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        計算機技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

        2013-08-15 00:54:11
        科技視界 2013年18期
        關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)挖掘遠(yuǎn)程

        王 曉 姜 燕

        (湖北醫(yī)藥學(xué)院 公共管理學(xué)院計算機教研室,湖北 十堰 442000)

        在計算機技術(shù)沒有應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域之前,對于學(xué)醫(yī)的人來說,頭腦的記憶是很重要的。要想做好醫(yī)療工作,首先就要記住工作需要的所有信息。而隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,以計算機為基礎(chǔ)的信息技術(shù)迅速擴展到醫(yī)療領(lǐng)域,它滲透到了醫(yī)學(xué)的各個方面。計算機已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要工具,下面介紹計算機在醫(yī)學(xué)中的實際應(yīng)用。

        1 醫(yī)學(xué)衛(wèi)生領(lǐng)域數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)程醫(yī)療

        在醫(yī)學(xué)衛(wèi)生領(lǐng)域計算機用來進行醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的采集和傳輸,實現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。這一方面的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,比如連接臨床科室的計算機或醫(yī)院工作網(wǎng)絡(luò)的局域網(wǎng),用于把生化分析結(jié)果從實驗室傳送到臨床科室或者把臨床醫(yī)生的醫(yī)囑處方傳送到醫(yī)院藥房;在社區(qū)醫(yī)生、醫(yī)院等醫(yī)療部門之間實現(xiàn)電子病歷、病人數(shù)據(jù)的交換;放射學(xué)圖像從縣市區(qū)醫(yī)院傳輸?shù)绞〖夅t(yī)院,或者將心電圖數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫呐K病科等。數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)程通信技術(shù)突破地域的限制,共享病人的病歷和診斷數(shù)據(jù),為醫(yī)生和患者提供了方便。

        遠(yuǎn)程醫(yī)療是指通過計算機技術(shù)、通信技術(shù)和多媒體技術(shù),跨越空間限制遠(yuǎn)距離實時(或非實時)地提供醫(yī)學(xué)信息和服務(wù)。它包括遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程咨詢會診及遠(yuǎn)程護理、網(wǎng)上虛擬醫(yī)院、遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)信息服務(wù)等醫(yī)學(xué)活動。在遠(yuǎn)程會診中,病人在原地、原醫(yī)院即可接受遠(yuǎn)地專家的會診在其指導(dǎo)下進行治療和護理,實現(xiàn)專家與病人、專家與醫(yī)務(wù)人員之間異地“面對面”的會診,極大地節(jié)約了醫(yī)生和病人的時間和成本。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與智能手機的普及、遠(yuǎn)程醫(yī)療也開始與云計算、云服務(wù)結(jié)合起來,給廣大的普通用戶提供了更方便、更貼心的日常醫(yī)療預(yù)防、醫(yī)療監(jiān)控服務(wù)。

        2 醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘

        隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的飛速發(fā)展,很多大中型醫(yī)院都相繼建立了自己的醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS),隨著HIS 的應(yīng)用和不斷發(fā)展,數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)量迅速膨脹,數(shù)據(jù)庫規(guī)模逐漸擴大,復(fù)雜程度日益增加。如何有效地存儲、檢索、處理和分析這些大量的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù),為醫(yī)院的臨床輔助診斷和日常管理提供支持,需要用到數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的現(xiàn)代計算機技術(shù)去組織、分析和利用。

        數(shù)據(jù)倉庫是一個面向主題的、集成的、不可更新的、隨時間不斷變化的數(shù)據(jù)集合,它用于支持企業(yè)或組織的決策分析處理。醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)倉庫是數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)面向醫(yī)學(xué)領(lǐng)域數(shù)據(jù)的具體實現(xiàn)。根據(jù)實際需求,從醫(yī)院海量信息數(shù)據(jù)庫中分析、提取、確立主題,進行有效地數(shù)據(jù)組織,來構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫模型。建立醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)倉庫是醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)分析處理的基礎(chǔ),是醫(yī)學(xué)信息技術(shù)發(fā)展的必然,對于醫(yī)學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生、藥物學(xué)和醫(yī)學(xué)管理等領(lǐng)域的研究與應(yīng)用都有巨大的推動作用。

