第２版

は

じ

め

に

近年，情報通信技術（ICT）の種々の分野への利用・応用は急速に進みつつあり，医療の分野でも例外ではない。医療情報学は，情報を蓄積・分析することで医療の世界で患者サービス，診療，介護，研究などに役立てようとする学問である。その分野には，医療情報システム（病院情報シス
テム，地域医療情報システムなど），生体情報処理，画像処理，人工知能，モデル化とシミュレー
ションなど多岐にわたっている。ここで，医療を取り巻く環境を考えると，医療の高度化，患者数の増加，医学情報（検査・治療方法，薬剤，治療材料など）の増加，医療施設の連携や医療施設と役所の連携などが進行しており，有効な対応のために情報通信技術（医療情報学）が幅広く利用されている。現在，医療・介護施設は医療の知識と情報通信技術を身につけた専門職を要望している。その期待に応えるため医療情報学会では医療情報技師（学会認定資格）の認定試験を実施している。医科系大学・大学院においても今や医療情報学の教授は必須なものになりつつある。医療情報システムは医療情報学の中核であり，患者の健康維持・促進，健康回復および病院における健全経営への支援や国レベルでの経済的効果という点でその有効性は認められつつあることから，医療の世界で活躍する学生・院生が身につけておかなければならいない知識である。筆者らは，十数年間に渡って，コメディカルを養成する大学・大学院で医療情報学を教授してきたが，医療情報学のもつ多様さ（医学，コンピュータ・ネットワーク技術など）の故に苦労が多かった。コメディカルを養成する大学の学生に対して使用する教科書，参考書に適切なものが少ないことから，2006 年に，医療情報学を理解する上で必要な基本的な情報通信技術（理論）と，医療情報学の一分野である医療情報システムについて限定して解説した「医療情報学入門」の第１版を執筆した。第１版は執筆から 10 年ほど経過しており，情報通信技術の進歩は日進月歩であること，それに伴い医療情報システムも変化・発展が目覚ましく，第１版の内容も現状に即していないものとなりつつある。
特に，電子カルテの発展は目覚ましく，小規模病院・医院においても利用されている。また，医療情報システムには，情報視覚化（グラフ表現，データの見える化など）など新たな技術・理論が応用されている。また，医療費分析のための蓄積したデータの活用もすすんでいる。そこで，今回，第１版に最新の概念，技術・理論（医療情報の標準化，医療情報倫理，地域医療情報システム，お薬手帳，病院管理，医療データの利活用）を盛り込み改編したものを執筆した。
最後に，電子カルテシステム（Medical Recepty NEXT）および調剤薬局システム（ReceptyNEXT）について資料を提供して頂いた「株式会社ＥＭシステムズ」に謝意を表します。
2017 年 11 月

樺澤一之（担当：第 1，2，3，6，8，9 章）
豊田修一（担当：第 4，5，7，10 章）

目
第1章

次

医療と情報 ………………………………………………………………………………………

1.1

医療情報システムとは何か……………………………………………………………………

1.2

医療における情報処理技術利用の意義………………………………………………………

第2章

情報処理の基礎 …………………………………………………………………………………

2.1

コンピュータの基礎……………………………………………………………………………

2.1.1

コンピュータの内部でのデータ表現……………………………………………………

⑴

情報の単位 …………………………………………………………………………………

⑵

進 数 ……………………………………………………………………………………

Ａ．

進数の 10 進数への変換………………………………………………………………

Ｂ．10 進数の 2 進数への変換 ………………………………………………………………
Ｃ．

進数の演算 ……………………………………………………………………………

ａ．

⑶

進数の加算／ｂ．

進数の乗算／ｃ．

進数の除算／ｄ．

進数の減算

コンピュータ内部での数値データの表し方……………………………………………

Ａ．固定小数点表示…………………………………………………………………………
Ｂ．浮動小数点表示…………………………………………………………………………
⑷

コンピュータ内部での文字データの表し方……………………………………………

Ａ．EBCDIC コード：Extended Binary Coded Decimal Interchange Code ………
Ｂ．ASCII コード：American Standard Code for Information Interchange ………
Ｃ．JIS コード：JIS code …………………………………………………………………
Ｄ．ユニコード：Unicode …………………………………………………………………
Ｅ．BCD コード：Binary Coded Decimal ………………………………………………
2.1.2

論理と論理演算 …………………………………………………………………………

2.1.3

ハードウエア ……………………………………………………………………………

⑴

制御装置（Control Unit） ………………………………………………………………

Ａ．命令制御…………………………………………………………………………………
Ｂ．割り込み制御……………………………………………………………………………
⑵

演算装置（arithmetic unit） ……………………………………………………………

⑶

記憶装置……………………………………………………………………………………

Ａ．主記憶装置………………………………………………………………………………

目

次

Ｂ．補助記憶装置……………………………………………………………………………
ａ．磁気ディスク（固定ディスク）装置／ｂ．フラッシュメモリデバイス／
ｃ．CD 装置と DVD 装置／ｄ．光磁気ディスク装置／ｅ．磁気テープ装置⑷

入力装置……………………………………………………………………………………

⑸

出力装置……………………………………………………………………………………

⑹

入出力インタフェース……………………………………………………………………

⑺

バス（bus） ………………………………………………………………………………

⑻

パソコンで利用されている種々のコネクタ……………………………………………

2.1.4

ソフトウエア ……………………………………………………………………………

2.2

ネットワークの基礎 …………………………………………………………………………

2.2.1

ネットワークのプロトコル ……………………………………………………………

⑴

OSI 参照モデル ……………………………………………………………………………

⑵

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol） ……………………

⑶

IP アドレス（Internet Protocol Address）……………………………………………

2.2.2

ネットワーク・システムの種類 ………………………………………………………

⑴

LAN（Local Area Network）……………………………………………………………

Ａ．トポロジー………………………………………………………………………………
ａ．スター型（Star）／ｂ．バス型（Bus）／ｃ．リング型（ループ型）（Ring／Loop）

Ｂ．データ転送手順…………………………………………………………………………
ａ．CSMA／CD 方式（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）／
ｂ．トークン・リング方式（Token Ring）／
ｃ．スロッテッド・リング方式（Slotted Ring）

