計算機在醫(yī)學中的應用..............................................................2

1.電子計算機的組成部分......................................................2

2.計算機輔助診斷和輔助決策系統(tǒng)(CAD&CMD)....................................3

3.生物一醫(yī)學統(tǒng)計及流行學調查軟件包..........................................5

4.衛(wèi)生行政管理信息系統(tǒng)(MIS)................................................5

5.醫(yī)學情報檢索系統(tǒng)...........................................................5

6.藥物代謝動力學軟件包......................................................6

7.疾病預測預報系統(tǒng)...........................................................7

8.計算機輔助教學(CAI).......................................................7

9.最佳放射治療計劃軟件......................................................8

10.計算機醫(yī)學圖像處理與圖像識別.............................................8

11.計算機在護理工作中的應用................................................10

12.參考書目.................................................................10

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算機在醫(yī)學中的應用

高鵬遠

【摘要】隨著電子計算機技術的迅速發(fā)展，特別是微型計算機的普及，計算機技術已滲透到醫(yī)學及其管理的

各個領域，可利用計算機獲取、存儲、傳輸、處理和利用醫(yī)學及醫(yī)學管理的各種信息.經過30多年的實踐和

發(fā)展，醫(yī)學信息處理學已成為一門新興的、醫(yī)學與計算機技術相結合的邊緣學科，對醫(yī)學的發(fā)展起著重要的

作用。

【關鍵字】計算機、醫(yī)學、應用

計算機在醫(yī)學中的應用計算機在醫(yī)學領域中的應用共

有下列12個方面：

1.電子計算機的組成部分計算機分硬件和軟件兩大系統(tǒng)。硬件系

統(tǒng)指計算機的各種具體的電子和機械設備；而軟件系統(tǒng)則指各

種類型的計算機語言和程序。

計算機硬件部分包括中央處理器、內存儲器、外存儲器、

接口電路、輸入設備和輸出設備等。通過總線連接，組成一個

完整的計算機硬件系統(tǒng)。人們通過輸入設備（常用的是鍵盤）

輸入命令、數據等，并可利用內、外存儲器給予存儲，還可命

令中央處理器對數據進行要求的運算處理，最后還可將結果通

過輸出設備（常用的有顯示器和打印機）輸出。

計算機軟件部分包括系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類。軟件有

語言與程序之別。計算機語言是由可供人們用于編寫程序的、

有一定結構的計算機能夠識別的各個命令（及指令組成）。所

謂“高級語言”就是計算機語言的一種。程序就是人們用計算

機語言按一定順序排列編寫的一系列語句，計算機將按順序一

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

2

包括計算機語言、操作系統(tǒng)（一組程序，人們可以通過它方便

地操作計算機）、數據庫管理系統(tǒng)（一種計算機數據管理技術）

等；應用軟件指人們?yōu)槟硞€特定要

求而編寫的程序。系統(tǒng)軟件由計算

機廠商隨計算機硬件一起提供給

用戶，而應用軟件則需由用戶根據

自身工作需要進行開發(fā)（這就是

所謂的“二次開圖1:醫(yī)院計算機系統(tǒng)發(fā)”），或從軟件

公司購買。

2.計算機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、各種檢查結果、病史包括家族史以及治

療效果等等），在此基礎上結合自己的醫(yī)學知識和臨床經驗，

進行綜合、分析、判斷，作出結論。計算機輔助診斷系統(tǒng)則是

通過醫(yī)生和計算機工作者相結合，運用模糊數學、概率統(tǒng)計以

至人工智能技術，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，邏輯判斷也較嚴謹。

利用人工智能技術編制的輔助診治系統(tǒng)，一般稱為“醫(yī)療

專家系統(tǒng)”。人工智能是當代計算機應用的前沿。醫(yī)療專家系

統(tǒng)是根據醫(yī)生提供的知識，模擬醫(yī)生診治時的推理過程，為疾

3

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

構成。知識庫包括書本知識和醫(yī)生個人的具體經驗，以規(guī)則、

網絡、框架等形式表示知識，存貯于計算機中。推理機是一個

控制機構，根據病人的信息，決定采用知識庫中的什么知識，

采用何種推理策略進行推理，得出結論。由于在診治中有許多

不確定性，人工智能技術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

結論。有的專家系統(tǒng)還具有自學功能，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。

這類系統(tǒng)較好的實例如美國斯坦福大學的MYCIN系統(tǒng)，

它能識別出引起疾病的細菌種類，提出適當的抗菌藥物。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：病人登記、預約、病歷管理、病房管理、臨床監(jiān)護、

膳食管理、醫(yī)院行政管理、健康檢查登記、藥房和藥庫管理、

病人結帳和出院、醫(yī)療輔助診斷決策、醫(yī)學圖書資料檢索、教

育和訓練、會診和轉院、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、財務管理軟件包。

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3.生物一醫(yī)學統(tǒng)計及流行學調查軟件包在臨床研究、實驗研究及流行

