Тишков а.в., омирова н.и., рубинский а.в., родионова е.а.

Тишков А.В., Омирова Н.И., Рубинский А.В., Родионова Е.А.,

Марченкова Ф.Ю., Никонорова М.Л.

Использование электронных таблиц

для обработки биомедицинских данных

Санкт-Петербург

Издательство СПбГМУ

2015

УДК

ББК

И88

Авторы: к. ф.-м.н., доцент Тишков А.В.,

Омирова Н.И.,

к.м.н., доцент Рубинский А.В.,

Родионова Е.М.,

Марченкова Ф.Ю.,

к.п.н., Никонорова М.Л.

Редактор: зав. кафедрой физики, математики и информатики к.ф.-м.н.,
доцент Тишков А.В.

Рецензент: руководитель лаборатории информационных технологий в образовании Санкт–Петербургского института информатики и автоматизации РАН, к.т.н., с.н.с. Салухов В.И.

Пособие утверждено на заседании ЦМК по медико-биологическим и медико-профилактическим дисциплинам ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова МЗ РФ. Протокол № …………. от .…………2013 г.

И88	Использование электронных таблиц для обработки биомедицинских данных: учебное пособие для студентов I и II курсов / А.В. Тишков [и др.]. – СПб.: Издательство СПбГМУ. 2015. – 60 с.

В данном пособии рассмотрены основные понятия информации, информационных процессов, даются понятия научной информации, медицинской информатики, описаны ее основные цели. Разобрана рабочая среда Microsoft Office Excel 2010 и представлены методические рекомендации к практическим занятиям по теме «Оценка физического здоровья человека» в табличном процессоре MS Office Excel.

Учебное пособие предназначено для студентов I и II курсов лечебного, стоматологического, педиатрического факультетов, факультета адаптивной физической культуры, отделений спортивной медицины и клинической психологии, изучающих дисциплины «Медицинская информатика» и «Информатика» в объеме учебной программы. Пособие может быть полезно интернам, клиническим ординаторам и аспирантам медицинских ВУЗов для понимания методологии обработки биомедицинских данных.

ISBN ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

© Издательство СПбГМУ, 2015

ПРЕДИСЛОВИЕ

Практически каждый медицинский работник встречается с необходимостью подготовки тех или иных документов. Разумеется, их можно создать и ручным способом. Однако, с появлением компьютеров готовить текстовые документы стало значительно проще и удобнее. Принципиальное отличие подготовки документов на компьютере от традиционных способов состоит в том, что технически не представляет труда устранить ошибку в тексте немедленно или вернуться к исправлению спустя некоторое время. Это создает большое психологическое преимущество пользователю, избавляя его от опасений допустить ошибки, исправление которых раньше требовало определенных усилий. Когда необходимо получить документ на бумажном носителе, то готовый файл может быть сразу выведен на принтер. Подготовленные документы содержат информацию, которая интересна и пациентам и медицинским работникам.

Информация — это полученная в ходе переработки данных совокупность знаний (новых, ранее не известных сведений) об этих данных, зависимостях между ними, описывающая отраженное в данных наблюдаемое явление.

Часто, информацией называют любые данные или сведения, которые в дальнейшем можно использовать.

Определений информации в настоящее время существует множество. Ноберт Винер определял информацию следующим образом: «Информация есть информация, а не материя или энергия». Клод Шеннон считал, что информация – это мера снижения неопределенности системы. Советский математик Колмогоров А.Н. предложил алгоритмический подход, позволяющий оценить информацию по сложности алгоритма, необходимого для ее обработки. С позиции материалистической философии информация есть отражением реального мира с помощью сведений (сообщений). Сообщение – это форма представления информации в виде речи, текста, изображения, цифровых данных, графиков, таблиц и т.п. Информация – это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают степень неопределенности и неполноты имеющихся о них знаний [1].

Наиболее важными свойствами информации являются:

1. Объективность.

2. Полнота (достаточность).

3. Своевременность, поступление не позже заранее назначенного момента времени, согласованного со временем решения поставленной задачи.