Ｃ．LAN の種類 ……………………………………………………………………………
ａ．イーサネット（Ethernet）／ｂ．FDDI（Fiber Distributed Data Interface）／
ｃ．ATM（Asynchronous Transfer Mode）

Ｄ．ネットワークの接続……………………………………………………………………
ａ．NIC（Network Interface Card）／ｂ．ターミネータ（Terminator）／
ｃ．トランシーバ（Transceiver）／ｄ．リピータ（Repeater）／ｅ．ハブ（Hub）／
ｆ．ブリッジ（Bridge）／ｇ．ルータ（Router）／ｈ．ブルータ（Brouter）／
ｉ．スイッチング・ハブ（Switching hub）⑵

WAN またはグローバルネットワーク（Wide Area Network，Global Network）…

Ａ．加入電話回線……………………………………………………………………………
Ｂ．パケット交換回線（Packet Switching Line）………………………………………
Ｃ．ISDN（Integrated Services Digital Network） ……………………………………
Ｄ．高速回線（ブロードバンド）…………………………………………………………

目

⑶

次

インターネット（Internet） ……………………………………………………………

Ａ．インターネット上のアドレス…………………………………………………………
Ｂ．LAN サーバ ……………………………………………………………………………
ａ．ファイアウォールサーバ（Firewall Server）／ｂ．WWW サーバ（WWW Server）／
ｃ．プロキシサーバ（Proxy Server）／ｄ．メール・サーバ（Mail Server）／
ｅ．ダイアルアップ・サーバ（Dial up Server）

Ｃ．インターネットの活用…………………………………………………………………
ａ．情報の交換（電子メール：Electronic Mail）／ｂ．１対他の情報伝達／
ｃ．情報の検索（ＷＷＷなど）／ｄ．ファイルの交換（FTP：File Transfer Protocol）／
ｅ．コンピュータの遠隔操作（Telnet）

2.3

情報セキュリティ ……………………………………………………………………………

2.3.1

情報セキュリティに対する脅威 ………………………………………………………

⑴

盗み聴き（盗聴）・盗み見 ………………………………………………………………

⑵

漏

⑶

改 ざ ん……………………………………………………………………………………

⑷

なりすまし…………………………………………………………………………………

2.3.2

情報セキュリティに対する対策 ………………………………………………………

⑴

暗洩……………………………………………………………………………………

号……………………………………………………………………………………

Ａ．秘密鍵暗号方式（secret key encryption system）…………………………………
Ｂ．公開鍵暗号方式（public key encryption system）…………………………………
⑵
2.4

認証と認証局………………………………………………………………………………

データベース …………………………………………………………………………………

2.4.1

階層型データベース ……………………………………………………………………

2.4.2

ネットワーク型データベース …………………………………………………………

2.4.3

関係データベース ………………………………………………………………………

⑴

SQL（Structured Query Language） …………………………………………………

⑵

データベースの定義………………………………………………………………………

⑶

データ操作…………………………………………………………………………………

Ａ．SELECT コマンド ……………………………………………………………………
Ｂ．INSERT コマンド ……………………………………………………………………
Ｃ．UPDATE コマンド ……………………………………………………………………
Ｄ．DELETE コマンド ……………………………………………………………………
⑷

