Uniwersytet Jagielloński w Krakowie - Punkt LogowaniaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Techniki informatyczne w naukach medycznych i naukach o zdrowiu

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: LK-2TIMDNZ.3S.2Z.OR Kod Erasmus / ISCED: 12.0 / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Techniki informatyczne w naukach medycznych i naukach o zdrowiu
Jednostka: Zakład Bioinformatyki i Telemedycyny
Grupy: Przedmioty II rok, studia doktoranckie, wydział lekarski
Punkty ECTS i inne: 2.00
zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2019/2020" (zakończony)

Okres: 2019-10-01 - 2020-01-28
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Seminarium, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Irena Roterman-Konieczna
Prowadzący grup: Andrzej Kononowicz, Monika Piwowar
Strona przedmiotu: http://www.bit.cm-uj.krakow.pl
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Efekty kształcenia:

W ramach zajęć doktoranci nabywają specjalistycznych umiejętności rozwiązywania problemów potrzebnych do:


- przygotowywania oraz przeprowadzania badań związku podłoża genetycznego z objawami fenotypowymi (klinicznymi) oraz integrowania wiedzy z różnych dziedzin na potrzeby ww. badań


- wyszukiwania, reprezentacji, gromadzenia, przetwarzania, przesyłania i publikacji informacji medycznych z wykorzystaniem specjalistycznych narzędzi informatycznych


Część genomiczna:


W ramach zajęć doktoranci uczą się uzasadniać obecność zmienności genetycznych występujących u ludzi, a także wyjaśniać procesy, u podłoża, których leżą zmiany na poziomie DNA. Ponadto studenci mają możliwość wyszukiwania, porównywania oraz klasyfikowania zmienności genetycznych, białek wykorzystując do tego narzędzia bioinformatyczne. Dzięki odpowiednio dobranym formom edukacyjnym doktoranci mają szereg możliwości rozwiązywania zagadnień medycznych bazując na stosowaniu odpowiednich procedur umożliwiających obliczanie charakterystycznych parametrów genetycznych a następne interpretowania uzyskanych wyników. Dzięki tak przygotowanym zajęciom doktoranci rozwijają umiejętność wykrywania, wnioskowania i przewidywania zależności genotyp-fenotyp a tym samym rozwiązywania problemów współczesnej medycyny zajmującej się identyfikacją związku podłoża genetycznego z objawami klinicznymi obserwowanymi u pacjentów. Ponadto podczas zadań projektowych studenci nabywają umiejętności planowania i dokumentowania planowanych badań, które w przyszłości mogliby wdrożyć do swojej pracy naukowej. Praca w dwuosobowych zespołach (często interdyscyplinarnych) wymusza współpracę, która przyczynia się z jednej strony do dbałości o organizację pracy, odpowiedzialność za podjęte zadania w ramach dyscypliny, którą studenci reprezentują, a z drugiej strony mobilizuje i wzmaga kreatywność, która skutkuje często szerszym ujęciem tematu


Część telemedyczna


Wiedza

Uczestnicy części telemedycznej seminarium zdobędą wiedzę na temat zastosowania systemów wspomagania decyzji w naukach medycznych. Przedstawione będą podstawowe modele reprezentacji baz wiedzy. Omówione będą pojęcia jak terminologie medyczne, ontologie, zbiory zleceń, archetypy, szablony, ścieżki kliniczne. Pokazane będą przykłady wdrożenia wymienionych technologii w praktyce działania jednostek służby zdrowia na świecie.

Przedstawione będą metody symulacji i modelowania na potrzeby wspomagania decyzji oraz poszerzania kompetencji ze szczególnym uwzględnieniem systemów wirtualnych pacjentów i inicjatyw europejskich jak Wirtualny Fizjologiczny Człowiek (VPH) czy Cyfrowy Pacjent (Digital Patient). Omówione będą elementy współczesnej infrastruktury obliczeniowej na potrzeby nauk medycznych takie jak obliczenia w chmurze i wirtualizacja.

