【第九组】医疗信息可视化案例

0.1.1 教学目标

  • 知识与技能:
    • 认识到信息可视化的积极效果,即:
    • 通过统计数据和可视化表现来发现表象下隐藏的的真实问题
    • 通过解决问题改善当前医疗情况
  • 过程与方法:

通过针对数据背后的故事群体信息统计的案例来表现信息可视化的能力

  • 情感态度与价值观:

通过思考群体数据背后的故事,认识信息背后有着极具价值的客观实在培养通过可视化表现数据来科学分析隐藏中的事物客观问题

0.1.2计算思维概念与教学难点

  • 重点:认培养重视信息,科学看待问题的意识,学会利用可视化手段和统计的方法来获取信息并分析总结信息内容。
  • 难点:养成理性的科学的看待事物的意识。

理解统计信息的目的,掌握可视化方法。

0.1.3 教学方法

案例教学,通过南丁格尔的统计与可视化的实际案例介绍内容。

ONE

医学护理先驱者——南丁格尔

简介:大多数人都知道弗洛伦斯• 南丁格尔对医学护理事业的重要贡献,她被认为是医学护理领域的奠基人和医疗卫生条件改革的先驱者。由于南丁格尔在医疗卫生条件改革中应用了大量的统计数据和统计方法,为表彰她在统计学研究领域所做出的重要贡献,英国皇家统计学会和美国统计学会曾聘任她为会员,这方面却鲜为人知。她的数学才智对其所献身的医学护理事业曾起到关键性作用。

  • 生平及主要社会活动>>>

弗洛伦斯• 南丁格尔(Florence Nightingale,1820-1910),英国人。她的父亲,威廉• 爱华德• 南丁格尔,在剑桥大学受过良好的教育,母亲芬妮• 史密斯,出身于英国望族,家庭富有。南丁格尔的幼年生活极为优裕,充分享受了维多利亚时代的安逸生活。7 岁的南丁格尔已经能熟练地写信;10 岁时能用法语写作;12 岁开始, 父亲威廉教给她意大利语,拉丁语,希腊语,哲学,历史以及通常不为那时的女性所学习的数学,使她受到了良好的教育。同时,南丁格尔学习了维多利亚女王时代的年轻姑娘们特别期望拥有的社交礼仪和家庭技能。当时著名的英国数学家西尔维斯特(James JosephSylvester,1814-1897)给南丁格尔做过一段时间的数学家庭教师,使她系统地学习了代数、几何和算术。虽然南丁格尔达到了进入剑桥大学继续深造的水平,但那时只有男性才能进入大学接受教育,所以她没能进入大学学习更多的知识。在当时的社会环境下, 南丁格尔发现医院里的护理条件极为简陋,觉得英国也需要有像法国圣温森• 戴保罗慈济院这样的机构,由修女来照顾病人。护理工作开始在她心中萌芽,她要做一名护士! 19 世纪的英国,护士工作被认为是有名望的妇女所不适合的职业。父母对于女儿所要从事的护士职业很不满意。那时,在英国浓厚的封建意识的影响下,一般出身高贵的妇女都在家过着养尊处优的奢侈生活,很少有外出工作的,更不用说参加社会地位低下、受人歧视的护理工作,护士职业不被人尊重,威廉不想让他的女儿获得那种不好的“名声”。虽然如此,南丁格尔仍然继续坚持从事护理工作的信念。为此在29 岁时,她拒绝了与她交往很长时间的男友的求婚。但她的父母仍然感到婚姻对于他们那个阶层的妇女来说是必要的, 他们对她学习护理工作的要求充耳不闻。两年后,南丁格尔与布莱克威尔(Elizabeth Blackwell)的会见,尤其是布莱克威尔作为第一个在美国获得医学学位的女性的经历,使她坚定了自己的立场,决定献身于护理事业。最终她得到父母的理解和支持,父母开始帮助她实现她在医学领域的理想,并允许她去德国接受培训。1851 年南丁格尔离开家去德国的一个医院就职,两年后返回伦敦成为“ 伦敦患病妇女护理会”不要报酬的负责人,后来发生的一个决定性事件永远的改变了她的生活轨迹。1854 年9 月英国和法国军队入侵克里米亚,支持土耳其与俄国的战争。英国士兵人员伤亡惨重,南丁格尔自愿到前线照顾伤员,她发现那里的情境是如此悲惨,英国士兵的死亡原因不仅仅是战争导致的创伤,绝大多数的死亡是因为他们到达医院以后所感染上的疾病。南丁格尔认为这完全不可接受并尽力报告她所发现的情况,英国军队对她的报告不感兴趣,事实上不感兴趣的部分原因是他们蔑视一个“弱小的”妇女所尽力告诉他们怎样来执行一个大男人的事务——战争。在南丁格尔锲而不舍的层层汇报下,最终人们听从她的建议并开始执行医疗卫生改革,结果死亡率急剧下降。这是南丁格尔在历史上第一次对社会环境应用了统计学的分析方法努力的结果,具有重要意义。在克里米亚战争期间,南丁格尔彻底重塑了护理职业的形象。她和她的护士制定了病人护理标准,包括卫生和营养,这极大的减少了军队医院里由于感染和疾病所导致的死亡。她的辛苦工作感动了著名的作家朗费罗(HenryWadsworth Longfellow,1807-1882),他创作了一首诗把她与“提灯女郎”的形象联系在一起,并赞美她的精神是高贵的,是女界的英雄。1859 年,南丁格尔出版了一本《医院摘要》,对医院建筑与医院管理提出革命性的改革理论。同年,她又完成了一本《护理摘要》,是当时的一本畅销书,后来成为护士学校的教科书。1860 年6 月24 日,她在伦敦的圣• 托马斯医院创建的南丁格尔护士训练学校开学,从此正式建立了护理教育制度,南丁格尔也被公认为是现代护理事业的鼻祖。她的个人远见和抱负,开创了现代护理专业的伟业,这对整个人类都是一项空前的贡献。