正 規 化……………………………………………………………………………………

Ａ．第 1 正規化………………………………………………………………………………
Ｂ．第 2 正規化………………………………………………………………………………

目

次

Ｃ．第 3 正規化………………………………………………………………………………

第3章

医療情報倫理 ……………………………………………………………………………………

3.1

医療情報の取扱いに関する倫理 ……………………………………………………………

3.2

医療情報の取扱い ……………………………………………………………………………

第4章

医療情報の特性 …………………………………………………………………………………

4.1

4.1.1

診 療 録 …………………………………………………………………………………

4.1.2

紙カルテから電子カルテへ ……………………………………………………………

4.1.3

医療情報の種類 …………………………………………………………………………

4.1.4

医療情報の特性 …………………………………………………………………………

4.2

医療情報システムの特性 ……………………………………………………………………

4.2.1

企業のデータ処理プロセスと医療のデータ処理プロセス …………………………

4.2.2

効率と倫理のトレードオフ ……………………………………………………………

4.2.3

医療情報の相互運用性と標準化 ………………………………………………………

4.2.4

医療情報システムの安全管理 …………………………………………………………

4.2.5

電子化 3 原則 ……………………………………………………………………………

4.3

第5章

医療情報の種類と特性 ………………………………………………………………………

医療情報システム発展の経緯と現状 ………………………………………………………

4.3.1

発展の経緯 ………………………………………………………………………………

4.3.2

電子カルテの普及率 ……………………………………………………………………

4.3.3

レセプトの電算化 ………………………………………………………………………

電子カルテシステム …………………………………………………………………………

5.1

オーダエントリシステム ……………………………………………………………………

5.1.1

オーダエントリシステムの概要 ………………………………………………………

5.1.2

オーダ種類 ………………………………………………………………………………

5.1.3

オーダエントリシステム導入前後の比較 ……………………………………………

5.1.4

オーダの流れ ……………………………………………………………………………

5.2

電子カルテシステムの機能 …………………………………………………………………

5.2.1

電子カルテと診療情報…………………………………………………………………

5.2.2

情報の一元管理…………………………………………………………………………

5.2.3

統合的ビュー……………………………………………………………………………

5.2.4

データの収集・入力・集積……………………………………………………………

5.3

看護系システム………………………………………………………………………………

目

5.3.1

看護と電子カルテシステム……………………………………………………………

5.3.2

クリニカルパス…………………………………………………………………………

5.3.3

看護管理支援システム…………………………………………………………………

5.4

診療支援機能と予約機能……………………………………………………………………

5.4.1

電子カルテシステムの診療支援機能…………………………………………………

5.4.2

看護業務における支援…………………………………………………………………

5.4.3

予約機能…………………………………………………………………………………

5.5

電子カルテシステムの実際…………………………………………………………………

5.5.1

胃内視鏡検査の患者の場合……………………………………………………………

⑴

診療エピソード …………………………………………………………………………

⑵

月16 日 …………………………………………………………………………………

⑶

月21 日 …………………………………………………………………………………

5.5.2

糖尿病患者の場合………………………………………………………………………

⑴

診療エピソード …………………………………………………………………………

⑵

月 5 日 …………………………………………………………………………………

⑶

月 10 日…………………………………………………………………………………

5.6

システム管理…………………………………………………………………………………

5.6.1

利用者教育………………………………………………………………………………

5.6.2

利用者管理………………………………………………………………………………

5.6.3

高信頼性システム………………………………………………………………………

5.6.4

信頼性の指標……………………………………………………………………………

5.6.5

システムの稼働率………………………………………………………………………

5.7

第6章

次

電子カルテシステムの今後…………………………………………………………………

5.7.1

電子カルテシステムの展開……………………………………………………………

5.7.2

ヒューマンコンピュータインタラクション…………………………………………

部門システム …………………………………………………………………………………

6.1

医事システム…………………………………………………………………………………

6.1.1

日本の社会保険制度……………………………………………………………………

⑴

医療保険 …………………………………………………………………………………

⑵

年金保険 …………………………………………………………………………………

⑶

業務災害補償保険 ………………………………………………………………………

⑷

雇用保険 …………………………………………………………………………………

⑸

介護保険 …………………………………………………………………………………

6.1.2

医療保険の仕組み………………………………………………………………………

目

次

6.1.3

医事システムの機能……………………………………………………………………

⑴

初診患者管理 ……………………………………………………………………………

⑵

患者受付 …………………………………………………………………………………

⑶

外来カルテ管理 …………………………………………………………………………

⑷

会計・収納 ………………………………………………………………………………

⑸

保険請求 …………………………………………………………………………………

⑹

医事統計 …………………………………………………………………………………

⑺

マスター管理 ……………………………………………………………………………

⑻

他システム連携 …………………………………………………………………………

6.1.4

レセプト電算処理（レセ電算）システム……………………………………………

6.2

臨床検査システム……………………………………………………………………………

6.2.1

検査オーダ関連システム………………………………………………………………

6.2.2

臨床検査室システム……………………………………………………………………

⑴

血液，生化学などの検査 ………………………………………………………………

⑵

細菌検査システム ………………………………………………………………………

⑶

病理検査システム ………………………………………………………………………

6.3

看護システム…………………………………………………………………………………

6.4

薬剤システム…………………………………………………………………………………

6.5

給食システム…………………………………………………………………………………

6.6

病歴システム…………………………………………………………………………………

6.7

放射線情報システム…………………………………………………………………………

6.7.1

RIS ………………………………………………………………………………………

6.7.2

PACS ……………………………………………………………………………………

6.8

第7章

物品管理システム（SPD システム）………………………………………………………

地域連携システム・医療を支えるシステム ……………………………………………

7.1

地域医療連携システム………………………………………………………………………

7.1.1

医療機能分化……………………………………………………………………………

7.1.2

地域連携ネットワーク…………………………………………………………………

7.1.3

地域連携クリニカルパス………………………………………………………………

7.2

介護保険制度と関連システム………………………………………………………………

7.2.1

介護保険制度と地域包括ケアシステム………………………………………………

7.2.2

介護情報システム………………………………………………………………………

7.2.3

訪問看護業務支援システム……………………………………………………………

7.2.4

介護関連システム………………………………………………………………………

目

7.3

遠隔医療・スマートフォンによる健康管理………………………………………………

7.3.1

