計(jì)算機(jī)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

王 曉 姜 燕

（湖北醫(yī)藥學(xué)院 公共管理學(xué)院計(jì)算機(jī)教研室，湖北 十堰 442000）

在計(jì)算機(jī)技術(shù)沒(méi)有應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域之前，對(duì)于學(xué)醫(yī)的人來(lái)說(shuō)，頭腦的記憶是很重要的。要想做好醫(yī)療工作，首先就要記住工作需要的所有信息。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的信息技術(shù)迅速擴(kuò)展到醫(yī)療領(lǐng)域，它滲透到了醫(yī)學(xué)的各個(gè)方面。計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要工具，下面介紹計(jì)算機(jī)在醫(yī)學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用。

1 醫(yī)學(xué)衛(wèi)生領(lǐng)域數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)程醫(yī)療

在醫(yī)學(xué)衛(wèi)生領(lǐng)域計(jì)算機(jī)用來(lái)進(jìn)行醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的采集和傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。這一方面的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，比如連接臨床科室的計(jì)算機(jī)或醫(yī)院工作網(wǎng)絡(luò)的局域網(wǎng)，用于把生化分析結(jié)果從實(shí)驗(yàn)室傳送到臨床科室或者把臨床醫(yī)生的醫(yī)囑處方傳送到醫(yī)院藥房；在社區(qū)醫(yī)生、醫(yī)院等醫(yī)療部門(mén)之間實(shí)現(xiàn)電子病歷、病人數(shù)據(jù)的交換；放射學(xué)圖像從縣市區(qū)醫(yī)院傳輸?shù)绞〖?jí)醫(yī)院，或者將心電圖數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫呐K病科等。數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)程通信技術(shù)突破地域的限制，共享病人的病歷和診斷數(shù)據(jù)，為醫(yī)生和患者提供了方便。

遠(yuǎn)程醫(yī)療是指通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和多媒體技術(shù)，跨越空間限制遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)（或非實(shí)時(shí)）地提供醫(yī)學(xué)信息和服務(wù)。它包括遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程咨詢(xún)會(huì)診及遠(yuǎn)程護(hù)理、網(wǎng)上虛擬醫(yī)院、遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)信息服務(wù)等醫(yī)學(xué)活動(dòng)。在遠(yuǎn)程會(huì)診中，病人在原地、原醫(yī)院即可接受遠(yuǎn)地專(zhuān)家的會(huì)診在其指導(dǎo)下進(jìn)行治療和護(hù)理，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)家與病人、專(zhuān)家與醫(yī)務(wù)人員之間異地“面對(duì)面”的會(huì)診，極大地節(jié)約了醫(yī)生和病人的時(shí)間和成本。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與智能手機(jī)的普及、遠(yuǎn)程醫(yī)療也開(kāi)始與云計(jì)算、云服務(wù)結(jié)合起來(lái)，給廣大的普通用戶(hù)提供了更方便、更貼心的日常醫(yī)療預(yù)防、醫(yī)療監(jiān)控服務(wù)。

2 醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘

隨著數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的飛速發(fā)展，很多大中型醫(yī)院都相繼建立了自己的醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)，隨著HIS 的應(yīng)用和不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)量迅速膨脹，數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，復(fù)雜程度日益增加。如何有效地存儲(chǔ)、檢索、處理和分析這些大量的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，為醫(yī)院的臨床輔助診斷和日常管理提供支持，需要用到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和數(shù)據(jù)挖掘的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)去組織、分析和利用。

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是一個(gè)面向主題的、集成的、不可更新的、隨時(shí)間不斷變化的數(shù)據(jù)集合，它用于支持企業(yè)或組織的決策分析處理。醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)面向醫(yī)學(xué)領(lǐng)域數(shù)據(jù)的具體實(shí)現(xiàn)。根據(jù)實(shí)際需求，從醫(yī)院海量信息數(shù)據(jù)庫(kù)中分析、提取、確立主題，進(jìn)行有效地?cái)?shù)據(jù)組織，來(lái)構(gòu)建數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)模型。建立醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)分析處理的基礎(chǔ)，是醫(yī)學(xué)信息技術(shù)發(fā)展的必然，對(duì)于醫(yī)學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生、藥物學(xué)和醫(yī)學(xué)管理等領(lǐng)域的研究與應(yīng)用都有巨大的推動(dòng)作用。

