Interfacing Health Care Information Systems Design and Implementation

Terveydenhuollossa käytetään nykyisin informaatioteknologian (IT) mahdollisuuksia parantamaan hoidon laatua, vähentämään hoitoon liittyviä kuluja sekä yksinkertaistamaan ja selkeyttämään laakareiden työnkulkua. Tietojärjestelmät, jotka edustavat jokaisen IT-ratkaisun ydintä, täytyy kehittää täyttämään lukuisia vaatimuksia, ja yksi niistä on kyky integroitua saumattomasti toisten tietojärjestelmien kanssa. Järjestelmäintegraatio on kuitenkin yhä haastava tehtävä, vaikka sita varten on kehitetty useita standardeja. Tässä työssä kuvataan vastakehitetyn lääketieteellisen tietojärjestelmän liittymäratkaisu. Työssä pohditaan vaatimuksia, jotka tällaiselle sovellukselle asetetaan, ja myös tapa, jolla vaatimukset toteutuvat on esitetty. Liittymaratkaisu on jaettu kahteen osaan, tietojärjestelmaliittymään ja "liittymakoneeseen" (interfacing engine). Edellinen on käsittää perustoiminnallisuuden, jota tarvitaan vastaanottamaan ja lähettämään tietoa toisiin järjestelmiin, kun taas jälkimmäinen tarjoaa tuen tuotantoympäristössa käytettäville standardeille. Molempien osien suunnitelu on esitelty perusteellisesti tässä työssä. Ongelma ratkaistiin modulaarisen ja geneerisen suunnittelun avulla. Tämä lähestymistapa osoitetaan työssä kestäväksi ja joustavaksi ratkaisuksi, jota voidaan käyttää tarkastelemaan laajaa valikoimaa liittymäratkaisulle asetettuja vaatimuksia. Lisaksi osoitetaan kuinka tehty ratkaisu voidaan joustavuutensa ansiosta helposti mukauttaa vaatimuksiin, joita ei ole etukäteen tunnistettu, ja siten saavutetaan perusta myös tulevaisuuden tarpeille

Order-flow Standardization with Product Data Management Ideology

Tämän diplomityön päämääränä oli kuvata tilaus-toimitusprosessin eri toimintojen työnkulku, kun tuotetiedonhallintajärjestelmä on osa työympäristöä. Työn teoreettisessa osassa tarkasteltiin liiketoimintaprosessien uudistamista ja prosessien määrittämistä sekä esiteltiin tuotetiedonhallinnan (PDM) keskeiset osa-alueet. Kohdeyrityksen tausta ja strategiat esiteltiin, minkä jälkeen muutoksia arvioitiin suhteessa teoriaosuuden tuloksiin. Nykyisten toimintatapojen määrittämistä varten haastateltiin henkilöitä jokaisesta tilaus-toimitusprosessin vaiheesta tuotantoyksikön sisällä. Lopuksi kuvattiin yrityksen tuotetiedonhallintaperiaatteet ja määritettiin työnkulku prosessin eri vaiheissa. Samalla kuin uusi tuotetiedonhallintajärjestelmä otetaan käyttöön, on yrityksessä omaksuttava tuotetiedonhallinnan ajatusmalli. Tuoterakenteen hallinta jakautuu nyt eri toimintojen kesken, jolloin suunnittelun rakenne, tuotannon rakenne ja huoltorakenne ovat eri ihmisten vastuulla. Näiden eri rakenteiden konfigurointi tilaus-toimitus prosessin aikana määrää missä järjestyksessä toiminnot on suoritettava eri järjestelmien välillä. Monikansallinen suunnitteluorganisaatio on myös otettava huomioon tilauksenkulun aikana. Tuotetiedonhallintajärjestelmää käytetään yhdessä tuttujen suunnitteluohjelmien sekä toiminnanohjausjärjestelmän (ERP) kanssa. Työnkulkukaaviossa määritellään koko yritystä koskeva malli siitä, miten ja missä järjestyksessä tehtävät on suoritettava eri järjestelmissä tilaus-toimitus prosessin aikana. Tässä työssä tutkittiin tuotteen määrittelyn ja suunnittelutiedon hallinnan kannalta oleellisimmat tilaus-toimitusprosessiin kuuluvat toiminnot; myynti, myynnin tuki, tuotannon ohjaus, sovellussuunnittelu ja dokumentointi. Tulevaisuudessa on suositeltavaa pohtia tuotetiedonhallintajärjestelmän käyttöönottoa myös tuotannossa ja ostoissa. Tilaus-toimitusprosessiin liittyvät kehitysmahdollisuudet kannattaisi seuraavaksi kohdistaa tilauksen määrittelyvaiheeseen myyjä-asiakas rajapinnassa, jossa tehdyt virheet kertautuvat jokaisessa prosessin vaiheessa.