遠隔医療…………………………………………………………………………………

7.3.2

スマートフォンによる健康管理………………………………………………………

7.3.3

スマートフォンによる健康管理の実際………………………………………………

7.4

医薬品とお薬手帳……………………………………………………………………………

7.4.1

医薬品の分類……………………………………………………………………………

7.4.2

医療用医薬品……………………………………………………………………………

7.4.3

お薬手帳…………………………………………………………………………………

7.5

第8章

次

調剤薬局システム……………………………………………………………………………

7.5.1

調剤薬局と処方医………………………………………………………………………

7.5.2

調剤薬局システムの実際………………………………………………………………

⑴

調剤エピソード …………………………………………………………………………

⑵

月 21 日の調剤…………………………………………………………………………

医療情報の標準化 ……………………………………………………………………………

8.1

標準化のためのプロセス……………………………………………………………………

8.2

交換規約，用語やコード，フォーマット…………………………………………………

8.2.1

交換規約…………………………………………………………………………………

⑴

HL7（Health Level Seven） …………………………………………………………

⑵

DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine）……………………

8.2.2

用語やコード……………………………………………………………………………

⑴

病名

ICD‑10（International Statistical Classiﬁcation of Diseases and Related

Health Problems）

第9章………………………………………………………

⑵

医薬品 HOT コード（Standard Master for Pharmaceutical Products）…………

⑶

検査 JLAC10 ……………………………………………………………………………

⑷

画像 JJ1017 ………………………………………………………………………………

8.2.3

フォーマット……………………………………………………………………………

病院管理と安全管理 …………………………………………………………………………

9.1

病院管理………………………………………………………………………………………

9.1.1

病院管理のための情報分析……………………………………………………………

9.1.2

病院管理のためのデータ………………………………………………………………

9.2

安全管理（リスクマネージメント）………………………………………………………

9.2.1

医療におけるリスク……………………………………………………………………

9.2.2

医療におけるリスクマネージメント…………………………………………………

第 10 章医療データの利活用 ………………………………………………………………………

10.1

データウエアハウス ………………………………………………………………………

10.1.1

業務系データベースと情報系データベースの比較 ………………………………

10.1.2

データウエアハウスの特徴 …………………………………………………………

10.1.3コンセプト・ハイアラーキ …………………………………………………………

10.2

情報視覚化 …………………………………………………………………………………

10.2.1グラフ表現 ……………………………………………………………………………

10.2.2

データの見える化と情報視覚化技術 ………………………………………………

10.3

データヘルス計画とレセプトデータベース ……………………………………………

10.3.1

生活習慣病の予防と特定健康診査 …………………………………………………

10.3.2

データヘルス計画 ……………………………………………………………………

10.3.3

NDB と KDB …………………………………………………………………………

10.3.4

保健統計調査 …………………………………………………………………………

10.3.5

政府統計ポータルサイト（e-Stat）…………………………………………………

10.4

地域の健康課題の分析 ……………………………………………………………………
保健統計の指標 ………………………………………………………………………

10.4.2

健康課題分析の例 ……………………………………………………………………

⑴

例１：平均寿命，健康寿命，死因別年齢調整死亡率の把握 ………………………

⑵

例

索

10.4.1：対象集団の介護状況の特徴の把握 ……………………………………………

引 …………………………………………………………………………………………

第１章

医療と情報

情報は現在世の中に広く使用されているが，人類の歴史とともに存在するものである。ただし，人間が情報として認識されるようになったのは，20 世紀半ばになってからであり，一般の人々が情報について認識するようになったのは，種々の情報機器が使用されるようになった今世紀の後半からであろう。コンピュータやネットワークの進歩は，情報化社会という言葉を生み出し，また，
Alvin Toﬄer 1 は，情報化の時代を農耕時代，産業革命につぐ人類文化の「第三の波」といっている。情報とは，広辞苑では「あることがらについての知らせ」とか「判断を下したり行動を起こしたりするために必要な知識」と説明されている。また，別の著書では「情報とは，事象，事物，過程，事実などの対象について知りえたことで，概念を含んでおり，一定の文脈の中において特定の意味をもつもの，意味のあるデータ（data）」と説明されている。ここで，データとは，情報と区別して，「情報の表現であり，伝達，解釈，処理などに適するように形式化，符号化されたもの。
また，再度情報として解釈できるもの」と解釈する著書もある。
次に情報を医療の世界に限定した医療情報とは何かについて考える。医療情報とは何かについて，またその定義を明確にするのは難しい。医療情報が使われる場所やケースによってその定義は異なるが，一般的に，医療情報「医療情報システム編」に定義されているように「医療の実践に伴って生じる情報一般」とするのが適切であろう。医療従事者側，患者側からながめて見た場合，その内容は異なってくる。医療従事者側の情報とは医療従事者が研究や治療に用いる情報で，治療を施す立場の情報であり，医学的専門知識を前提にしていること，情報量・質ともに広く深いことなどである。患者側から見た場合の情報は，治療を受ける立場の情報であり，専門的知識は無いか少なく，情報が個々人により限定されるなどである。
医療情報を学問としてとらえる医療情報学は，その歴史的な背景は比較的新しく，学問的に確立されたのは十数年前である。このように医療情報学は比較的新しい学問であるが，情報処理技術（Information Technology）の世界的発展にともない，近年，加速度的にその内容を充実させてい1

アルビン・トフラー（Alvin Toﬄer）：1980 年代に活躍した文明批評家・未来学者であり，著作に “The Third
Wave”（第三の波 エレトロニクス革命によるハイテクノロジー時代の到来）がある。

第１章

医療と情報

る。医療情報学（Medical Informatics）と医療情報処理（Medical Information Processing），どちらの言葉を使ったらよいか判断に迷うが，本書では，比較的広い意味の医療情報学を使用する。医
療情報学には各種の分野があり，そのカテゴリ化については論議があるが，医療情報システム（病院情報システム，地域医療情報システムなど），生体情報処理，画像処理，人工知能，モデル化とシミュレーションなど多岐にわたっている。また，これらは，多岐の数学理論，情報処理論などをベースに成立している。これらのすべてを解説することは，入門という内容から適切でない。したがって，本書では情報処理技術の基礎，医療情報システム（特に病院システム）を中心として概説する。最近の病院情報システムでは電子カルテの普及が目覚ましく，特に電子カルテシステムについては詳述する。情報システムを構築した場合，安定した運用を行う必要があるが，情報システム
は様々な危険にさらされており，その危険からシステムを守る対策や障害が起こった場合の対応，また，システムの機能追加，修正，システムソフトのバージョンアップなども行わなければならない。このような情報システムの安定運用のための管理（リスクマネージメント）についても最後の章で解説する。

.

医療情報システムとは何か

医療情報システムについての定義は定まったものはなく，しいていえば「医療の実践によって発生する情報を取り扱うシステム」といってよいであろう。医療情報システムの明確な定義はなく，概念的な定義や具体的定義がある。本書では，具体的に医療情報システムを，病院情報システム，
安全管理（リスクマネジメント）システム，地域医療情報システム，遠隔医療システム，介護・福祉情報システム，医学研究情報システム，行政システムとしてとらえ，各システムについて解説する。

.

医療における情報処理技術利用の意義

医療機関・福祉施設・行政など，あらゆる医療の分野で情報処理技術は利用されており，患者自身も情報処理技術の利用者である。医療機関（病院）での利用は，医事会計の効率化という病院経営的要求から始まり，オーダリングシステム 2 として発展してきた。現在は，診療録や放射線検査
結果をコンピュータに入力する電子カルテが利用されている。利用目的も，経営的な支援から，正確・迅速な情報の伝達，高度医療提供の支援や患者への情報提供ツールなどに変化してきた。行政においても，迅速でかつ効率的なサービスを提供するためには情報処理の技術が不可欠である。介護保険は地域の行政と密接な関係があり，介護保険システムは社会保険システムと連携して，高齢2

