臨床醫(yī)學(xué)工程的變革與發(fā)展

楊瑞峰

陜西中醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院 放療科，陜西咸陽 712000

臨床醫(yī)學(xué)工程的變革與發(fā)展

楊瑞峰

陜西中醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院 放療科，陜西咸陽 712000

本文闡述了醫(yī)院數(shù)字化、信息化建設(shè)的進(jìn)程推動(dòng)著臨床醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展。展現(xiàn)了醫(yī)學(xué)工程發(fā)展中的新思維、新理念、新技術(shù)及其應(yīng)用，說明了新形勢(shì)下臨床醫(yī)學(xué)工程變革與發(fā)展體現(xiàn)了科學(xué)發(fā)展觀，使人類醫(yī)學(xué)資源共享，中西醫(yī)技術(shù)并重與互補(bǔ)。

臨床醫(yī)學(xué)工程；數(shù)字化醫(yī)院；醫(yī)學(xué)物理；醫(yī)療裝備

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，大量高精尖醫(yī)療設(shè)備的使用對(duì)人類疾病的預(yù)防、診斷和治療起到了越來越重要的作用[1]。醫(yī)療裝備的電腦自動(dòng)化、數(shù)據(jù)信息化、虛擬數(shù)字化和分析智能化已廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的診斷、檢查與治療設(shè)備已經(jīng)不能滿足臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展的需要，各種臨床應(yīng)用的嵌入式微軟件系統(tǒng)、虛擬功能卡和生物分子芯片大量投入臨床研究和使用。醫(yī)療設(shè)備的自動(dòng)化、數(shù)字化、集成化和產(chǎn)業(yè)化變革，是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)裝備研究和發(fā)展的方向。臨床醫(yī)學(xué)工程的變革與發(fā)展勢(shì)不可當(dāng)。高科技、新技術(shù)、新材料的運(yùn)用為醫(yī)院的硬件建設(shè)提供了強(qiáng)有力的支持。

1 醫(yī)院現(xiàn)代化建設(shè)推動(dòng)醫(yī)學(xué)工程的變革與發(fā)展

1.1 臨床數(shù)字化進(jìn)程促使醫(yī)學(xué)工程的變革

數(shù)字化醫(yī)院是指利用計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)語音、圖像、文字、數(shù)據(jù)、圖表等信息的數(shù)字化采集、存儲(chǔ)、閱讀、復(fù)制、處理、檢索和傳輸。即數(shù)字化的醫(yī)療設(shè)備、醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、醫(yī)學(xué)影像和通信系統(tǒng)（PACS）及辦公自動(dòng)化系統(tǒng)（OA）。其特征 ：無紙化、無膠片化、無線網(wǎng)絡(luò)化。是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，應(yīng)用計(jì)算機(jī)、通訊、多媒體、網(wǎng)絡(luò)等其他信息技術(shù)，突破傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)模式的時(shí)空限制，實(shí)現(xiàn)疾病的預(yù)防、保健、診療、護(hù)理等業(yè)務(wù)管理和行政管理自動(dòng)化數(shù)字化運(yùn)作。實(shí)現(xiàn)全面的數(shù)字化、即聯(lián)機(jī)業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)（OLTP）、醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、臨床信息系統(tǒng)（CIS）、聯(lián)機(jī)分析處理系統(tǒng)（OLAP）、互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（Intranet/Internet）、遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)系統(tǒng)（Tele medicine）。在醫(yī)院的信息化建設(shè)中，醫(yī)學(xué)影像存檔與傳輸系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication System, PACS） 是 臨 床 信 息 系統(tǒng)的重要組成部分，是整個(gè)醫(yī)院數(shù)字化、信息化建設(shè)的重要環(huán)節(jié)[2]。其主要特征是 ：全網(wǎng)絡(luò)（多系統(tǒng)全面高性能網(wǎng)絡(luò)化）、全方位（醫(yī)教研諸方面）、全關(guān)聯(lián)（醫(yī)院、社會(huì)、銀行、社區(qū)、家庭全面關(guān)聯(lián)）。