Tematem zajęć będą również internetowe systemy pracy grupowej i zarządzania treścią elektroniczną, ze szczególnym uwzględnieniem systemów zarządzania treścią edukacyjną (platformy e-learningowe). Omówione będą możliwości wykorzystania tej wiedzy w ramach infrastruktury organizacyjnej i technicznej Uniwersytetu Jagiellońskiego (platforma Pegaz, system wirtualnych pacjentów CASUS). Przedstawione będą również narzędzia zdalnej pracy jak systemy telekonferencyjne (np. Adobe Connect).

Uczestnicy kursu zaznajomieni będą z przykładami aktualnych projektów naukowych z zakresu telemedycyny, informatyki medycznej i e-Zdrowia.


Umiejętności

Uczestnik kursu nabędzie umiejętności:

• krytycznej oceny prac z zakresu telemedycyny i informatyki medycznej

• przeglądu literatury naukowej związanej z zastosowaniem technologii informacyjnej w naukach medycznych

• formułowania własnej wiedzy eksperckiej na potrzeby komputerowych systemów wspomagania decyzji w medycynie

• elektronicznego przygotowania i prezentacji wiedzy do celów zdalnego nauczania

• korzystania z systemu zarządzania treścią

• pracy grupowej w sieci Internet


Kompetencje społeczne

Celem kursu jest wykształcenie umiejętności dyskusji zastosowań nowych technologii informacyjnych w naukach medycznych w grupie złożonej z przedstawicieli różnych dyscyplin i specjalizacji. Prezentacja referatów ma na celu nabranie umiejętności zainteresowania własną tematyką badawczą. Prezentacja ma również uwrażliwić na poszanowanie praw autorskich w sieci Internet oraz względów etycznych dotyczących elektronicznego przechowywania, przetwarzania i publikacji danych medycznych.


Wymagania wstępne:

Brak wymagań wstępnych

Forma i warunki zaliczenia:

Część Genomiczna:


Projekty i ćwiczenia praktyczne


Studenci w grupach dwuosobowych przygotowują projekt mający na celu opracowanie schematu (algorytmu) postępowania podczas przygotowywania projektu mającego na celu prześledzenie związku wybranych polimorfizmów z wystąpieniem interesującej cechy (np. choroby).


Ocenie podlega:


- Czytelność opisu jednostki chorobowej uwarunkowanej genetycznie oraz genu, którego mutacja powoduje wystąpienie objawów klinicznych oraz najważniejszych informacji z tym związanych

- Poprawność przeprowadzonej analizy zmienności genetycznych w wybranym genie

- Sposób selekcji i trafność typowania tagSNP

- Opracowanie i wnioski wynikające ze statystycznej analizy danych

Czas przeznaczony na opracowanie projektu to dwa zajęcia (4 godziny dydaktyczne)


Sprawdzian elektroniczny


Ocena postępów i wiedzy odbywa się na końcu części Genomicznej kursu i ma charakter testu w formie elektronicznej.

Przygotowany wcześniej projekt stanowi 22% wkładu do oceny części genomicznej. Test elektroniczny jest tak przygotowany, że daje możliwość załączenia (w ramach jednego z pytań) przygotowanego wcześniej projektu. Pozostała 78% wkładu do oceny końcowej to pytania sprawdzające umiejętność:

- przeszukiwania baz i portali bioinformatycznych

- operowania terminologią z zakresu genetyki populacyjnej oraz genomiki (prezentowaną na zajęciach)

- przeprowadzania analizy statystycznej oraz wnioskowania statystycznego

Czas przeznaczony na przeprowadzenie sprawdzianu to 60 minut w ramach ostatnich zajęć z części Genomicznej.


Część telemedyczna:


Podstawą zaliczenia części telemedycznej jest przygotowanie i wygłoszenie referatu. Temat referatu wybierany jest z listy tematów zaproponowanych przez prowadzącego zajęcia. Czas trwania referatu powinien wynosić ok. 20 minut. Referat należy wygłosić w ustalonym wcześniej terminie w trakcie trzech ostatnich zajęć modułu telemedycznego. Ocenie podlega staranność przygotowania referatu oraz właściwy dobór źródeł, jakość prezentacji oraz prowadzenie i aktywny udział w dyskusji. Obecność na zajęciach jest obowiązkowa. Dopuszcza się nieobecności na zajęciach z istotnych powodów. O nieobecności i jego powodach należy poinformować możliwie wcześnie prowadzącego zajęcia.