医師がデータの発生したところでデータをコンピュータに入力し，会計，治療，検査などの医療行為に利用する
コンピュータシステム。

1.2

医療における情報処理技術利用の意義

者台帳管理業務，要介護者認定業務，介護保険事業計画策定など広範囲な利用が進められている。
インターネットの普及・発展により患者自身，医療関連ホームページの閲覧によって病気についての情報，薬剤情報，医療機関情報，検査に関する情報などを知ることができる。また，患者は在宅ケアシステムにより自宅で専門医の診断や診療の支援を受けることができる。
前述のように，情報が認識されるようになったのは 20 世紀になってからであり，その処理技術
は，生体から観測される信号の分析に適用されたのが最初であろう。その後，CT や MRI の開発にみられるように，情報あるいは情報処理技術は，医療の分野においてもその影響の度合いを深めている。
ここで，医療と情報システムについて考えてみよう。患者や地域住民，広くは国民全体が医療・福祉に対して最も期待するものは，癌の新薬の開発や放射線治療法などの治療的なもの，浸襲性が少ない精密な検査法，病院の待ち時間の解消，介護保険システムの充実など非常に広範囲に及ぶ。
ただ，本質的には，患者の速やかな健康回復の促進と健常人の健康維持であろう。したがって，情報システムあるいは情報処理技術は，その効果的支援を行うものでなくてはならない。例えば，
病院でのコンピュータを利用した放射線検査機器（CT，MRI など）やそれらの画像をコンピュー
タに蓄積・通信するシステム（PACS：Picture Archiving & Communication System）開発は，患者に苦痛を与えることなく，正確な病気診断を行うことを可能にした。また，オーダリングシス
テムを中心とする HIS（Hospital Information System）は，待ち時間の解消や正確な診療情報の伝達を可能にしたことで，患者に対するサービスの向上を実現した。また，介護保険におけるその重度を決定するシステムは，迅速かつ正確に要介護度の判定を行うことで被介護者への支援となっている。いずれも，突き詰めていくと，直接・間接的に患者や被介護者の速やかな健康回復と健康維持に効果をあげている。情報処理技術のもう一つの側面は，増大する医療費への対応の期待であろう。アメリカでは，医療費の膨張に対応するため DRG‑PPS3 方式が導入されたが，DRG 体制の中で，病院は一定の在院日数の中で，費用の節減と，同時に質の高いケアの提供，さらによい状態での退院をさせなければならなくなった。これを解決するツールとして考え出されたのがクリティカ
ル・パス（Critical Path）である。クリティカル・パスの運用により一層の経済的効果・質の高いケアを提供するには情報処理技術や情報システムの利用が不可欠である。例えば情報処理技術を効果的に利用した臨床マネージメントツールなどを導入することで，現在の医療費の高騰を抑制できる可能性はある。以上のように情報処理技術は，患者の健康維持・促進，健康回復および病院における健全経営への支援や国家レベルでの経済的効果という点でその有効性は認められつつあり，医療，患者，あるいは国の立場からのいずれにおいても，情報処理技術および情報処理技術革命の推進は意義あることと考えられる。

3

DRG‑PPS（Diagnostic Related Groups/Prospective Payment System）：診断群分類／包括支払い方式の略。医療費の定額払い方式であり，各種の疾病を医療資源の必要度から数百程度の診断群に分類して（DRG），その診断群ごとに標準的な医療費を定めて支払う（PPS）方法のことをいう。

第２章

情報処理の基礎

医療情報学は，多岐にわたる数学理論，情報処理論（コンピュータアーキテクチャー，ネット
ワーク論など）に基礎がおかれている。本章では，医療情報学を理解する上で必要な，基本的な情報処理理論について解説する。

.

コンピュータの基礎

コンピュータという言葉が用いられるようになってから，現在のような小型・高速なものが出現するまでの発展段階は過去 50 年から 60 年間の非常に短期間の間であった。その短期間の間に急速な発展を遂げたコンピュータではあるが，それ以前に種々の計算用具や計算機が開発され使用されており，その歴史は 5,000 年ほどである。現在のコンピュータは，計算用具や計算機械を考慮した
5,000 年の歴史の１％の期間で飛躍的な発展を遂げている。
コンピュータの動作の仕組（プログラム内蔵方式，stored program system）は，1945 年にフォン・ノイマン（J. V. Neumann）が「電子計算機の論理設計序論」の中で発表し，現代のコンピ
ュータに引き継がれている。プログラム内蔵方式の概念は，計算手順をコンピュータ内にあらかじ
め記憶させておき，その手順を順次取り出して計算を実行するものであり，この新しい方式を取り入れた最初のコンピュータが，1949 年にケンブリッジ大学のウィルクス（M. V. Wilkes）らによって開発された EDSAC（Electronic Delay Storage Automatic Computer）である。このとき初めてコンピュータ（computer）という言葉が用いられた。
コンピュータはハードウエア（hardware）とソフトウエア（software）で構成されている。ハードウエアはコンピュータの機械そのものを表す言葉であるが，コンピュータは機械（ハードウエア）だけでは動かない。電気製品を利用する場合，人間がボタン操作で種々の指示を機械に対して行い作動させるが，それと同じようにコンピュータを動かすためには，コンピュータに対して人間が情報の処理手順に従った一連の命令を与え，コンピュータはその命令に従い作動する。それらの命令群がソフトウエアである。

第２章

2.1.1
⑴

情報処理の基礎

コンピュータの内部でのデータ表現

情報の単位

コンピュータは，「ある」か「ない」かの 2 値情報を扱っており，電子回路を用いて構成されている。電子回路で情報を扱うには電圧の高低を用いるのが便利であり，この電圧の高低を数字の「」と「」で表現している。通常，コンピュータの内部で用いるデータは「

」と「

」の

みであり，これを論理（logic）といい，この一対の組合せをビット（bit）と呼んでいる。ビット（ビット）はコンピュータで扱われる最小の単位である。我々が日常扱う数字は

，

，……，

の 10 種類記号を用いており，この数の体系を 10 進法（decimal system）といい，10 進法で表された数を 10 進数（decimal digit）という。これに対して，コンピュータ内部でデータ表現である「」からなる数の体系を 進法（binary system）といい，」と「進数（binary digit）という。ビットは binary digit の略語である。

進法で表された数をビットでは，「ある」か「ない」か「真」か「偽」かのような二者択一的な状態しか表現できないが，複数のビットを組合せる
ことで中間的な状態が表現できる。さらに，より多くのビットを用いることで細やかな状態やたくさんの種類を持つ情報を区別して表現できる。ビット（ｂ）は情報を表現するための基本的な最小単位であり，

桁の進数で表現される情報は 1 ビット，桁で 2 ビット，桁で 3 ビット，……

という。扱う情報が多くなるとこのビットの単位は小さすぎるので 8 ビット単位にまとめて扱う場
合が多く，ビットの集まりを 1 バイト（byte）といい 1［B］のように表現する。長さや重さの単位は，1 km＝1,000 m や 1 kg＝1,000 g のように 103＝1,000 倍にキロ（k）という接頭語をつけて大きな距離や重さに対応している。情報の単位では，210＝1,024 ごとに接頭語をつけ，1,024B＝
1KB，1,024KB＝1MB，1,024MB＝1GB，1,024GB＝1TB を用いている。接頭語 K，M，G，T はそれぞれ「キロ］「メガ」「ギガ］「テラ」と読む。10 進数の演算で 11 番目の数字 10 は 9 ＋ 1 の桁上がりで作られるが，進数の 3 番目の数字は 1 ＋ 1 の桁上がりで作られる。すなわち，10 進演

