Appunti Informatica

Lezione 1

Schema di Altman

Fornisce informazioni sui vari campi di applicazione dell’informatica medica:

• La Popolazione con studi statistici, trasmissione di informazioni sulla salute pubblica;
• Il Singolo Individuo con cartelle cliniche, prenotazioni online;
• Organi e Tessuti con Medical Imaging come TAC, ECG ed esami vari;
• Cellule e Molecole con ricerca e confronto di codici genetici.

Schema di Zhang e Poon

Prende in considerazione il sistema biologico di un individuo, ne acquisisce informazioni riguardo i vari ambiti, per poi trasmetterle ad un ente che le elabori e prenda una decisione a riguardo.

Schema di Shortlife

Individua l’informatica medica come la scienza che sviluppa algoritmi per la gestione ed il controllo dell’analisi scientifica. Parte da una ricerca base, con metodi di informatica biomedica, per poi applicarla nei vari ambiti.

Medicina traslazionale

Si basa sulla capacità di trasferire rapidamente le conoscenze in modo da applicare diagnosi e terapie avanzate. È l’approccio più innovativo per la formazione pre e post laurea dei nuovi medici.

Computer

Automa capace di eseguire istruzioni.

Approccio tecnologico

Insieme dei processi che rendono possibile elaborazione, raccolta e trasmissione delle informazioni con metodi automatici. Ciò avviene in un ciclo:

• Input: ingresso di dati in un computer;
• Elaborazione: svolta da pc, che trasforma i dati in informazioni. Il centro principale è la CPU;
• Output: risultato dell’elaborazione;
• Memorizzazione: può essere Primaria, che mantiene temporaneamente i dati per essere elaborati, oppure Secondaria, dove i dati sono conservati permanentemente;
• Comunicazione: scambio di informazioni.

Approccio teorico

Riguarda l’elaborazione e la rappresentazione delle informazioni.

Algoritmo

Serie di istruzioni che operano sui dati. Può essere compreso ed eseguito solo tramite appositi programmi. Può essere:

• Sequenziale;
• Con istruzione Condizionale (SE);
• Con istruzione Iterativa (REPEAT: ripete una o più operazioni fin quando non si verifica una certa condizione; FOR: ripete una o più operazioni per un certo numero di volte);
• Con istruzioni Condizionali ed Iterative.

La formulazione di un algoritmo è indipendente dalla macchina che lo esegue, ma quella del programma necessita di un linguaggio di programmazione ed una codifica precisa.

Variabile

Contenitore di memorizzazione momentanea durante un’operazione.

Bubble Sort

Algoritmo di ordinamento di una lista di dati, ove ogni coppia di elementi adiacenti viene comparata ed invertita di posizione se è nel ordine sbagliato.

Macchina di Von Neumann

Sistema in grado di elaborare informazioni tramite un programma.

Hardware

Componente fisica di una macchina:

• CPU, unità di controllo ed aritmetico-logica;
• Memoria (RAM, ROM);
• Dispositivi di Input/Output;
• BUS, connettore delle varie componenti fisiche.

Software

Componente astratta che gestisce.

La rappresentazione e la programmazione dei dati

In un computer può essere di livello:

• Alto, più vicino all’interpretazione umana, ci si riferisce a file, finestre, immagini ecc (Visual Basic);
• Basso, più vicino al sistema di elaborazione, come l’Assembler che si riferisce a spostamento e calcoli di dati numerici, istruzioni di caricamento e locazioni di memoria, oppure come il Linguaggio Macchina, che usa il codice binario, ma è specifico per ogni modello di CPU.

Divisione dei dati

• Semplici:
  • Numeri;
  • Caratteri;
  • Valori Booleani (vero/falso, 0/1, si/no);
• Strutturati:
  • File, sequenza di dati semplici;
  • Array, aggregazioni di file dello stesso tipo;
  • Stringa, aggregazione di caratteri;
  • Record, aggregazioni di tipi di dati diversi.
• Astratti:
  • Alberi, strutture dati con relazioni “gerarchiche";
  • Grafi, strutture dati con interazioni;
  • Liste.
• Documenti:
  • Testi;
  • Foto;
  • Video;
  • Database, insieme di tabelle contenenti grandi quantità di informazioni.

Lezione 2

Il codice binario

È basato su due simboli 1 e 0, e può rappresentare, in stringhe di opportuna lunghezza (bit), qualsiasi informazione, dalla più semplice alla più complessa. Il numero di bit al secondo indica la velocità di trasferimento di informazioni su una linea di comunicazione (BUS).

Byte, word e longword

• Byte: 8 bit.
• Word: da 16 a 64 bit.
• Longword: 32 bit.

Codifica ASCII

Utilizza codici ad 8 bit che identificano le lettere del nostro alfabeto.

EHR

Dato medico elettronico che serve a monitorare un trattamento, supportare una diagnosi o sviluppare una comunicazione tra medici e strutture.