美國臨床醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)創(chuàng)始人 Yadin David 教授對(duì)臨床工程的高速發(fā)展深有感觸地說：“臨床工程知識(shí)的推陳出新相當(dāng)快速，誰能把握技術(shù)的脈博誰就能使技術(shù)效益發(fā)揮到極致。而最近的變革則主要集中在臨床工程技術(shù)與信息技術(shù)上的整合”[3]。

醫(yī)院放射、放療、核醫(yī)學(xué)科和生化測(cè)量室等多學(xué)科廣泛使用的數(shù)字化儀器和裝備已經(jīng)被定義為醫(yī)院的核心裝備，其中包括這些儀器裝備本身的大量嵌入式醫(yī)學(xué)軟件在內(nèi)一起構(gòu)成高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群。從發(fā)展趨勢(shì)看，現(xiàn)代數(shù)字醫(yī)療核心裝備中軟件所占的價(jià)值比例已經(jīng)超過硬件，充分體現(xiàn)了信息革命給產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來的變化[4]。把醫(yī)院內(nèi)對(duì)病人采集的影像信息、生化信息、電子病歷等信息源，和醫(yī)院的收費(fèi)管理系統(tǒng)、質(zhì)量保證體系一起，與患者進(jìn)入醫(yī)院之后醫(yī)生為他們?cè)O(shè)計(jì)的流程捆綁，建立起醫(yī)患之間信息及時(shí)溝通的渠道是醫(yī)院現(xiàn)代化和建立以人為本管理模式的重要標(biāo)志。

影像中心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用 DICOM3.0 通信協(xié)議，不僅解決了 PACS 的標(biāo)準(zhǔn)化問題，也為與醫(yī)院的管理信息系統(tǒng)（HIS/RIS 系統(tǒng)）互連提供了共同的接口標(biāo)準(zhǔn)。IHE（Integrating the Healthcare Enterprise）集成醫(yī)療機(jī)構(gòu) ,目的在于對(duì)醫(yī)院各種醫(yī)療設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)信息資源整合和綜合利用。DICOM 只規(guī)定了設(shè)備和系統(tǒng)間信息交換的內(nèi)容和協(xié)議，IHE 則要解決醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)集成的技術(shù)框架問題 ,并對(duì)設(shè)備與系統(tǒng)的集成作出具體、明確的規(guī)定[5]。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)U盾加密技術(shù)，保障了網(wǎng)絡(luò)信息的安全。通過網(wǎng)關(guān)與互聯(lián)網(wǎng)連接，從而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程會(huì)診和醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)尋醫(yī)問藥，以及專家咨詢、急救熱線等功能。

1.2 醫(yī)學(xué)物理學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了醫(yī)學(xué)工程的變革與發(fā)展

現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備的研究和創(chuàng)新設(shè)計(jì)是醫(yī)學(xué)物理所研究的對(duì)象。高精度智能化影像采集系統(tǒng)，各種影像圖像識(shí)別系統(tǒng)、圖像存儲(chǔ)和診斷系統(tǒng)已得到應(yīng)用；自動(dòng)化診斷系統(tǒng)正在研發(fā)中,特別是中醫(yī)專家診斷系統(tǒng)的研發(fā)，是我國醫(yī)學(xué)發(fā)展的新課題，迫在眉睫。建立各種正常圖像和影像庫、圖譜數(shù)據(jù)庫、中醫(yī)診斷系統(tǒng)（脈象頻譜庫，面像圖譜庫、八綱辨證數(shù)據(jù)庫以及標(biāo)準(zhǔn)處方庫等）、指示性診斷系統(tǒng)，以及裝備的可靠性設(shè)計(jì)都是醫(yī)學(xué)物理的課題。龐大的矩陣運(yùn)算要求高精度和快速度的計(jì)算機(jī)硬件和軟件的支持，要求高素質(zhì)和高技術(shù)的臨床工程師、醫(yī)學(xué)物理師的精心維護(hù)、調(diào)試、管理和應(yīng)用。這種變革和發(fā)展對(duì)未來醫(yī)生提出了更高要求，除了具備豐富的醫(yī)學(xué)知識(shí)，還必須熟練掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)和正確操作現(xiàn)代設(shè)備。

