計算機技術在醫(yī)學中的應用淺論

計算機技術在醫(yī)學中的應用淺論 隨著電子計算機技術的迅速發(fā)展，特別是微型計算機的普及，計算機技術已滲透到醫(yī)學及其管理的各個領域，可利用計算機獲取、存儲、傳輸、處理和利用醫(yī)學及醫(yī)學管理的各種信息。經(jīng)過30多年的實踐和發(fā)展，醫(yī)學信息處理學已成為一門新興的、醫(yī)學與計算機技術相結合的邊緣學科，對醫(yī)學的發(fā)展起著重要的作用。 一、利用計算機處理醫(yī)學實驗信息數(shù)值計算是計算機應用的基礎，較早應用于生物化學和分子生物學方面，統(tǒng)計分析各種臨床及生物醫(yī)學數(shù)據(jù)也是數(shù)值計算。由于生物醫(yī)學基礎實驗和臨床診斷都是從人體或生物體上取得信號，這些信號具有信號微弱、干擾大、信噪比低及遵循統(tǒng)計學規(guī)律的特點，因而疊加法、直方圖、頻譜分析等各種統(tǒng)計分析的方法應用較多。在醫(yī)學領域中，人體的許多生理信號，如心電波、腦電波、脈波、心音、呼吸頻率乃至一晝夜間正常人的體溫等等都是近似于周期性的，存在著相應的頻譜。其中某些參數(shù)的頻譜分析在醫(yī)學研究和臨床診斷中有實際意義。如果我們掌握了各種生理信息的頻譜，就可以通過計算機來模擬它們，這在教學、科研和臨床上都有實際意義。模擬標準的心電信號在計算機診斷和監(jiān)護系統(tǒng)中是十分重要的，它是判別心電異常的依據(jù)。二、應用計算機進行輔助診斷計算機輔助診斷實際上是把大量的醫(yī)學資料和醫(yī)生的豐富經(jīng)驗，以電子數(shù)據(jù)的形式匯總存貯，并隨著醫(yī)學的發(fā)展不斷更新完善。計算機處理數(shù)據(jù)的精確、覆蓋面廣泛、無間斷性等特點使電子計算機進行輔助診斷具有重要意義。例如體表標測心電圖即采用體表多電極同時記錄體表各部位心臟激動造成的電位差，早在五十年代就有人進行研究，但最終因工作難度太大而中斷。近些年，電子計算機自動采集體表眾多部位的各瞬時電位變化，進行分析處理，繪制成等位標測圖，它能獲得比常規(guī)心電圖或心電向量圖更豐富的信息，有助于認識心臟激動的空間電位分布和體表電位分布的關系。在婦產(chǎn)科領域，英國普利茅茨醫(yī)學院研究生院婦產(chǎn)科keith開發(fā)了智能胎心率與宮縮描記圖(cardiotocography，CTG)計算機輔助分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術，它基于400多條具有專家水平的產(chǎn)時評估及處理規(guī)則，該系統(tǒng)還可像醫(yī)生分析病情一樣，對所做出的處理建議進行解釋。由英國16家水平領先的婦產(chǎn)科中心的17位專家對該系統(tǒng)進行了評估，他們對從2400份高位分娩病例中選出的50份病例資料，同時進行人為分析和CTG系統(tǒng)分析，結果CTG系統(tǒng)與17位專家的意見基本一致，獲得了令人滿意的效果。1989年德國的Spitzerk等人開發(fā)了名為MICROSTROKE的專家系統(tǒng)用于診斷不同的卒中類型，該系統(tǒng)可以根據(jù)臨床信息來診斷卒中以及將卒中分類。使用者首先輸入患者的既往史、卒中發(fā)作的詳細信息、伴發(fā)癥狀以及相關的神經(jīng)系統(tǒng)體征，然后系統(tǒng)總結這些數(shù)據(jù)項，推理演繹，給出該患者歸于不同卒中類型的概率。卒中的類型包括腦血栓形成，腦栓塞，腔隙性腦梗死，顱內(nèi)出血以及蛛網(wǎng)膜下腔出血。