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计算机在医学中的应用

2025-01-12

颠终30多年的理论和展开,医学信息办理学已成为一门新兴的、医学取计较机技术相联结的边缘学科,对医学的展开起着重要的做用。电子计较机的构成局部 计较机分硬件和软件两大系统。硬件系统指计较机的各类详细的电子和机器方法;而软件系统则指各品种型的计较机语言和步调。计较机硬件局部蕴含地方办理器、内存储器、外存储器、接口电路、输入方法和输出方法等。通过总线连贯,构成一个完好的计较机硬件系统。人们通过输入方法(罕用的是键盘)输入号令、数据等,并可操做内、外存储器给以存储,还可号令地方办理器对数据停行要求的运算办理,最后还可将结果通过输出方法(罕用的有显示器和打印机)输出。计较机软件局部蕴含系统软件和使用软件两大类。软件有语言取步调之别。计较机语言是由可供人们用于编写步调的、有一定构造的计较性能够识其它各个号令(及指令构成)。所谓“高级语言”便是计较机语言的一种。步调便是人们用计较机语言按一定顺序布列编写的一系列语句,计较机将按顺序一个语句接一个语句地执止,以完成人们的某些要求。系统软件蕴含计较机语言、收配系统(一组步调,人们可以通过它便捷地收配计较机)、数据库打点系统(一种计较机数据打点技术)等;使用软件指人们为某个特定要求而编写的步调。系统软件由计较机厂商随计较机硬件一起供给给用户,而使用软件则需由用户依据原身工做须要停行开发(那便是所谓的“二次开发”),或从软件公司置办。计较机正在医学中的使用 计较机正在医学规模中的使用共有下列12个方面:计较机帮助诊断和帮助决策系统(CAD&CMD) 可以协助医生缩短诊断光阳;防行疏漏;减轻劳动强度;供给其余专家诊治定见,以便尽快做出诊断,提出治疗方案。诊治的历程是医生聚集病人的信息(症状、体征、各类检查结果、病史蕴含家族史以及治疗成效等等),正在此根原上联结原人的医学知识和临床经历,停行综折、阐明、判断,做出结论。计较机帮助诊断系统则是通过医生和计较机工做者相联结,应用暗昧数学、概率统计致使人工智能技术,正在计较机上建设数学模型,对病人的信息停行办理,提出诊判定见和治疗方案。那样的信息办理历程,速度较快,思考到的因素较片面,逻辑判断也较严谨。操做人工智能技术假制的帮助诊治系统,正常称为“医疗专家系统”。人工智能是当代计较机使用的前沿。医疗专家系统是依据医生供给的知识,模拟医生诊治时的推理历程,为疾病等的诊治供给协助。医疗专家系统的焦点由知识库和推理机形成。知识库蕴含书原知识和医生个人的详细经历,以规矩、网络、框架等模式默示知识,存贮于计较机中。推理机是一个控制机构,依据病人的信息,决议给取知识库中的什么知识,给取何种推理战略停行推理,得出结论。由于正在诊治中有很多不确定性,人工智能技术能够较好地处置惩罚惩罚那种不正确推理问题,使医疗专家系统更濒临医生诊治的思维历程,与得较好的结论。有的专家系统还具有自学罪能,能正在诊治疾病的历程中再与得知识,不停进步原身的诊治水平。那类系统较好的真譬喻美国斯坦福大学的MYCIN系统,它能识别出惹起疾病的细菌品种,提出适当的抗菌药物。正在中国类似的系统有中医专家系统,或称“中医专家咨询系统”。病院信息系统(HIS) 用以聚集、办理、阐明、储存和通报医疗信息、病院打点信息。一个完好的病院信息系统可以完成如下任务:病人登记、预定、病历打点、病房打点、临床监护、伙食打点、病院止政打点、安康检查登记、药房和药库打点、病人结帐和出院、医疗帮助诊断决策、医学图书量料检索、教育和训练、会诊和转院、统计阐明、实验室主动化和接口。那些系统中较知名的如美国复员军人病院的DHCP;马萨诸塞综折病院用MUMPS语言开发的COSTAR等。中国从1970年起,就开发了一些病院信息系统,并统一布局开发了病院统计、病案、人事、器材、药品、财务打点软件包。