醫(yī)學(xué)工程師和物理師的知識(shí)結(jié)構(gòu)和技術(shù)拓展，醫(yī)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用、醫(yī)學(xué)英語和醫(yī)學(xué)物理知識(shí)更新，醫(yī)務(wù)人員的觀念、思維和服務(wù)模式的轉(zhuǎn)變，醫(yī)院醫(yī)療水平的不斷提高，直接關(guān)系到臨床醫(yī)學(xué)工程的變革與發(fā)展。多學(xué)科相互交織、互相滲透、融匯貫穿，如生物科學(xué)、基因科學(xué)、分子和準(zhǔn)分子科學(xué)、生命科學(xué)，以及計(jì)算機(jī)信息科學(xué)、醫(yī)學(xué)物理學(xué)等，共同推動(dòng)著醫(yī)學(xué)工程的變革與發(fā)展。醫(yī)療設(shè)備的高、精、尖科技含量越來越高，設(shè)備的使用、維修，以及質(zhì)量控制和保證必須順應(yīng)形勢(shì)的發(fā)展，由專職的醫(yī)學(xué)工程師、物理師來完成。

1.3 醫(yī)學(xué)軟件的研發(fā)為醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展注入了活力

醫(yī)學(xué)軟件的研發(fā)是臨床醫(yī)學(xué)工程變革與發(fā)展的血脈。數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備中使用了大量的單片機(jī)（如 MCS51 系列、MC68 系列 、INTEL i960 系列、ARM 系列等），各種單板機(jī)（PC 單板機(jī)、SDK-86、嵌入式單板機(jī)等）和微芯片，提升并完善了設(shè)備的性能。它們的合理使用需要軟件支持，如各種相應(yīng)的指令系統(tǒng)、接口驅(qū)動(dòng)軟件，以及在各種平臺(tái)上開發(fā)的系統(tǒng)應(yīng)用軟件，各種影像工作站應(yīng)用軟件，醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫編程軟件（如 SQL Server、Powerbuilder、Delphi、C++等）。Monte Carlo（蒙特卡羅）粒子輸運(yùn)軟件（如 EGSnrc、PEGS4、Dosxyz、BeamDP 等程序）模擬放射源到人體組織內(nèi)的粒子輸運(yùn)與沉積，使放射治療計(jì)劃系統(tǒng)的設(shè)計(jì)精度和可靠性大大提高。數(shù)字影像、生化、超聲等設(shè)備的性能、精度和分辯率均依賴于軟件的開發(fā)程度。醫(yī)學(xué)軟件的開發(fā)將推動(dòng)臨床醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展。

2 臨床醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展必須有新的理念

醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，宏觀上要與國際接軌，與發(fā)達(dá)國家同步。發(fā)揮我國醫(yī)學(xué)的優(yōu)勢(shì)，研發(fā)新產(chǎn)品、開辟新領(lǐng)域、升華中醫(yī)理論、集萃醫(yī)學(xué)瑰寶，讓高新科技為中醫(yī)服務(wù)，將中醫(yī)的優(yōu)秀技藝留給人類共享，造福于民。微觀上使傳統(tǒng)的醫(yī)療設(shè)備性能拓展，使用方便，可靠性提高。由分立式向集成式邁進(jìn)，由模擬式向數(shù)字式轉(zhuǎn)化，由單一功能向人性化、智能化發(fā)展。建立標(biāo)準(zhǔn)的人體影像矩陣，采用統(tǒng)一規(guī)范的參考坐標(biāo)系，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)層面體素矩陣自動(dòng)分析，對(duì)其采集的人體組織的電子密度、線性衰減系數(shù)值、CT值及灰度（黑度值）等進(jìn)行模糊分析，并與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫值比較，產(chǎn)生提示性診斷報(bào)告。醫(yī)生只需根據(jù)提示性報(bào)告來進(jìn)行病理性分析和判斷，提高病理診斷的速度和準(zhǔn)確率。影像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別數(shù)據(jù)源（來自CT、MRI、DR、DSA、PETCT、B 超等設(shè)備的數(shù)據(jù)格式），分類存檔和分析處理并給出提示性診斷報(bào)告。