在建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行疾病監(jiān)測(cè)、疾病預(yù)測(cè)、醫(yī)院管理輔助決策等方面的數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用。為醫(yī)務(wù)工作者、臨床管理人員、科研人員提供輔助決策與綜合分析的工具。數(shù)據(jù)挖掘在DNA 分析領(lǐng)域應(yīng)用最為普遍，主要有DNA 序列間相似的搜索和比較、同時(shí)發(fā)現(xiàn)的基因序列的識(shí)別、發(fā)現(xiàn)在疾病不同階段的致病基因等方面的應(yīng)用。在醫(yī)學(xué)圖像分析研究中，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)主要用于目標(biāo)組織的特征表達(dá)，即圖像特征自動(dòng)提取和模式識(shí)別。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以對(duì)正常人的各項(xiàng)體征數(shù)據(jù)和生物數(shù)據(jù)與病人的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析對(duì)比，挖掘出相關(guān)關(guān)系，對(duì)某些疾病的前兆特征分析，以便對(duì)患者能預(yù)防或及時(shí)救治。建立醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，運(yùn)用各種數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以了解各種疾病之間的相互關(guān)系、各種疾病的發(fā)展規(guī)律，總結(jié)各種治療方案的治療效果，以及對(duì)疾病的診斷、治療和醫(yī)學(xué)研究都是非常有價(jià)值的。

3 醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化或生物信號(hào)處理“智能化”

醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化是指利用各種自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備和計(jì)算機(jī)等手段對(duì)臨床實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)本實(shí)現(xiàn)測(cè)量、實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化，借以減輕實(shí)驗(yàn)人員的手工操作，提高醫(yī)師工作效率。目前，醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化已不僅僅局限于臨床化學(xué)的自動(dòng)化，而是包括了臨床化學(xué)、免疫學(xué)、血液學(xué)、尿液干化學(xué)與有形成分分析等的自動(dòng)化；醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化也不僅僅局限于分析技術(shù)的自動(dòng)化，而是在分析技術(shù)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，將不同的分析儀器與實(shí)驗(yàn)室分析系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)化和信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，整合了樣本采集、樣本處理、樣本保存以及數(shù)據(jù)處理等分析前、分析中及分析后的全程自動(dòng)化。

生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理是根據(jù)生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的特點(diǎn)，應(yīng)用信息科學(xué)的基本理論和方法，研究如何從被干擾和噪聲淹沒(méi)的觀察記錄中提取各種生物醫(yī)學(xué)信號(hào)中所攜帶的信息，并對(duì)它們進(jìn)步分析、解釋、分類(lèi)、顯示、存貯和傳輸，協(xié)助醫(yī)師對(duì)疾病進(jìn)行診斷和治療。借助計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)外科手術(shù)、重癥監(jiān)護(hù)或診斷檢測(cè)中獲得的各種生物信號(hào)進(jìn)行處理。例如物理檢查中心電圖的ST 段壓低的估計(jì)，腦電圖頻譜的計(jì)算，X 線(xiàn)成像、CT、磁共振成像和正電子放射斷層攝影圖，都是通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理和儲(chǔ)存來(lái)自動(dòng)完成的。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用使生物信號(hào)的處理由傳統(tǒng)的手工檢測(cè)邁向了智能檢測(cè)、智能分析。

