计算机在医学上有哪些应用？

发文:计算机在医学中的应用随着电子计算机技术的迅速发展，特别是微型计算机的普及，计算机技术已经渗透到医学及其管理的各个领域，计算机可以用来获取、存储、传输、处理和利用医学和医疗管理的各种信息。经过30多年的实践和发展，医学信息处理已经成为医学与计算机技术相结合的一门新兴边缘学科，在医学的发展中发挥着重要作用。计算机分为两大系统:硬件和软件。硬件系统是指计算机的各种特定的电子和机械设备；软件系统是指各种类型的计算机语言和程序。计算机硬件包括CPU、内存、外存、接口电路、输入设备和输出设备。通过总线连接，形成一个完整的计算机硬件系统。人们可以输入命令、数据等。通过输入设备(通常是键盘)，并可以使用内部和外部存储器来存储它们。他们还可以命令中央处理器对数据进行所需的算术处理，并最终通过输出设备(通常是显示器和打印机)输出结果。计算机软件包括系统软件和应用软件。软件有语言和程序的区别。计算机语言是由计算机可以识别的命令(和指令)组成的，具有一定的结构，可供人用来编写程序。所谓“高级语言”是一种计算机语言。程序是人用计算机语言按一定顺序编写的一系列语句，计算机为了完成人的某些要求，会执行一条又一条语句。系统软件包括计算机语言、操作系统(人们通过它可以方便地操作计算机的一套程序)、数据库管理系统(一种计算机数据管理技术)等。应用软件是指人们为特定需求编写的程序。系统软件是由计算机厂商连同计算机硬件一起提供给用户的，而应用软件则需要用户根据自己的工作需要自行开发(这称为“二次开发”)或向软件公司购买。计算机在医学中的应用计算机在医学领域的应用有以下几个方面12:计算机辅助诊断与决策系统(CAD & amp；CMD)可以帮助医生缩短诊断时间；避免遗漏；降低劳动强度；为其他专家提供诊疗建议，以便尽早做出诊断，提出治疗方案。诊疗过程是医生收集患者的信息(症状、体征、各种检查结果、病史包括家族史、治疗效果等。)，并在此基础上结合自己的医学知识和临床经验进行综合分析、判断和总结。计算机辅助诊断系统是医生和计算机工作者相结合，利用模糊数学、概率统计和人工智能技术，在计算机上建立数学模型，对病人的信息进行处理，提出诊断意见和治疗方案。这种信息处理过程更快，考虑的因素更全面，逻辑判断更严谨。人工智能技术编制的辅助诊疗系统，一般称为“医学专家系统”。人工智能是现代计算机应用的前沿。医学专家系统是以医生提供的知识为基础，模拟医生在诊疗过程中的推理过程，为疾病的诊断和治疗提供帮助。医学专家系统的核心由知识库和推理机组成。知识库包括书本知识和医生的个人经验，以规则、网络和框架的形式表达并存储在计算机中。推理机是一种控制机制。它根据患者的信息，决定使用知识库中的什么知识，使用什么推理策略进行推理，并得出结论。由于诊疗过程中存在很多不确定性，人工智能技术可以更好地解决这种不精确的推理问题，使医疗专家系统更接近医生诊疗的思维过程，获得更好的结论。有些专家系统还具有自学习功能，可以在疾病的诊疗过程中获取知识，不断提高自身的诊疗水平。这类系统的一个很好的例子是美国斯坦福大学的MYCIN系统，它可以识别引起疾病的细菌种类，并提出合适的抗菌药物。国内类似的制度有中医专家制度，或者叫“中医专家会诊制度”。医院信息系统(HIS)用于收集、处理、分析、存储和传输医疗信息和医院管理信息。一个完整的医院信息系统可以完成以下任务:病人登记、预约、病历管理、病房管理、临床监护、饮食管理、医院行政管理、健康检查登记、药房及药库管理、病人结账出院、医疗辅助诊断决策、医学图书资料检索、教育培训、会诊与转移、统计分析、实验室自动化与接口。在这些系统中，众所周知的有DHCP在美国退伍军人医院。麻省总医院开发的腮腺炎语言COSTAR等。