Medical Informatics

EnglishTürkçe

CHAPTER


DOI :10.26650/B/ET07.2022.012.23   IUP :10.26650/B/ET07.2022.012.23    Full Text (PDF)

Digital Twins and Modeling of Medical Systems

Zerrin Ayvaz Reis, Nilgün Bozbuğa

In medical sciences, people’s health data can be monitored instantly through digitalization of health records and wearable technologies, and these data are used for holistic solutions within the scope of health protection and the development of preventive health services. The digitalization process in health is not one-sided, but its use has become more efficient through its interactions with new technologies and automation. The experience gained with the use of digital technology in health services can be continuously improved. Digital twin technology also plays an important role in improving healthcare. A digital twin is a virtual model of a product, process, or service. A digital twin uses real data about a real-life object or system as input, then generates predictions or simulations of how the real object or system will react based on these inputs. This system of modeling medical informatics in health institutions and in the health system in general allow patient safety to be ensured without causing risks or ethical problems that may have serious consequences in the field of health. This research conducts a pilot case study by examining the systems and applications that use digital twin technology in the field of health informatics in the world and in Turkey. As the subject of the case study, the modeling has been planned for general and detailed modeling, and wearable (i.e., smart) technological devices, a system-specific decision support system, and telemedicine application were taken into consideration as the information technology tools that should be included in the automation system. The study uses within its scope the unified modeling language (UML) methodology, which helps develop object-oriented software, in the analysis and design stages of the pilot application of the automation system. The study uses the Violet UML Editor 2.1.0 to model the automation system, conducting and presenting a general and detailed modeling of the system with use-case diagrams.


Keywords: management information systems, Internet of Healthcare Things (IoHT), Internet of Medical Things (IoMT), digital twins, digital patient, health software project management, software modeling, UML
DOI :10.26650/B/ET07.2022.012.23   IUP :10.26650/B/ET07.2022.012.23    Full Text (PDF)

Dijital İkiz ve Tıbbi Sistemlerin Modellemesi

Zerrin Ayvaz Reis, Nilgün Bozbuğa

Tıp bilimlerinde sağlık kayıtlarının dijitalleşmesi ve giyilebilir teknolojiler yoluyla kişilerin sağlık verilerinin anlık olarak izlenebilmektedir ve sağlığın korunması ve önleyici sağlık hizmetlerinin gelişmesi kapsamında bütünsel çözümlerde kullanılmaktadır. Sağlıkta dijitalleşme süreci tek yönlü olmayıp, yeni teknolojilerle, otomasyonla etkileşimle kullanımı daha verimli olmaktadır. Sağlık hizmetlerindeki dijital teknoloji kullanımı ile elde edilen deneyim sürekli iyileştirilebilmektedir. Dijital ikiz teknolojisi de sağlık hizmetlerinin iyileştirilmesi konusunda önemli bir rol oynamaktadır. Dijital ikiz, bir ürünün, sürecin veya hizmetin sanal bir modelidir. Bir dijital ikiz, gerçek hayattaki bir nesne veya sistem hakkında gerçek verileri girdi olarak kullanır. Sonrasında bu girdilerden yola çıkarak, gerçek nesnenin veya sistemin nasıl tepki vereceğine dair tahminleri veya simülasyonları üretir.Tıp bilişiminin sağlık kuruluşları ve genel sağlık sistemi içinde sistem modellemesi ile sağlık alanında sonuçları ağır olabilecek risklere ve etik sorunlara yol açmaksızın hasta güvenliğinin sağlanması mümkün olmaktadır. Dünyada ve ülkemizde sağlık bilişimi alanında mevcut dijital ikiz teknolojisi kullanılan sistemler ve uygulamalar genel bir bakış açısı ile incelenerek, pilot vaka çalışması yapılmıştır. Vaka çalışmasına konu olan modelleme Sağlık Profil Sisteminin genel ve detaylı tasarımı için planlanmıştır. Modelleme esnasında otomasyon sistemine dahil edilmesi gereken bilişim teknolojisi araçları olarak giyilebilir (akıllı) teknolojik cihazlar, sisteme özel bir karar destek sistemi ve teletıp uygulaması kullanılması düşünülmüştür. Çalışma kapsamında pilot uygulama otomasyon sisteminin analiz ve tasarım aşamalarında nesneye yönelik yazılım geliştirmek için kullanılan UML metodolojisinden yararlanılmıştır. Otomasyon sistemini modellemek için Violet 2.1.0 CASE aracı kullanılmıştır. Sistemin genel ve detay modellenmesi use case (kullanım durumu) diyagramları ile gerçekleştirilmiş ve çalışmada sunulmuştur.


