數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景展望

王 力 鄒瞿超 金錦江 黃天海 褚永華

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)工程部 浙江杭州 310009

引言

隨著信息科學(xué)特別是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的快速發(fā)展，人類社會(huì)已經(jīng)從農(nóng)業(yè)社會(huì)、工業(yè)社會(huì)進(jìn)入到了當(dāng)今的信息社會(huì)。而社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展使得人們?cè)谏钏街鸩教岣咄瑫r(shí)，對(duì)自身健康也提出了更大的需求。為了滿足人們的需求，醫(yī)學(xué)在信息科學(xué)發(fā)展的促進(jìn)下，開始了從古代醫(yī)術(shù)歷經(jīng)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)再到今天的數(shù)字醫(yī)學(xué)的蛻變，越來(lái)越多的新技術(shù)已經(jīng)或正在被用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用。新的數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)廣泛涵蓋了生命科學(xué)和信息科學(xué)、醫(yī)學(xué)和工學(xué)等交叉研究領(lǐng)域，成為了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的重要組成部分，并將進(jìn)一步推動(dòng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)朝著多元化、個(gè)性化、精確化、微創(chuàng)化和遠(yuǎn)程化的方向發(fā)展。

1 數(shù)字醫(yī)學(xué)的基本概念

數(shù)字醫(yī)學(xué)(digital medicine)中的“數(shù)字”就是指數(shù)字化技術(shù)，計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了數(shù)字化的水平和階段；“數(shù)字醫(yī)學(xué)”是指計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)和數(shù)字化深入滲透的具體應(yīng)用領(lǐng)域，是經(jīng)過(guò)數(shù)字化時(shí)代的革命性變化、以數(shù)字化技術(shù)武裝與再造的新醫(yī)學(xué)科學(xué)和新醫(yī)療技術(shù)[1]?？梢哉f(shuō)，凡是應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)闡明醫(yī)學(xué)現(xiàn)象揭示醫(yī)學(xué)本質(zhì)、解決醫(yī)學(xué)問(wèn)題、提高人類健康水平的理論研究和實(shí)踐應(yīng)用，都屬于數(shù)字醫(yī)學(xué)的范疇。數(shù)字醫(yī)學(xué)應(yīng)當(dāng)以有用為原則，既要重視直接進(jìn)入臨床的數(shù)字醫(yī)療技術(shù)研究與應(yīng)用，也不應(yīng)遠(yuǎn)離數(shù)字化醫(yī)學(xué)工程發(fā)展、數(shù)字化醫(yī)院建設(shè)的大環(huán)境和共處條件，才能發(fā)展科學(xué)技術(shù)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步[1]。

2 數(shù)字醫(yī)學(xué)與精準(zhǔn)外科手術(shù)

雖然數(shù)字醫(yī)學(xué)在臨床各科都有較為廣泛的應(yīng)用前景，但就目前起步階段的發(fā)展情況看，其與外科手術(shù)的相關(guān)性最為密切[2]。而數(shù)字化人體的研究等一批數(shù)字醫(yī)學(xué)的成果的應(yīng)用，為精準(zhǔn)外科手術(shù)的開展提供了有利條件，使得精準(zhǔn)外科手術(shù)能夠以精細(xì)的術(shù)前決策、精密的手術(shù)方案、精確的手術(shù)模擬、精準(zhǔn)的手術(shù)作業(yè)來(lái)獲得精美的手術(shù)效果[3]。主刀醫(yī)生可事先將其構(gòu)思的手術(shù)方案輸入計(jì)算機(jī)，并結(jié)合采集的術(shù)前醫(yī)學(xué)影像信息、專家系統(tǒng)等以處理后得到的三維圖像與患者和手術(shù)成員進(jìn)行溝通，從而形成精細(xì)的術(shù)前決策。同時(shí)，利用醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)，還可合理定量地制定個(gè)性化手術(shù)方案，這對(duì)選擇最佳手術(shù)入路、減小手術(shù)損傷、避免對(duì)臨近組織的損害、提高病灶定位精度、執(zhí)行復(fù)雜外科手術(shù)和提高手術(shù)成功率等十分有益。此外，利用虛擬手術(shù)系統(tǒng)生成的個(gè)性化手術(shù)方案，可設(shè)計(jì)預(yù)演和修正手術(shù)的整個(gè)過(guò)程以便事先發(fā)現(xiàn)手術(shù)中可能發(fā)生的問(wèn)題，從而可以提高手術(shù)成功率，保證手術(shù)效果。