算では

進演算では 1 ＋ 1＝10 である。

⑵

＋ 1＝10 で，進数

コンピュータの内部では，「ある」か「ない」かの 2 値情報を扱っており，それを「」と「」で表現していることは前述したが，ここで 2 進法について概説する。
10 進数の 2 は 2 進数ではどのように表現されるであろうか。10 進数で，10 は 9 ＋ 1＝10（桁上がり）で作成されるように，（10 進数）は，

10 進数の加算

進数の加算

1
＋
1
――――
2

1
＋
1
――――
10

同様に，10 進数の 3 は以下のように表される。

進数で 1 ＋ 1＝10（桁上がり）で作られる。

2.1

コンピュータの基礎

10 進数の加算

進数の加算

1
＋
2
――――
3

1
＋ 10
――――
11

11 と書くと 10 進数では十一，進数では三を意味する。ここで，10 進数と 2 進数を区別するため，10 進数→ 11（10），２進数→ 11（2）として表現する。
Ａ．

進数の 10 進数への変換

我々は日常 10 進数を用いて数値を表現している。数字を 7，6，7 の順に並べで 767 のように書き「七百六十七」と読む。これは数字が書かれている位置（桁）が意味を持っていることを示しており，このような表現を位取り記数法という。数字はその位置により異なる数値を表現して21いる。これを数学的に表現すると次式のように，10 ，10 ，100 の重みをつけて表すことができ，この重みを基数（radix）という。
767（10）＝ 7 × 102 ＋ 6 × 101 ＋ 7 × 100
このように各位に重みをつけて書き表す方法を基数記数法（radix numeration system）という。
また，位取り記法ともいう。10 進数の基数は 10 であり，で，ある基数で表した進数を別の基数で表したtransmission）という。情報科学の世界では，進数に変換することを基数変換（radix

進数のほかに，数（hexadecimal number）がよく使用される。 進数の
＝
とする。

−1

… 1 0（ ）＝

−2

×

−1

−1

＋

×

−2

進数の基数は 2 となる。基数記数法−2…

進数（octal number）や 16 進

を 10 進数に変換するには× 1＋ 0 ＝

1−1… 0（10）−2

進数の 765（8）を 10 進数に変換するには765（8）＝7×82＋6×81＋5×80＝501（10）であり，16 進数の B65E（16）はB65E（16）＝11×163+6×162＋5×161＋14×160＝46686（10）となる。16 進数の A，B，C，D，E，F は 10，11，12，13，14，15 を示す。
Ｂ．10 進数の 2 進数への変換
10 進数を 進数に変換するには，商が 0 になるまで基数で割り，余りを下式のように下から順に並べたものが変換された数値である。例として 18（10）を 2 進数に変換する。なお，最後の割り算は，余りが一つ前の商と同じであるので省略する。
余り

答え

（２）

……
……
……
……
Ｃ．

進数の演算

10 進数の演算では，加算，減算，乗算，除算（四則演算）があるが，進数でも同様に演算が第２章

情報処理の基礎

行われる。
ａ．

進数の加算

最初に２進数の加算は，次の「進数の加算の規則」が用いられる。

0＋0＝0
0＋1＝1
1＋0＝1
1 ＋ 1 ＝ 11
10 進数の 6（10）と 5（10）を 10 進数演算により加算すると 11（10）になる。10 進数の 6（10）と 5（10）は，それぞれ 2 進数の 110（2）と 101（2）であるから，上の 2 進数の加算の規則を適用し 2 進数の加算をすると，以下のように 1011（2）となる。
10 進数
6（10）
＋
5（10）
―――――
11（10）ｂ．

進数
110（2）＋
101（2）――――――
1011（2）進数の乗算

２進数の乗算には，加算と同様に，次の乗算の規則を適用して計算を行う。
0×0＝0
0×1＝0
1×0＝0
1×1＝1
10 進数の 6（10） と 5（10） を 10 進数演算により乗算を行うと 30（10） になる。加算の場合と同様に，10進数の 6（10）と 5（10）は，それぞれ 2 進数の 110（2）と 101（2）であるから，上の 2 進数の加乗算の規則を適用し 2 進数の乗算を行うと，以下のように 11110（2）となる。

ｃ．

10 進数

進数

6（10）
×
5（10）
―――――
30（10）

110（2）× 101（2）――――――
110（2）
000（2）
110（2）――――――
11110（2）進数の除算

進数の除算は 10 進数の場合と同様に行うことができる。例えば，20（10）を 4（10）で割ると，商がで余りが 0 となる。20（10）と 4（10）は 2 進数の 10100（2）と 100（2）であり，除算は以下のように行われる。以下の除算の式では，煩雑になるため 2 進数を表す記法の（2）は省略する。

2.1

コンピュータの基礎

101………商―――――100 10100
100
―――――
010
000
―――――
100
100
―――――
0……余り

︱

ｄ．

進数の減算

10 進数の 5（10）と 3（10）を 10 進数演算により減算を行うと 2（10）になる。10 進数の 5（10）と 3（10）は，それぞれ 2 進数の 101（2）と 11（2）であり，その除算は以下のように行われ 10（2）となる。
10 進数

進数
1
1

101（2）− 11（2）
―――――
10（2）

5（10）
− 3（10）
―――――
2（10）

この桁の演算（減算）を行う場合は， からを引けないので，上（左）の桁から 1 を借りる。この桁に来たときは， 個の 1（ ，）になり 1 を引いて 1 が残る。

このように減算は加算と比較して少し面倒である。ここで，減算を簡単に行う方法を考えてみよう。そのために，補数（complement）という考え方を導入する。補数は，基数を としたときの補数という表現をする。

の補数は 2 から桁の 2 進数を引いたものをいう。1011（2）の補数

4は，1011（2） が 4 桁なので，2 ＝16（10）＝10000（2），したがって，10000（2）−1011（2）＝0101（2） となり，0101（2） が 1011（2） の 2 の補数になる。2−1（＝1）の補数は，2 −1 から桁の 2 進数を引いたも4のとなり，1011（2） の 1 の補数は，2 −1＝10000（2）−1（2）＝1111（2） から 1011（2） を引くと 0100（2） がの補数となる。このことから，た，