4 輔助醫(yī)學(xué)診斷和醫(yī)學(xué)決策支持

計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為手段，在醫(yī)生進(jìn)行醫(yī)療診斷的過(guò)程中，起到一個(gè)輔助檢查的作用。首先，把大量的醫(yī)學(xué)資料和醫(yī)生的豐富經(jīng)驗(yàn)，以電子數(shù)據(jù)的形式匯總存貯在數(shù)據(jù)庫(kù)中；然后醫(yī)生將患者的癥狀、表象輸入到計(jì)算機(jī)；利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件硬件分析和處理各種病癥數(shù)據(jù)，以發(fā)現(xiàn)并檢出病變特征；化驗(yàn)結(jié)果出來(lái)后再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的診斷結(jié)果預(yù)測(cè)，其結(jié)果供醫(yī)師對(duì)病情的診斷和參考。計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)可直接應(yīng)用于診斷放射學(xué)、放射腫瘤學(xué)、心臟病學(xué)等科室。

醫(yī)學(xué)決策支持是運(yùn)用人工智能和專(zhuān)家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理與方法，模擬醫(yī)學(xué)專(zhuān)家診斷，治療疾病，是幫助醫(yī)生解決復(fù)雜的醫(yī)學(xué)問(wèn)題，作為醫(yī)生推斷疾病、治療疾病的重要輔助工具。心電圖分析是計(jì)算機(jī)用于醫(yī)學(xué)決策支持最成功的例子之一。借助于有強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力的計(jì)算機(jī)對(duì)心電圖進(jìn)行自動(dòng)分析，無(wú)須人員參與，讓專(zhuān)業(yè)醫(yī)師從檢查大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的負(fù)擔(dān)中解脫出來(lái)。另外，許多已開(kāi)發(fā)的決策支持系統(tǒng)也可以幫助臨床醫(yī)師得出正確診斷，例如支持腹部疼痛鑒別診斷的方法，根據(jù)醫(yī)生輸入的信號(hào)和癥狀，計(jì)算機(jī)列出各種可能的疾病及其發(fā)生概率，便于醫(yī)師對(duì)病情做出準(zhǔn)確的判斷。

5 醫(yī)學(xué)治療方法和控制

在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)對(duì)病人醫(yī)療護(hù)理有廣泛的應(yīng)用。通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)能夠核對(duì)藥物之間配伍反應(yīng)或藥物禁忌癥的決策模型，從電子病歷中綜合病人數(shù)據(jù)，就能評(píng)估藥物處方，由此形成的協(xié)議處方可以成功地應(yīng)用于慢性疾病的治療，諸如高血壓或糖尿病。電子心臟起搏器的應(yīng)用，當(dāng)病人體內(nèi)植入的專(zhuān)用微型芯片偵測(cè)到電壓太低或患者心臟節(jié)律不規(guī)則時(shí)即發(fā)出指令，驅(qū)使電子心臟起搏器激發(fā)病人心臟搏動(dòng)。在放射治療時(shí)，放射設(shè)備根據(jù)計(jì)算機(jī)模型和放射計(jì)劃的輸出結(jié)果確定出腫瘤的大小和部位，選擇合適的照射源、射野面積、源皮距等參數(shù)對(duì)患者進(jìn)行治療?；蛘甙逊派渚€(xiàn)從不同的方向定向?qū)?zhǔn)直照射病灶，在病灶中心形成大劑量聚集效果，使病變組織壞死的同時(shí)，減少對(duì)健康組織的損傷，達(dá)到手術(shù)切除腫瘤的效果。這些都是應(yīng)用計(jì)算機(jī)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的治療和控制方法。

6 結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)已經(jīng)顯著地影響了科學(xué)的發(fā)展，也促進(jìn)了醫(yī)學(xué)的進(jìn)步。21 世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已日漸進(jìn)入由生物學(xué)、信息學(xué)、物理學(xué)等相互融合的生物智能時(shí)代，醫(yī)學(xué)發(fā)展的顯著特征是信息化、智能化、數(shù)字化、微創(chuàng)化。隨著信息時(shí)代迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用將更加充分而完善，它的研究與開(kāi)發(fā)必將引導(dǎo)著醫(yī)學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。

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