4. Точность, степень близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления.

5. Достоверность, отражение реально существующие объекты с необходимой точностью.

6. Адекватность, соответствие образа, создаваемого с помощью информационной модели, реальному объекту, процессу или явлению.

7. Доступность, понятность.

8. Актуальность.

9. Репрезентативность, правильность отбора и формирования для адекватного отражения свойств объекта.

10. Устойчивость, отражает способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности.

Информационный процесс — процесс получения, создания, сбора, обработки, накопления, хранения, поиска, распространения и использования информации [2]. Процессы преобразования информации также называют информационными процессами.

Термин «информатика» в русском языке стал употребляться примерно с середины 1960-х гг., это было связано с научно-технической информацией, библиотековедением и методами поиска информации в массивах документов. В Большой Советской Энциклопедии информатика рассматривалась как «дисциплина, изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также закономерности ее создания, преобразования, передачи и использования в различных сферах человеческой деятельности». Начиная со второй половины 1970-х гг. в отечественной литературе стало широко закрепляться другое толкование термина «информатика». Ершов А.П.считал, что этот термин вводится в русский язык «...как название фундаментальной естественной науки, изучающей процессы передачи и обработки информации». Ершов А.П. также отмечал что, «Отнесение информатики к фундаментальным наукам отражает общенаучный характер понятия информации и процессов ее обработки. Информатика как самостоятельная наука вступает в свои права тогда, когда для изучаемого фрагмента мира построена так называемая информационная модель… Понятия информационной и математической моделей очень близки друг к другу, поскольку и та и другая являются знаковыми системами» [3].

Лаптев В.В. и Швецкий М.В. дают следующее определение: «Информатика – это фундаментальная естественная наука, предметом которой являются алгоритмы и структуры данных (информационные модели), представляющие собой формализованное описание процессов накопления, передачи и обработки информации (информационных процессов) [4]. По Колину К.К. «Информатика – наука о закономерностях и формах движения информации в природе и обществе; … научное направление, имеющее междисциплинарный характер». «Информатика – одна из фундаментальных областей научного знания, изучающая информационные процессы, методы и средства получения, преобразования, передачи, хранения и использования информации, стремительно развивающаяся и постоянно расширяющаяся область практической деятельности человека, связанная с использованием информационных технологий» [5].

Медицинская информатика изучает информацию и информационные процессы в области медицины и здравоохранения, медицинские базы данных. Медицинская информатика (МИ) является естественнонаучной и математической дисциплиной и предназначена для решения задач по сбору, передаче, обработке, накоплению, хранению, поиску, распространению и представлению информации в медицине и здравоохранении. Предметом изучения МИ являются информационные процессы, сопряженные с медико-биологическими, клиническими и профилактическими проблемами. Объектом изучения МИ являются информационные технологии, используемые в медицине здравоохранении. Основной целью МИ является создание и оптимизация информационных процессов в медицине и здравоохранении за счет использования компьютерных технологий, обеспечивающая повышение качества охраны здоровья населения.

Задачи и команды

Задача	Вкладка	Расположение команд
Создание, открытие, сохранение, печать, предварительный просмотр, защита, отправка и преобразование файлов	ФАЙЛ
Вставка, удаление, форматирование и поиск данных в ячейках, столбцах и строках	ГЛАВНАЯ	Группы Число, Стили, Ячейки и Редактирование на Ленте
Добавление сводных таблиц, таблиц Excel (списки), диаграмм, гиперссылок, верхних и нижних колонтитулов	ВСТАВКА	Группы Таблицы, Диаграммы, Ссылки и Текст на Ленте
Установка полей и разрывов страниц, выбор области печати и настройка повторения строк	РАЗМЕТКА СТРАНИЦЫ	Группы Параметры страницы и Вписать на Ленте
Поиск функций, определение имен и устранение ошибок в формулах	ФОРМУЛЫ	Группа Библиотекафункций, Определенные имена и Зависимости формул, Вычисления на Ленте
Импорт данных, подключение к источнику данных, сортировка, фильтрация, проверка данных, выполнение анализа «что если»	ДАННЫЕ	Группы Получение внешних данных, Подключения, Сортировка и фильтр, Работа с данными на Ленте
Проверка орфографии, просмотр, исправления и защита книги	РЕЦЕНЗИРОВАНИЕ	Группы Правописание, Примечания и Изменения на Ленте
Изменение режима просмотра книги, выбор активной книги, упорядочение окон, закрепле-ние областей и запись макросов	ВИД	Группы Режимы просмотра книги, Окно и Макросы на Ленте