進数の 1 の補数を求めるには，と 1 を反転させればよい。まの補数は 1 の補数に 1（2）を足せばよい。この補数を使って以下のように，減算を加算で行うことができる。
101（2）−11（2）の減算を行う①桁数を合わせる101（2）−011（2）②011（2）の 1 の補数を求める
011（2）の 0 と 1 を反転させる③011（2）の 2 の補数を求める④

101（2）＋ 101――――――
1︱ 010（2）―→100（2）（011（2）の 1 の補数）→

100（2）に 1（2）を加える→

101（011（2）の 2 の補数）

先頭の桁の 1（2）を除いた 010（2）が答えとなる。

この演算を 10 進数で行ってみよう。

第２章

情報処理の基礎
3 の２の補数

5−3＝5＋（−3） →

5＋（10−3）＝5＋7＝12 →最上桁の 1 を除いた 2 が答え。

ここで最上位桁の 1 を除く理由をこの演算を用いて説明しよう。
5−3＝5＋（−3） →

5＋（10−3）＝（5 − 3）＋10＝2＋10→ 5−3 に 10 がプラスされており，最上桁の 1 を削除すると等しくなる。

コンピュータの演算では，減算回路を作るよりも加算回路を作るほうが簡単なため，通常，減算
は補数を使った加算で行われる。

⑶

コンピュータ内部での数値データの表し方

数値をコンピュータの中で表現するには，一般的には前述の 2 進表現（純 2 進表現）を用いる。
進数で数値を表現する場合は，固定小数点表示（ﬁxed point representation）という方法がとられ，固定小数点表示は比較的小さい数字を表現する場合には適しているが大きな数値の表現には適さず，浮動小数点表示方法（ﬂoating-point representation）を用いる。
Ａ．固定小数点表示
進数の一番左側のビットを最上位ビット，一番右側のビットを最下位ビットとすると，固定小数点表示（ﬁxed point representation）方法は最上位ビットを符号（0 →＋，1 →−）とし，小数点の位置を整数の場合は最下位に，小数の場合は最上位の次に固定して数字を表現する方法である。整数を表現する場合に用いられる。例えば，10 進数の 167 を固定小数点表示（16 ビット）で
表すと
符号ビット

小数点

▲

となる。10 進数では「符号と絶対値」という形で数値の正負を表しているが，進数では，前述の補数という概念で表現すると，補数が数値の負の表現といってよいであろう。例えば，10 進数の 87 は，ビットの 2 進数で表すと 01010111（2） となり，の補数は 10101001（2） で表されるか

ら−87 は 10101001（2） で表される。マイナスの数であるかどうかは先頭ビットで判定できる。
ビットで取りうる整数は，正の数は 00000000（2）〜0111111（2），0〜127 で，負の数は 10000000（2）〜11111111（2），−128〜−1 となる。したがって，ビットの固定小数点表示方式で表現できる整数は−128〜＋127 となる。
Ｂ．浮動小数点表示
実数をコンピュータ内部で取り扱う場合は，以下に述べる浮動小数点表示（ﬂoating-point
representation）方法を用いる。数値を，各桁の値の並びである「仮数部」（mantissa）と，小数点の位置を表す「指数部」（exponent）で表現する方法である。仮数部に，底（base）を指数でべき乗した値をかけて実数を表現する。また，先頭の０の無駄をなくすよう左詰めにして先頭が０でな
い数値になるようにする。これを正規化（normalization）という。

2.1

符号 仮数

基数指数

×

⇨ 例

コンピュータの基礎

256（10） →＋0.256×103

２進数では，0000000010100111（2）を正規化すると 0.10100111×28 これを 32 ビットの浮動小数点表
示すると以下となる。
ビット
000001000

符号

指数部

23 ビット10100111……0
仮数部となる。ただし最上位ビットは符号（0 →＋，1 →−）を表す。

⑷

コンピュータ内部での文字データの表し方

コンピュータ内部での情報の表現は 0 と 1 の組合せで行われていることは前節で述べた通りである。ワードプロセッサでもわかるようにコンピュータは文字を記憶したり印刷したりして処理を行っている。このため，数値だけでなく，文字を処理するため，と 1 の組合せを使って表現する方法が必要となる。我々が日常用いる数字や文字の種類を考えてみると，数字と英字で 36 種類がありこれを 2 進数で表すには， ビット必要である。26＝64 であるから英字，数字の他にピリオド，
カンマなどの記号を考慮しても 64 種用意してあれば十分であり，初期のコンピュータは 6 ビット
で文字を表現していたが，現在では 8 ビット（バイト）を用いて文字を表現している。ただし，8ビットでは 2 ，つまり 256 種類の文字しか扱うことができないので，日本語の漢字，カタカナなどを加えた文字を扱うことができないので，

バイト（16 ビット）を用いている。文字や記号をコンピュータで扱うために，文字や記号一つ一つに割り当てられた固有の数字のことを文字コード（character code）という。文字をコード化するにあたり，コンピュータの種類や製造メーカあるいは国ごとにコード体系を定め使用した場合，情報はそのコンピュータや製造メーカあるいはその国のコンピュータでしか利用できず，非常に不便である。したがって，国あるいは世界単位で文字コードを標準化する必要があり，代表的なコード体系に EBCDIC コード（エビスディックコード），ASCII コード（アスキーコード），JIS コード，Unicode コード（ユニコード）などがある。
Ａ．EBCDIC コード：Extended Binary Coded Decimal Interchange Code
IBM 社が策定した 8 ビットの文字コード体系であり，汎用大型コンピュータ（後述のコンピュー
タの種類参照）などで利用されている。
例

Ａ→ 1100 0001 ⑵Ｂ→ 1100 0010 ⑵→ 1111 0000 ⑵→ 1111 0001 ⑵Ｂ．ASCII コード：American Standard Code for Information Interchange
1963 年にアメリカ規格協会（ANSI）が定めた，情報交換用の文字コードの体系。

ビットで表現され，128 種類のローマ字，数字，記号，制御コードで構成されている。実際にはコンピュータ
は 1 文字を 8 ビット（バイト）で表現するため，256 種類の文字を扱うことができる。

