Uvod u medicinsku informatiku
(inačica 1.05, siječanj 2002.)

Mladen Petrovečki

Sadržaj

1. Informatika
    1.1. Temeljni informatički pojmovi
        1.1.1. Sustav
        1.1.2. Semiotika i teorija priopćavanja
        1.1.3. Teorija informacija
            1.1.3.1. Količina informacija
            1.1.3.2. Entropija
        1.1.4. Kibernetika
    1.2. Komunikacija
2. Medicinska informatika
    2.1. Što je medicinska informatika?
    2.2. Informacijska djelatnost čovjeka
    2.3. Razine primjene medicinskoinformatičkih postupaka
3. Literatura

1. Informatika

Informatika je znanost o oblikovanju, prijenosu, obradi i uporabi informacija razvijena primjenom tehnološke osnovice, tj. znanstvena disciplina koja istražuje stvaranje, svrhovitost, provedbu i rad informacijskih sustava podržanih elektroničkim računalima. Tako definiran razvoj informatike započinje 1946. godine kada su John Mauchly i Prosper Eckert na Pensilvanijskom sveučilištu u SAD završili sastavljanje ENIAC-a (Electronic Numerical Integrator and Calculator), prvog elektroničkog digitalnog računala opće namjene. Informacijska znanost napose se razvija i prodire u sve ogranke ljudskih djelatnosti osamdesetih i devedesetih godina dvadesetog stoljeća, i to do te mjere da C. Freeman i K. Perez, suvremeni teoretičari razvoja društva, smatraju da tih godina započinje informacijsko-komunikacijsko razdoblje tehnoekonomskog razvoja čovječanstva temeljeno na razvoju računala, informatike i komunikacija. Od početka industrijske revolucije 1769. godine autori razlikuju razdoblja (a) rane mehanizacije, (b) parnog pogona i željeznice, (c) električne i teške industrije, (d) masovne proizvodnje, (e) informacija i komunikacija, razdoblje u kojem se sada nalazimo, i (e) znanja i inovacija, razdoblje koje nadolazi u stoljeću koje slijedi i koje će izrasti na temeljima informacijskih znanosti.
    Sam pojam informatike nastao je stapanjem riječi informacija i automatika (od izvorno franc. information i automatique) i danas se rabi širom svijeta, iako se u američkom govornom području u istom smislu upotrebljava i pojam računalna znanost (engl. computer science). U hrvatskom je jeziku kao istoznačnica uveden pojam obavjesništvo, a u društvenim se znanostima rabi i pojam informatologija. Informatici srodna društvena disciplina je informetrija, znanost koja izučava i mjeri informacije o informacijama i poduprta je matematičkim postupcima, a pripada području bibliotekarstva.

1.1. Temeljni informatički pojmovi

U navedenoj se općoj odrednici informatike već rabe neki specifični informatički izrazi koji iziskuju daljnje tumačenje. Spoznaja njihova značenja od velike je važnosti za razumijevanje rasprava koje slijede.

