дані можуть подаватися і в мультимедійному форматі.

Підготовка даних до аналізу

Сучасна технологія обробки даних, як і раніше, починається з етапу підготовки даних до аналізу, метою якого є приведення даних до вигляду, що дозволяє провести подальшу їх обробку, і попереднє формування уявлень про тип (структуру) аналізованих даних.

Зазвичай при проведенні медичного дослідження прагнуть врахувати максимальну кількість характеристик, які істотні при аналізі досліджуваного питання. При цьому дослідження складається з декількох серій спостережень, в яких в ідентичних умовах реєструються параметри окремих об'єктів (наприклад, хворих яким-небудь захворюванням). Маючи справу з серією спостережень, слід прагнути виразити їх в простій формі, яка дозволила б безпосередньо або шляхом подальших обчислень зробити з них висновки. Всі дані доцільно звести в єдину таблицю, в якій по рядках розташовані різні об'єкти спостереження (наприклад, хворі), а по стовпцях параметри (наприклад, температура, частота серцевих скорочень, артеріальний тиск і т. п.). Усередині цієї таблиці об'єкти можуть бути об'єднані в декілька груп відповідно до загальної ознаки (за віком, по патології і т. д.).

Відзначимо, що дані введені один раз можуть бути надалі оброблені різними методами.

Важливим етапом підготовки даних до аналізу є візуалізація, або перегляд даних. Щоб вирішувати, які методи аналізу треба застосовувати до наявних даних і наскільки задовільні отримані результати статистичних процедур, потрібно мати можливість наочно уявляти собі ці дані і результати, оскільки вивчення таблиць менш зручно, ніж представлення у вигляді графіків і діаграм. Графічні образи передають ідеї швидше і наочніше, ніж текст або комп'ютерні роздруківки. У медичних наукових розробках графічне представлення допомагає спостерігати за тенденціями зміни, виявляти складні взаємодіючі чинники і спрощує зіставлення даних.

Таким чином, використання графіки полегшує попередній аналіз інформації. Тому доцільно побудувати різні графіки для кращого розуміння отриманого експериментального матеріалу. Все це допомагає краще представити оброблювані дані, отримати загальне уявлення про їх особливості і закономірності. Результати застосування статистичних процедур, як правило, представляються в наочному графічному вигляді завжди, коли це можливо.

Як показує практика, якщо закономірність не є видимою візуально вже на етапі підготовки даних до аналізу, то найчастіше подальше застосування методів обробки не дає скільки-небудь переконливих результатів.

Практична частина

Завдання 1. Створення та редагування табличних даних у текстовому процесорі Microsoft Word.

1. Ввімкнути комп’ютер.

2. В папці Мои документы/Медична_Інформатика створити свою папку (назвавши своєю фамілією), а в ній - папку «Практична робота №1».

3. Запустити текстовий процесор Microsoft Word (з меню «Пуск»).

4. Задати наступні параметри сторінки (Файл→Параметры страницы): орієнтація – альбомна, відступи полів (ліве – 2 см; праве – 1,5 см; верхнє – 1,5 см; нижнє – 1,5 см).

5. Створити таблицю відповідно до наведеного нижче зразка (Таблица→Вставить→Таблица).

Результати лабораторних досліджень хворого

Показник	Норма	День госпіталізації
Лейкоцити (в л)	4-9х109	14х109	9,5х109	9х109	8,1х109
ЛГД (МЕ)	Не більше 225
ЛГД1 (% від суми)	19-29
КФК (МЕ)	20-110
АсАТ (МЕ)	5-25

6. Для назв стовпців та рядків задати тип шрифту напівжирний (ж) розміром 20 пікселів, для даних – 18 пікселів.

7. Зберегти даний файл в свою папку «Практична робота №1» під назвою «Дослідження №1».

Завдання 2. Створення та редагування табличних даних у табличному процесорі Microsoft Excel.

1. Запустити програму Microsoft Excel (з меню «Пуск»).

2. Лист 1 перейменувати на «Системи кровообігу» та створити в ньому таблицю з назвою «Структура і динаміка смертності при хворобах системи кровообігу серед населення України» з наведених нижче даних:

В 1994 р. на ІХС захворіло 256557 тис. чол.; ЦВХ – 131257 тис. чол.; Інші форми ІХС – 43607 тис. чол.; Інші форми хвороби серця – 10520 тис. чол.; Артеріїти, тромбофлебіти – 27630 тис. чол.; Ревматизм, всі форми – 4342 тис. чол.