Keywords: Yönetim bilişim sistemleri, sağlıkta nesnelerin interneti (IoHT), tıbbi nesnelerinin interneti (IoMT), dijital ikiz, dijital hasta, sağlık yazılım projeleri yönetimi, yazılım modelleme, UML

References

  • Ataman, G. (2009). İşletme Yönetimi Temel Kavramlar ve Yeni Yaklaşımlar, İstanbul, Türkmen Kitabevi, ISBN: 9756812402 google scholar
  • Aydın Ö, Karaarslan E. (2020). Covid-19 Belirtilerinin Tespiti İçin Dijital İkiz Tabanlı Bir Sağlık Bilgi Sistemi. Online International Conference of COVID-19 (CONCOVID). 12-14 June 2020, İstanbul, Türkiye google scholar
  • Ayvaz Reis, Z., Bozbuğa, N. (2021). Tıbbi Sistemlerin Modellenmesi. Bozbuğa N, Gülseçen S (eds). Tıp Bilişimi. İstanbul, İstanbul Üniversitesi Yayınevi. 273-297. E-ISBN 978-605-07-0773-1 google scholar
  • Aynacı, İ. (2020). Dijital İkiz Ve Sağlık Uygulamaları. İzmir Kâtip Çelebi Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi. 3(1). 70- 82. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/1095385[Erişim: 10 09.2021] google scholar
  • x. Bernaert, A., Akpakwu, E. (2018). Four ways AI can make healthcare more efficient and affordable. In World Economic Forum. 2018; org/agenda/2018/05/four-ways-ai-is-bringing-down-the-cost-ofhealthcare. google scholar
  • Botkina D, Hedlind M, Olsson B, Henser J, Lundholm T. Digital twin of a cutting tool. Procedia CIRP 2018;72:215-8. google scholar
  • Bozbuğa, N., Kurtulmuş Kosif., F. & Öncül, M.O. (2021). Sağlıkta Dijital Dönüşüm. Bozbuğa N, Gülseçen S (eds). Tıp Bilişimi. İstanbul, İstanbul Üniversitesi Yayınevi.: 523-551. E-ISBN 978-605-07-0773-1 google scholar
  • Bulut, T. (5 Temmuz 2020). İnsanın Dijital İkizi Oluşturulabilir mi? https://www.winally.com/2020/07/insa-nin-dijital-ikizi-olusturulabilir-mi/[Erişim: 31.10.2021] google scholar
  • Burkoski, V., Yoon, J., Hutchinson, D., Solomon, S. & Collins, B.E. (2019). Experiences of Nurses Working in a Fully Digital Hospital: A Phenomenological Study. Nursing Leadership.32(SP):72-85. google scholar
  • Büyükgöze, S,, Dereli, E. (2019). Dijital Sağlık Uygulamalarında Yapay Zeka. VI. Uluslararası Bilimsel ve Mesleki Çalışmalar Kongresi-Fen ve Sağlık 2019; 07-10. google scholar
  • Cheng, Y., Zhang, Y., Ji, P., Xu, W., Zhou, Z., & Tao,F. (2018). Cyber-physical integration for moving digital factories forward towards smart manufacturing: a survey. Int J Adv Manuf Technol 2018;97(1-4):1209-21. google scholar
  • CyberMag. (09.01.2020). Dijital İkiz Nedir, Faydaları Nelerdir? CyberMag. https://www.cybermagonline.com/ dijital-ikiz-nedir-faydalari-nelerdir . [Erişim: 20 08.2021] google scholar
  • Dassault Systemes. (n.d.). The Living Heart Project-A Translational Research Initiative To Revolutionize Cardiovascular Science Through Realistic Simulation. https://www.3ds.com/press-releases/single/dassaultsyste-mes-living-heart-project-reaches-next-milestones-in-mission-to-improve-patient-car/ [Erişim: 31.10.2021] google scholar
  • Fraggetta F., Pantanowitz, L. (2018). Going fully digital: utopia or reality? Pathologica-Journal of the Italian Society;110:1-2. google scholar