觀念的轉(zhuǎn)變是臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展的瓶頸。認(rèn)為醫(yī)技科室的經(jīng)濟(jì)效益是設(shè)備產(chǎn)生的，而忽視臨床工程師和醫(yī)學(xué)物理師的重要作用，這是極端錯(cuò)誤的。國外發(fā)達(dá)國家醫(yī)院中，裝備體現(xiàn)品位，管理表現(xiàn)水平，技能產(chǎn)生價(jià)值。臨床工程師、醫(yī)學(xué)物理師與醫(yī)生具有同等重要甚至更高的地位?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)是靠現(xiàn)代化的裝備和開發(fā)使用以及維護(hù)管理它們的高科技人才。臨床醫(yī)學(xué)工程科在我國軍隊(duì)和地方一些醫(yī)院已經(jīng)率先建立，并將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展壯大?？茖W(xué)的理念，超新式思維，智囊型管理，人才的儲(chǔ)備及合理化配置是向現(xiàn)代化醫(yī)院邁進(jìn)的重要條件。一個(gè)現(xiàn)代化醫(yī)院的醫(yī)療技術(shù)工作主要依靠3部分人員，即醫(yī)生、護(hù)士和醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員，由他們分工合作，駕馭醫(yī)院的醫(yī)療正常運(yùn)轉(zhuǎn)[6]。

3 醫(yī)療設(shè)備的更新及科學(xué)的裝備管理依賴于醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展

大型醫(yī)療設(shè)備發(fā)展較快：CT由筆形束到錐形束、環(huán)形掃描到螺旋掃描、單層螺掃到多層螺掃、單源到雙源，幾乎 2～3 年更新?lián)Q代一次，其目標(biāo)是更清晰、高速、方便、快捷 ；MRI由低場(chǎng)開放式和高場(chǎng)（1.5T 以上）MRI到新出現(xiàn)的 FMRI（Functional MRI功能磁共振成像技術(shù)），能提取腦部非特異性代謝功能信息，進(jìn)一步拓展了 MRI的用途；US（超聲）已進(jìn)入到全數(shù)字化多功能彩超，融入了寬帶、高密度探測(cè)、全程動(dòng)態(tài)聚焦、諧波成像、快速三維重建等新技術(shù) ；PET SPECT 是利用核技術(shù)實(shí)現(xiàn)功能代謝成像的技術(shù)設(shè)備，可探測(cè)人體內(nèi)部物質(zhì)（或示蹤劑藥物）代謝的動(dòng)態(tài)變化情況，從而顯示腫瘤生長的狀況；DR數(shù)字化放射影像技術(shù)提升了放射診斷影像的品質(zhì)；高能物理放療技術(shù)的發(fā)展，由普通放療到立體定向、3D 適形、IMRT 調(diào)強(qiáng)放療、IGRT 影像引導(dǎo)放療等，由線、x 線到質(zhì)子束、重粒子束等[7]。這些都代表著醫(yī)學(xué)裝備的進(jìn)步與發(fā)展，標(biāo)志著醫(yī)學(xué)工程現(xiàn)代化的步伐和速度。

