計算機(jī)在臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)方面的應(yīng)用


推選答案隨著電子計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,特別是微型計算機(jī)的普及,計算機(jī)技術(shù)已滲透到醫(yī)學(xué)及其管理的各個領(lǐng)域,可利用計算機(jī)獲取、存儲、傳輸、處理和利用醫(yī)學(xué)及醫(yī)學(xué)管理的各種信息。經(jīng)過30多年的實踐和發(fā)展,醫(yī)學(xué)信息處理學(xué)已成為一門新興的、醫(yī)學(xué)與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的邊緣學(xué)科,對醫(yī)學(xué)的發(fā)展起著重要的作用。
 電子計算機(jī)的組成部分 計算機(jī)分硬件和軟件兩大系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)指計算機(jī)的各種具體的電子和機(jī)械設(shè)備;而軟件系統(tǒng)則指各種類型的計算機(jī)語言和程序。
 計算機(jī)硬件部分包括中央處理器、內(nèi)存儲器、外存儲器、接口電路、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等。通過總線連接,組成一個完整的計算機(jī)硬件系統(tǒng)。人們通過輸入設(shè)備(常用的是鍵盤)輸入命令、數(shù)據(jù)等,并可利用內(nèi)、外存儲器給予存儲,還可命令中央處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行要求的運(yùn)算處理,最后還可將結(jié)果通過輸出設(shè)備(常用的有顯示器和打印機(jī))輸出。
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 計算機(jī)軟件部分包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。軟件有語言與程序之別。計算機(jī)語言是由可供人們用于編寫程序的 有一定結(jié)構(gòu)的計算機(jī)能夠識別的各個命令(及指令組成)。所謂“高級語言”就是計算機(jī)語言的一種。程序就是人們用計算機(jī)語言按一定順序排列編寫的一系列語句,計算機(jī)將按順序一個語句接一個語句地執(zhí)行,以完成人們的某些要求。系統(tǒng)軟件包括計算機(jī)語言、操作系統(tǒng)(一組程序,人們可以通過它方便地操作計算機(jī))、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(一種計算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù))等;應(yīng)用軟件指人們?yōu)槟硞€特定要求而編寫的程序。系統(tǒng)軟件由計算機(jī)廠商隨計算機(jī)硬件一起提供給用戶,而應(yīng)用軟件則需由用戶根據(jù)自身工作需要進(jìn)行開發(fā)(這就是所謂的“二次開發(fā)”),或從軟件公司購買。
 計算機(jī)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 計算機(jī)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用共有下列12個方面:
計算機(jī)在臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)方面的應(yīng)用

 計算機(jī)輔助診斷和輔助決策系統(tǒng)(CAD&CMD) 可以幫助醫(yī)生縮短診斷時間;避免疏漏;減輕勞動強(qiáng)度;提供其他專家診治意見,以便盡快作出診斷,提出治療方案。診治的過程是醫(yī)生收集病人的信息(癥狀、體征、各種檢查結(jié)果、病史包括家族史以及治療效果等等),在此基礎(chǔ)上結(jié)合自己的醫(yī)學(xué)知識和臨床經(jīng)驗,進(jìn)行綜合、分析、判斷,作出結(jié)論。計算機(jī)輔助診斷系統(tǒng)則是通過醫(yī)生和計算機(jī)工作者相結(jié)合,運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)、概率統(tǒng)計以至人工智能技術(shù),在計算機(jī)上建立數(shù)學(xué)模型,對病人的信息進(jìn)行處理,提出診斷意見和治療方案。這樣的信息處理過程,速度較快,考慮到的因素較全面,邏輯判斷也較嚴(yán)謹(jǐn)。