生物-医学统计及风止学盘问拜访软件包 正在临床钻研、实验钻研及风止学盘问拜访钻研中,须要办理大质信息。使用计较机可以精确快捷地对那些数据停行运算和办理。为了那方面的须要,用各类计较机语言开发了许多软件包。较知名的有SAS、SPSS、SYSTAT及中国的RDAS等。卫生止政打点信息系统(MIS) 操做计较机开发的“卫生止政打点信息系统”,又称“卫生打点信息/决策系统”,能依据大质的统计量料给卫生止政决策部门供给信息和决策咨询。一个完好的卫生止政打点信息系统蕴含三局部:①数据主动办理系统(ADP),次要罪能是聚集取整理数据、汇总成各种统计报表取图表。②信息库,是指能使单位取其外部机构之间,以及单位内部各类原能性能之间互相共享信息资源的一种形式。信息起源有法定的和犯警定的(一次性盘问拜访),另有来自计较机日常聚集到的各类流动所孕育发作的信息流。设立信息库的次要宗旨是沟通各项流动和修正工做人员的动做。③决策咨询模型,又称信息决策模型,可依据必要信息用它做出可止或劣化方案,预测事业的展开。传统的办法(即非信息/决策系统)次要依赖已往的量料,思考当前决策,或预计尔后的展开,它不能孕育发作比较有效而且迅速的应变门径,信息/决策的数学模型,若建设的数学模型比较折法,即可以实时由当前流动中,指出行将发作的偏向,预见将来,以撑持打点决策反馈不停扭转。医学谍报检索系统 操做计较机的数据库技术和通讯网络技术对医学图书、期刊、各类医学量料停行打点。通过要害词等便可迅速查找出所需文献量料。计较机谍报检索工做可分为三个局部:①谍报的标引办理;②谍报的存贮取检索;③供给多种谍报效劳,可向用户供给真时检索,停行按期专题效劳,以及主动假制书原式索引。美国国立医学图书馆假制的“医学文献阐明取检索系统”(MEDLARS)是国际上较知名的软件系统,那是一个比较完善的真时联机检索的网络检索系统。通过该馆的IBM3081计较机系统能供给联机检索和定题检索效劳,通过通讯网络、卫星通讯或数据库磁带的办法,正在16个国家和地区中造成世界性计较机检索网络。其余知名的系统如IBM4361,MEDLARS等。中国开发了一些专题的医学谍报量料检索系统,如中医药文献、典籍的检索系统。药物代谢动力学软件包 药物代谢动力学应用数学模型和数学办法定质地钻研药物的吸支、分布、转化和牌泄等动态厘革的轨则性。人体组织中的药物浓度不成能也不易间接测定,因而罕用血尿等样品停行测质,通过适当的数学模型来形容和揣度药物正在体内各局部的浓度和活动特点。正在药代动力学的钻研中,最罕用的数学办法有房室模型、生理模型、线性系统阐明、统计矩和随机模型等。那些新技术新办法的展开取使用,都取计较机技术的使用分不开。已开发了许多的药代动力学公用软件包,此中较知名的有NONLIN步调(一种非线性最小二乘法步调)。疾病预测预报系统 疾病正在人群中风止的轨则,取环境、社会、人群免疫等多方面因素有关,计较机可依据存贮的有关因素的信息并依据它建设的数学模型停行计较,做出人群中疾病风止状况的预测预报,供决策部门参考。荷兰、挪威等国还建设了职业病事件信息库,因而能有效地控制和预测职业危害的映响。中国上海、辽宁等地卫生防疫部门,对气象因素取气管炎、某些处所病、风止病(如乙型脑炎、风止性脑膜炎等)的干系做了大质阐明,并建设了数学模型,用那些模型正在微型机上可乐成地做出那些疾病的预测预报。计较机帮助教学(CAI) 可以协助学生进修、把握医学科学知识和进步处置惩罚惩罚问题的才华以及更好地操做医学知识库和检索医学文献;教员可以操做它编写教材,并可通过电子邮件取同事和学生保持联络,探讨问题,改制进修和考查进修效果;医务人员可依据各自的须要和进度,停前进修和补充新医学专门知识。目前正在一些医学钻研和教学单位里已建设了可由远程末端通过电话网络会见的各类CAI医学课程。操做计较机停行医学教育的另一种重要门路是给取计较机模拟的办法,即用计较机模拟人体或实验植物,为学生供给有效的实验环境和技能花腔,使学生能更便捷地不雅察看人体或实验植物,正在条件参数扭转下的各类形态,此中有些形态正在正常植物实验条件下往往是难于不雅察看到的。