南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院陳春林教授率領(lǐng)課題組進(jìn)行女性盆腔的數(shù)字化模型研究，先后成功構(gòu)建了國(guó)際上首例基于血管鑄型技術(shù)的子宮動(dòng)脈血管網(wǎng)的模型和首例人離體宮頸癌子宮動(dòng)脈血管網(wǎng)模型，清晰完整地顯示子宮動(dòng)脈及其各級(jí)分支的走行，并揭示了子宮動(dòng)脈血管網(wǎng)的形態(tài)及血供特點(diǎn)，包括顯示子宮動(dòng)脈與膀胱輸尿管之間卵巢血供之間卵巢與輸卵管之間血循環(huán)的關(guān)系，為子宮動(dòng)脈栓塞術(shù)（UAE) 治療中如何避免泌尿系統(tǒng)的損傷和避免損傷卵巢提供直觀的模型。

3 數(shù)字醫(yī)學(xué)與信息化公共衛(wèi)生

公共衛(wèi)生是通過(guò)評(píng)價(jià)、政策發(fā)展和保障措施來(lái)預(yù)防疾病、延長(zhǎng)人壽命和促進(jìn)人的身心健康的一門學(xué)科。公共衛(wèi)生的實(shí)施，主要表現(xiàn)為各級(jí)政府在公共衛(wèi)生工作中的集中指導(dǎo)和分級(jí)管理。中央政府主要承擔(dān)公共衛(wèi)生任務(wù)和健康目標(biāo)的職責(zé)的制定工作；省級(jí)政府負(fù)責(zé)中央政府與地方政府之間關(guān)系的協(xié)調(diào)和省內(nèi)的主要衛(wèi)生問(wèn)題的及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并為中央制定相關(guān)政策提供依據(jù)，同時(shí)還需指導(dǎo)地方政府的具體工作；區(qū)域地方政府負(fù)責(zé)公共衛(wèi)生任務(wù)的具體實(shí)施，為區(qū)域內(nèi)居民提供衛(wèi)生保健服務(wù)，滿足他們的衛(wèi)生保健需要[5]。醫(yī)學(xué)數(shù)字化過(guò)程主要體現(xiàn)在通過(guò)紙面收集醫(yī)學(xué)關(guān)鍵信息、通過(guò)數(shù)字化處理設(shè)備轉(zhuǎn)化相關(guān)數(shù)據(jù)和通過(guò)數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備采集相關(guān)醫(yī)學(xué)信息從而進(jìn)行數(shù)字化處理，并經(jīng)過(guò)專門的信息管理平臺(tái)來(lái)支持臨床診療、疾病、健康管理等活動(dòng)的過(guò)程[4]。因此，通過(guò)對(duì)公共衛(wèi)生管理的信息化建設(shè)，不僅能推進(jìn)各項(xiàng)醫(yī)藥衛(wèi)生體制改革措施的落實(shí)，也能更好地提高基本公共衛(wèi)生服務(wù)能力，從而解決公共衛(wèi)生服務(wù)需要與服務(wù)供給的矛盾，進(jìn)一步提高科學(xué)管理水平、衛(wèi)生服務(wù)質(zhì)量和效率，達(dá)到保障國(guó)家公共衛(wèi)生安全、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定的目的。

公共衛(wèi)生的內(nèi)涵和范圍，決定了各級(jí)政府在公共衛(wèi)生工作中集中指導(dǎo)，分級(jí)管理的工作模式。即在分級(jí)公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集交換平臺(tái)建設(shè)部署的基礎(chǔ)上，根據(jù)業(yè)務(wù)活動(dòng)信息管理需求，統(tǒng)一開發(fā)疾病預(yù)防控制信息系統(tǒng)，在加強(qiáng)傳染病網(wǎng)絡(luò)直報(bào)的基礎(chǔ)上，根據(jù)業(yè)務(wù)管理內(nèi)容分別部署到國(guó)家、省級(jí)疾控?cái)?shù)據(jù)中心和地市級(jí)/區(qū)域衛(wèi)生信息平臺(tái)[5]。國(guó)家公共衛(wèi)生疾病預(yù)防控制核心業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)，主要包括傳染病和突發(fā)公共衛(wèi)生事件、傳染病實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)、重點(diǎn)慢性病患病監(jiān)測(cè)、重性精神病監(jiān)測(cè)、健康危險(xiǎn)因素監(jiān)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、生命登記、預(yù)防接種、疾病預(yù)防控制機(jī)構(gòu)基本信息與績(jī)效考核等。