1.1.1. Sustav

Sustav (engl. system) informatika određuje kao skup jedinka koje čine cjelinu, integralni sklop u kojem se obavljaju neke funkcije i u kojem postoji neka vrsta nadzora. Sustav može biti realan, dio objektivne stvarnosti, postojeći i opipljiv (npr. krvožilni sustav), no može biti i apstraktan prikaz stvarnosti u mislima istraživača, zamišljen kao formalna shema s pomoću koje se neki pojmovi ili pojave sređuju (npr. sustav srčanih bolesti). Među jedinkama sustava postoji uzajamno djelovanje koje daje neki rezultat, a opisuje se kao funkcija toga sustava. Primjerice, pojednostavljena funkcija krvožilnog sustava je optok krvi radi opskrbe organizma kisikom i hranjivim tvarima.
    Sustav je određen cjelokupnošću jedinka i odnosa među njima. Sve jedinke koje se nalaze izvan unaprijed određenih granica sustava tvore okolinu sustava. Otvoreni sustavi s okolinom izmjenjuju informacije, dok zatvoreni to ne čine (zatvoreni su sustavi u pravilu teorijske prirode). Na pitanje je li neka jedinka dio sustava ili dio okoline sustava nije uvijek jednostavno odgovoriti i neobično često može ovisiti o stavu istraživača ili o vrsti istraživanja koje se sprovodi (npr. bolesti srca možemo, ali ne moramo razmatrati u skupini bolesti krvožilnog sustava).
    Sustave odlikuje mogućnost hijerarhijske izgradnje, tj. sve jedinke nekog sustava mogu se temeljem određenog pravila razvrstati u dvije i više skupina, te tako oblikovati podsustave nadređenog sustava. U području medicinske informatike navedeno je svojstvo izuzetno važno pri oblikovanju sustava medicinskih klasifikacija (v. poglavlje "Sustavi standardizacije medicinskog jezika"). Uz dosad navedene podjele, sustavi se mogu razmatrati i razvrstavati i prema drugim svojstvima. V. Srića navodi tri bitne odrednice sustava: (a) postojanje promjena strukture sustava razlikuje statičke (npr. periodični sustav kemijskih elemenata) i dinamičke sustave (npr. krvožilni sustav), (b) usmjerenost cilju razlikuje ciljne (npr. središnji živčani sustav) i besciljne sustave (npr. svemir), a (c) svrhovitost tijekom raščlambe razlikuje sustave čiji podsustavi ne gube (npr. klasifikacija bolesti) i gube (npr. stanica mišićnog tkiva) funkciju nadređenog sustava. Deterministički sustavi su predvidive cjeline u kojima je poznata pojavnost događaja koji ih opisuju, tj. sa sigurnošću se zna što se očekuje i što se može dogoditi (npr. sustav nadzora razine glukoze u ljudskom tijelu). Slučajni ili nedeterministički događaji ne mogu se sa sigurnošću predvidjeti, pa oblikuju nedeterminističke (probabilističke ili stohastičke) sustave, kao što je, primjerice, sustav imunoloških reakcija preosjetljivosti.
    Jezično je moguće razlikovati pojmove informatičkog i informacijskog sustava (engl. informatical system i information system). Pridjev "informatički" odnosi se na informatiku kao znanost, pa se informatičkim sustavom opisuje svaki onaj kojega informatika raščlanjuje. Informacijski je sustav onaj koji se temelji na razmjeni informacija, pa je samim time dio komunikacijskog sustava (v. kasnije). Informacijski sustav bolnice podrazumijeva cjelokupnost tehnološke, programske i ljudske potpore koja oblikuje sustav obrade podataka, dok, primjerice, informatički sustav prepoznavanja leukemija (ref. 17) podrazumijeva raščlambu leukemija sa stajališta informatike, a ne sa stajališta citologije, patologije ili kliničke medicine. Po značenju je pojam "informatički" nadređen pojmu "informacijski", no kadšto se u našem jeziku neopravdano rabe kao istoznačnice.
    Informacijski sustav označuje svaki onaj sustav u kojem postoje informacijski ulaz i izlaz (engl. input i output), za razliku od informirajućeg sustava koji ima samo informacijski izlaz i informiranog sustava koji ima samo informacijski ulaz. Opći primjer takvih sustava u ljudskom organizmu mogu biti refleksni luk kao informacijski sustav, govor kao informirajući sustav i sluh kao informirani sustav.
    Znanost je zajedničko, povezano, organizirano i usustavljeno znanje ljudskoga roda, ukupnost sređenog i uopćenog znanja do kojeg se dolazi promišljanjem i otkrivanjem činjenica i pojava u dijelovima čovjekova spoznavanja prirode i društva i pronalaženjem zakonitosti po kojima postoje. Egzaktna je svaka znanost kojoj su odlike mjerljivost i dokazivost, i koja matematičkom točnošću proučava činjenice i pojave. Egzaktne znanosti sustave opisuju mjerenjem, s pomoću brojeva. Ako čovjeka razmatramo kao živi sustav, onda se njegovo zdravstveno stanje u nekom određenom trenutku promatranja može opisati nizom brojčanih pokazatelja, od kojih prvi mjeri njegovu temperaturu tijela, drugi sistolički tlak, treći dijastolički tlak, i tako redom. Kad bismo u niz postavili sve danas poznate medicinske pokazatelje koji se mogu izmjeriti, čovjek bi kao biološki sustav bio egzaktno opisan. Medicina jest egzaktna znanost i medicinska istraživanja idu upravo u smjeru pronalaženja pokazatelja koji će točno opisati sustav koji se promatra, a postupke za takvu raščlambu definiraju discipline poput informatike, znanstvene metodike i statistike. Stoga je potpuno netočno, neopravdano i neznanstveno mišljenje koje se ponekad može čuti da u medicini dva i (plus) dva nije uvijek četiri, podrazumijevajući nemogućnost egzaktnog opisa bioloških sustava. Dva i dva uvijek je četiri, no pitanje je jesmo li "dva" zaista egzaktno izmjerili kao dva, ili smo ga izmjerili manje ili više od dva, a tumačili kao dva. U raščlambi medicinskih sustava treba postaviti pitanje točnosti određivanja navedenih pribrojnika u izjavi, a ne nemogućnosti egzaktne primjene matematičke radnje zbrajanja brojeva.

