计算机技术在医学中的应用浅论

计算机技术在医学中的应用浅论随着电子计算机技术的迅速发展，特别是微型计算机的普及，计算机技术已渗透到医学及其管理的各个领域，可利用计算机获取、存储、传输、处理和利用医学及医学管理的各种信息。经过30多年的实践和发展，医学信息处理学已成为一门新兴的、医学与计算机技术相结合的边缘学科，对医学的发展起着重要的作用。一、利用计算机处理医学实验信息数值计算是计算机应用的基础，较早应用于生物化学和分子生物学方面，统计分析各种临床及生物医学数据也是数值计算。由于生物医学基础实验和临床诊断都是从人体或生物体上取得信号，这些信号具有信号微弱、干扰大、信噪比低及遵循统计学规律的特点，因而叠加法、直方图、频谱分析等各种统计分析的方法应用较多。在医学领域中，人体的许多生理信号，如心电波、脑电波、脉波、心音、呼吸频率乃至一昼夜间正常人的体温等等都是近似于周期性的，存在着相应的频谱。其中某些参数的频谱分析在医学研究和临床诊断中有实际意义。如果我们掌握了各种生理信息的频谱，就可以通过计算机来模拟它们，这在教学、科研和临床上都有实际意义。模拟标准的心电信号在计算机诊断和监护系统中是十分重要的，它是判别心电异常的依据。二、应用计算机进行辅助诊断计算机辅助诊断实际上是把大量的医学资料和医生的丰富经验，以电子数据的形式汇总存贮，并随着医学的发展不断更新完善。计算机处理数据的精确、覆盖面广泛、无间断性等特点使电子计算机进行辅助诊断具有重要意义。例如体表标测心电图即采用体表多电极同时记录体表各部位心脏激动造成的电位差，早在五十年代就有人进行研究，但最终因工作难度太大而中断。近些年，电子计算机自动采集体表众多部位的各瞬时电位变化，进行分析处理，绘制成等位标测图，它能获得比常规心电图或心电向量图更丰富的信息，有助于认识心脏激动的空间电位分布和体表电位分布的关系。在妇产科领域，英国普利茅茨医学院研究生院妇产科keith开发了智能胎心率与宫缩描记图(cardiotocography，CTG)计算机辅助分析系统。该系统采用了人工神经网络技术，它基于400多条具有专家水平的产时评估及处理规则，该系统还可像医生分析病情一样，对所做出的处理建议进行解释。由英国16家水平领先的妇产科中心的17位专家对该系统进行了评估，他们对从2400份高位分娩病例中选出的50份病例资料，同时进行人为分析和CTG系统分析，结果CTG系统与17位专家的意见基本一致，获得了令人满意的效果。1989年德国的Spitzerk等人开发了名为MICROSTROKE的专家系统用于诊断不同的卒中类型，该系统可以根据临床信息来诊断卒中以及将卒中分类。使用者首先输入患者的既往史、卒中发作的详细信息、伴发症状以及相关的神经系统体征，然后系统总结这些数据项，推理演绎，给出该患者归于不同卒中类型的概率。卒中的类型包括脑血栓形成，脑栓塞，腔隙性脑梗死，颅内出血以及蛛网膜下腔出血。在德国的Hamburg卒中数据库记录的250例患者中MICROSTROKE系统的诊断正确率为72.8%。该研究者还开发了TOPSCOUT专家系统用于卒中的定位和根据患者的症状、体征来确定相应的受损血管分布区。三、图像处理技术的应用计算机在断层技术中的应用。图象处理是计算机应用中的一个重要方面。计算机断层扫描系统(CT)是断层摄影与计算机技术的结合，是图象处理技术最成功的例子之一。医生可通过计算机断层扫描系统(CT)精确地将心脏多个断层切面重建影象，密度分辩率高，图象清晰，并可获得三维空间信息。在心脏病诊断中主要用于心腔内肿瘤、心腔内血栓、室壁瘤的形成，夹层动脉瘤、心肌梗塞以及冠状动脉旁路移植血管通畅情况的随诊观察。在B超图像采集及病历管理方面的应用提高了检查的效率及病人信息管理的准确性。(1)操作方便，以往医生在给病人做检查时必须先将图像冻结，再点击鼠标右键来采集图像。而该系统采用脚踏开关，使医生们随时可以在不占用手的情况下完成图像的保存。同时只要医生将图像冻结，该图像就自动采集到计算机内。(2)友好的人机界面，系统采用智能医学词库，词库内的最常用的词语在词库的最前面，医生们只需利用鼠标双击选中的词语即可输入。不同的医生有自己独立的诊断专家库，使书写报告更为快捷简单，从而避免了操作者在每次完成病历报告时需手工输入大量汉字或进行繁琐的词语调用。