在德國的Hamburg卒中數(shù)據(jù)庫記錄的250例患者中MICROSTROKE系統(tǒng)的診斷正確率為72.8%。該研究者還開發(fā)了TOPSCOUT專家系統(tǒng)用于卒中的定位和根據(jù)患者的癥狀、體征來確定相應的受損血管分布區(qū)。三、圖像處理技術的應用計算機在斷層技術中的應用。圖象處理是計算機應用中的一個重要方面。計算機斷層掃描系統(tǒng)(CT)是斷層攝影與計算機技術的結合，是圖象處理技術最成功的例子之一。醫(yī)生可通過計算機斷層掃描系統(tǒng)(CT)精確地將心臟多個斷層切面重建影象，密度分辯率高，圖象清晰，并可獲得三維空間信息。在心臟病診斷中主要用于心腔內(nèi)腫瘤、心腔內(nèi)血栓、室壁瘤的形成，夾層動脈瘤、心肌梗塞以及冠狀動脈旁路移植血管通暢情況的隨診觀察。在B超圖像采集及病歷管理方面的應用提高了檢查的效率及病人信息管理的準確性。(1)操作方便，以往醫(yī)生在給病人做檢查時必須先將圖像凍結，再點擊鼠標右鍵來采集圖像。而該系統(tǒng)采用腳踏開關，使醫(yī)生們隨時可以在不占用手的情況下完成圖像的保存。同時只要醫(yī)生將圖像凍結，該圖像就自動采集到計算機內(nèi)。(2)友好的人機界面，系統(tǒng)采用智能醫(yī)學詞庫，詞庫內(nèi)的最常用的詞語在詞庫的最前面，醫(yī)生們只需利用鼠標雙擊選中的詞語即可輸入。不同的醫(yī)生有自己獨立的診斷專家?guī)?，使書寫報告更為快捷簡單，從而避免了操作者在每次完成病歷報告時需手工輸入大量漢字或進行繁瑣的詞語調(diào)用。(3)數(shù)據(jù)保存可靠?，F(xiàn)有的工作站通常采用傳統(tǒng)的暫存技術，一旦遇到死機或意外停電，如果沒有保存圖像，則所采集的圖像會全部丟失。系統(tǒng)應用先進的軟件存儲技術，將采集的圖像即時存儲到相對應的病人目錄下，使圖像數(shù)據(jù)安全可靠。(4)視頻信號隔離技術。通常B超輸出信號直接用視頻線輸送到圖像采集卡，因為計算機采用的電源都為開關電源，如果計算機與B超同地，B超的圖像易受到干擾，我們采用專用的光電視頻信號隔離系統(tǒng)，將計算機與B超隔離，從而保證了B超圖像工作站采集圖像質(zhì)量。 四、醫(yī)療信息系統(tǒng)醫(yī)療信息系統(tǒng)有兩種含義。從廣義上來說，它是指所有與醫(yī)學有關聯(lián)的信息系統(tǒng)的統(tǒng)稱，各類面向醫(yī)院管理的信息系統(tǒng)都屬于醫(yī)療信息系統(tǒng)的范疇;從狹義上來說，它僅涉及純粹的醫(yī)療活動，是對相關的臨床數(shù)據(jù)和知識進行綜合管理和應用的信息系統(tǒng)。醫(yī)療數(shù)字化是目前數(shù)字化醫(yī)院的建設重點。利用電子計算機和通訊設備，為醫(yī)院所屬各部門提供對病人診療信息和行政管理信息的收集、存儲、處理、提取及數(shù)據(jù)交換的能力，并滿足所有授權用戶的功能需求。它包含臨床診療系統(tǒng)，電子病歷系統(tǒng)，手術室監(jiān)護系統(tǒng)，藥品管理系統(tǒng)，檢驗管理系統(tǒng)，醫(yī)學影響管理系統(tǒng)，病歷管理系統(tǒng)，門診管理系統(tǒng)、財務管理系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)等等模塊。