1.1.2. Semiotika i teorija priopćavanja

Semiotika je opća teorija o znakovima. U informatici se ponekad govori o informatičkoj semiotici da bi se naznačile neke razlike u odnosu na logičku i jezikoslovnu semiotiku, od kojih se i razvila. Semiotika definira nazive i značenja pojmova koji se rabe u informatici, no nažalost, u literaturi se isti pojmovi ponekad različito definiraju i obrnuto. U medicinskoj znanosti semiotika na osobit način izrasta u semiologiju, znanost koja proučava znakove bolesti.
    Čovjek u tijeku istraživanja pojmljuje sustav koji izučava, tj. spoznaje činjenice o jedinkama (elementima, entitetima, engl. entity) koje taj sustav čine. Svakoj jedinki u tijeku istraživanja treba odrediti svojstva i odlike koje će se promatrati i mjeriti, kao što su, primjerice, u izučavanju bolesti čovjeka vrsta i znakovi bolesti, zahvaćeni organ ili tkivo, duljina bolovanja i sl. Takva se, na bilo koji način odredljiva svojstva jedinka u informatici nazivaju pokazatelji (atributi, engl. attribute, a u hrv. statističkom nazivlju i obilježja, parametri ili varijable), a njihove izmjerene ili određene veličine podaci o jedinkama (engl. data). Stoga se kaže da sustav istraživanja čine jedinke koje opisujemo pokazateljima i pridružujemo im njihove vrijednosti, tj. podatke (npr. upalne bolesti čovjeka kao sustav izučavanja, bolesnici kao jedinke promatranja, potpazušno mjerena temperatura i broj leukocita u perifernoj krvi kao pokazatelji, te 38,4 °C i 12,4x10e9/L kao podaci).
    Podaci predstavljaju temelj spoznaje, no sami po sebi nisu dostatni za poimanje sustava ako nisu pravilno shvaćeni ili tumačeni. Tumačiti navedeni podatak o 12,4x10e9/L leukocita znači barem sljedeće: (a) znati pravilno očitati tu vrijednost kao brojnosnu koncentraciju, tj. broj stanica izražen po jedinici volumena, (b) usporediti je sa srodnim podacima o kojima neke spoznaje već postoje, npr. usporedba s referentnim vrijednostima u zdravih ljudi (do 5x10e9/L u žena i 10x10e9/L u muškaraca), i (c) zaključiti da se radi o povećanom broju leukocita u odnosu na zdrave ljude, što može upućivati na upalnu bolest. Takovom obradom podatka nastaje informacija o značenju vrijednosti broja leukocita, po kakvoći nadređena kategorija koja donosi novu spoznaju o promatranoj jedinki i istraživanom sustavu. Zato se informacija ili obavijest (engl. information) definira kao osobina podatka kojom se spoznaje nešto novo, te tako smanjuje neodređenost proučavanog sustava. Na takvoj je postavci pojam informacije definirao Louis-Marcel Brillouin, opisavši je kao funkciju različitosti odgovora na neko postavljeno pitanje prije i poslije njezine spoznaje.
    Prikupljanjem informacija i njihovim sređivanjem nastaje organizirani skup spoznaja o promatranom sustavu koji nazivamo znanje (engl. knowledge). Stoga se znanje definira kao usustavljeni skup informacija.
    Ako zamisao o nekom pojmu jedan čovjek želi prenijeti drugom čovjeku ili se, općenito, pojam želi prenijeti iz jednog sustava u drugi, onda će se između ta dva čovjeka (sustava) razviti komunikacija (obavještavanje ili priopćavanje, engl. communication). Komunikacija je protjecanje podataka i informacija s jednog mjesta na drugo, tj. izmjena podataka i informacija između dvije jedinke ili sustava s pomoću poruka (engl. message, u hrv. i vijest). Iako razliku poruke i informacije na prvi pogled nije jednostavno uočiti, važno je zamijetiti da je poruka ono što se prenosi, a informacija ono što se porukom razumije. Pojasnimo to jednostavnim primjerom: ako smo zamoljeni da nekome koga ćemo vidjeti ili čuti nešto kažemo, onda govorimo da za tu osobu imamo poruku, a ne informaciju, jer znamo što prenosimo ali ne moramo nužno razumjeti smisao. Nasuprot tomu, kad prepričavamo događaj o kojem smo nešto saznali, onda kažemo da imamo zanimljivu informaciju, a ne poruku; mi znamo njezin smisao i to je ono što iznosimo i o čemu govorimo. Skup svih pravila koja omogućuju da se iz poruke razumije informacija naziva se propis tumačenja ili interpretacijski propis.
    Nesporazumi u pravilnom tumačenju pojmova poruka i informacija mogu katkad nastati uporabom njihovih istoznačnica vijest (poruka) i obavijest (informacija), kojima je razlika u značenju u našem jeziku manje uočljiva, a neki ih rječnici i izjednačuju. Stoga u daljnjem tekstu pojmovi vijest i obavijest neće biti upotrebljavani kao semiotske informatičke odrednice.
    Pojmovi podatak, informacija i znanje jasno se razlikuju prema definicijama, no tijekom njihove obrade razlike mogu postati manje izražene ili čak u potpunosti nestati. Kako svaka informacija može postati podatak podoban za daljnju obradbu, a iz svakog se znanja postupcima logičkog zaključivanja mogu oblikovati nove informacije, jasno je da je semiotsko značenje navedenih pojmova relativno, a ne apsolutno.
