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4.計算機在醫學上有哪些應用?

計算機在醫學中的應用

隨著電子計算機技術的迅速發展,特別是微型計算機的普及,計算機技術已經滲透到醫學及其管理的各個領域,醫學和醫療管理的各種信息都可以通過計算機來獲取、存儲、傳輸、處理和利用。經過30多年的實踐和發展,醫學信息處理已經成為醫學與計算機技術相結合的壹門新興邊緣學科,在醫學的發展中發揮著重要作用。

計算機分為兩大系統:硬件和軟件。硬件系統是指計算機的各種特定的電子和機械設備;軟件系統是指各種類型的計算機語言和程序。

計算機硬件包括CPU、內存、外存、接口電路、輸入設備和輸出設備。通過總線連接,形成壹個完整的計算機硬件系統。人們可以輸入命令、數據等。通過輸入設備(通常是鍵盤),並可以使用內部和外部存儲器來存儲它們。他們還可以命令中央處理器對數據進行所需的算術處理,並最終通過輸出設備(通常是顯示器和打印機)輸出結果。

計算機軟件包括系統軟件和應用軟件。軟件有語言和程序的區別。計算機語言是由計算機可以識別的命令(和指令)組成的,具有壹定的結構,可供人用來編寫程序。所謂“高級語言”是壹種計算機語言。程序是人用計算機語言按壹定順序編寫的壹系列語句,計算機為了完成人的某些要求,會執行壹條又壹條語句。系統軟件包括計算機語言、操作系統(人們通過它可以方便地操作計算機的壹套程序)、數據庫管理系統(壹種計算機數據管理技術)等。應用軟件是指人們為特定需求編寫的程序。系統軟件是由計算機廠商連同計算機硬件壹起提供給用戶的,而應用軟件則需要用戶根據自己的工作需要自行開發(這稱為“二次開發”)或向軟件公司購買。

計算機在醫學中的應用計算機在醫學領域的應用有以下幾個方面12:

計算機輔助診斷和決策系統(CAD & amp;CMD)可以幫助醫生縮短診斷時間;避免遺漏;降低勞動強度;為其他專家提供診療建議,以便盡早做出診斷,提出治療方案。診療過程是醫生收集患者的信息(癥狀、體征、各種檢查結果、病史包括家族史、治療效果等。),並在此基礎上結合自己的醫學知識和臨床經驗進行綜合分析、判斷和總結。計算機輔助診斷系統是醫生和計算機工作者相結合,利用模糊數學、概率統計和人工智能技術,在計算機上建立數學模型,對病人的信息進行處理,提出診斷意見和治療方案。這種信息處理過程更快,考慮的因素更全面,邏輯判斷更嚴謹。

人工智能技術編制的輔助診療系統,壹般稱為“醫學專家系統”。人工智能是現代計算機應用的前沿。醫學專家系統是以醫生提供的知識為基礎,模擬醫生在診療過程中的推理過程,為疾病的診斷和治療提供幫助。醫學專家系統的核心由知識庫和推理機組成。知識庫包括書本知識和醫生的個人經驗,以規則、網絡和框架的形式表達並存儲在計算機中。推理機是壹種控制機制。它根據患者的信息,決定使用知識庫中的什麽知識,使用什麽推理策略進行推理,並得出結論。由於診療過程中存在很多不確定性,人工智能技術可以更好地解決這種不精確的推理問題,使醫療專家系統更接近醫生診療的思維過程,獲得更好的結論。有些專家系統還具有自學習功能,可以在疾病的診療過程中獲取知識,不斷提高自身的診療水平。

這類系統的壹個很好的例子是美國斯坦福大學的MYCIN系統,它可以識別引起疾病的細菌種類,並提出合適的抗菌藥物。國內類似的制度有中醫專家制度,或者叫“中醫專家會診制度”。

醫院信息系統(HIS)用於收集、處理、分析、存儲和傳輸醫療信息和醫院管理信息。壹個完整的醫院信息系統可以完成以下任務:病人登記、預約、病歷管理、病房管理、臨床監護、飲食管理、醫院行政管理、健康檢查登記、藥房及藥庫管理、病人結賬出院、醫療輔助診斷決策、醫學圖書資料檢索、教育培訓、會診與轉移、統計分析、實驗室自動化與接口。