Для того чтобы изменить начальные установки программы, такие как количество пустых листов, создаваемых в новой книге, шрифт и его размер по умолчанию, необходимо открыть вкладку Файл и выбрать командуПараметры Excel (Общие). Рабочая книга в MS Excel позволяет сохранить разнообразную взаимосвязанную информацию в одном файле на нескольких листах. Для сохранения файла необходимо перейти на вкладку Файл (Excel2010)и выбрать необходимый формат сохранения документа, задать имя и указать путь.

При добавлении/исключении команд на Панель быстрого доступанужно выделить команду с помощью курсораи нажать правую клавишу мыши, в появившемся контекстном меню выбрать Добавить …илиУдалить …

Набор команд на Ленте настраивается в открытом диалоговом окне Файл→ПараметрыExcel→Настройка Ленты. Команды добавляются в любую группу, для этого щелкните по выбранной группе на Ленте правой клавишей мыши и выберите команду Настройка Ленты.

Рабочий лист MS Excel представляет собой таблицу и состоит из столбцов и строк.

Столбцы располагаются вертикально, каждый столбец имеет заголовок с уникальной буквой латинского алфавита.

Строки располагаются горизонтально, заголовок строки состоят из уникальной цифры.

Ячейка – пересечение столбца и строки (A1, B4….). После выделения ячейка становится активной, и ее ссылочный адрес отображается в строке формул слева. Можно выделить группу ячеек или область (диапазон ячеек). Для этого, не отпуская левой клавиши мыши, необходимо перетащить мышь до следующей ячейки (например, выделяем А4 и протягиваем до Е8, выделилось 25 ячеек). Теперь можно нажать клавишу CTRL, отпустить левую клавишу мыши, выделить другую ячейку, например В11, а затем перетащить мышь до ячейки D1. Будут выделены две прямоугольные области ячеек.

В ячейку можно вводить информацию в различных форматах (выделить ячейку, нажать правую клавишу мыши, Формат ячеек, выбираем формат вводимой информации) и формулы. При вводе числовой информации происходит автоматическое выравнивание по правому краю. Ввод формулы начинается со знака «=». Формула вводится самостоятельно в строке формул или используется Мастер функций f_x. Для ввода даты, дней недели, месяцев и т.д. используется функция Автозаполнение. Необходимо ввести информацию в две соседние ячейки (например, А2 – 9.30, А3 – 10.15), выделить ячейки, а затем поместить указатель мыши на нижний правый угол второй ячейки (А3). Указатель примет вид небольшого черного знака «+». Теперь нажмите и, удерживая левую клавишу мыши, перетащите указатель до необходимой ячейки, отпустите кнопку мыши.

Для объединения ячеек используется вкладка Главная/Выравнивание/Объединить и поместить в центре.

Для профессионального оформления документов используется форматирование ячеек, создание рамок, штриховка и цвет.

При наборе текста из нескольких строк в одной ячейке используется при переходе к следующей строке сочетание клавиш Alt+Enter.

В Excel различают тривида адресации:

§ относительная, например А1, D5

§ абсолютная, например $C$7, $F$3

§ смешанная, например $B2, K$6

Относительная ссылка – это изменяющийся адрес ячейки при копировании и перемещении формулы.

Абсолютная ссылка всегда указывает на фиксированный адрес ячейки и не изменяется при переносе или копировании формулы, в название столбца и строки добавляется знак «$».