В 1996 р. на ІХС - 267897 тис. чол.; ЦВХ – 123657 тис. чол.; Інші форми ІХС – 45207 тис. чол.; Інші форми хвороби серця – 11554 тис. чол.; Артеріїти, тромбофлебіти – 29526 тис. чол.; Ревматизм, всі форми – 5862 тис. чол. В 1999 р. на ІХС - 284704 тис. чол.; ЦВХ – 115575 тис. чол.; Інші форми ІХС – 52029 тис. чол.; Інші форми хвороби серця – 11471 тис. чол.; Артеріїти, тромбофлебіти – 32597 тис. чол.; Ревматизм, всі форми – 3041 тис. чол. В 2001 р. на ІХС - 296514 тис. чол.; ЦВХ – 112138 тис. чол.; Інші форми ІХС – 2798 тис. чол.; Інші форми хвороби серця – 13358 тис. чол.; Артеріїти, тромбофлебіти – 31394 тис. чол.; Ревматизм, всі форми – 56664 тис. чол. В 2005 р. на ІХС - 264852 тис. чол.; ЦВХ – 124856 тис. чол.; Інші форми ІХС – 38211 тис. чол.; Інші форми хвороби серця – 8058 тис. чол.; Артеріїти, тромбофлебіти – 32144 тис. чол.; Ревматизм, всі форми – 4520 тис. чол.

3. Знайти середні значення кількості хворих за всі роки, для кожного захворювання.

4. Зберегти таблицю в своїй папці «Практична робота №1» під назвою «Статистика захворювань».

Завдання 3. Представлення медичних даних у графічній формі за допомою графічного процесора Microcal Origin 7.0

1. Запустити програму Origin 7.0, з’явиться вікно Data1 з таблицею для заповнення даними (додати нову колонку можна Column→Add New Columns). Заповнити її наступними даними (дані розташовувати по стовпцях):

Число ступеней вільності, f (колонка А(х) – 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 13; 15; 17; 19; 21; 23; 25; 27; 30; 40; 60.

t-критерій, 5% (колонка В(у) - 12,71; 4,30; 3,18; 2,78; 2,57; 2,45; 2,37; 2,31; 2,26; 2,23; 2,20; 2,16; 2,13; 2,11; 2,09; 2,09; 2,07; 2,06; 2,05; 2,04; 2,02; 2,0.

t-критерій, 1% (колонка С(у) - 63,66; 9,92; 5,84; 4,60; 4,03; 3,71; 3,50; 3,36; 3,25; 3,17; 3,11; 3,01; 2,95; 2,90; 2,86; 2,83; 2,81; 2,79; 2,77; 2,75; 2,70; 2,66. t-критерій, 0,1% (колонка D(у) - 64,60; 31,60; 12,92; 8,61; 6,87; 5,96; 5,41; 5,04; 4,78; 4,59; 4,44; 4,22; 4,07; 3,97; 3,88; 3,82; 3,77; 3,73; 3,69; 3,65; 3,55; 3,46.

2. По наведеним табличним даним побудувати графік (відкрити меню Plot та обрати відповідний тип (в даному випадку Line+Symbol), з’явиться вікно Select Columns for Plotting в якому задати залежності по осям х та у, за допомогою команди Add можна задати декілька залежностей на одному графіку).

3. Задати підписи осей (два рази натиснувши ліву клавішу мишки (ЛКМ) на підпису або через контекстне меню обрати команду Properties…).

4. Задати товщину ліній графіка 2 чорного кольору, а символи круглі різного кольору розміром 10 (два рази натиснувши ЛКМ на графіку або через контекстне меню обрати команду Plot Detales; в вікні, що з’явиться в пункті Plot – задаються параметри ліній, а в Symbol – параметри символів графіка).

5. Створити нову таблицю (File→New→Worksheet або на панелі інструментів обрати команду New Worksheet) та скопіювати в нього дані з вашого файлу «Статистика захворювань» (тільки дані для ІХЦ, ввести в стовпець).

6. По введених даних побудувати кругову діаграму (Pie). Для кожного сегменту ввести підписи (відповідні роки, два рази натиснувши ЛКМ біля відповідного позначення сегменту). Назвати діаграму «ІХЦ», скориставшись інструментом Text Tool (T).

7. Створити нову таблицю та скопіювати в нього дані з вашого файлу «Статистика захворювань» (дані для ЦВХ та Інші форми ІХС, ввести в стовпець B(Y) та C(Y) відповідно, а в А(Х) відповідні роки).

8. По введених даних побудувати гістограму (Column). Задати підписи осі х «Роки», у - «Кількість захворювань».

9. Зберегти роботу в свою папку «Практична робота №1» назвавши «Графічні залежності».