Internet-based workflows

Workflow technology is expanding rapidly. In doing so, new technologies are employed. The internet, which is one such technology, could allow every user within an organization to make use of workflow. The internet- based workflows are discussed in this thesis from technical and, also, from economical points of view. First, as an ampler introduction, there are presented the basic concepts related to this topic: the workflow concept, about processes and workflows and the workflow management system. Also in this introduction it is discussed about the XML language and the overview of the Web Services stack. Then is explained how the internet-based workflows work: is presented the architecture of an internet-based enterprise and, also, the flows between web-services. Finally, there are presented, briefly, some workflow languages. In addition, based on this knowledge, a sample workflow was implemented.

Customer relationship management and central bank payment system services

Tutkimuksen tavoitteena on selvittää, miten kirjallisuudessa kuvattua asiakkuuden hallintaa voitaisiin soveltaa keskuspankin maksuliikepalveluissa. Tarkasteltavana ovat yleiset toimintatavat, sekä asiakkuuden hallintaa tukevat järjestelmät. Tutkimuksen päätavoitteena on Help Desk toiminnan kehittäminen. Tutkimuksessa tarkastellaan asiakkuuden hallinnan eri osa-alueita ottaen huomioon sekä asiakkaan, että palvelun tarjoajan näkökulmat. Asiakkuuden hallinta ymmärretään strategiana, jolla kyetään kuvaamaan kuinka koko organisaatio toimii asiakkaiden kanssa. Asiakkuuden hallinnan ydin on asiakkaan arvontuotantoprosessin ymmärtäminen. Käytettyjä lähdeaineistoja ovat olleet alan kirjallisuus, artikkelit sekä Internet-lähteet. Empirian taustan ovat muodostaneet asiantuntijahaastattelut sekä keskuspankin julkaisut, sisäiset toimintaohjeet ja vakiintuneet käytännöt. Tutkimuksen keskeinen tulos on, että asiakkuudenhallinnan perusajatukset ovat monin tavoin sovellettavissa keskuspankin melko ainutkertaiseen, teknisesti ja viestinnällisesti vaativaan maksuliikepalveluympäristöön, vaikka asiakkaiden lukumäärä onkin pieni. Hyötyjä voidaan saavuttaa jo asiakkuudenhallinnan peruskomponenttien ml. strategianäkökulma tuntemuksella ja melko pieniltäkin näyttävillä toimintatapa-, työnkulku- ja asennemuutoksilla. Asiakkuuden hallintaa tukevan tietoteknologian jonkinasteinen käyttöönotto voi tuoda lisäarvoa, mutta sen kustannukset ja hyödyt on punnittava tämäntyyppisessä ympäristössä tarkoin.