    Fizički nositelj poruka, informacija i podataka je signal (engl. signal), materijalni oblik komunikacije podoban za njihov prijenos, čuvanje, pohranjivanje i prikazivanje. To je fizički događaj ovisan o vremenu, tj. vremenski promjenjiva veličina. Oblikovanje signala uporabom nekog prikladnog sredstva naziva se signalizacija. Najčešće rabljena sredstva prijenosa signala u informatici su elektromagnetski i zvučni valovi, pa govorimo o elektromagnetskim i zvučnim (akustičnim) signalima. Vrste elektromagnetskih signala ovise o valnoj duljini valova (npr. radijski valovi, svjetlosni valovi, toplinski valovi i sl.). Podaci koji se prenose takvim neprekinutim (kontinuiranim) veličinama nazivaju se analogni podaci (u medicini npr. rentgenska slika i elektrokardiogram).
    Signali mogu biti ograničeni vremenski i prostorno, pa više ne govorimo o neprekinutim nego o isprekidanim ili diskretnim signalima. Vremenski ograničeni signal naziva se impuls (engl. impuls), a prostorno ograničeni signal je znak ili simbol (engl. character, sign, symbol, a u srodnom značenju i znamenka, brojka, engl. digit). Informatici su napose zanimljivi znakovi kao prostorno ograničeni signali kojima se prenose podaci, pa govorimo o digitalnim podacima.
    Znakovi su fizički nositelji signala s pomoću kojih se prenose poruke, podaci i informacije. Da bi dva sustava mogla komunicirati znakovima, oba moraju poznavati skup znakova s kojima raspolažu za sastavljanje ili čitanje informacija. Unaprijed zadani skup znakova dogovorenog značenja kojim se može ostvariti komunikacija naziva se zaliha znakova (engl. character set), a ako među njima postoji i dogovoreni redoslijed, onda govorimo o alfabetu. Od standardnih, međunarodno dogovorenih alfabeta treba spomenuti međunarodnu abecedu koja se sastoji od 26 znakova, te brojevne sustave: decimalni brojevni sustav s deset znakova (znamenki), binarni s dva znaka, oktalni s osam znakova i heksadecimalni sa šesnaest znakova. Poredak znakova u znakovnim zalihama koje nisu alfabeti sasvim je slučajan, kao npr. u skupovima dogovorenih oznaka spola i tiskarskih znakova (u pravilu ih propisuje izdavač i većina ih nema svoje posebne nazive), a isto svojstvo ima i skup oznaka dušičnih baza DNA (A za adenin, T za timin, C za citozin i G za guanin). Zalihe znakova koje udružuju slovne i brojčane znakove nazivaju se alfanumeričkim zalihama znakova. Među onima koje se danas uobičajeno rabe u informatici treba navesti američki standardni kôd za razmjenu informacija, skup ASCII (od engl. American Standard Code for Information Interchange) koji broji 128 znakova u sedmobitnoj ili 256 znakova u osmobitnoj kombinaciji, a uz navedene sadrži i rečenične znakove (točka, zarez, crtica, itd.), te neke posebne znakove (v. kasnije).
    Ako poruku oblikovanu jednom zalihom znakova, npr. latiničkim pismom hrvatske abecede, treba oblikovati nekom drugom zalihom znakova, npr. binarnom za potrebe izravnog unosa u računalo ili Morseovom abecedom za potrebe telegrafske komunikacije, onda za takvu pretvorbu mora postojati zakonik ili kôd kojim je točno propisano preslikavanje (kodiranje, engl. coding) znakova iz jedne zalihe u drugu. Pojam kodiranja u hrvatskom jeziku valja razlikovati od pojma šifriranja koji označava zamjenu jedne skupine znakova drugom, ali uporabom iste znakovne zalihe. O važnosti šifriranja u medicinskoj informatici bit će još govora u ovom priručniku.
    Na kraju rasprave o semiotskim pojmovima treba još spomenuti jezik komunikacije (engl. language). Informatičko je značenje pojma jezika sukladno jezikoslovnom tumačenju, u kojem se jezikom shvaća apstraktan sustav znakova i pravila po kojima se ti znakovi udružuju za označavanje predmeta, pojava, pojmova i svih mogućih zbivanja koja netko želi iskazati. Jezik komunikacije čini sustav glasovnih (fonemskih) i pisanih (grafemskih) znakova koji imaju simboličko značenje.
    U širem se značenju jezik shvaća kao znanje oblikovano podobnim za komunikaciju. U prirodnim komunikacijskim jezicima kojima ljudi svakodnevno govore i pišu (hrvatski jezik, engleski jezik, ali i stručni jezici kao medicinski jezik i sl.) postoji velika sloboda mogućnosti izražavanja. Razvojno su usmjereni sadržaju, tj. objektima koji se opisuju i raščlanjuju, pa se nazivaju objektni jezici. Uporaba računala zahtjeva standardizaciju takvih jezika. U objektne jezike pripadaju i programski jezici, umjetno stvoreni jezici za pojednostavljenje komunikacije čovjeka i računala. Karakterizira ih iznimna strogoća pravila pisanja (sintakse) i značenja (semantike), neusporedivo veća od one u prirodnih jezika.
    Posebnu semiotsku kategoriju jezika čine meta-jezici (engl. metalanguage), znanstveni jezici kojima se opisuju teorijske postavke objektnih jezika. To su viši jezici nadređeni prirodnim i programskim jezicima u kojima se jezični pojmovi izražavaju tako da se omogući najveća moguća točnost komunikacije.