Смешанная ссылка содержит либо абсолютный столбец и относительную строку, либо абсолютную строку и относительный столбец. При копировании формулы вдоль строк и вдоль столбцов относительная ссылка автоматически изменяется, а абсолютная ссылка не изменяется. Например, при копировании смешанной ссылки из ячейки A2 в ячейку B3, она изменяется с =A$1 на =B$1.

Если Рабочая книга содержит несколько Листов, то им можно дать информативные имена нажав правую клавишу мыши и выбрав Переименование. Данные из электронных таблиц можно импортировать в СУБД MS Access.

Тема 2. Практические основы

Практическая часть работы в программе MS Excel отражает общую оценку здоровья по тесту Г.Л. Апанасенко. Тест Г.Л. Апанасенко является тестовой системой, которая объединяет важнейшие антропометрические показатели, анализ состояния вегетативной нервной системы по показателю «двойное произведение» (некоторые исследователи считают, что этот показатель позволяет косвенно судить о показателе максимального потребления кислорода) и состоя­ния гемодинамики по показателям пробы Мартине. Набор тестов, соединенных в систему, позволяет судить о соматическом здоровье человека и может быть использован для скрининговых исследований групп.

Начальные навыки:

1. Открываем Microsoft Excel. Сохраняем файл «Фамилия_Excel» в папочке с номером группы.

2. Откроем Лист 1 и переименуем его в «Задание 1», для этого два раза щелкните по названию «Лист1». Введите название.

3. Ввод данных: В ячейку А1 вводим число 2. В ячейку А2 – 4. В ячейку А3 – 8. В ячейку А4 – 9. В ячейку В1 – 2 (рис. 4).

4. Ввод формулы=А1+В1. Выделим ячейку С1. Вводим формулу: =А1+В1, нажимаем Enter. Сделаем активной ячейку с формулой С1, для этого курсор мыши подведем к нижнему правому углу ячейки, на экране появляется черный плюс (вместо белого плюса), нажимаем на него и растягиваем вниз до ячейки С4. Посмотрите на формулы в ячейках С1–С5.

5. Ввод формулы=А1+$В$1. Выделим ячейку D1. Вводим формулу: =А1+$В$1 и копируем ее по столбцу до ячейки D4. Сравните полученные значения и формулы с результатами в пункте 4.

Рис. 4. Относительная и абсолютная адресация

6. Вставка новой строки. Выделите первую строку, для этого щелкните правой кнопкой мыши по заголовку строки (1) и в контекстном меню выберите «Вставить» (рис. 5).

Рис. 5. Вставка новой строки

7. Объединение ячеек. В ячейку С1 введите « ». Выделите диапазон ячеек С1–D1 и нажмите «Объединить и поместить в центр» (вкладка Главная, группа Выравнивание, рис. 6). Чтобы текст поместился в объединённые ячейки, откройте контекстное меню правой кнопкой мыши и выберите «Формат ячеек». На вкладке «Выравнивание» поставьте галочку «Переносить по словам» и растяните границы ячейки. Для этого: подведите курсор между заголовками 1 и 2 строки и, удерживая левую кнопку мыши, растяните ячейку вниз. Переносить текст на другую строчку в одной ячейке можно с помощью сочетания клавиш ALT+Enter. Используя различные типы выравнивания группы Выравнивание (вкладка Главная) можно отформатировать набранный текст.

Рис. 6. Объединение ячеек

Тема 3. Расчет показателей

1. Весо–ростовой индекс (норма для мужчин 370–400, для женщин 325–375):

масса тела (в грамм)

рост (в см)

2. Жизненный индекс (мужчины 60–65 мл, женщины 50–55мл):

ЖЕЛ (мм³)

масса тела (кг)

3. Силовой индекс (мужчины 65–75%, женщины 45–50%):

сила кисти (кг)

масса тела (кг)

4. Двойное произведение:

ЧСС х АДсист

5. Проба Мартине оценивает скорость восстановления пульса до исходного уровня после выполнения 20 приседаний за 30 сек.

Ход работы:

1. Копирование данных. Открыть файл с исходными данными «Исходные данные задание 1–2». Открыть лист «Исходные данные». Выделите данные и скопируйте (CTRL+C).