Työnkulkukoneen soveltuvuus sähköisen huutokauppajärjestelmän toteutuksessa

Sähköiset huutokaupat ovat virtuaalisia markkinapaikkoja, jotka sijaitsevat jossain päin internetiä. Sähköistä huutokauppaa käydään yritysten välillä (B2B), yritysten ja kuluttajien välillä (B2C) sekä kuluttajien kesken (C2C). Tässä työssä sähköisellä huutokaupalla tarkoitetaan ensin mainittua, yritysten keskinäistä kaupankäyntiä. Työn tarkoituksena on tutkia työnkulkukoneen soveltuvuutta sähköisen huutokauppajärjestelmän moottorina. Työssä perehdytään avoimen lähdekoodin ActiveBPEL-koneeseen, ja tutkimus tapahtuu suunnittelemalla, mallintamalla ja testaamalla liiketoimintaprosessi, joka rekisteröi ostajan ja myyjän tiedot järjestelmään. Toteutettava prosessi on yksi osa sähköistä huutokauppaa, mutta saman periaatteen mukaisesti olisi mahdollista toteuttaa myös kokonainen huutokauppa. Tässä työssä tarkastellaan sähköistä huutokauppaa, joka perustuu web-palveluihin, ja jolla on selvä koordinaattori. Koordinaattori ohjaa toisia mukana olevia web-palveluja ja niiden ajettavia operaatioita. Korkean tason mallit kuvataan BPMN-notaation avulla, itse prosessi toteutetaan BPEL-kielellä. Prosessin mallinnuksessa ja simuloinnissa käytetään apuna ActiveBPEL Designer -ohjelmaa. Työn tavoitteena on paitsi toteuttaa osa huutokaupasta, myös antaa lukijalle käsitys siitä liiketoimintaympäristöstä, johon huutokauppa kuuluu, sekä valottaa huutokaupan taustalla olevia teknologioita. Erityisesti web-palvelut ja niihin liittyvät käsitteet tulevat lukijalle tutuiksi.

Characterisation of anatomical properties of the human basal ganglia using magnetic resonance imaging

The detailed in-vivo characterization of subcortical brain structures is essential not only to understand the basic organizational principles of the healthy brain but also for the study of the involvement of the basal ganglia in brain disorders. The particular tissue properties of basal ganglia - most importantly their high iron content, strongly affect the contrast of magnetic resonance imaging (MRI) images, hampering the accurate automated assessment of these regions. This technical challenge explains the substantial controversy in the literature about the magnitude, directionality and neurobiological interpretation of basal ganglia structural changes estimated from MRI and computational anatomy techniques. My scientific project addresses the pertinent need for accurate automated delineation of basal ganglia using two complementary strategies: ? Empirical testing of the utility of novel imaging protocols to provide superior contrast in the basal ganglia and to quantify brain tissue properties; ? Improvement of the algorithms for the reliable automated detection of basal ganglia and thalamus Previous research demonstrated that MRI protocols based on magnetization transfer (MT) saturation maps provide optimal grey-white matter contrast in subcortical structures compared with the widely used Tl-weighted (Tlw) images (Helms et al., 2009). Under the assumption of a direct impact of brain tissue properties on MR contrast my first study addressed the question of the mechanisms underlying the regional specificities effect of the basal ganglia. I used established whole-brain voxel-based methods to test for grey matter volume differences between MT and Tlw imaging protocols with an emphasis on subcortical structures. I applied a regression model to explain the observed grey matter differences from the regionally specific impact of brain tissue properties on the MR contrast. The results of my first project prompted further methodological developments to create adequate priors for the basal ganglia and thalamus allowing optimal automated delineation of these structures in a probabilistic tissue classification framework. I established a standardized workflow for manual labelling of the basal ganglia, thalamus and cerebellar dentate to create new tissue probability maps from quantitative MR maps featuring optimal grey-white matter contrast in subcortical areas. The validation step of the new tissue priors included a comparison of the classification performance with the existing probability maps. In my third project I continued investigating the factors impacting automated brain tissue classification that result in interpretational shortcomings when using Tlw MRI data in the framework of computational anatomy. While the intensity in Tlw images is predominantly

Laboratory automation in clinical bacteriology: what system to choose?