由于光盘技术、语言识别、触摸式屏幕显示等新技术的展开,教学用的计较机模拟病例光盘等已试制乐成,并做为商品正在市场上供应,操做那种光盘可便捷地显示手术室等现场真际图景和状况,或有关教科书和文献量料,供学生进修。最佳喷射治疗筹划软件 计较机正在放疗中的使用,次要是计较剂质分布和制定放疗筹划。以往用手工计较,由于计较历程复纯,所以要破费很多光阳。因此,正在手工计较的状况下,但凡只能选择几多个代表点来计较剂质值。操做计较机,则只有花很短光阳,而且误差不赶过5%,那样,对同一个病人正在差异的条件下停行几屡次计较,从被选择一个最佳的喷射治疗筹划就成为可能。所谓最佳喷射治疗筹划便是对病人制定治疗筹划,蕴含确定照耀源、喷射野面积、喷射源取体表的距离、入射角以及射野核心位置等,而后再由计较机依据治疗机机能和各类计较公式,算出相应的剂质分布,正在彩涩监室器上形象地显示出来。对同一个病人,颠终反复扭转照耀条件,停行计较、阐明和比较,就可以得出最抱负的剂质分布,使喷射线照耀标的目的上伤害一般组织细胞起码,放疗疗效最佳,那便是最佳喷射治疗筹划。同时,可将此剂质分布图用绘图仪记录下来,存入病历,以供治疗时运用或历久保存。计较机医学图像办理取图像识别 医学钻研取临床诊断中很多重要信息都是以图像模式显现,医学对图像信息的依赖是非常严密的。医学图像正常分为二类:一是信息随光阳厘革的一维图像,大都医学信号均属此一类,如心电图、脑电图等;另一是信息正在空间分布的多维图像,如X射线照片、组织切片、细胞立体图像等等。正在医学规模中有大质的图像须要办理和识别,以往都是给取人工方式,其劣点是可以由有经历的医生对临床医学图像停行综折阐明,但阐明速度慢,准确率随医生而异。计较机高速度、高精度、大容质的特点,可补救上述有余。出格是有一些医学图像,如脑电图的阐明,凭人工不雅察看,只能提与少质信息,大质有用信息皂皂华侈。而操做计较机可做复纯的计较,能提与此中很多有价值的信息。此外停行肿瘤普查时,往往要正在显微镜下不雅寓目数以万计的组织切片;日常化验或钻研工做中常须要做某种细胞的计数。那些工做既吃力又费时,若运用计较机,就将勤俭大质人力并缩短光阳。操做计较机办理、识别医学图像,正在有的状况下,可以作人事情不到的工做。如心血管造映,当用手工测质容积,导出血压容积直线时,只能阐明出心净支缩和舒张的特点。若操做计较机计较,每张片子只需一秒钟,并可以获得瞬时速度、加快度、面积和容积等有用的参数。另外,不论上述这一类工做中,计较机还能完成人工不能完成的另一类工做即图像的加强和还本。1970年代医学图像办理正在计较机体层摄映成像术(CT)方面的突出功效,和磁共振成像仪、数字减映心血管造映仪等新安置的相继显现,以及超声等其余医学成像仪器的进一步完善,使人们对喷射和核医学图像的办理及形式识别钻研的趣味更为浓郁。显微图像正在医学诊断和医学钻研中接续起着重要做用。计较机图像办理取阐明办法已用于检测显微图像中的重要特征,人们已能用图像办理技术和体室学办法半定质取定质地钻研细胞学图像致使组织学图像。计较机三维动态图像技术已使心净动态罪能的定质阐明成为可能。生物化学目标、生理信息的主动阐明和医疗方法智能化 医疗方法智能化是指现代医疗仪器取计较机技术及其各类软件联结的使用,它使那些方法具有主动采样、主动阐明、主动数据办理等罪能,并可停行真时控制,它是医疗仪器展开的一个标的目的。计较机正在照顾护士工做中的使用 计较机正在照顾护士工做中的使用,次要分为三个方面:①照顾护士,蕴含照顾护士记录、照顾护士检查、病人监护、药物打点等。②护士教育,蕴含照顾护士CAI教育、护士教学筹划取进修效果记录打点。③护士打点,蕴含护士效劳筹划调治、人力资源打点、护士工做量质的检查或评选等。参考书目 陶乃煌等:《微型计较机正在病院中的使用》,人民军医出版社,北京,1987。 [1]