自1970以来，我国开发了多个医院信息系统，并统一规划开发了医院统计、病历、人事、设备、药品、财务管理软件包。生物医学统计与流行病学调查软件包在临床研究、实验研究和流行病学调查中需要处理大量的信息。计算机可以用来准确而快速地计算和处理这些数据。为了满足这种需要，已经用各种计算机语言开发了许多软件包。国内比较著名的有SAS，SPSS，SYSTAT，RDAS。卫生行政管理信息系统(MIS)是由计算机开发的“卫生行政管理信息系统”，又称为“卫生管理信息/决策系统”，它可以基于大量的统计数据，为卫生行政决策部门提供信息和决策建议。一个完整的卫生行政信息系统包括三个部分:①自动数据处理系统(ADP)，主要功能是收集整理数据，汇总成各种统计报表和图表。(2)信息库，是指使本单位与外部机构以及本单位内部各职能部门相互共享信息资源的一种方式。有合法和非合法的信息来源(一次性调查)，也有计算机每天收集的各种活动产生的信息流。建立信息库的主要目的是沟通各种活动，纠正工作人员的行为。(3)决策咨询模型又称信息决策模型，可以根据必要的信息制定可行的或优化的方案，预测事业的发展。传统方法(即非信息/决策系统)主要依靠过去的数据，考虑当前的决策，或估计未来的发展，它不能产生更有效和快速的反应措施。如果信息/决策的数学模型是合理的，它可以指出当前活动即将发生的偏差，并及时预见未来，以支持管理决策的持续变化。医学信息检索系统利用计算机数据库技术和通信网络技术管理医学图书、期刊和各种医学资料。你可以通过关键词快速找到需要的文档。计算机信息检索可分为三个部分:①信息的索引；②信息的存储和检索；(3)提供多种信息服务，可以为用户提供实时检索、定期专题服务、自动图书标引等。美国国家医学图书馆编制的医学文献分析与检索系统(MEDLARS)是国际知名的软件系统，是一个比较完善的在线实时检索网络检索系统。通过本馆的IBM3081计算机系统，可以提供联机检索和专题检索服务，借助通信网、卫星通信或数据库磁带等手段，在16个国家和地区形成世界性的计算机检索网络。其他著名系统如IBM4361、MEDLARS等。我国开发了一些专门的医学信息检索系统，如中医文献和古籍检索系统。药代动力学软件包药代动力学利用数学模型和方法，定量研究药物吸收、分布、转化和排泄的动态变化规律。直接测量人体组织内的药物浓度是不可能的，也是很困难的，所以经常采用血尿等样本进行测量，通过适当的数学模型来描述和推断药物在人体各部位的浓度和运动特征。在药代动力学的研究中，最常用的数学方法是房室模型、生理模型、线性系统分析、统计矩和随机模型。这些新技术、新方法的发展和应用都离不开计算机技术的应用。人们开发了许多专门的药物动力学软件包，其中最著名的是NONLIN程序(一种非线性最小二乘程序)。疾病在人群中流行的规律与环境、社会、人群免疫等多种因素有关。计算机可以根据存储的相关因素信息及其建立的数学模型进行计算，做出疾病在人群中流行的预测，供决策部门参考。荷兰、挪威等国家也建立了职业事故信息库，因此可以有效控制和预测职业危害的影响。我国、上海、辽宁等地的卫生防疫部门对气象因素与气管炎、一些地方病、流行病(如流行性乙型脑炎、流脑)的关系做了大量的分析，建立了数学模型。这些模型可以用来在微型计算机上成功地预测这些疾病。计算机辅助教学可以帮助学生学习和掌握医学科学知识，提高解决问题的能力，更好地利用医学知识库和检索医学文献。教师可以用它编写教材，可以通过电子邮件与同事和学生保持联系，讨论问题，改进学习，考察学习成绩；医务人员可以根据自己的需要和进步，学习和补充新的医学专业知识。目前，一些医学科研和教学单位已经建立了各种可以通过电话网络远程终端访问的CAI医学课程。