第２章

例

情報処理の基礎Ａ→ 100 0001 ⑵Ｂ→ 100 0010 ⑵→ 011 0000 ⑵→ 011 0001 ⑵Ｃ．JIS コード：JIS code
JIS 規格によって規定されている日本語の文字コードの一つである。ネット上でよく使われる文字コードである。JIS コードでは，数字，英文字，カタカナ，各種記号，機能文字など 256 種類がビットコードとして JIS X 0201 で決められている。
Ｄ．ユニコード：UnicodeApple 社，IBM 社，Microsoft 社など米国の情報関連企業が中心となって提唱し，1993 年に国際標準化機構（ISO）で ISO/IEC 10646 の一部（UCS‑2）として標準化された文字コード体系である。すべての文字を 16 ビット（ バイト）で表現し，つの文字コード体系で多国語処理を可能にしようとするものである。世界の主要な言語のほとんどの文字を収録している。
Ｅ．BCD コード：Binary Coded Decimal
EBCDIC コード，ASCII コード，JIS コード，ユニコードは英字，漢字や数字などをコンピュータの内部で表現する場合のコード体系であるが，数字は 2 進数で処理すれば問題はない。しかし，我々が扱う 10 進数のデータをコンピュータの内部で表現・処理できれば非常に便利である。このために，10 進数の各桁を 4 ビットの 2 進数で表す BCD（Binary coded Decimal， 進化 10 進数）
コードがある。10 進数の〜は，0（10）→ 0000（2），1（10）→ 0001（2），2（10）→ 0010（2），3（10）→ 0011（2），…，9（10）→ 1001（2）で表される。例えば，179（10）は，0001 0111 1001 となる。BCD コードは 4 ビットを用いているが，現在のコンピュータはバイトマシンといって 8 ビットを処理単位としている。
このために，上位 4 ビットにダミーのビット列を割り当てて，全体の 8 ビットとして表す方法もある。ダミーのビット列として IBM 社は 1111 を採用し，アメリカ標準規格は 0011 を採用した。前者は主として大型汎用機で使用され，後者は主としてミニコン，パソコンで使用される。

ビッ

トで数字 1 桁を表すとき，上位 4 ビットをゾーン部（zone part）といい，下位 4 ビットを数値部（numeric part）という。 ビット表現をアンパック形式（unpacked format）といい，下位 4 ビ
ットで 1 桁を表すことをパック形式（packed format）という。
例

パック形式
011

0101

1001

アンパック形式（ゾーン形式）1111 0011⎭⎬⎫
ゾーン部

1111 0101⎭⎬⎫
ゾーン部

1111 1001
⎭⎬⎫
ゾーン部

2.1

2.1.2

コンピュータの基礎

論理と論理演算

前節で述べたようにコンピュータの中ではすべてのデータは論理 0 と 1 の組合せとして表現されている。論理を数学的に扱う代数があり，それを論理代数もしくはブール代数（Boolean
Algebra）という。ブール代数では，論理値をとる論理変数とそれらを変数として持つ論理関数を扱い，演算子として表 2.1 で示した否定，積，和の論理演算が定義されている。単項演算子は一つの論理変数に作用する。
表 2.1
分

類

ブール代数で用いる演算子

記号

意味

読み方

１項演算子

￣

否

定

ノット
（NOT）

２項演算子

・

論理積

アンド
（AND）

・

２項演算子

＋

論理和

オ

＋

ア
（OR）

書き方

項（多項）演算子は二つ以上の論理変数に作用し，演算結果もまた論理値となる。表 2.2 に演
算子と論理の関係を示す。
論理変数は，普通の数学の関数のように，論理関数を用いて，
Y＝F（A，B，C，…）と表現される。ここで，A，B，C，…は論理変数，F が論理関数である。論理関数，論理変数ともに，は，または 0 の値をとる。一般の記号論理学では 1 が真，が High（例えば 5V），が偽となる。後述の論理回路でが Low（0V）である。論理変数の個数をとすると，その組合せ

は高々2 であり論理変数と関数値を表の形で表現することができる。その例を表 2.3 に示す。
このような表を真理値表（Truth Table）という。表の左が変数の組合せであり，右が関数値である。真理値表を使うことで関数の式が未知の場合でも目的とする関数値を定義することができる。以上のような論理変数，関数を使用してコンピュータなどのディジタル信号を扱う機器において，論理演算を行う回路を設計することができる。このような論理演算を行う電子回路を論理回路（logical circuit/logic circuit）といい，論理回路の基本となる回路を論理素子（logic element/logic
device）という。論理素子には，以下に示すように NOT，AND，OR 回路がある。
NOT

AND

OR

第２章
表 2.2
演算子

情報処理の基礎

演算子と論理表 2.3

論理とその結果

ABC

Y

000

0

真理値表の例

￣

0＝1

1＝0

・

0・0＝0

0・1＝0

1・0＝0

1・1＝1

001

0

＋

0＋0＝0

0＋1＝1

1＋0＝1

1＋1＝1

010

0

・

・

・

・

111

1

ここで，Y＝F（A，B）で，真理値表が，0＝F（0，0），1＝F（0，1），1＝F（1，0），0＝F（1，1）
を排他的論理和（exclusive OR）といい，⊕で表す。このような論理素子を使って，前の桁からの桁上がりは考慮しないで，次の桁への桁上げだけを考慮する加算器（半加算器（half adder））を作成することができる。表 2.4 は，半加算器の真理値表，図 2.1 は，半加算器の論理回路を示している。ここでは排他的論理和，X，Y は入力，S は加算，C は桁上がりを示している。

表 2.4

2.1.3

半加算器の真理値表

X

Y

S

C

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

1

X

S

Y

C
図 2.1

半加算器の論理回路

ハードウエア

人間は，眼や耳で情報を取り込み，脳で情報を記憶・処理し口や手足で情報を表現（相手に伝える）している。コンピュータはこれらの働きに似た機能を持っており，人間機能（器官）と対応させると，以下となる。
目，耳（情報の取り込み） →

入力装置

脳（記憶）

→

記憶装置

脳（演算処理）→演算装置

脳（制御処理）→制御装置

口，手（相手に伝える）

→

出力装置

コンピュータの基本的な機能としては，入力，記憶，演算，出力，制御の五つの機能から構成