二、南丁格尔生涯中的数学教育>>>

1840 年,弗洛伦斯• 南丁格尔请求她的父母让她学习数学来代替做家务。她的母亲没有同意,认为家庭责任不能因为学习数学而荒废,而女儿的最终归宿还是婚姻,那时人们认为对于已婚妇女来说,数学是没有用处的。但是她的父亲非常喜爱数学,并经常与女儿进行交流。事实证明,数年后,南丁格尔的数学方法挽救了在斯库台湖的克里米亚战争中的英国军队,并为医院的卫生条件改革提供了大量的数据支持。在经历了长时间的家庭争论之后,南丁格尔被准许有数学家庭教师,前面提到的西尔维斯特是她的家庭教师之一。她学习了算术、几何、代数,并且在她从事护理生涯之前,她还花费时间给孩子们辅导这些科目。在英国博物馆可以看到,她为了教算术和几何而手写的课程计划,包括她根据儿童的生活实际所编写的故事性的问题。她归纳出了一些提示,告诫小学教师:要写下所有下个星期上课的笔记;没有准备好的课千万不要上;学生将会问什么;并告诉学生有些知识是需要自己亲手去准备的。她的课程计划也表现出对女孩教育的关注:女孩的算术过去被忽视了;她们的地理学知识应更具有算术的特点。她写的笔记里面经常会涉及到一些递进式的追问,如:驯鹿有多高?你也这么高吗?你有多高? 3 英尺是多少?一码吗?从赤道到欧洲的最高点有多远?你上学的路程有多少?两英里吗?现在,如果你一天走两个地理英里(赤道1 分的弧长),那么你走到赤道应该是多长时间等等。南丁格尔赞成问答式的教学,在后来的岁月里,她写关于护理方面的著作时,总希望苏格拉底的方法能对她提问的艺术起到帮助作用,所以她认为:那些读者不是跟我学习而是她们自己在学习。南丁格尔对数学的兴趣超出了这个学科自身,这可以从1846年间她写给丈夫的信中看到。例如,5 月她写到,“达朗贝尔这样伟大的数学家自由自在地所表现出来的有趣的性格,据说这是精密科学以外的特权,那就是享受每天都有一些新的真理来回报你的工作这样一种乐趣。”信中显示了她幽默的一面。在9 月参加完一个政治性的演说后,她写到:“我已经发现了一个新的对数体系来统计演说中出现‘英王陛下’的次数……”。南丁格尔的努力促成了一种革命性思想的形成,即社会现象能够客观地测量并能服从数学的分析,她在医用统计学方面的工作给人留下了深刻的印象。作为用图解的方法表示数据的先驱之一,她发明了彩色的极区图(polar-area charts)来形象地描述医疗统计数据。尽管其它的说服办法都失败了,她的统计的方法和结论却让军事当局的权威人士信服了,国会及维多利亚国王最终执行了她关于医院改革的建议。在美国内战期间,南丁格尔是美国政府军队的健康顾问。英国战争部门也要求她对在加拿大的军队医护工作负责。她在那个时期的数学活动包括确定“用雪橇运输的平均速度”以及计算“穿越加拿大最长的距离运输病人所需要的时间”等。