(3)数据保存可靠。现有的工作站通常采用传统的暂存技术，一旦遇到死机或意外停电，如果没有保存图像，则所采集的图像会全部丢失。系统应用先进的软件存储技术，将采集的图像即时存储到相对应的病人目录下，使图像数据安全可靠。(4)视频信号隔离技术。通常B超输出信号直接用视频线输送到图像采集卡，因为计算机采用的电源都为开关电源，如果计算机与B超同地，B超的图像易受到干扰，我们采用专用的光电视频信号隔离系统，将计算机与B超隔离，从而保证了B超图像工作站采集图像质量。四、医疗信息系统医疗信息系统有两种含义。从广义上来说，它是指所有与医学有关联的信息系统的统称，各类面向医院管理的信息系统都属于医疗信息系统的范畴;从狭义上来说，它仅涉及纯粹的医疗活动，是对相关的临床数据和知识进行综合管理和应用的信息系统。医疗数字化是目前数字化医院的建设重点。利用电子计算机和通讯设备，为医院所属各部门提供对病人诊疗信息和行政管理信息的收集、存储、处理、提取及数据交换的能力，并满足所有授权用户的功能需求。它包含临床诊疗系统，电子病历系统，手术室监护系统，药品管理系统，检验管理系统，医学影响管理系统，病历管理系统，门诊管理系统、财务管理系统、办公自动化系统等等模块。医院所有的临床作业全部实现了无纸化运行，病人的门诊和住院病历、检查结果等各类信息都完整地保存在医院数据库中;医生们扔掉了纸和笔，不管是开具处方，还是各类检查检验、图像采集、传输，一切都在电脑前进行，在网络中传递;护士们每天测量完病人的体温、脉搏、血压等，都录入电脑，在电脑上自动形成曲线，并按时段图形显示，病人的生命体征一目了然。下面对一些主要的子系统进行简要说明：(1)电子病历并不是简单地将传统的纸张病历进行电子化，而是反映了患者整个的医疗过程，储存了患者全部的医疗信息，包括病史、各种检验检查结果和影像资料，是对个人医疗信息及其相关处理过程综合化的体现。它的发展方向是实现患者一生的全电子病历，这需要全社会各医疗机构间的信息互连。(2)影像信息系统即广义上的PACS系统，与狭义上的PACS系统只负责影像数据的采集、归档和通讯不同，它涵盖了狭义PACS系统和RIS系统的所有内容，并且突破了传统上PACS/RIS仅局限于放射科的范畴，面向医院内的所有影像科室，连接各种成像设备(包括CR、DR、CT、MRI等放射成像设备，以及超声、内窥镜等非放射成像设备)，实现全院范围内的影像检查工作流管理、影像数字采集、数据归档管理、影像诊断报告、信息网络发布等功能。(3)检验信息系统(LabInformalionSystem，LIS)以医院检验科的业务数字化为目标，通过连接检验仪器、收集检验数据，实现申请、检验、报告的自动化数字工作流。相比其它医疗信息系统，检验信息系统在国内的发展最早，目前国内已有很多医院建设了检验信息系统。大多数能够实现与检验仪器和HIS系统互连，完成基本的数字化工作流程。(4)监护信息系统根据监护地点的不同，可分为重症监护信息系统、手术监护信息系统、急救监护信息系统和普通监护信息系统，它往往和各类床边监护仪、麻醉机、呼吸机等设备连接，收集各类实时监护信息，或利用掌上电脑等一些手段进行体温等监护信息的录入，并通过对所有监护信息的储存、显示、发布以及对各相应科室的业务数字化，实现病人监护的数字化管理。随着越来越多医院信息系统的开通，医疗环境将更加惬意。到所有大医院看病不用再带病历，医生开药也不用写处方了。初次门诊时可获得一张含有用户名和密码的智能卡，在数据库中建立起一份个人综合健康档案。再次求医只需持这张卡，通过电脑查询到自己需要的医生，根据电脑的指示到相应诊室看病;在医院做完检查后不需在医院等待结果，通过网络就能得到诊治医生发送的检查结果，以及依据病情及个人经济状况拟定的治疗方案。住院患者对治疗方案、用药情况及药费、手术费、护理费等随时可查。过去那种求医几乎要跑断腿，进了医院门任凭宰斩的烦恼再也不会有了。五、结论计算机已显著地影响了科学的发展，亦促进了医学的进步。目前信息高速公路的骨干网络Internet，最终将使世界医学信息网络连为一体，对全球医疗范围的扩大、医学的发展、医疗条件的改善、医疗费用的降低、医疗质量的提高等方面产生深远意义。