1.1.3. Teorija informacija

Teorija informacija (engl. information theory) disciplina je koja izučava matematička svojstva informacija u smislu mjerenja njihove količine, načina prikaza i određivanja sposobnosti komunikacijskih sustava za njihov prijenos. Temelje teorije postavio je 1948. Claude Elwood Shannon, po kome se često i naziva Shannonova teorija informacija. Detaljna raščlamba postava prešla bi okvire ovoga teksta, no pojmove količina informacija, zalihost i entropija važno je spoznati.

1.1.3.1. Količina informacija

Temelji teorije informacija počivaju na postavi da je sadržaj informacija u bilo kojoj poruci mjerljiva matematička veličina, tj. da poruka ima brojčano odredljiv informacijski sadržaj (engl. information content, hrv. i informativnost). Pritom se pojam sadržaja ne odnosi na razumijevanje poruke, nego na vjerojatnost da će upravo određena poruka biti primljena između cijelog niza postojećih. Matematičku povezanost tih događaja Shannon je odredio kao I=ld(1/p), gdje je I oznaka informativnosti mjerena u bitovima, ld logaritam po bazi 2 (lat. logarithmus dualis), a p oznaka vjerojatnosti postojanja poruke. Ako je postojanje neke poruke potpuno sigurno (p=1), onda je njezina informativnost nula (I=0). Veća vrijednost informativnosti (I>0) upućuje na stanje veće nesigurnosti (p<1).
    Količina informacija definira se izrazom I=NldS, gdje je N broj znakova od kojih se obavijest sastoji, a S ukupan broj znakova u zalihi. Ako se poruka oblikuje znakovima međunarodne abecede, uz razmaknicu (znak praznoga mjesta između riječi) i pet rečeničnih znakova (prošireni znakovnik s ukupno 32 znaka), i ako su vjerojatnosti pojave svakog znaka u poruci jednake, onda je količina informacija I=ld(32)=5 bitova, tj. pet je bitova potrebno za označavanje jednog (svakog) znaka u poruci. Ako na navedeni način raščlanimo pojam "medicinska informatika" i pretpostavimo da nam prvi znak druge riječi nije poznat (medicinska ?nformatka), onda prema smislu poruke možemo uočiti da vjerojatnosti pojavljivanja znakova iz definiranog znakovnika nisu jednake, tj. vjerojatnost pojavljivanja znaka "i" izuzetno je velika, veća od vjerojatnosti pojavljivanja bilo kojeg drugog znaka. S preostalim znakovima na tom mjestu poruka je besmislena, što znači da bismo je razumjeli i kad bismo taj znak potpuno izostavili.
    Pojavljivanje nepotrebnih znakova u obavijesti naziva se zalihost, preobilje ili redundancija, a osigurava zaštitu poruka u tijeku priopćavanja. Svi prirodni jezici, pa tako i hrvatski jezik, imaju naglašeno izraženu zalihost, dok je kod programskih jezika znatno manja ili čak svedena na najmanju moguću vrijednost. Pojam zalihosti u informatici se općenito rabi za iskazivanje suviška jedinki ili postupaka u nekom informacijskom sustavu (npr. istodobni elektrokardiografski i ehokardiografski pregled srca). Sustav zalihošću može biti znatno opterećen, no ona mu istodobno osigurava zaštitu, sigurnost i postojanost.

1.1.3.2. Entropija

Izvorno značenje entropije potječe iz termodinamike gdje označava fizičku veličinu gubitka korisne energije u nekom sustavu, pa predstavlja mjeru nereda. Statistički značaj entropije otkrio je Ludwig Boltzmann, a u informatičku znanost uveo Shannon kao matematičku funkciju koja se temelji na količini informacija i koja brojčano mjeri neizvjesnost sustava.
    Entropija se označava slovom H i jednaka je negativnoj vrijednosti zbroja vjerojatnosti svih događaja pomnoženih logaritmom vjerojatnosti tih događaja (u bitovima). Vrijednost entropije bit će najmanja, tj. jednaka nuli (H=0) ako je jedan (bilo koji) događaj siguran (p=1), a svi ostali događaji se sigurno neće ostvariti (p=0). Primjerice, ako nakon primjene analgetika u svih ispitanika prestaje glavobolja, onda je vjerojatnost prestanka glavobolje p=1, vjerojatnost daljnje glavobolje p=0, a entropija iznosi 0 bitova. U tom sustavu nema nesigurnosti jer nam je sve poznato, pa kažemo da je sustav određen. Ako primjenom nekog drugog analgetika glavobolja prestaje u 60% ispitanika, onda izračunana entropija iznosi 0,971 bitova i sustav nije u potpunosti siguran i određen. Najveću vrijednost entropije (Hmax, maksimalna entropija) sustav postiže kad se svi događaji ostvaruju istom vjerojatnošću, pa je i nesigurnost najveća. Ako glavobolja prestaje u polovine ispitanika, onda entropija iznosi 1 bit i brojčano ne može biti veća.
    Entropijom se mjeri nedostatak informacija o stanju sustava ili postupcima u sustavu. Rabi se naročito u tijeku usporedbi sustava šifriranja poruka (bolja zaštita uz veću entropiju jer se znakovi pojavljuju jednolikom učestalošću i šifru je teže otkriti), a u medicinskoj znanosti nalazi primjenu i pri oblikovanju sustava odlučivanja podržanih elektroničkim računalima.

1.1.4. Kibernetika

Kibernetika (engl. cybernetics) je znanost o upravljanju i nadzoru sustava, a naziv joj potječe od grčke riječi "kybernetes", vještina upravljanja. Utemeljitelj kibernetike je Norbert Wiener (1948.). Kibernetika nadzire rad sustava i njihovu vezu s okolinom preko informacijskih ulaza i izlaza, pri čemu se djelovanje sustava usmjerava k ispunjenju postavljenih ciljeva. Djelatnost kibernetike danas obuhvaća i prijenos nadzornih postupaka između različitih znanstvenih područja, pa se tako objedinjuju discipline koje nemaju zajedničke korijene, npr. medicina, elektronika, matematika i fiziologija. U prirodnim se znanostima teorija upravljanja biološkim sustavima često naziva biokibernetika (npr. biokibernetski sustav regulacije topline ljudskoga tijela).
    U izučavanju rada sustava kibernetika rabi različite teorijske postavke, od kojih treba spomenuti teorije komunikacija, algoritama, odlučivanja, sustava i povratnih veza. Neke od njih objašnjene su zasebno (v. Sustav i Komunikacija), dok će ostale biti tumačene u sklopu odgovarajućih područja medicinske informatike.
    Znanstvena disciplina srodna kibernetici je bionika (engl. bionics), koja istražuje oblikovanje mehaničkih i elektroničkih uređaja čiji rad oponaša rad živih organizama ili njihovih dijelova. Naziv bionike nastao je stapanjem riječi biologija i elektronika. U medicinskoj znanosti bionika se napose primjenjuje u području istraživanja rada bioloških sustava i oblikovanju njihovih modela, ali i kod praktične uporabe izgrađenih modela kao što su kirurške zamjene organa i organskih sustava (npr. bionička ruka kao zamjena za amputiranu).