三、作为统计学家的南丁格尔>>>

很少有人知道南丁格尔在历史上的贡献之一,是她应用图形的方法来传达复杂的统计信息,以便引起大家重视的思想。1854 到1856 年的克里米亚战争期间,法国陆军医院有护士护理伤病员,而英国的战地医院管理不善,救护条件很差,又没有护士护理伤病员,士兵死亡率很高。南丁格尔主动提出申请,志愿前往战地担任护理工作。在英国政府的批准下,她率领38 名护士奔赴前线,在4 所战地医院服务。当时前线用品匮乏,水源不足,医疗卫生极差。但南丁格尔毫不气馁,以满腔的热情救护伤病员,竭力排除种种困难。她重组医院,改善伤员的营养和卫生条件,整顿卫生间、化验室和厨房以及器具和药物的供应,加强伤口护理。她对伤员充满同情心和责任感,为他们解决必需用品和食物,组织士兵家属协同工作,增加他们的营养,从而使战地医院面目大大改观。在斯库台湖前线的日子里,南丁格尔收集数据并系统化这些实践的记录。她用这些数据作为依据来改善城市以及军队医院条件。一段时期以来甚至连统计学家都深信统计是“所有知识里面最干巴巴的东西”。南丁格尔基于她宽广的数学训练打下的坚实基础,成为在标准化的数据收集、表格和绘图表示等方面的改革者。

视频链接:南丁格尔的统计学思想与方法

TWO

可视化实际案例:

在当下这个信息为王的繁盛发展时期,医疗IT企业如雨后春笋般涌现、不断开发出移动设备及工具,用以收集更多与病患相关的数据结果,从而引导治疗方案并监控从长期健康状况到热量摄入的诸多因素。用于处理此类工作的应用程序也是层出不穷。从业务核心角度看,这些企业从全新层面审视数据资源,认为数据能够解决公共医疗问题、降低医护成本并提升病患的治疗效果。不过随着医疗数据规模的迅猛增长——根据研究企业IDC公司的统计,数据总量正以每年40%的速度上升——整个业界遭遇到了与大数据领域类似的技术挑战。数据中包含的信息与价值太过丰富,我们该如何将其从不断膨胀的数据集当中提取出来?

大数据承诺体现在数据可视化当中

“医疗在这方面给出了诸多承诺,”Tableau软件公司营销、政府与教育部门负责人Christine Carmichael在这次的Health Datapalooza大会上表示——该会议专注于通过数据驱动技术对医疗体系做出改进。Carmichael的方法是:为数据集提供光滑的可视化外观并保证数据内容与受众的背景情况相吻合,这样非持论 员也可以在“无需高度依赖IT资源”的前提下快速获取分析结论。她同时补充称:让这一切大数据资源产生实际效果的关键在于数据可视化技术。在它的帮助下,我们无需再以行、列以及表格的形式审视数据,而能够直接查看数据的可视化归纳结果。”Tableau公司是目前市场上少数几家专门提供软件包以帮助医疗专业人士及其它行业从数据中获取有价值信息的厂商之一,这套软件包当中涵盖了新的可视化机制、数据挖掘以及分析技术。说起掌握的医疗数据总量来说,没有哪家单独的机构能够与联邦政府相提并论。以食品与药物管理局、国家卫生研究院以及疾病控制与预防中心为代表的政府机关握有大量医疗相关数据集资源。这些机构目前正越来越多地将这些信息整理成支持在线搜索的机器可读格式并交付给公众,帮助研究人员及开发人员以此为基础获得新的分析结论、创建新的应用程序。