Metody sprawdzania i kryteria oceny efektów kształcenia uzyskanych przez studentów:

Część Genomiczna:


Projekty i ćwiczenia praktyczne

Studenci w grupach dwuosobowych przygotowują projekt mający na celu opracowanie schematu (algorytmu) postępowania podczas przygotowywania projektu mającego na celu prześledzenie związku wybranych polimorfizmów z wystąpieniem interesującej cechy (np. choroby).


Ocenie podlega:

- Czytelność opisu jednostki chorobowej uwarunkowanej genetycznie oraz genu, którego mutacja powoduje wystąpienie objawów klinicznych oraz najważniejszych informacji z tym związanych

- Poprawność przeprowadzonej analizy zmienności genetycznych w wybranym genie

- Sposób selekcji i trafność typowania tagSNP

- Opracowanie i wnioski wynikające ze statystycznej analizy danych

Czas przeznaczony na opracowanie projektu to dwa zajęcia (4 godziny dydaktyczne)


Sprawdzian elektroniczny

Ocena postępów i wiedzy odbywa się na końcu części Genomicznej kursu i ma charakter testu w formie elektronicznej.

Przygotowany wcześniej projekt stanowi 22% wkładu do oceny części genomicznej. Test elektroniczny jest tak przygotowany, że daje możliwość załączenia (w ramach jednego z pytań) przygotowanego wcześniej projektu. Pozostała 78% wkładu do oceny końcowej to pytania sprawdzające umiejętność:

- przeszukiwania baz i portali bioinformatycznych

- operowania terminologią z zakresu genetyki populacyjnej oraz genomiki (prezentowaną na zajęciach)

- przeprowadzania analizy statystycznej oraz wnioskowania statystycznego

Czas przeznaczony na przeprowadzenie sprawdzianu to 60 minut w ramach ostatnich zajęć z części Genomicznej.


Część telemedyczna:


Podstawą oceny efektów kształcenia w części telemedycznej kursu jest przygotowanie referatu oraz prowadzenie następującej po nim krótkiej dyskusji. Wystąpienie powinno trwać ok. 20 minut. Temat realizowany jest samodzielnie. Uczestnik kursu wybiera zagadnienie z listy tematów zaproponowanych przez prowadzącego zajęcia. Referat powinien uwzględnić literaturę sugerowaną przez prowadzącego. Oczekiwane jest jednak poszerzenie tematu o informacje pochodzące z samodzielnego rozeznania dostępnej literatury naukowej. Ocenie podlegać będzie:

• stopień zrozumienia opracowanego tematu

• staranność w przygotowaniu prezentacji referatu

• właściwy dyskusji akademickiej dobór materiałów źródłowych pochodzących z wiarygodnych źródeł naukowych

• umiejętność zainteresowania uczestników seminarium wybranym tematem

• umiejętność prowadzenia dyskusji po referacie


Metody dydaktyczne - słownik:

E-learning
Metody podające - prelekcja

Metody dydaktyczne:

Część Genomiczna:

• metody podające:

- wykład informacyjny,

- prelekcja,

- anegdota

- objaśnienie lub wyjaśnienie.

• metody problemowe:

- wykład problemowy,

- metody aktywizujące:

- metoda przypadków

• metody programowane:

- z użyciem komputera

• metody praktyczne:

- metoda projektów,

- seminarium


Część telemedyczna:

• metody podające:

- wykład informacyjny,

- objaśnienie lub wyjaśnienie.

• metody problemowe:

- metoda przypadków

- dyskusja dydaktyczna

• metody programowane:

- z użyciem komputera,

• metody praktyczne:

- pokaz,

- referat

Bilans punktów ECTS:

2 ECTS x 25 godzin = 50. W tym 15 spotkań po 2 godziny = 30; blok projektowy 20 godzin nauki własnej (10 godz. część bioinformatyczna, 10 godz. część telemedyczna)


1. Wprowadzenie do kursu

2 godz zajęcia stacjonarne

2. Rezultaty Projektu Poznania Ludzkiego Genomu (zasoby NCBI)

2 godz zajęcia stacjonarne + 1 godz nauka własna w zakresie tematyki prezentowanej na zajęciach