利用计算机进行医学教育的另一个重要途径是利用计算机模拟，即利用计算机模拟人体或实验动物，为学生提供有效的实验环境和手段，使学生在改变参数的情况下，更方便地观察人体或实验动物的各种状态，其中有些往往是一般动物实验条件下难以观察到的。由于光盘技术、语言识别、触摸屏显示等新技术的发展，教学用计算机模拟案例光盘已经试制成功，并作为商品在市场上供应。有了这张光盘，可以方便地展示手术室的实际场景和情况，或者相关的教材和文献资料，供学生学习。最好的放疗计划软件计算机在放疗中的应用主要是计算剂量分布，制定放疗计划。在过去，由于计算过程复杂，手工计算需要花费大量时间。因此，在手工计算的情况下，通常只能选取几个有代表性的点来计算剂量值。使用计算机，只需要很短的时间，误差小于5%。这样就可以在不同的条件下对同一个病人进行多次计算，选择最佳的放疗方案。所谓最优放射治疗计划，就是为患者制定治疗计划，包括确定放射源、照射野面积、放射源与体表的距离、入射角、照射野中心位置等。，然后由计算机根据治疗机的性能和各种计算公式计算出相应的剂量分布，并直观地显示在彩色监视器上。对于同一患者，经过反复改变照射条件，计算、分析、比较，可以得到最佳的剂量分布，使正常组织细胞在照射方向损伤最小，放射治疗效果最佳。这是最好的放疗方案。同时可以用绘图仪记录剂量分布图，并保存在病历中，用于治疗或长期保存。计算机医学图像处理和图像识别医学研究和临床诊断中的许多重要信息都是以图像的形式出现的，医学对图像信息的依赖非常密切。医学图像一般分为两类:一类是具有时变信息的一维图像，大多数医学信号都属于这一类，如心电、脑电等；另一类是信息在空间分布的多维图像，如x光照片、组织切片、细胞立体图像等。在医学领域有大量的图像需要处理和识别。在过去，使用手动方法。其优点是临床医学图像可以由有经验的医生进行综合分析，但分析速度慢，正确率因医生而异。计算机的高速、高精度、大容量的特点可以弥补上述缺点。特别是一些医学图像，如脑电分析，人工观察只能提取少量信息，大量有用信息被浪费。使用计算机进行复杂的计算可以提取许多有价值的信息。另外，在进行肿瘤普查时，往往要在显微镜下观察上万个组织切片；在日常实验室检测或研究工作中，经常需要对某些种类的细胞进行计数。这些任务既费力又耗时。如果使用计算机，将节省大量人力，缩短时间。在某些情况下，使用计算机处理和识别医学图像可以完成人工无法完成的任务。如心血管造影，当人工测量容积并导出血压容积曲线时，只能分析心脏收缩和舒张的特征。如果用计算机计算，每张片子只需要一秒钟，就可以得到瞬时速度、加速度、面积、体积等有用的参数。此外，无论是上面提到的哪种工作，计算机还可以完成另一种人工无法完成的工作，即图像增强和恢复。1970年代计算机断层摄影(CT)医学图像处理的突出成就，磁共振成像仪和数字减影心血管造影机等新设备的出现，以及超声等其他医学成像仪器的进一步改进，使人们对辐射与核医学图像处理和模式识别的研究更感兴趣。显微图像在医学诊断和研究中一直扮演着重要的角色。计算机图像处理和分析方法已经用于检测显微图像中的重要特征，人们已经能够通过图像处理技术和体视学方法半定量和定量地研究细胞学图像甚至组织学图像。计算机三维动态图像技术使定量分析心脏的动态功能成为可能。生化指标、生理信息的自动分析与医疗设备的智能化医疗设备的智能化是指现代医疗设备结合计算机技术和各种软件的应用，使这些设备具有自动采样、自动分析、自动数据处理和实时控制的功能，是医疗设备发展的一个方向。计算机在护理工作中的应用主要分为三个方面:①护理，包括护理记录、护理检查、病人监护、药物管理。②护理教育，包括护理CAI教育、护理教学计划和成绩管理。(3)护士管理，包括护士服务规划与排班、人力资源管理、对护士工作质量的检查或评价等。