1.2. Komunikacija

Komunikacija označava prijenos poruka, informacija i podataka, i temeljito je obilježje čovjeka koji komunicira s okolinom preko osjetila kao što su sluh, vid, njuh, okus, opip i ravnoteža. Od ostalih se živih bića čovjek razlikuje upravo po izrazito složenom sustavu priopćavanja među jedinkama svoje vrste, napose govornim i pisanim oblicima koji su se razvili u komunikacijske jezike (smatra se da ih na svijetu ima preko 3000 vrsta), no isto tako i ponašanjem, mimikom, kretnjama, pa i iskazivanjem raspoloženja ili oblačenjem. Danas se komunikacija smatra jednom od vodećih pokretačkih sila razvoja ljudske civilizacije.
    Osim izravne komunikacije, čovjek rabi niz elektroničkih sustava s pomoću kojih s drugim ljudima uspostavlja posrednu komunikaciju na daljinu. Komunikacija čovjeka i elektroničkih naprava obuhvaća široko područje istraživanja, od kojeg će dijelovi zanimljivi medicinskoj informatici biti opisani kasnije (v. Medicinski komunikacijski sustavi).
    Sustavi koji sudjeluju u komunikaciji nazivaju se informacijski komunikacijski sustavi. U neživim sustavima nazivamo ih informacijskim spravama, a informacijskim organima u živim bićima. Njihova je osnovna zadaća oblikovanje komunikacijskog signala poruke. Po smjeru protoka informacija mogu biti predajni (izlazni ili efektorski) i prijamni (ulazni ili receptorski). Tako su, primjerice, radio-odašiljač i glasnice predajnici, radijski aparat i pužnica prijamnici, a neke naprave i organi mogu istodobno biti predajnici i prijamnici (npr. telefon, telefaks, hipotalamus).
    Put kojim poruka prolazi od predajnika do prijamnika nazivamo komunikacijskim, priopćajnim ili prijenosnim kanalom (engl. communication channel). Kanal može biti svako postojeće tvarno sredstvo (npr. zrak, voda, papir, žica i živac) kojim se prenose signali koji mogu biti mehanički (zvuk, dodir), električni (živčani impuls), elektromagnetski (radijski valovi, svjetlo) ili kemijski (kemijska reakcija kod okusa i njuha).
    Smetnje u tijeku komunikacije mogu nastati na strani predajnika, prijamnika ili u samom kanalu. Kao primjer možemo razmotriti priopćavanje govorom, gdje smetnje mogu biti uzrokovane nerazgovjetnim izgovaranjem glasova predajnika, bukom u prostoriji (tzv. šum u komunikacijskom kanalu) i oštećenjem sluha prijamnika. U svakom od navedenih slučajeva poruka se može mijenjati, tj. prijamnik može primiti poruku koja je različita od one koju je odaslao predajnik. Ako, primjerice, netko izriče potraživanje fiziološke otopine soli i tijekom razgovora nastane šum kojim se slovo "s" u riječi "sol" izgubi, onda primatelj čuje potraživanje "oli" i poruku ne mora razumjeti. Takva komunikacija nije valjana, pa se nastajanje smetnji u kanalu mora spriječiti. To se postiže uporabom pouzdanih kanala (razgovor u prostoriji bez buke) i njihovim skraćivanjem (razgovor na blizinu). Ako se smetnje ne mogu u potpunosti otkloniti, onda odaslane poruke moraju biti dostatno zalihosne (redundantne) da bi kod primatelja bile jednako tumačene. Potraživanje, primjerice, "fiziološke otopine soli natrijevog klorida" znatno smanjuje mogućnost pogrešnog tumačenja poruke.
    Opisane postavke vrijede za sve vrste komunikacija i jednako se primjenjuju u raščlambi medicinskih informacijskih sustava.

2. Medicinska informatika

Sažeto odgovoriti na pitanje što je medicinska informatika nije lako jer raznolikost tema koje pokriva ne dopušta jednostavno poopćavanje. Suvremeni pristup informacijskoj znanosti temelji se na komunikaciji, pa se može reći da medicinska informatika u najširem smislu izučava odrednice i suvremene postupke medicinskog jezika i medicinskog komuniciranja, njihova počela i teorijske osnove.

2.1. Što je medicinska informatika?