醫(yī)療設(shè)備的科學(xué)管理，包括分類配置、采購、使用、維修、標(biāo)定和報(bào)廢必須有法可依，由具有資質(zhì)的工程技術(shù)人員、專家組織實(shí)施。新設(shè)備安裝、調(diào)試完成后，故障設(shè)備維修后和使用前，都必須組織標(biāo)定和檢驗(yàn)，驗(yàn)收合格方可使用。杜絕醫(yī)療設(shè)備帶障上崗或具不安全因素而投入使用，危及患者的生命健康。院長領(lǐng)導(dǎo)下的醫(yī)學(xué)工程科，負(fù)責(zé)全院的設(shè)備采供配置計(jì)劃、原理和使用方法培訓(xùn)、技術(shù)資料的歸檔、譯注編篡、設(shè)備維修檔案管理、使用與報(bào)廢技術(shù)鑒定等工作。醫(yī)務(wù)人員對(duì)設(shè)備的使用正確與否，熟練程度如何與醫(yī)學(xué)工程師有直接關(guān)系。設(shè)備的平均無故障運(yùn)行時(shí)間（Mean Time Between Failure，MTBF）是衡量設(shè)備可靠性的標(biāo)志，而 QC（質(zhì)量控制）和 QA（質(zhì)量保證）以及放射性設(shè)備的機(jī)房設(shè)計(jì)，對(duì)周圍環(huán)境的影響評(píng)估等是保證醫(yī)務(wù)人員和患者安全的重要保障，也是工程技術(shù)和醫(yī)學(xué)物理人員的職責(zé)。

臨床醫(yī)學(xué)工程的變革與發(fā)展推動(dòng)著醫(yī)院現(xiàn)代化、管理自動(dòng)化、臨床數(shù)字化、診療信息化的進(jìn)程，使疾病診斷與治療、康復(fù)理療與保健向人工智能化方向發(fā)展。使人類醫(yī)學(xué)資源共享，中西醫(yī)技術(shù)并重與互補(bǔ)。整合資源、集中管理，為提高人類的衛(wèi)生健康水平發(fā)揮著最大效能。

[參考資料]

[1] 楊瑞峰．醫(yī)療設(shè)備維修技法探討[J]．醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2009,30(3): 131．

[2] 曹國全,郭獻(xiàn)忠,周新朝,等．PACS/RIS系統(tǒng)構(gòu)建及其初步應(yīng)用[J]．醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2006,27(9):42-43．

[3] 劉杰．臨床醫(yī)學(xué)工程新變革[J]．臨床醫(yī)學(xué)工程,2008,(3):1．

[4] 包尚聯(lián),賴松,周云,等．醫(yī)學(xué)物理學(xué)科、醫(yī)療機(jī)構(gòu)和數(shù)字醫(yī)療核心裝備事業(yè)[J]．中國醫(yī)療器械信息,2006,12(1):30．

[5] 李晶,阮興云,徐志榮,等．醫(yī)療儀器新進(jìn)展[J]．中國醫(yī)學(xué)裝備, 2007,4(5):57-58．

[6] 姜遠(yuǎn)海．我國臨床醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的現(xiàn)狀和發(fā)展[J]．醫(yī)療設(shè)備信息,2003,18(9):1-3．

[7] 李晶,阮興云,徐志榮,等．醫(yī)療儀器新進(jìn)展[J]．中國醫(yī)學(xué)裝備, 2007,4(5):56-57．

[8] 周丹．建立我國臨床工程師認(rèn)證體系的基本設(shè)想[J]．中國醫(yī)療設(shè)備,2009,24(9):142-143．

Change and Development of Clinical Medical Engineering

YANG Rui-feng
Radiotherapy Department,Affiliated Hospital of Shanxi TCM College,Xianyang Shanxi 712000,China

This paper expounds on the development of clinical engineering, which is promoted by hospital digital construction, and summarizes the new technology and application of medical engineering.

clinical medical engineering; digitization hospital; medical physics; medical equipment

R197.3

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.06.028

1674-1633(2011)06-0082-02

2010-10-15

2011-05-11

作者郵箱：weiyangfj@163．com