醫(yī)院所有的臨床作業(yè)全部實現(xiàn)了無紙化運行，病人的門診和住院病歷、檢查結果等各類信息都完整地保存在醫(yī)院數(shù)據(jù)庫中;醫(yī)生們?nèi)拥袅思埡凸P，不管是開具處方，還是各類檢查檢驗、圖像采集、傳輸，一切都在電腦前進行，在網(wǎng)絡中傳遞;護士們每天測量完病人的體溫、脈搏、血壓等，都錄入電腦，在電腦上自動形成曲線，并按時段圖形顯示，病人的生命體征一目了然。下面對一些主要的子系統(tǒng)進行簡要說明：(1)電子病歷并不是簡單地將傳統(tǒng)的紙張病歷進行電子化，而是反映了患者整個的醫(yī)療過程，儲存了患者全部的醫(yī)療信息，包括病史、各種檢驗檢查結果和影像資料，是對個人醫(yī)療信息及其相關處理過程綜合化的體現(xiàn)。它的發(fā)展方向是實現(xiàn)患者一生的全電子病歷，這需要全社會各醫(yī)療機構間的信息互連。(2)影像信息系統(tǒng)即廣義上的PACS系統(tǒng)，與狹義上的PACS系統(tǒng)只負責影像數(shù)據(jù)的采集、歸檔和通訊不同，它涵蓋了狹義PACS系統(tǒng)和RIS系統(tǒng)的所有內(nèi)容，并且突破了傳統(tǒng)上PACS/RIS僅局限于放射科的范疇，面向醫(yī)院內(nèi)的所有影像科室，連接各種成像設備(包括CR、DR、CT、MRI等放射成像設備，以及超聲、內(nèi)窺鏡等非放射成像設備)，實現(xiàn)全院范圍內(nèi)的影像檢查工作流管理、影像數(shù)字采集、數(shù)據(jù)歸檔管理、影像診斷報告、信息網(wǎng)絡發(fā)布等功能。(3)檢驗信息系統(tǒng)(LabInformalionSystem，LIS)以醫(yī)院檢驗科的業(yè)務數(shù)字化為目標，通過連接檢驗儀器、收集檢驗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)申請、檢驗、報告的自動化數(shù)字工作流。相比其它醫(yī)療信息系統(tǒng)，檢驗信息系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展最早，目前國內(nèi)已有很多醫(yī)院建設了檢驗信息系統(tǒng)。大多數(shù)能夠實現(xiàn)與檢驗儀器和HIS系統(tǒng)互連，完成基本的數(shù)字化工作流程。(4)監(jiān)護信息系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)護地點的不同，可分為重癥監(jiān)護信息系統(tǒng)、手術監(jiān)護信息系統(tǒng)、急救監(jiān)護信息系統(tǒng)和普通監(jiān)護信息系統(tǒng)，它往往和各類床邊監(jiān)護儀、麻醉機、呼吸機等設備連接，收集各類實時監(jiān)護信息，或利用掌上電腦等一些手段進行體溫等監(jiān)護信息的錄入，并通過對所有監(jiān)護信息的儲存、顯示、發(fā)布以及對各相應科室的業(yè)務數(shù)字化，實現(xiàn)病人監(jiān)護的數(shù)字化管理。隨著越來越多醫(yī)院信息系統(tǒng)的開通，醫(yī)療環(huán)境將更加愜意。到所有大醫(yī)院看病不用再帶病歷，醫(yī)生開藥也不用寫處方了。初次門診時可獲得一張含有用戶名和密碼的智能卡，在數(shù)據(jù)庫中建立起一份個人綜合健康檔案。再次求醫(yī)只需持這張卡，通過電腦查詢到自己需要的醫(yī)生，根據(jù)電腦的指示到相應診室看病;在醫(yī)院做完檢查后不需在醫(yī)院等待結果，通過網(wǎng)絡就能得到診治醫(yī)生發(fā)送的檢查結果，以及依據(jù)病情及個人經(jīng)濟狀況擬定的治療方案。住院患者對