4 數(shù)字醫(yī)學(xué)與醫(yī)療質(zhì)量、安全

醫(yī)療質(zhì)量、安全問(wèn)題從來(lái)都是醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題，其直接關(guān)系到病人的生命安全和康復(fù)情況。在醫(yī)療服務(wù)、醫(yī)院工作上的任何疏忽，在醫(yī)療質(zhì)量、醫(yī)療安全上的任何差錯(cuò)，都可能對(duì)病人及其家庭、社會(huì)造成不良甚至嚴(yán)重的后果。因此，提高醫(yī)療質(zhì)量、保證醫(yī)療安全，是醫(yī)療領(lǐng)域一切管理工作、技術(shù)工作的基本目標(biāo)和核心追求。數(shù)字醫(yī)學(xué)對(duì)于醫(yī)療質(zhì)量、醫(yī)療安全產(chǎn)生了積極的作用和影響。從縱向上來(lái)看，在以病人為中心的諸多醫(yī)療環(huán)節(jié)中，包括接診、檢查、檢驗(yàn)、診斷、 治療（包括處方、手術(shù)、其他治療處理）、護(hù)理以及出院隨訪等，都體現(xiàn)了數(shù)字醫(yī)學(xué)提高效率、節(jié)省時(shí)間的作用，同時(shí)使得診斷、治療、護(hù)理的準(zhǔn)確度和精密度得到了大幅提高，從而大大地提高了醫(yī)療質(zhì)量，促進(jìn)了醫(yī)療安全。從橫向上看，數(shù)字化的醫(yī)療設(shè)備，醫(yī)院數(shù)字化后的醫(yī)療流程、醫(yī)療效果和數(shù)字化的臨床醫(yī)療技術(shù)與以往相比都極大地促進(jìn)醫(yī)療質(zhì)量、安全。同時(shí)，數(shù)字醫(yī)學(xué)還為醫(yī)療工作提供了嶄新的業(yè)務(wù)流程、運(yùn)行模式和強(qiáng)有力的管理手段。由于醫(yī)院管理信息系統(tǒng)（HIS）、臨床信息系統(tǒng)（CIS）、數(shù)字醫(yī)療設(shè)備、數(shù)字醫(yī)療技術(shù)平臺(tái)、電子病歷等的全面連接、集成、共享，醫(yī)療管理真正實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的過(guò)程管理和全面的質(zhì)量管理[6]。此外，數(shù)字醫(yī)學(xué)還給了循證醫(yī)學(xué)、臨床實(shí)踐指南、臨床路徑以有力支持。在數(shù)字醫(yī)學(xué)的支持下，臨床醫(yī)療不再是分散的、個(gè)體經(jīng)驗(yàn)的、質(zhì)量水平差異很大的操作，而會(huì)達(dá)到當(dāng)前醫(yī)療技術(shù)發(fā)展的新水平和很高的醫(yī)療質(zhì)量、安全效果。而遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診、區(qū)域化醫(yī)療協(xié)同的實(shí)現(xiàn)對(duì)于更大范圍醫(yī)療質(zhì)量的提高更是有著積極的意義。

5 結(jié)論與展望

數(shù)字醫(yī)學(xué)作為一個(gè)新興的多學(xué)科交叉領(lǐng)域，在知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)科內(nèi)涵、研究?jī)?nèi)容及方法、學(xué)術(shù)體系及發(fā)展規(guī)律方面在老學(xué)科的研究基礎(chǔ)上有了新的發(fā)展并形成了自身的特色。推動(dòng)數(shù)字醫(yī)學(xué)的發(fā)展，將有利于催生新的學(xué)科群和新的機(jī)構(gòu)體制。我國(guó)在數(shù)字醫(yī)學(xué)研究方面已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)，具備進(jìn)一步發(fā)展的基本條件。但同時(shí)也面臨著兩大挑戰(zhàn)。首先，計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航、機(jī)器人手術(shù)以及快速成型技術(shù)雖然已在國(guó)內(nèi)一些醫(yī)院展開多年，但仍缺乏相關(guān)的權(quán)威基礎(chǔ)研究，未形成規(guī)范化的操作標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)化的評(píng)價(jià)指標(biāo)。其次，在現(xiàn)行體制下，醫(yī)科與工科難以形成合力，在臨床中發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題的醫(yī)生缺乏解決問(wèn)題的能力，而能夠解決問(wèn)題的工科人員又難以掌握需要解決的醫(yī)學(xué)問(wèn)題，這會(huì)阻礙數(shù)字醫(yī)學(xué)設(shè)施的進(jìn)一步開發(fā)，且會(huì)導(dǎo)致部分科研資源的浪費(fèi)。因此，我國(guó)數(shù)字醫(yī)學(xué)工程應(yīng)當(dāng)在近幾年的發(fā)展成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)問(wèn)題提出積極有效的解決方案，從而保持快速發(fā)展的勢(shì)頭，使得它的研究和應(yīng)用在不久的將來(lái)迎來(lái)又一波的高潮。