  • Goossens P. (2019). Industry 4.0 and the power of the digital twin. Available:https://www. maplesoft.com/ns/ manufacturing/industry-4-0-power-of-the-digital-twin. aspxAccessed: 2019-09-24. google scholar
  • Houten, H.V. (30 Ağustos, 2018). The rise of the digital twin: how healthcare can benefit. Philips. https:// www.philips.com/a-w/about/news/archive/blogs/innovation-matters/20180830-the-rise-of-the-digi-tal-twin-how-healthcare-can-benefit.html [Erişim: 20 08.2021] google scholar
  • Infinia. (14 Temmuz 2021). Medikal Dijital İkizlerin Sağlık Hizmetlerini Geliştirmesinin 21 Yolu. Medikal Dijital İkizlerin Sağlık Hizmetlerini Geliştirmesinin 21 Yolu - INFINIA. [Erişim: 20 10.2021] google scholar
  • Kurtulmuş Kosif, F., Bozbuğa, N. (2021). Dijital Hastane. Bozbuğa N, Gülseçen S (eds). Tıp Bilişimi. İstanbul, İstanbul Üniversitesi Yayınevi, 2021: 553-568. E-ISBN 978-605-07-0773-1 google scholar
  • Legner, C., Eymann, T., Hess, T., Matt, C., Böhmann, T., Drews P., Madche, A., Urbach, N. & Ahlemann, F. (2017). Digitalization: opportunity and challenge for the business and information systems engineering community. Bus Inf Syst Eng;59(4):301-8. google scholar
  • Piette, J.D,, Krein, S.L., Striplin, D., Marinec, N., Kerns, R.D., Farris, K.B., Singh, S., An, L. & Heapy, A.A. . (2016). Patient-centered pain care using artificial intelligence and mobile health tools: protocol for a randomized study funded by the US Department of Veterans Affairs Health Services Research and Development Program. JMIR Rsearch Potocols. 5(2),53. google scholar
  • Philips. (2018). The rise of the digital twin: how healthcare can benefit. https://www.philips.com/a-w/about/ news/archive/blogs/innovation-matters/20180830-the-rise-of-digital-twin-how-healthcare-can-benefit.htm-l[Erişim: 31 10.2021] google scholar
  • Qi, Q., Tao, F., Zuo, Y. & Zhao, D. (2018). Digital twin service towards smart manufacturing. Procedia CIRP;72:237 42. google scholar
  • Sikdar, S., Guha, S.. (2020). Advancements of Healthcare Technologies: Paradigm Towards Smart Healthcare Systems. In Recent Trends in Image and Signal Processing in Computer Vision Springer, Singapore; 113132. google scholar
  • STM ThinkTech. (14.05.2019.). Dijital İkiz Teknolojileri ve Üretime Faydaları, https://thinktech.stm.com.tr/tr/ dijital-ikiz-teknolojileri-ve-uretime-faydalari. [Erişim: 20 08.2021] google scholar
  • Tao, F., Zhang, H., Liu, A. & Nee, A.Y.C. (2018). Digital twin in industry: state-of-the-art. IEEE Trans Industr Inform;15(4):2405-15. google scholar
  • Tao, F., Qi, Q., Wang, L. & Nee, A. (2019). Digital twins and cyber-physical systems towards smart manufacturing and industry 4.0: correlation and comparison. Engineering;5:653-61. google scholar
  • World Health Organization. (2019). Draft global strategy on digital health 2020-2024. Genevre, 2019. google scholar


SHARE




Istanbul University Press aims to contribute to the dissemination of ever growing scientific knowledge through publication of high quality scientific journals and books in accordance with the international publishing standards and ethics. Istanbul University Press follows an open access, non-commercial, scholarly publishing.