 利用人工智能技術(shù)編制的輔助診治系統(tǒng),一般稱為“醫(yī)療專家系統(tǒng)”。人工智能是當(dāng)代計算機(jī)應(yīng)用的前沿。醫(yī)療專家系統(tǒng)是根據(jù)醫(yī)生提供的知識,模擬醫(yī)生診治時的推理過程,為疾病等的診治提供幫助。醫(yī)療專家系統(tǒng)的核心由知識庫和推理機(jī)構(gòu)成。知識庫包括書本知識和醫(yī)生個人的具體經(jīng)驗,以規(guī)則、網(wǎng)絡(luò)、框架等形式表示知識,存貯于計算機(jī)中。推理機(jī)是一個控制機(jī)構(gòu),根據(jù)病人的信息,決定采用知識庫中的什么知識,采用何種推理策略進(jìn)行推理,得出結(jié)論。由于在診治中有許多不確定性,人工智能技術(shù)能夠較好地解決這種不精確推理問題,使醫(yī)療專家系統(tǒng)更接近醫(yī)生診治的思維過程,獲得較好的結(jié)論。有的專家系統(tǒng)還具有自學(xué)功能,能在診治疾病的過程中再獲得知識,不斷提高自身的診治水平。
計算機(jī)在臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)方面的應(yīng)用

 這類系統(tǒng)較好的實例如美國斯坦福大學(xué)的 MYCIN系統(tǒng),它能識別出引起疾病的細(xì)菌種類,提出適當(dāng)?shù)目咕幬?。在中國類似的系統(tǒng)有中醫(yī)專家系統(tǒng),或稱“中醫(yī)專家咨詢系統(tǒng)”。
 醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS) 用以收集、處理、分析、儲存和傳遞醫(yī)療信息、醫(yī)院管理信息。一個完整的醫(yī)院信息系統(tǒng)可以完成如下任務(wù):病人登記、預(yù)約、病歷管理、病房管理、臨床監(jiān)護(hù)、膳食管理、醫(yī)院行政管理、健康檢查登記、藥房和藥庫管理、病人結(jié)帳和出院、醫(yī)療輔助診斷決策、醫(yī)學(xué)圖書資料檢索、教育和訓(xùn)練、會診和轉(zhuǎn)院、統(tǒng)計分析、實驗室自動化和接口。
 這些系統(tǒng)中較著名的如美國復(fù)員軍人醫(yī)院的DHCP;馬薩諸塞綜合醫(yī)院用 MUMPS語言開發(fā)的COSTAR等。中國從1970年起,就開發(fā)了一些醫(yī)院信息系統(tǒng),并統(tǒng)一規(guī)劃開發(fā)了醫(yī)院統(tǒng)計、病案、人事、器材、藥品、財務(wù)管理軟件包。
 生物-醫(yī)學(xué)統(tǒng)計及流行學(xué)調(diào)查軟件包 在臨床研究、實驗研究及流行學(xué)調(diào)查研究中,需要處理大量信息。應(yīng)用計算機(jī)可以準(zhǔn)確快速地對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和處理。為了這方面的需要,用各種計算機(jī)語言開發(fā)了不少軟件包。較著名的有SAS、SPSS、SYSTAT及中國的RDAS等。
 衛(wèi)生行政管理信息系統(tǒng) (MIS) 利用計算機(jī)開發(fā)的“衛(wèi)生行政管理信息系統(tǒng)”,又稱“衛(wèi)生管理信息/決策系統(tǒng)”,能根據(jù)大量的統(tǒng)計資料給衛(wèi)生行政決策部門提供信息和決策咨詢。一個完整的衛(wèi)生行政管理信息系統(tǒng)包括三部分:①數(shù)據(jù)自動處理系統(tǒng)(ADP),主要功能是收集與整理數(shù)據(jù)、匯總成各類統(tǒng)計報表與圖表。②信息庫,是指能使單位與其外部機(jī)構(gòu)之間,以及單位內(nèi)部各種職能之間相互共享信息資源的一種模式。信息來源有法定的和非法定的(一次性調(diào)查),還有來自計算機(jī)日常收集到的各種活動所產(chǎn)生的信息流。設(shè)立信息庫的主要目的是溝通各項活動和修正工作人員的行動。③決策咨詢模型,又稱信息決策模型,可根據(jù)必要信息用它作出可行或優(yōu)化方案,預(yù)測事業(yè)的發(fā)展。傳統(tǒng)的方法(即非信息/決策系統(tǒng))主要依賴過去的資料,考慮當(dāng)前決策,或估計今后的發(fā)展,它不能產(chǎn)生比較有效而且迅速的應(yīng)變措施,信息/決策的數(shù)學(xué)模型,若建立的數(shù)學(xué)模型比較合理,便可以及時由當(dāng)前活動中,指出即將發(fā)生的偏差,預(yù)見未來,以支持管理決策反應(yīng)不斷改變。
 醫(yī)學(xué)情報檢索系統(tǒng) 利用計算機(jī)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)和通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對醫(yī)學(xué)圖書、期刊、各種醫(yī)學(xué)資料進(jìn)行管理。通過關(guān)鍵詞等即可迅速查找出所需文獻(xiàn)資料。