3. Zmienność genetyczna w realizacji fenotypu (analiza na podstawie HapMap, SNP)

2 godz zajęcia stacjonarne + 1 godz nauka własna w zakresie tematyki prezentowanej na zajęciach

4. Ocena danych genetycznych (z wykorzystaniem pakietu statystycznego)

2 godz zajęcia stacjonarne + 1 godz nauka własna w zakresie tematyki prezentowanej na zajęciach

5. Zajęcia projektowe

2 godz konsultacje indywidualne + 3 godziny samodzielne przygotowanie projektu

6. Zajęcia projektowe

2 godz konsultacje indywidualne + 3 godziny samodzielne przygotowanie projektu

7. Dane mikromacierzowe (profil ekspresji genów) zasoby bazy GEO (Gene Expression Omnibus), baza GaP (Genotype and Phenotype),

2 godz zajęcia stacjonarne + 2 godz nauka własna w zakresie tematyki prezentowanej na zajęciach

8. Kolokwium

2 godz zajęcia stacjonarne

9. Wprowadzenie do tematu informatyki medycznej, telemedycyny i e-Zdrowia. Wybór i wstępna dyskusja tematu referatu.

2 godz. zajęcia stacjonarne + 3 godz. na samodzielne przygotowania do referatu

10. Komputerowe systemy wspomagania decyzji w naukach medycznych

2 godz. zajęcia stacjonarne + 3 godz. na samodzielne przygotowania do referatu

11. Infrastruktura obliczeniowa na potrzeby nauk medycznych. Symulacje w procesie podejmowania decyzji. Projekty „Virtual Physiological Human” i PL-Grid.

2 godz. zajęcia stacjonarne + 2 godz. na samodzielne przygotowania do referatu

12. Wspomagane komputerowo metody kształcenia w naukach medycznych. Wirtualny pacjent.

2 godz. konsultacje indywidualne + 2 godziny na samodzielne przygotowania do referatu

13. Prezentacje referatów, dyskusja

2 godz. zajęcia stacjonarne

14. Prezentacje referatów, dyskusja

2 godz. konsultacje indywidualne

15. Prezentacje referatów, dyskusja

2 godz. zajęcia stacjonarne


Grupa treści kształcenia:

Inne

Skrócony opis:

• Przygotowanie do podejmowania samodzielnych działań w zakresie wykorzystywania elementów bioinformatyki w szczególności genomiki oraz telemedycyny, informatyki medycznej i e-zdrowia w pracy badawczej i praktyce klinicznej

• Wykształcenie świadomości rozwoju nauki, dostępności metod i narzędzi z zakresu bioinformatyki, telemedycyny, informatyki medycznej i e-zdrowia

• Ogólny rozwój sprawności umysłowej, zdolności poznawczych ze szczególnym uwzględnieniem krytycznego myślenia

• Wdrażanie do samokształcenia i samodzielnej pracy poprzez zajęcia projektowe i referaty

Pełny opis:

Część Genomiczna:

1. Bazy bioinformatyczne

Przedstawienie typu danych zdeponowanych w poszczególnych bazach: opisowe, sekwencyjne, numeryczne

a) OMIM – baza chorób o podłożu genetycznym

- Omówienie podstawowych pojęć oraz przedstawienie typu danych: choroba wielogenowa, lokalizacja zmienianych genów w genomie i na chromosomach, warianty alleliczne. Typ danych - opisowe

- wyszukiwanie zadanych informacji dotyczących wybranych jednostek chróbowych

b) GEO – baza ekspresji genów

Omówienie podstawowych pojęć oraz przedstawienie typu danych:

technologia mikromacierzowa, profil ekspresji genów. Typ danych: opisowe, numeryczne.

c) SNP – baza polimorfizmów

Omówienie podstawowych pojęć oraz przedstawienie typu danych:

polimorfizm, heterozygotyczność, cSNP. Typ danych: opisowe i sekwencyjne.

d) GenBank, GenPept – sekwencyjne bazy danych sekwencji nukleotydowych (GenBank) i aminokwasowych (GenPept)

Omówienie podstawowych pojęć oraz przedstawienie typu danych:

Sekwencja nukleotydowa i aminokwasowi, rodzaje formatów sekwencyjnych, ulinjowienie (aligment) sekwencji.