2. Перейти на «Лист 2» в файле Excel «Фамилия_Excel» и вставить скопированные в п.1 данные.

3. Расчет весо–ростового индекса

1) Вставить новый столбец.

Выделите столбец D щелчком правой кнопкой мыши по заголовку столбца и в контекстном меню (рис. 7) выберите пункт «Вставить».

2) Ввод заголовка.

В ячейку D1 ввести текст «В–Р индекс, г/см»

Рис. 7. Вставка нового столбца

3) Ввод формулы =B2/C2

Выбрать ячейку D2 и ввести в рабочую строку формулу =B2/C2 (рис. 8),
нажать Enter.

4) Копирование формулы. Растянуть формулу по столбцу для всех данных.

Рис. 8. Ввод формулы =B2/C2

Выделить ячейку D2 с формулой, курсор мыши подвести к нижнему правому углу ячейки до появления черного плюса. Удерживая нажатой левую кнопку мыши, растянуть выделенную область до последней ячейки списка. В каждой ячейке появляется значение индекса для каждого обследуемого.

5) Округление значений до сотых долей (изменение количество знаков после запятой в выделенных ячейках).

Открыть контекстное меню щелчком правой кнопкой мыши по заголовку столбца D и выбрать «Формат ячейки…» (рис. 9). На вкладке «Число» выберем «Числовой», обозначим число десятичных знаков – 2 (рис. 10).

Рис. 9. Открытие «Формат ячеек…»

Рис. 10. Изменение количество знаков после запятой

4. Расчет Жизненного индекса

Для расчета показателя жизненного индекса требуется перевести вес тела обследуемого из единиц измерения грамм в килограмм.

1) Ввести в ячейку А31 «пересчет в кг» (рис. 11), в ячейке В31 указать количество грамм, содержащихся в 1 кг («1000»).

2) Создать столбец для показателя жизненного индекса.

3) Ввести в ячейку F2 (рис. 11) формулу «=Е2/В2*$B$31» (знак $ означает абсолютную ссылку, которая при копировании формулы в другие ячейки не изменяется).

4) Копировать формулу для всех данных.

5) Изменить количество знаков после запятой.

Рис. 11. Расчет Жизненного индекса

5. Расчет Силового индекса

1) Создать столбец для показателя силового индекса.

2) Ввести в ячейку H2 формулу, учитывая, что для расчета показателя силового индекса требуется перевести вес тела обследуемого из единиц измерения грамм в килограмм (см. п. 6) и в проценты: «=G2/B2*$B$31*100».

3) Копировать формулу для всех данных.

4) Изменить количество знаков после запятой.

6. Аналогично произведите расчет двойного произведения:

ЧСС∙АДсист

7. Окончательный вид рабочего окна представлен на рисунке 12.

Рис. 12. Расчет всех показателей

8. Сохранить, полученный результат.

Список используемой литературы

1. Макарова Н.В., Волков В.Б., Информатика: учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2011. 576 с.

2. Государственный стандарт РФ «Защита информации. Порядок создания автоматизированных систем в защищенном исполнении» (ГОСТ Р 51583-2000).

3. Ершов А.П. Информатика: предмет и понятие. Кибернетика. Становление информатики. –М.: Наука, 1986.

4. Лаптев В.В., Швецкий М.В. Методическая система фундаментальной подготовки в области информатики: теория и практика многоуровневого педагогического университетского образования. СПб, Изд-во СПбГУ, 2000.

5. Колин К.К. Социальная информатика: учебное пособие для вузов. М.: Фонд «Мир», 2003 г.

6. Техническая библиотека комплекта ресурсов Office 2010. (http://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=181453&clcid=0x419) на дату публикации.

Содержание

Предисловие. 3

Тема 1. Теоретические основы Microsoft Office Excel 6

Тема 2. Практические основы.. 11

Тема 3. Расчет показателей. 13

Тема 4. Оценка физического развития (здоровья) 17

Приложение 1. ………………………………………………………………………………………… 34

Приложение 1

Тишков А.В., Омирова Н.И., Рубинский А.В., Родионова Е.А.,