 計算機(jī)情報檢索工作可分為三個部分:①情報的標(biāo)引處理;②情報的存貯與檢索;③提供多種情報服務(wù),可向用戶提供實時檢索,進(jìn)行定期專題服務(wù),以及自動編制書本式索引。
 美國國立醫(yī)學(xué)圖書館編制的“醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)分析與檢索系統(tǒng)”(MEDLARS)是國際上較著名的軟件系統(tǒng),這是一個比較完善的實時聯(lián)機(jī)檢索的網(wǎng)絡(luò)檢索系統(tǒng)。通過該館的IBM3081計算機(jī)系統(tǒng)能提供聯(lián)機(jī)檢索和定題檢索服務(wù),通過通訊網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通訊或數(shù)據(jù)庫磁帶的方法,在16個國家和地區(qū)中形成世界性計算機(jī)檢索網(wǎng)絡(luò)。其他著名的系統(tǒng)如IBM4361,MEDLARS等。中國開發(fā)了一些專題的醫(yī)學(xué)情報資料檢索系統(tǒng),如中醫(yī)藥文獻(xiàn)、典籍的檢索系統(tǒng)。
 藥物代謝動力學(xué)軟件包 藥物代謝動力學(xué)運(yùn)用數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)方法定量地研究藥物的吸收、分布、轉(zhuǎn)化和排泄等動態(tài)變化的規(guī)律性。人體組織中的藥物濃度不可能也不容易直接測定,因此常用血尿等樣品進(jìn)行測量,通過適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型來描述和推斷藥物在體內(nèi)各部分的濃度和運(yùn)動特點。在藥代動力學(xué)的研究中,最常用的數(shù)學(xué)方法有房室模型、生理模型、線性系統(tǒng)分析、統(tǒng)計矩和隨機(jī)模型等。這些新技術(shù)新方法的發(fā)展與應(yīng)用,都與計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用分不開。已開發(fā)了不少的藥代動力學(xué)專用軟件包,其中較著名的有NONLIN程序(一種非線性最小二乘法程序)。
 疾病預(yù)測預(yù)報系統(tǒng) 疾病在人群中流行的規(guī)律,與環(huán)境、社會、人群免疫等多方面因素有關(guān),計算機(jī)可根據(jù)存貯的有關(guān)因素的信息并根據(jù)它建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計算,作出人群中疾病流行情況的預(yù)測預(yù)報,供決策部門參考。荷蘭、挪威等國還建立了職業(yè)病事故信息庫,因此能有效地控制和預(yù)測職業(yè)危害的影響。中國上海、遼寧等地衛(wèi)生防疫部門,對氣象因素與氣管炎、某些地方病、流行?。ㄈ缫倚湍X炎、流行性腦膜炎等)的關(guān)系作了大量分析,并建立了數(shù)學(xué)模型,用這些模型在微型機(jī)上可成功地作出這些疾病的預(yù)測預(yù)報。
 計算機(jī)輔助教學(xué)(CAI) 可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握醫(yī)學(xué)科學(xué)知識和提高解決問題的能力以及更好地利用醫(yī)學(xué)知識庫和檢索醫(yī)學(xué)文獻(xiàn);教員可以利用它編寫教材,并可通過電子郵件與同事和學(xué)生保持聯(lián)系,討論問題,改進(jìn)學(xué)習(xí)和考察學(xué)習(xí)成績;醫(yī)務(wù)人員可根據(jù)各自的需要和進(jìn)度,進(jìn)行學(xué)習(xí)和補(bǔ)充新醫(yī)學(xué)專門知識。目前在一些醫(yī)學(xué)研究和教學(xué)單位里已建立了可由遠(yuǎn)程終端通過電話網(wǎng)絡(luò)訪問的各種 CAI醫(yī)學(xué)課程。利用計算機(jī)進(jìn)行醫(yī)學(xué)教育的另一種重要途徑是采用計算機(jī)模擬的方法,即用計算機(jī)模擬人體或?qū)嶒瀯游铮瑸閷W(xué)生提供有效的實驗環(huán)境和手段,使學(xué)生能更方便地觀察人體或?qū)嶒瀯游?,在條件參數(shù)改變下的各種狀態(tài),其中有些狀態(tài)在一般動物實驗條件下往往是難于觀察到的。由于光盤技術(shù)、語言識別、觸摸式屏幕顯示等新技術(shù)的發(fā)展,教學(xué)用的計算機(jī)模擬病例光盤等已試制成功,并作為商品在市場上供應(yīng),利用這種光盤可方便地顯示手術(shù)室等現(xiàn)場實際圖景和情況,或有關(guān)教科書和文獻(xiàn)資料,供學(xué)生學(xué)習(xí)。