        在建立數(shù)據(jù)倉庫的基礎(chǔ)上,對數(shù)據(jù)倉庫中的醫(yī)療數(shù)據(jù)進行疾病監(jiān)測、疾病預(yù)測、醫(yī)院管理輔助決策等方面的數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用。為醫(yī)務(wù)工作者、臨床管理人員、科研人員提供輔助決策與綜合分析的工具。數(shù)據(jù)挖掘在DNA 分析領(lǐng)域應(yīng)用最為普遍,主要有DNA 序列間相似的搜索和比較、同時發(fā)現(xiàn)的基因序列的識別、發(fā)現(xiàn)在疾病不同階段的致病基因等方面的應(yīng)用。在醫(yī)學(xué)圖像分析研究中,數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)主要用于目標(biāo)組織的特征表達,即圖像特征自動提取和模式識別。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以對正常人的各項體征數(shù)據(jù)和生物數(shù)據(jù)與病人的數(shù)據(jù)進行各種分析對比,挖掘出相關(guān)關(guān)系,對某些疾病的前兆特征分析,以便對患者能預(yù)防或及時救治。建立醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)倉庫,運用各種數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以了解各種疾病之間的相互關(guān)系、各種疾病的發(fā)展規(guī)律,總結(jié)各種治療方案的治療效果,以及對疾病的診斷、治療和醫(yī)學(xué)研究都是非常有價值的。

        3 醫(yī)學(xué)實驗室自動化或生物信號處理“智能化”

        醫(yī)學(xué)實驗室自動化是指利用各種自動檢測設(shè)備和計算機等手段對臨床實驗室的標(biāo)本實現(xiàn)測量、實驗和數(shù)據(jù)處理的自動化,借以減輕實驗人員的手工操作,提高醫(yī)師工作效率。目前,醫(yī)學(xué)實驗室自動化已不僅僅局限于臨床化學(xué)的自動化,而是包括了臨床化學(xué)、免疫學(xué)、血液學(xué)、尿液干化學(xué)與有形成分分析等的自動化;醫(yī)學(xué)實驗室自動化也不僅僅局限于分析技術(shù)的自動化,而是在分析技術(shù)自動化的基礎(chǔ)上,將不同的分析儀器與實驗室分析系統(tǒng)通過自動化和信息網(wǎng)絡(luò)進行連接,整合了樣本采集、樣本處理、樣本保存以及數(shù)據(jù)處理等分析前、分析中及分析后的全程自動化。

        生物醫(yī)學(xué)信號處理是根據(jù)生物醫(yī)學(xué)信號的特點,應(yīng)用信息科學(xué)的基本理論和方法,研究如何從被干擾和噪聲淹沒的觀察記錄中提取各種生物醫(yī)學(xué)信號中所攜帶的信息,并對它們進步分析、解釋、分類、顯示、存貯和傳輸,協(xié)助醫(yī)師對疾病進行診斷和治療。借助計算機技術(shù)對外科手術(shù)、重癥監(jiān)護或診斷檢測中獲得的各種生物信號進行處理。例如物理檢查中心電圖的ST 段壓低的估計,腦電圖頻譜的計算,X 線成像、CT、磁共振成像和正電子放射斷層攝影圖,都是通過計算機進行信息處理和儲存來自動完成的。計算機技術(shù)的應(yīng)用使生物信號的處理由傳統(tǒng)的手工檢測邁向了智能檢測、智能分析。