Patrice Degoulet i Marius Fieschi medicinsku informatiku ponajprije promatraju sa stajališta znanstvene discipline koja razmatra postupke medicinskog razmišljanja, zaključivanja, apstrakcije, razradbe znanja, pamćenja i učenja, s napomenom da takav kontekst izučavanja mora biti u okvirima kulturalnih i socioloških dosega medicinske znanosti. Medicinskom informatikom spoznaje se znanje o medicinskom znanju, pa područje izučavanja pokriva sva područja medicine, od mikroskopskih do makroskopskih, od raščlambe pojedinih bolesnika do spoznaja o cjelokupnom sustavu zdravstvene zaštite. Slično tome, Edward Shortliffe medicinsku informatiku definira kao znanost raščlambe sustava kojom se oblikuju svi postupci vezani uz medicinsko odlučivanje i medicinsko znanje.
    Van Bemmel smatra da je medicinska informatika interdisciplinarna znanost, na razmeđi medicine i tehnologije, no istodobno i multidisciplinarna jednako toliko koliko je multidisciplinarna i sama medicinska znanost jer nema područja koje obje ne izučavaju. Medicinska informatika nastaje stapanjem medicine kao područja razmatranja i informatike kao znanstvene metodologije razmatranja. Prema Đ. Deželiću, medicinska informatika bavi se postupcima uporabe medicinskih podataka, informacija i znanja u svrhu rješavanja medicinskih problema i odlučivanja u zdravstvu.
    Jednu od najobuhvatnijih odrednica medicinske informatike dala je još 1986. godine Američka udruga medicinskih učilišta (Association of American Medical Colleges, AAMC), koja je definira kao izrastajući sustav znanja o informacijama i postupcima s njima u tumačenju medicinskih istraživanja, medicinske izobrazbe i zbrinjavanju bolesnika. Medicinska informatika objedinjuje medicinsku znanost s informatičkim disciplinama i računalnom znanošću s pripadajućim tehnologijama, oblikujući postupke iscrpne, temeljite i sustavne uporabe medicinskog znanja u poboljšanju zdravstvene zaštite.
    Pojam medicinske informatike nastao je kasnih sedamdesetih godina dvadesetog stoljeća, izvorno iz francuskog pojma "informatique médicale", a danas objedinjuje discipline koje se opisuju kao klinička informatika (engl. clinical informatics), medicinska računalna znanost (engl. medical computer science) i medicinska informacijska znanost (engl. medical information science). Pojam zdravstvene informatike (engl. health informatics) u pravilu se razmatra kao primjena informatičkih načela na cjelokupni sustav zdravstva i zdravstvene zaštite, uključujući i adminstrativno-ekonomske službe, te kao takav raščlanjuje i područja kojima se bave javno zdravstvo i socijalna medicina. U tom je smislu obuhvatniji i hijerarhijski nadređen pojmu medicinske informatike. U daljnjem tekstu neće biti posebno razmatran, a zainteresirani se čitatelji upućuju na udžbenik Đ. Deželića (v. ref. 4) gdje o navedenoj problematici mogu pronaći iscrpne podatke.

2.2. Informacijska djelatnost liječnika

Svakodnevna ljudska djelatnost s podacima može se sažeti u tri cjeline: (a) promatranje (opservacija) predmeta, događaja ili pojava, tj. bilo kojeg sustava koji se želi spoznati ili izučiti, (b) razmišljanje (rezoniranje) o promatranom sustavu sa zaključivanjem, i (c) djelovanje (akcija) na temelju donesenih zaključaka (tabl. 1). U informatici tim cjelinama odgovaraju postupci prikupljanja, obrade i prikaza podataka, a u tijeku bilo kojeg znanstvenog istraživanja postupci mjerenja, teorijskog zaključivanja i provedbe pokusa.

Medicinskoj je informatici takav skup postupaka napose zanimljiv sa stajališta pružanja medicinske zaštite bolesnicima, gdje navedene cjeline obuhvaćaju (a) pregled i anamnezu bolesnika, (b) dijagnostiku i (c) liječenje. Sustav nije jednostavan i jednosmjeran kako se na prvi pogled može pretpostaviti jer liječnik radi navlastito sa svakim bolesnikom kod kojeg se njegova vlastita bolest barem po nekom pokazatelju razlikuje od uopćenog prosjeka. Liječnik pritom rabi od bolesnika prikupljene podatke, obradom dobivene informacije i svoje znanje. Informacijska djelatnost liječnika u takvom se sustavu opisuje kao dijagnostičko-terapijski ciklus (v. sliku), u kojem informacije kruže od bolesnika k liječniku i natrag ka bolesniku u obliku izmjerenih, tumačenih i zaključnih podataka. Jasno je da se ciklus može ostvariti samo jednom, ali i ponavljati u smislu iznovičnog pregleda bolesnika ili promjene djelovanja zbog, primjerice, neprikladnog odgovora na liječenje.
    Prikupljanje podataka o bolesti temelji se napose na razgovoru s bolesnikom (povijest bolesti, anamneza) i pregledu bolesnika. Svojstvo te faze "promatranja" jest prikupljanje goleme količine podataka u ponekad kratko raspoloživom vremenu (npr. hitna stanja), među kojima se nalazi tek dio onih koji će biti važni za donošenje zaključaka. Ako je moguće, podaci se odmah moraju probirati i pohranjivati, za što se u pravilu rabe bolesnički upisni listovi (bolesnički kartoni) ili elektronički obrasci za upis podataka. Informatičke teme vezane uz navedenu problematiku obuhvaćaju prikupljanje i obradbu podataka, osobitosti medicinskih podataka i medicinskog jezika priopćavanja, oblikovanje formalizirane i neformalizirane medicinske dokumentacije, računalnu potporu za obradbu podataka i baze podataka.
    Dijagnostika obuhvaća sve radnje koje liječnik poduzima da bi na temelju rezultata potvrdio ili kao natočnu odbacio postavljenu pretpostavku (hipotezu) o bolesti. Stoga je svako postavljanje dijagnoze malo znanstveno djelo specifično vezano uz određenog bolesnika jer se temelji isključivo na znanstvenim postupcima prosuđivanja i znanju liječnika, i to znanju u onom smislu kako ga opisuje informatička odrednica (liječnička pamet, vještina, sposobnost i iskustvo samo su oblici iskazivanja znanja koje liječnik posjeduje). Informatika na medicinsku dijagnostiku ima dvojaki utjecaj: (a) teorijska načela izučavaju, raščlanjuju i tumače sustave medicinskog znanja, istraživanja, zaključivanja i odlučivanja, kao i uporabu elektroničkih računala kao pomoć pri njihovom oblikovanju i korištenju, dok se (b) nadzor suvremenih medicinskih dijagnostičkih uređaja danas izravno ostvaruje s pomoću računalne tehnologije.
    Terapijsko djelovanje liječnika gotovo se u potpunosti svodi na praktičan rad s bolesnicima, no i ovdje se, kao i tijekom dijagnostike, rabe računalni sustavi koji mu u tom pomažu izravno (terapijski uređaji) ili posredno (baze podataka, istraživanje rezultata liječenja i sl.).