Automation was introduced many years ago in several diagnostic disciplines such as chemistry, haematology and molecular biology. The first laboratory automation system for clinical bacteriology was released in 2006, and it rapidly proved its value by increasing productivity, allowing a continuous increase in sample volumes despite limited budgets and personnel shortages. Today, two major manufacturers, BD Kiestra and Copan, are commercializing partial or complete laboratory automation systems for bacteriology. The laboratory automation systems are rapidly evolving to provide improved hardware and software solutions to optimize laboratory efficiency. However, the complex parameters of the laboratory and automation systems must be considered to determine the best system for each given laboratory. We address several topics on laboratory automation that may help clinical bacteriologists to understand the particularities and operative modalities of the different systems. We present (a) a comparison of the engineering and technical features of the various elements composing the two different automated systems currently available, (b) the system workflows of partial and complete laboratory automation, which define the basis for laboratory reorganization required to optimize system efficiency, (c) the concept of digital imaging and telebacteriology, (d) the connectivity of laboratory automation to the laboratory information system, (e) the general advantages and disadvantages as well as the expected impacts provided by laboratory automation and (f) the laboratory data required to conduct a workflow assessment to determine the best configuration of an automated system for the laboratory activities and specificities.

Työnkulkumoottorien käyttö sähköisten huutokauppojen koordinoinnissa

Sähköinen huutokauppapaikka on internetissä sijaitseva huutokauppalaitos. Sähköiset huutokauppapaikat ovat kasvattaneet suosiotaan huimasti, mistä johtuen sähköisten huutokauppojen kehittäminenkin on lisääntynyt. Tässä työssä tutkitaan kuinka sähköisen huutokaupan järjestäjä voi kasvattaa tuloaan kutsumalla vain potentiaalisimmat huutajat huutokauppaansa. Huutajien kutsuminen perustuu webpalveluiden käyttöön, joiden avulla huutajia voidaan koordinoida heidän ominaisuuksiensa mukaan. Asian tutkimiseksi selvitetään mitkä tekijät tekevät huutajasta potentiaalisen huutajan, ja miten huutokaupan järjestäjä voi kasvattaa tuloaan kutsumalla nämä huutajat huutokauppaansa web-palveluiden avulla. Työssä toteutetaan koordinointipalvelu, jonka avulla tutkitaan kuinka huutajien koordinointi voidaan toteuttaa web-palveluiden avulla. Toteutettu web-palvelu etsii potentiaalisimmat huutajat oletetusta huutajarekisteristä, ja voisi toimia esimerkiksi sähköisen huutokauppatalon promootiotyökaluna asiakkaille.

Optimización del framework de paralelización de tareas COMPSs

El propósito de este trabajo es optimizar el sistema de gestión de workflows COMPSs caracterizando el comportamiento de diferentes dispositivos de memoria a nivel de consumo energético y tiempo de ejecución. Para llevar a cabo este propósito, se ha implementado un servicio de caché para COMPSs para conseguir que sea consciente de la jerarquía de memoria y se han realizado múltiples experimentos para caracterizar los dispositivos de memoria y las mejoras en el rendimiento.

Creación de unidades de análisis forense en bibliotecas

Las técnicas de análisis forense digital, de aplicación en investigación criminal, también se pueden usar en las bibliotecas para acceder a información digital almacenada en soportes o formatos obsoletos. Se analizan distintos ejemplos de departamentos de análisis forense creados por bibliotecas y se describen los elementos de hardware y software mínimos con los que se podría montar una unidad de análisis forense en cualquier biblioteca. Con este fin se presentan dos posibles configuraciones de equipamiento y se dan recomendaciones sobre organización del flujo de trabajo para la recuperación de antiguos discos duros y disquetes. Forensic analysis techniques, usually applied in criminal research, could also be used in libraries to access digital information stored in obsolete formats or storage devices. This article analyses some examples of forensic research departments created by libraries, and describes the minimal hardware and software elements required to set up a library unit specialized in forensic analysis. Two possible equipment settings are introduced and recommendations are given on how to organize a workflow to recover information stored in floppy disks, diskettes and old hard drives.