在這些系統中,眾所周知的有DHCP在美國退伍軍人醫院。麻省總醫院開發的腮腺炎語言COSTAR等。自1970以來,我國開發了多個醫院信息系統,並統壹規劃開發了醫院統計、病歷、人事、設備、藥品、財務管理軟件包。

生物醫學統計與流行病學調查軟件包在臨床研究、實驗研究和流行病學調查中需要處理大量的信息。計算機可以用來準確而快速地計算和處理這些數據。為了滿足這種需要,已經用各種計算機語言開發了許多軟件包。國內比較著名的有SAS,SPSS,SYSTAT,RDAS。

衛生行政管理信息系統(MIS)是由計算機開發的“衛生行政管理信息系統”,又稱為“衛生管理信息/決策系統”,它可以基於大量的統計數據,為衛生行政決策部門提供信息和決策建議。壹個完整的衛生行政信息系統包括三個部分:①自動數據處理系統(ADP),主要功能是收集整理數據,匯總成各種統計報表和圖表。(2)信息庫,是指使本單位與外部機構以及本單位內部各職能部門相互共享信息資源的壹種方式。有合法和非合法的信息來源(壹次性調查),也有計算機每天收集的各種活動產生的信息流。建立信息庫的主要目的是溝通各種活動,糾正工作人員的行為。(3)決策咨詢模型又稱信息決策模型,可以根據必要的信息制定可行的或優化的方案,預測事業的發展。傳統方法(即非信息/決策系統)主要依靠過去的數據,考慮當前的決策,或估計未來的發展,它不能產生更有效和快速的反應措施。如果信息/決策的數學模型是合理的,它可以指出當前活動即將發生的偏差,並及時預見未來,以支持管理決策的持續變化。

醫學信息檢索系統利用計算機數據庫技術和通信網絡技術管理醫學圖書、期刊和各種醫學資料。妳可以通過關鍵詞快速找到需要的文檔。

計算機信息檢索可分為三個部分:①信息的索引;②信息的存儲和檢索;(3)提供多種信息服務,可以為用戶提供實時檢索、定期專題服務、自動圖書標引等。

美國國家醫學圖書館編制的醫學文獻分析與檢索系統(MEDLARS)是國際知名的軟件系統,是壹個比較完善的在線實時檢索網絡檢索系統。通過本館的IBM3081計算機系統,可以提供聯機檢索和專題檢索服務,借助通信網、衛星通信或數據庫磁帶等手段,在16個國家和地區形成世界性的計算機檢索網絡。其他著名系統如IBM4361、MEDLARS等。我國開發了壹些專門的醫學信息檢索系統,如中醫文獻和古籍檢索系統。

藥代動力學軟件包藥代動力學利用數學模型和方法,定量研究藥物吸收、分布、轉化和排泄的動態變化規律。直接測量人體組織內的藥物濃度是不可能的,也是很困難的,所以經常采用血尿等樣本進行測量,通過適當的數學模型來描述和推斷藥物在人體各部位的濃度和運動特征。在藥代動力學的研究中,最常用的數學方法是房室模型、生理模型、線性系統分析、統計矩和隨機模型。這些新技術、新方法的發展和應用都離不開計算機技術的應用。人們開發了許多專門的藥物動力學軟件包,其中最著名的是NONLIN程序(壹種非線性最小二乘程序)。

疾病在人群中流行的規律與環境、社會、人群免疫等多種因素有關。計算機可以根據存儲的相關因素信息及其建立的數學模型進行計算,做出疾病在人群中流行的預測,供決策部門參考。荷蘭、挪威等國家也建立了職業事故信息庫,因此可以有效控制和預測職業危害的影響。我國、上海、遼寧等地的衛生防疫部門對氣象因素與氣管炎、壹些地方病、流行病(如流行性乙型腦炎、流腦)的關系做了大量的分析,建立了數學模型。這些模型可以用來在微型計算機上成功地預測這些疾病。

計算機輔助教學可以幫助學生學習和掌握醫學科學知識,提高解決問題的能力,更好地利用醫學知識庫和檢索醫學文獻。教師可以用它編寫教材,可以通過電子郵件與同事和學生保持聯系,討論問題,改進學習,考察學習成績;醫務人員可以根據自己的需要和進步,學習和補充新的醫學專業知識。目前,壹些醫學科研和教學單位已經建立了各種可以通過電話網絡遠程終端訪問的CAI醫學課程。利用計算機進行醫學教育的另壹個重要途徑是利用計算機模擬,即利用計算機模擬人體或實驗動物,為學生提供有效的實驗環境和手段,使學生在改變參數的情況下,更方便地觀察人體或實驗動物的各種狀態,其中有些往往是壹般動物實驗條件下難以觀察到的。由於光盤技術、語言識別、觸摸屏顯示等新技術的發展,教學用計算機模擬案例光盤已經試制成功,並作為商品在市場上供應。有了這張光盤,可以方便地展示手術室的實際場景和情況,或者相關的教材和文獻資料,供學生學習。