Typ danych: opisowe, sekwencyjne i numeryczne

2. Analiza statystyczna danych genetycznych

Omówienie podstawowych pojęć, przedstawienie typu danych oraz metod analitycznych:

Prawo Hardy’ego-Weinberga, nierównowaga sprzężeń, informacja o polimorfizmie (PIC). Typ danych: numeryczne. Metody analityczne:

statystyczna w oparciu o moduł GENETICS w pakiecie statystycznym SAS oraz narzędzia zamieszczone na portalu HapMap (http://hapmap.org/) oraz NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)

Część telemedyczna:

1. Przegląd najnowszych zagadnień związanych z telemedycyną, informatyką medyczną i e-Zdrowiem. Sposoby klasyfikacji tematów badań i prac rozwojowych w dziedzinie. Wprowadzenie do metodologii badań naukowych zastosowania systemów IT w naukach medycznych. Krytyczna dyskusja możliwości, wyzwań i zagrożeń związanych ze stosowaniem technologii informatycznych.

2. Komputerowe systemy wspomagania decyzji w naukach medycznych

a. Definicja pojęcia i motywacja do stosowania systemów wspomagania decyzji w praktyce

b. Przegląd podstawowych modeli komputerowego wspomagania procesu podejmowania decyzji

c. Typowe elementy systemu wspomagania decyzji (baza wiedzy, moduł wnioskowania, interfejs użytkownika)

d. Aktualne przykłady implementacji komputerowych systemów wspomagania decyzji w medycynie

e. Zagadnienia związane z wdrażaniem narzędzi tej klasy w praktyce

3. Infrastruktura obliczeniowa na potrzeby nauk medycznych

a. Symulacje obliczeniowe na potrzeby podejmowania decyzji

b. Wprowadzenie i założenie inicjatywy naukowej „Virtual Physiological Human” (VPH)

c. Omówienie przykładowych projektów VPH

d. Zastosowanie obliczeń w chmurze (cloud computing) oraz techniki wirtualizacji w naukach medycznych

e. Usługi dostępne na medycznych platformach obliczeń w chmurze na przykładzie platformy PL-Grid

4. Wspomagane komputerowo metody kształcenia w medycynie. Wirtualni pacjenci.

a. Przegląd sposobów wykorzystania metod informatycznych w edukacji medycznej. Definicja pojęcia wirtualny pacjent i pojęcia pokrewne.

b. Przegląd różnych sposobów realizacji narzędzia typu wirtualny pacjent

c. Podstawowe elementy systemu zarządzania wirtualnymi pacjentami

d. Sposoby wdrożenia i oceny pracy z wykorzystaniem wirtualnych pacjentów

e. Podstawy obsługa systemu wirtualnych pacjentów na przykładzie narzędzia „CASUS”

Zakres dziedzinowy:

Informatyka medyczna; telemedycyna; e-Zdrowie; bioinformatyka; medycyna

Literatura:

Część Genomiczna:

Literatura podstawowa:

• Piwowar M „Elementy Informatyki Medycznej – Genomika” Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków 2012

Literatura uzupełniająca:

• Anthony JF Griffiths, William M Gelbart, Jeffrey H Miller, and Richard C Lewontin,,,Modern Genetic Analysis, , W. H. Freeman and Company, New York 1999

• Jo McEntyre, Jim Ostell, The NCBI Handbook, National Center for Biotechnology Information (US); Bethesda (MD) 2002

• SAS/Genetics User’s Guide (http://support.sas.com/documentation/onlinedoc/genetics/genetics.pdf)

Część telemedyczna:

Literatura podstawowa:

• Roterman-Konieczna I., Elementy Informatyki Medycznej – Ścieżki Kliniczne, Wirtualny Pacjent, Telekonsultacje. Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków 2011

Literatura uzupełniająca:

• Greenes RA. Clinical Decision Support. The Road to Broad Adoption. Second Edition, 2014.

• Layman EJ, Watzlaf VJ. Health Informatics Research Methods. Prinicples and Practice. AHiMA, 2009.

• Shortliffe EH, Cimino JJ. Biomedical Informatics. Fourth Edition, Springer, 2014.

• van Meurs. Modeling and Simulation in Biomedical Engineering. Mc Graw Hill, 2011

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Jagielloński w Krakowie.