Development of Collaborative Product Structure Management

The purpose of this thesis is to develop an environment or network that enables effective collaborative product structure management among stakeholders in each unit, throughout the entire product lifecycle and product data management. This thesis uses framework models as an approach to the problem. Framework model methods for development of collaborative product structure management are proposed in this study, there are three unique models depicted to support collaborative product structure management: organization model, process model and product model. In the organization model, the formation of product data management system (eDSTAT) key user network is specified. In the process model, development is based on the case company’s product development matrix. In the product model framework, product model management, product knowledge management and design knowledge management are defined as development tools and collaboration is based on web-based product structure management. Collaborative management is executed using all these approaches. A case study from an actual project at the case company is presented as an implementation; this is to verify the models’ applicability. A computer assisted design tool and the web-based product structure manager, have been used as tools of this collaboration with the support of the key user. The current PDM system, eDSTAT, is used as a piloting case for key user role. The result of this development is that the role of key user as a collaboration channel is defined and established. The key user is able to provide one on one support for the elevator projects. Also the management activities are improved through the application of process workflow by following criteria for each project milestone. The development shows effectiveness of product structure management in product lifecycle, improved production process by eliminating barriers (e.g. improvement of two-way communication) during design phase and production phase. The key user role is applicable on a global scale in the company.

Tool-supported invariant-based programming

The development of correct programs is a core problem in computer science. Although formal verification methods for establishing correctness with mathematical rigor are available, programmers often find these difficult to put into practice. One hurdle is deriving the loop invariants and proving that the code maintains them. So called correct-by-construction methods aim to alleviate this issue by integrating verification into the programming workflow. Invariant-based programming is a practical correct-by-construction method in which the programmer first establishes the invariant structure, and then incrementally extends the program in steps of adding code and proving after each addition that the code is consistent with the invariants. In this way, the program is kept internally consistent throughout its development, and the construction of the correctness arguments (proofs) becomes an integral part of the programming workflow. A characteristic of the approach is that programs are described as invariant diagrams, a graphical notation similar to the state charts familiar to programmers. Invariant-based programming is a new method that has not been evaluated in large scale studies yet. The most important prerequisite for feasibility on a larger scale is a high degree of automation. The goal of the Socos project has been to build tools to assist the construction and verification of programs using the method. This thesis describes the implementation and evaluation of a prototype tool in the context of the Socos project. The tool supports the drawing of the diagrams, automatic derivation and discharging of verification conditions, and interactive proofs. It is used to develop programs that are correct by construction. The tool consists of a diagrammatic environment connected to a verification condition generator and an existing state-of-the-art theorem prover. Its core is a semantics for translating diagrams into verification conditions, which are sent to the underlying theorem prover. We describe a concrete method for 1) deriving sufficient conditions for total correctness of an invariant diagram; 2) sending the conditions to the theorem prover for simplification; and 3) reporting the results of the simplification to the programmer in a way that is consistent with the invariantbased programming workflow and that allows errors in the program specification to be efficiently detected. The tool uses an efficient automatic proof strategy to prove as many conditions as possible automatically and lets the remaining conditions be proved interactively. The tool is based on the verification system PVS and i uses the SMT (Satisfiability Modulo Theories) solver Yices as a catch-all decision procedure. Conditions that were not discharged automatically may be proved interactively using the PVS proof assistant. The programming workflow is very similar to the process by which a mathematical theory is developed inside a computer supported theorem prover environment such as PVS. The programmer reduces a large verification problem with the aid of the tool into a set of smaller problems (lemmas), and he can substantially improve the degree of proof automation by developing specialized background theories and proof strategies to support the specification and verification of a specific class of programs. We demonstrate this workflow by describing in detail the construction of a verified sorting algorithm. Tool-supported verification often has little to no presence in computer science (CS) curricula. Furthermore, program verification is frequently introduced as an advanced and purely theoretical topic that is not connected to the workflow taught in the early and practically oriented programming courses. Our hypothesis is that verification could be introduced early in the CS education, and that verification tools could be used in the classroom to support the teaching of formal methods. A prototype of Socos has been used in a course at Åbo Akademi University targeted at first and second year undergraduate students. We evaluate the use of Socos in the course as part of a case study carried out in 2007.