 最佳放射治療計劃軟件 計算機(jī)在放療中的應(yīng)用,主要是計算劑量分布和制訂放療計劃。以往用手工計算,由于計算過程復(fù)雜,所以要花費許多時間。因而,在手工計算的情況下,通常只能選擇幾個代表點來計算劑量值。利用計算機(jī),則只要花很短時間,而且誤差不超過5%,這樣,對同一個病人在不同的條件下進(jìn)行幾次計算,從中選擇一個最佳的放射治療計劃就成為可能。所謂最佳放射治療計劃就是對病人制訂治療計劃,包括確定照射源、放射野面積、放射源與體表的距離、入射角以及射野中心位置等,然后再由計算機(jī)根據(jù)治療機(jī)性能和各種計算公式,算出相應(yīng)的劑量分布,在彩色監(jiān)視器上形象地顯示出來。對同一個病人,經(jīng)過反復(fù)改變照射條件,進(jìn)行計算、分析和比較,就可以得出最理想的劑量分布,使放射線照射方向上傷害正常組織細(xì)胞最少,放療療效最佳,這就是最佳放射治療計劃。同時,可將此劑量分布圖用繪圖儀記錄下來,存入病歷,以供治療時使用或長期保存。
 計算機(jī)醫(yī)學(xué)圖像處理與圖像識別 醫(yī)學(xué)研究與臨床診斷中許多重要信息都是以圖像形式出現(xiàn),醫(yī)學(xué)對圖像信息的依賴是十分緊密的。醫(yī)學(xué)圖像一般分為二類:一是信息隨時間變化的一維圖像,多數(shù)醫(yī)學(xué)信號均屬此一類,如心電圖、腦電圖等;另一是信息在空間分布的多維圖像,如X射線照片、組織切片、細(xì)胞立體圖像等等。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中有大量的圖像需要處理和識別,以往都是采用人工方式,其優(yōu)點是可以由有經(jīng)驗的醫(yī)生對臨床醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行綜合分析,但分析速度慢,正確率隨醫(yī)生而異。計算機(jī)高速度、高精度、大容量的特點,可彌補(bǔ)上述不足。特別是有一些醫(yī)學(xué)圖像,如腦電圖的分析,憑人工觀察,只能提取少量信息,大量有用信息白白浪費。而利用計算機(jī)可作復(fù)雜的計算,能提取其中許多有價值的信息。另外進(jìn)行腫瘤普查時,往往要在顯微鏡下觀看數(shù)以萬計的組織切片;日?;灮蜓芯抗ぷ髦谐P枰髂撤N細(xì)胞的計數(shù)。這些工作既費力又費時,若使用計算機(jī),就將節(jié)省大量人力并縮短時間。利用計算機(jī)處理、識別醫(yī)學(xué)圖像,在有的情況下,可以做人工做不到的工作。如心血管造影,當(dāng)用手工測量容積,導(dǎo)出血壓容積曲線時,只能分析出心臟收縮和舒張的特點。若利用計算機(jī)計算,每張片子只需一秒鐘,并可以得到瞬時速度、加速度、面積和容積等有用的參數(shù)。此外,不管上述那一類工作中,計算機(jī)還能完成人工不能完成的另一類工作即圖像的增強(qiáng)和復(fù)原。1970年代醫(yī)學(xué)圖像處理在計算機(jī)體層攝影成像術(shù)(CT)方面的突出成就,和磁共振成像儀、數(shù)字減影心血管造影儀等新裝置的相繼出現(xiàn),以及超聲等其他醫(yī)學(xué)成像儀器的進(jìn)一步完善,使人們對放射和核醫(yī)學(xué)圖像的處理及模式識別研究的興趣更為濃厚。顯微圖像在醫(yī)學(xué)診斷和醫(yī)學(xué)研究中一直起著重要作用。計算機(jī)圖像處理與分析方法已用于檢測顯微圖像中的重要特征,人們已能用圖像處理技術(shù)和體視學(xué)方法半定量與定量地研究細(xì)胞學(xué)圖像以至組織學(xué)圖像。計算機(jī)三維動態(tài)圖像技術(shù)已使心臟動態(tài)功能的定量分析成為可能。
 生物化學(xué)指標(biāo)、生理信息的自動分析和醫(yī)療設(shè)備智能化 醫(yī)療設(shè)備智能化是指現(xiàn)代醫(yī)療儀器與計算機(jī)技術(shù)及其各種軟件結(jié)合的應(yīng)用,它使這些設(shè)備具有自動采樣、自動分析、自動數(shù)據(jù)處理等功能,并可進(jìn)行實時控制,它是醫(yī)療儀器發(fā)展的一個方向。
 計算機(jī)在護(hù)理工作中的應(yīng)用 計算機(jī)在護(hù)理工作中的應(yīng)用,主要分為三個方面:①護(hù)理,包括護(hù)理記錄、護(hù)理檢查、病人監(jiān)護(hù)、藥物管理等。②護(hù)士教育,包括護(hù)理 CAI教育、護(hù)士教學(xué)計劃與學(xué)習(xí)成績記錄管理。③護(hù)士管理,包括護(hù)士服務(wù)計劃調(diào)度、人力資源管理、護(hù)士工作質(zhì)量的檢查或評比等。
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