        4 輔助醫(yī)學(xué)診斷和醫(yī)學(xué)決策支持

        計算機輔助診斷技術(shù)是以計算機為手段,在醫(yī)生進行醫(yī)療診斷的過程中,起到一個輔助檢查的作用。首先,把大量的醫(yī)學(xué)資料和醫(yī)生的豐富經(jīng)驗,以電子數(shù)據(jù)的形式匯總存貯在數(shù)據(jù)庫中;然后醫(yī)生將患者的癥狀、表象輸入到計算機;利用先進的計算機軟件硬件分析和處理各種病癥數(shù)據(jù),以發(fā)現(xiàn)并檢出病變特征;化驗結(jié)果出來后再由計算機進行相應(yīng)的診斷結(jié)果預(yù)測,其結(jié)果供醫(yī)師對病情的診斷和參考。計算機輔助診斷技術(shù)可直接應(yīng)用于診斷放射學(xué)、放射腫瘤學(xué)、心臟病學(xué)等科室。

        醫(yī)學(xué)決策支持是運用人工智能和專家系統(tǒng)的設(shè)計原理與方法,模擬醫(yī)學(xué)專家診斷,治療疾病,是幫助醫(yī)生解決復(fù)雜的醫(yī)學(xué)問題,作為醫(yī)生推斷疾病、治療疾病的重要輔助工具。心電圖分析是計算機用于醫(yī)學(xué)決策支持最成功的例子之一。借助于有強大數(shù)據(jù)處理能力的計算機對心電圖進行自動分析,無須人員參與,讓專業(yè)醫(yī)師從檢查大量的實驗結(jié)果的負(fù)擔(dān)中解脫出來。另外,許多已開發(fā)的決策支持系統(tǒng)也可以幫助臨床醫(yī)師得出正確診斷,例如支持腹部疼痛鑒別診斷的方法,根據(jù)醫(yī)生輸入的信號和癥狀,計算機列出各種可能的疾病及其發(fā)生概率,便于醫(yī)師對病情做出準(zhǔn)確的判斷。

        5 醫(yī)學(xué)治療方法和控制

        在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域,計算機對病人醫(yī)療護理有廣泛的應(yīng)用。通過應(yīng)用計算機能夠核對藥物之間配伍反應(yīng)或藥物禁忌癥的決策模型,從電子病歷中綜合病人數(shù)據(jù),就能評估藥物處方,由此形成的協(xié)議處方可以成功地應(yīng)用于慢性疾病的治療,諸如高血壓或糖尿病。電子心臟起搏器的應(yīng)用,當(dāng)病人體內(nèi)植入的專用微型芯片偵測到電壓太低或患者心臟節(jié)律不規(guī)則時即發(fā)出指令,驅(qū)使電子心臟起搏器激發(fā)病人心臟搏動。在放射治療時,放射設(shè)備根據(jù)計算機模型和放射計劃的輸出結(jié)果確定出腫瘤的大小和部位,選擇合適的照射源、射野面積、源皮距等參數(shù)對患者進行治療。或者把放射線從不同的方向定向?qū)?zhǔn)直照射病灶,在病灶中心形成大劑量聚集效果,使病變組織壞死的同時,減少對健康組織的損傷,達到手術(shù)切除腫瘤的效果。這些都是應(yīng)用計算機在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的治療和控制方法。

        6 結(jié)束語

        計算機已經(jīng)顯著地影響了科學(xué)的發(fā)展,也促進了醫(yī)學(xué)的進步。21 世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已日漸進入由生物學(xué)、信息學(xué)、物理學(xué)等相互融合的生物智能時代,醫(yī)學(xué)發(fā)展的顯著特征是信息化、智能化、數(shù)字化、微創(chuàng)化。隨著信息時代迅速發(fā)展,計算機技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用將更加充分而完善,它的研究與開發(fā)必將引導(dǎo)著醫(yī)學(xué)的進一步發(fā)展。

        [1]許鋒波,牛丹梅.計算機在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用[J].電腦與電信,2011(1).

        [2]郭曉黎.計算機在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用[J].科技與生活,2010(8).

        [3]袁占花,李祥生.數(shù)據(jù)挖掘在醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用,2009 (7).

        [4]孫秀麗,楊麗琴.數(shù)據(jù)挖掘研究及在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J].醫(yī)學(xué)信息學(xué),2011(5).

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