Ulkomaalaislupaprosessin läpäisyaikojen hallinta poliisilaitoksella

Tämä diplomityö käsittelee Lappeenrannan teknillisen yliopiston ja Etelä- Karjalan poliisilaitoksen yhteistä kehitysprojektia, jonka tavoitteena oli tuottaa käytäntöön vietävissä oleva kehittämissuunnitelma ulkomaalaislupa-asioiden läpäisyaikojen hallintaan. Kehitysalueita on pyritty löytämään poliisilaitoksen henkilöstön haastatteluilla ja prosessianalyyseilla. Työ sisältää teoriaosion määräaikahallinnasta, yleiskatsauksen ulkomaalaislupa-asioista Suomessa sekä selvityksen ulkomaalaislupa-asioiden tilanteesta Etelä-Karjalan poliisilaitoksella. Työssä muodostettiin kolme kehittämisteemaa: seurannan kehittäminen, prosessien ja työtapojen kehittäminen ja yhteistyön kehittäminen. Tärkein kehittämistoimi oli Excel-pohjaisen seurantajärjestelmän suunnittelu, rakentaminen ja käyttöönottaminen. Seurantajärjestelmää voidaan hyödyntää tehtävien päivittäisessä ohjauksessa, määräaikatavoitteiden toteutumisen seurannassa sekä tilannekuvan ylläpitämisessä. Tavoitetilanteessa seurantajärjestelmän avulla hallitaan tilannetta siten, että hallitsemattomia hakemusruuhkia ei synny. Hankkeesta saatuja kokemuksia tehtäväjonojen hallinnasta ja suorituskyvyn mittaamisesta voidaan ajatella hyödynnettävän myös muissa prosesseissa.

A Farewell to Flat Biology. Three-dimensional Cell Culture Models in Cancer Drug Target Identification and Validation

Cells of epithelial origin, e.g. from breast and prostate cancers, effectively differentiate into complex multicellular structures when cultured in three-dimensions (3D) instead of conventional two-dimensional (2D) adherent surfaces. The spectrum of different organotypic morphologies is highly dependent on the culture environment that can be either non-adherent or scaffold-based. When embedded in physiological extracellular matrices (ECMs), such as laminin-rich basement membrane extracts, normal epithelial cells differentiate into acinar spheroids reminiscent of glandular ductal structures. Transformed cancer cells, in contrast, typically fail to undergo acinar morphogenic patterns, forming poorly differentiated or invasive multicellular structures. The 3D cancer spheroids are widely accepted to better recapitulate various tumorigenic processes and drug responses. So far, however, 3D models have been employed predominantly in the Academia, whereas the pharmaceutical industry has yet to adopt a more widely and routine use. This is mainly due to poor characterisation of cell models, lack of standardised workflows and high throughput cell culture platforms, and the availability of proper readout and quantification tools. In this thesis, a complete workflow has been established entailing well-characterised 3D cell culture models for prostate cancer, a standardised 3D cell culture routine based on high-throughput-ready platform, automated image acquisition with concomitant morphometric image analysis, and data visualisation, in order to enable large-scale high-content screens. Our integrated suite of software and statistical analysis tools were optimised and validated using a comprehensive panel of prostate cancer cell lines and 3D models. The tools quantify multiple key cancer-relevant morphological features, ranging from cancer cell invasion through multicellular differentiation to growth, and detect dynamic changes both in morphology and function, such as cell death and apoptosis, in response to experimental perturbations including RNA interference and small molecule inhibitors. Our panel of cell lines included many non-transformed and most currently available classic prostate cancer cell lines, which were characterised for their morphogenetic properties in 3D laminin-rich ECM. The phenotypes and gene expression profiles were evaluated concerning their relevance for pre-clinical drug discovery, disease modelling and basic research. In addition, a spontaneous model for invasive transformation was discovered, displaying a highdegree of epithelial plasticity. This plasticity is mediated by an abundant bioactive serum lipid, lysophosphatidic acid (LPA), and its receptor LPAR1. The invasive transformation was caused by abrupt cytoskeletal rearrangement through impaired G protein alpha 12/13 and RhoA/ROCK, and mediated by upregulated adenylyl cyclase/cyclic AMP (cAMP)/protein kinase A, and Rac/ PAK pathways. The spontaneous invasion model tangibly exemplifies the biological relevance of organotypic cell culture models. Overall, this thesis work underlines the power of novel morphometric screening tools in drug discovery.

Finna - Opening Access to Cultural Heritage and Scientific Information

Aki Lassilan esitys Europeana työpajassa 20.11.2012 Helsingissä.