让医疗数据成为得力助手并非易事

对于那些亲自在现场收集数据的企业来说,需要利用传感器等技术方案获取来自病患的信息或者通过手机短信与病患进行沟通,这类数据集合与使用方式则往往会带来其它挑战。其中最显著的一大挑战源自医生的选择与采购活动。医护产品供应商形形色色,各类新型技术方案在接受度上也有所区别,这早就已经不是什么秘密。要在这么多种类各异的方案当中脱颖而出,无疑给医疗IT企业提出了巨大的挑战。就以Sense Health公司为例,这是一家打造护理方案的供应商。Sense Health公司提供自动化工具,旨在帮助医护人员将护照规范汇总成一套整体规划,并通过手机短信与患者进行沟通,旨在通过这种持续性的双向对话提高患者对其医疗服务的认同感与依从度。通过这些往来信息,Sense Health公司积累起与病患个体状况紧密相关的庞大数据点。不过该服务的实际作用在于将信息以特定方式整理出来,从而帮助医生评估并调整自己的施治方案,这家新兴企业的创始人兼CEO Stan Berkow指出。“作为工作内容的一部分,我们需要从收集到数据当中提取分析结论并将其交付给需要利用这些信息进行研究的用户,”。Berkow指出。他同时补充称,数据捕捉的目的并不是直接把数据丢给医护人员、让他们自己从中找出有价值内容。“我们认为只有直接为用户提供分析结论,数据资产的价值才能真正体现出来……这项工作的难度确实很高,但我认为未来陆续推出的任何产品或者技术成果都应该遵循这种全包处理方式。”

 

视频链接:数据可视化简介

 

0.1.4 教学准备

课前10分钟视频

思考问题:

  1. 你身边有哪些信息、数据背后存在故事?
  2. 你认为信息可视化的优势有哪些?
  3. 你认为,有那些可视化方法让你的数据变得直观,漂亮,友好,易于接受
  4. 你认为有那些“大数据”,能供你或任何组织进行“可视化实验”并发现其中的规律?
  5. 你认为当前医疗行业存在哪些问题,哪些可能能够利用统计和可视化分析?

课上可作为补充的案例

可视化方法(工具): wordle、图标、色彩、时间空间维度……

课上互动

0.1.5 教学过程与设计

课前:观看视频,思考问题(问题 见教学准备),希望有未被考虑在内的个人观点

课上:

强调重点

  1. 希望大家能明白信息背后存在故事,并且认真到这一点能够为你提供更多的分析问题的角度。
  2. 希望大家能够认识到统计的重要性。
  3. 希望大家能认识到表现信息的重要性,并且认识到信息可视化作为工具的非凡能力,最好能够主动思考,尝试在日常生活中自主体验信息可视化。
  4. 希望大家能积极思考身边的信息,并应用自己的知识和资源来分析问题、解决问题。

讨论思考问题

补充案例:   

医疗信息化的简介:医疗信息可视化简单介绍

介绍好玩的可视化方法(工具)

其他交互组队方法

课后:

0.1.6 参考资料

案例1:《BBC.The.Joy.of.Stats.乐在其中统计学》

案例2:《可视化技术应对医学数据爆炸》

图书1:《鲜活的数据》

图书2:《实用数据分析》

图书3:《数据可视化之美》

案例3:《医学护理先驱南丁格尔的统计思想和方法》

案例4:《医疗数据革命其实是一场大数据挑战》

http://www.cio.com/article/753795/Why_Health_Data_Is_a_Big_Data_Challenge

 

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3 Responses to 【第九组】医疗信息可视化案例

  1. Are says:

    嗯,内容非常丰富,而且条理清晰,棒~——来自第三组

  2. 王加攀 says:

    可视化的概念说的很明白 棒 39组

  3. 张博皓 says:

    第二组,胜夕队
    呃,我真的没看见你们的视频连接,点击过去没看到视频,不知道是不是我电脑的问题。看了你们的参考资料,发现有好多,可以看出真的下了很大的功夫,但是既然做的是可视化,而且下了这么大功夫去找素材,我建议你们不妨在作品中多插入一些视频素材,这样很符合你们的题材嘛,而且医疗的可视化,如果举出的例子是可视化的话是不是也显得很应景?

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