2.3. Razine primjene medicinskoinformatičkih postupaka

Uporaba računala u medicini počiva na težnji da se u svakom pogledu poboljša pružanje medicinske zaštite bolesnicima, i to jednako kakvoćom usluga, njihovom količinom i brzinom primjene. Liječnik u takvom okruženju postupno dobiva nove zadatke, a djelomično se ili čak u potpunosti razrješava nekih poslova, no i dalje ostaje nezamjenjiva jedinka. U intelektualnom smislu liječnički posao ulaskom u informatičko razdoblje zapravo ne postaje jednostavniji nego upravo suprotno, složeniji i zahtjevniji.
    Za pojašnjenje stupnja informatizacije medicinske znanosti elektroničkim računalima Bemmel opisuje šest razina njihove primjene: komunikaciju i telematiku, pohranu i pretraživanje podataka, obradbu podataka i automatizaciju, dijagnostiku i odlučivanje, liječenje, te istraživanje i razvoj. U svakoj od navedenih cjelina računala se rabe, ali nejednoliko, tj. raznolikost njihova korištenja opada s porastom složenosti sustava (v. sliku). Komunikacijskim sustavima, telematičkim sustavima i sustavima obrade podataka većim dijelom upravljaju računala, a čovjek u pravilu nadzire i koristi njihove automatizirane funkcije. Nasuprot tomu, čovjek (liječnik) ima i nadzornu i većinsku izvršnu ulogu u funkcioniranju sustava dijagnostike, odlučivanja, liječenja, istraživanja i razvoja medicinske znanosti.

3. Literatura

(1) Anić V. Rječnik hrvatskoga jezika. Zagreb: Novi Liber, 1991.
(2) Van Bemmel JH, Duisterhout JS. Data and information. U: van Bemmel JH, Musen MA, ur. Handbook of medical informatics. Houten/Diegem: Springer, 1997:3-34.
(3) Van Bemmel JH, Musen MA. What is medical informatics? U: van Bemmel JH, Musen MA, ur. Handbook of medical informatics. Houten/Diegem: Springer, 1997:xxxi-xxxiv.
(4) Deželić Đ. Medicinska informatika. Zagreb: Hrvatsko društvo za medicinsku informatiku, 1997.
(5) Egghe L, Rousseau R. Introduction to informetrics: quantitative methods in library, documentation and information science. Amsterdam: Elsevier, 1990.
(6) Filipović R, Grgić B, Kunc K, Mosković V, Ratnik V, Spalatin L, Šovary R, Tomljenović B, Urbany M. Englesko-hrvatski rječnik. Zagreb: Zora, 1955.
(7) Gordon GN. Communication. The world book encyclopedia, vol. IV. Chicago-Toronto: World Book Inc., 1994:878-89.
(8) Greenes RA, Shortliffe EH. Medical informatics: an emerging academic discipline and institutional priority. JAMA 1990;263:1114-20.
(9) Kern J, Božikov J. Praktikum iz zdravstvene informatike. Zagreb: Medicinski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, 1990.
(10) Lovrek V. Informatika u zdravstvu. Info Trend 1995;(34/5):52-4.
(11) Lovrek V, Mađarić M. Zdravstvena informatika. Byte 1995;(31):73-7.
(12) Marušić M. Znanost. U: Marušić M, Petrovečki M, Petrak J, Marušić A. Uvod u znanstveni rad u medicini. Zagreb: Medicinska naklada, 2000:3-10.
(13) Microsoft Encarta 97 Encyclopedia. Communication. Microsoft Corporation, 1996.
(14) Microsoft Encarta 97 Encyclopedia. Information theory. Microsoft Corporation, 1996.
(15) Pauše Ž. Uvod u teoriju informacija. Zagreb: Školska knjiga, 1989.
(16) Pavlić I. Statistička teorija i primjena. Zagreb: Tehnička knjiga, 1988.
(17) Petrovečki M, Marušić M, Deželić G. An algorithm for leukaemia immunophenotype pattern recognition. Med Inform 1993;18:11-21.
(18) Shortliffe EH. The science of biomedical computing. Med Inform 1984;9:185-93.
(19) Silić J, Rosandić D. Osnove fonetike i fonologije Hrvatskog književnog jezika. Zagreb: Školska knjiga, 1978:5-9.
(20) Srića V, Ferišak V. Sistemska teorija i informatika. U: Birolla H, Ferišak V, Fischer D, Kliment A, Panian ž, Rusan I, Srića V, Škoro I. Osnove informatike. Zagreb: Informator, 1989:1-25.
(21) Šošić I, Serdar V. Uvod u statistiku. Zagreb: Školska knjiga, 1994.
(22) Švarc J. Uloga znanstvenih istraživanja i visokog obrazovanja u inovacijskom društvu: potreba stvaranja nove paradigme. U: Polšek D, ur. Vidljiva i nevidljiva akademija: mogućnosti društvene procjene znanosti u Hrvatskoj. Zagreb: Institut društvenih znanosti, 1998:175-202.
(23) Tkalac S, Tuđman M. Informacijske znanosti i znanje. Zagreb: Zavod za informacijske studije, 1990.
(24) Tuđman M, Boras D, Dovedan Z. Uvod u informacijsku znanost. Zagreb: Školska knjiga, 1993.
(25) Žmegač V. Književnost i filozofija. Zagreb: Hrvatsko filozofsko društvo, 1994:9-38.