最好的放療計劃軟件計算機在放療中的應用主要是計算劑量分布,制定放療計劃。在過去,由於計算過程復雜,手工計算需要花費大量時間。因此,在手工計算的情況下,通常只能選取幾個有代表性的點來計算劑量值。使用計算機,只需要很短的時間,誤差小於5%。這樣就可以在不同的條件下對同壹個病人進行多次計算,選擇最佳的放療方案。所謂最優放射治療計劃,就是為患者制定治療計劃,包括確定放射源、照射野面積、放射源與體表的距離、入射角、照射野中心位置等。,然後由計算機根據治療機的性能和各種計算公式計算出相應的劑量分布,並直觀地顯示在彩色監視器上。對於同壹患者,經過反復改變照射條件,計算、分析、比較,可以得到最佳的劑量分布,使正常組織細胞在照射方向損傷最小,放射治療效果最佳。這是最好的放療方案。同時可以用繪圖儀記錄劑量分布圖,並保存在病歷中,用於治療或長期保存。

計算機醫學圖像處理和圖像識別醫學研究和臨床診斷中的許多重要信息都是以圖像的形式出現的,醫學對圖像信息的依賴非常密切。醫學圖像壹般分為兩類:壹類是具有時變信息的壹維圖像,大多數醫學信號都屬於這壹類,如心電、腦電等;另壹類是信息在空間分布的多維圖像,如x光照片、組織切片、細胞立體圖像等。在醫學領域有大量的圖像需要處理和識別。在過去,使用手動方法。其優點是臨床醫學圖像可以由有經驗的醫生進行綜合分析,但分析速度慢,正確率因醫生而異。計算機的高速、高精度、大容量的特點可以彌補上述缺點。特別是壹些醫學圖像,如腦電分析,人工觀察只能提取少量信息,大量有用信息被浪費。使用計算機進行復雜的計算可以提取許多有價值的信息。另外,在進行腫瘤普查時,往往要在顯微鏡下觀察上萬個組織切片;在日常實驗室檢測或研究工作中,經常需要對某些種類的細胞進行計數。這些任務既費力又耗時。如果使用計算機,將節省大量人力,縮短時間。在某些情況下,使用計算機處理和識別醫學圖像可以完成人工無法完成的任務。如心血管造影,當人工測量容積並導出血壓容積曲線時,只能分析心臟收縮和舒張的特征。如果用計算機計算,每張片子只需要壹秒鐘,就可以得到瞬時速度、加速度、面積、體積等有用的參數。此外,無論是上面提到的哪種工作,計算機還可以完成另壹種人工無法完成的工作,即圖像增強和恢復。1970年代計算機斷層攝影(CT)醫學圖像處理的突出成就,磁共振成像儀和數字減影心血管造影機等新設備的出現,以及超聲等其他醫學成像儀器的進壹步改進,使人們對輻射與核醫學圖像處理和模式識別的研究更感興趣。顯微圖像在醫學診斷和研究中壹直扮演著重要的角色。計算機圖像處理和分析方法已經用於檢測顯微圖像中的重要特征,人們已經能夠通過圖像處理技術和體視學方法半定量和定量地研究細胞學圖像甚至組織學圖像。計算機三維動態圖像技術使定量分析心臟的動態功能成為可能。

生化指標、生理信息的自動分析與醫療設備的智能化醫療設備的智能化是指現代醫療設備結合計算機技術和各種軟件的應用,使這些設備具有自動采樣、自動分析、自動數據處理和實時控制的功能,是醫療設備發展的壹個方向。

計算機在護理工作中的應用主要分為三個方面:①護理,包括護理記錄、護理檢查、病人監護、藥物管理。②護理教育,包括護理CAI教育、護理教學計劃和成績管理。(3)護士管理,包括護士服務規劃與排班、人力資源管理、對護士工作質量的檢查或評價等。

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