Segnali analogici

Segnali provenienti da un apparato di misura (ECG) esprimibili come una funzione continua nel tempo. Tali segnali ad ogni istante dettato da un Ciclo di Clock, passano per un convertitore A/D per essere trasformati in Digitali. Tale conversione ha due passaggi:

• Campionamento, ove vengono acquisiti solo i valori in dati istanti. Se la frequenza non è abbastanza elevata, dati importanti possono essere andati persi.
• Quantizzazione, ove i valori vengono associati ad un certo numero di livelli. Maggiore è tale numero, maggiore sarà il numero necessario a memorizzare l’informazione, ma minore sarà l’errore di quantizzazione.

Il segnale digitale è, quindi, sempre un’approssimazione di quello analogico.

Immagine BITMAP

È l’immagine digitale più comune, formata da una griglia bidimensionale di Pixel, le unità minime di memorizzazione. I colori dei Pixel variano in base al numero di bit:

• Bianco e Nero, codifica su 2 livelli (tot. Scale di grigio = 256);
• A Colori: codifica su 3x2 livelli di rosso, blu e verde.

Parametri delle bioimmagini

• Risoluzione spaziale: distinzione di due punti vicini (nitidezza), dipende dal numero di Pixel (matrice);
• Contrasto spaziale: distinzione di due livelli vicini di intensità diversa, dipende dal numero di bit.

Divisione delle bioimmagini

In base al tipo di osservazione:

• 2D, da una sola prospettiva;
• 3D, da due prospettive. Queste vengono inviate ad un software di post-elaborazione.

Lezione 3

Foglio elettronico

Un documento applicativo che consente calcoli matematici e statistici semplici. È formato da una Tabella (Array bidimensionale), diviso in Celle che possono contenere dati di vario tipo. Gli strumenti di calcolo si ottengono inserendo opportune formule nelle celle, con riferimenti da una cella, ad altre vicine.

Il foglio elettronico, permette, inoltre, di avere un ricalcolo automatico continuo, se si modifica il contenuto di una o più celle utilizzate nella stessa formula.

Funzioni del foglio elettronico

• Completamento automatico: premendo su un angolo della cella e scorrendo verso il basso.
• Riferimento [=A1].
  • Relativo, se si aggiorna con il completamento automatico;
  • Assoluto, se il riferimento rimane “bloccato” [=MOLTIPLICAZIONE ($A$1;B1:B5)]
• SOMMA:
  • Da A1 ad A3 [=SOMMA (A1:A3)]
  • A1+A3 [=SOMMA (A1;A4)]
• RICORDA! Le celle vuote hanno valore pari a zero; celle contenenti testo causano l’errore [#VALUE!]
• SE: [=SE(condizione; valore se SI; valore se NO)]. Il valore risultante può essere un numero o un testo.
• MIN: serve a confrontare due valori contenuti di due celle separate e dare in una terza cella il valore minimo tra le due [=MIN (A1,B1)].
• Ordinamento: si attiva con il tasto destro. Serve a ordinare i dati di una tabella, rispetto ad un campo specifico. È possibile bloccare lo scorrimento dei riquadrati, nella sezione “Visualizza".
• Filtraggio: si attiva nella sezione “dati”. Serve a visualizzare momentaneamente solo i dati che rispettano determinati limiti.

La formattazione di una cella determina il suo aspetto e può inficiare sul risultato di calcolo. Si imposta prendendo con il tasto destro su una cella. È possibile colorare lo sfondo della cella al superamento di determinate soglie, impostando un valore minimo e massimo. Inoltre, è possibile imporre più condizioni di formattazione, a patto che queste non siano conflittuali.

Lezione 4

Studio della correlazione

Fra più variabili è molto interessante dal punto di vista scientifico. Un foglio elettronico permette di studiarle sia dal punto di vista quantitativo, che qualitativo.

Diagramma di dispersione

Contiene dati di due valori non correlati tra loro (altezza e peso). In questo è possibile osservare una Curva Interpolante che approssima i dati.

L’Interpolazione ci consente di visualizzare una possibile Tendenza dei dati.

L’Errore Quadratico Medio indica quanto è corretta l’interpolazione. È dato dalla somma dei quadrati delle differenze tra valori sperimentali e teorici della curva.

Regressione lineare

La tendenza dei dati ad essere legati da una relazione lineare. Il coefficiente R² indica quanto sia esatta la relazione.

Distribuzione e frequenza dei dati

Può essere evidenziata graficamente con un istogramma: diagramma formato da intervalli poco estesi, le Classi.

Funzioni di conteggio

• [=CONTA.NUMERI(A1:A6)] dà il numero di celle che hanno un numero, tra quelle selezionate.
• [=CONTA.SE(A1:A6,">50")] dà il numero di celle che soddisfano un determinato criterio.
• [=CONTA.PIÙ.SE(A1:A6,">40",A1:A6,"<60")]
• Frequenza, si attiva con "SHIFT+CTRL+ENTER”. Occorre selezionare un intervallo pari al numero delle classi. La frequenza può essere:
  • Assoluta, semplice conteggio;
  • Relativa, in percentuale.