學調查研究中，需要處理大量信息。應用計算機可以準確快速

地對這些數據進行運算和處理。為了這方面的需要，用各種計

算機語言開發(fā)了不少軟件包。較著名的有SAS、SPSS、SYSTAT

及中國的RDAS等。

4.衛(wèi)生行政管理信息系統(tǒng)(Mis)利用計算機開發(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數據自動處理系統(tǒng)

(ADP)，主要功能是收集與整理數據、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構之間，以及單位內

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(一次性調查)，還有來自計算機日常收集到的

各種活動所產生的信息流。設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，可根據必要信息用它作出可行或優(yōu)化方案，預測事業(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，考慮當前決策，或估計今后的發(fā)展，它不能產生比較有效

而且迅速的應變措施，信息/決策的數學模型，若建立的數學模

型比較合理，便可以及時由當前活動中，指出即將發(fā)生的偏差,

預見未來，以支持管理決策反應不斷改變。

5.醫(yī)學情報檢索系統(tǒng)利用計算機的數據庫技術和通訊網絡技術

5

對醫(yī)學圖書、期刊、各種醫(yī)學資料進行管理。通過關鍵詞等即

可迅速查找出所需文獻資料。

計算機情報檢索工作可分為三個部分：①情報的標引處

理；②情報的存貯與檢索；③提供多種情報服務，可向用戶提供

實時檢索，進行定期專題服務，以及自動編制書本式索引。

美國國立醫(yī)學圖書館編制的“醫(yī)學文獻分析與檢索系統(tǒng)”

(MEDLARS)是國際上較著名的軟件系統(tǒng)，這是一個比較完善的

實時聯機檢索的網絡檢索系統(tǒng)。通過該館的IBM3081計算機系

統(tǒng)能提供聯機檢索和定題檢索服務，通過通訊網絡、衛(wèi)星通訊

或數據庫磁帶的方法，在16個國家和地區(qū)中形成世界性計算

機檢索網絡。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)學情報資料檢索系統(tǒng)，如中醫(yī)藥文獻、典

籍的檢索系統(tǒng)。

6.藥物代謝動力學軟件包藥物代謝動力學運用數學模型和數學方

法定量地研究藥物的吸收、分布、轉化和排泄等動態(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

常用血尿等樣品進行測量,通過適當的數學模型來描述和推斷

藥物在體內各部分的濃度和運動特點。在藥代動力學的研究

中，最常用的數學方法有房室模型、生理模型、線性系統(tǒng)分析、

統(tǒng)計矩和隨機模型等。這些新技術新方法的發(fā)展與應用，都與

計算機技術的應用分不開。已開發(fā)了不少的藥代動力學專用軟

件包，其中較著名的有NONLIN程序(一種非線性最小二乘法

6

程序）o

7.疾病預測預報系統(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，計算機可根據存貯的有關因素的

信息并根據它建立的數學模型進行計算,作出人群中疾病流行

情況的預測預報，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、流行病（如乙型腦炎、流行性腦膜炎等）的關系

作了大量分析，并建立了數學模型，用這些模型在微型機上可

成功地作出這些疾病的預測預報。

8.計算機輔助教學（CAI）可以幫助學生學習、掌握醫(yī)學科學知識和

提高解決問題的能力以及更好地利用醫(yī)學知識庫和檢索醫(yī)學

文獻；教員可以利用它編寫教材，并可通過電子郵件與同事和

學生保持聯系，討論問題，改進學習和考察學習成績；醫(yī)務人

員可根據各自的需要和進度，進行學習和補充新醫(yī)學專門知

識。目前在一些醫(yī)學研究和教學單位里已建立了可由遠程終端

通過電話網絡訪問的各種CAI醫(yī)學課程。利用計算機進行醫(yī)

學教育的另一種重要途徑是采用計算機模擬的方法，即用計算

機模擬人體或實驗動物，為學生提供有效的實驗環(huán)境和手段,

使學生能更方便地觀察人體或實驗動物，在條件參數改變下的

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、語言識別、觸摸式屏幕顯示等新技術

7

的發(fā)展，教學用的計算機模擬病例光盤等已試制成功，并作為

商品在市場上供應，利用這種光盤可方便地顯示手術室等現場

實際圖景和情況，或有關教科書和文獻資料，供學生學習。

9.最佳放射治療計劃軟件計算機在放療中的應用，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，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，然后再由計算機根據治療機性能和各種計算公

式，算出相應的劑量分布，在彩色監(jiān)視器上形象地顯示出來。

對同一個病人，經過反復改變照射條件，進行計算、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。

10.計算機醫(yī)學圖像處理與圖像識別醫(yī)學研究與臨床診斷中許多重

要信息都是以圖像形式出現，醫(yī)學對圖像信息的依賴是十分緊

密的。醫(yī)學圖像一般分為二類：一是信息隨時間變化的一維圖

像，多數醫(yī)學信號均屬此一類，如心電圖、腦電圖等；另一是

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信息在空間分布的多維圖像，如X射線照片、組織切片、細胞

立體圖像等等。在醫(yī)學領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)點是可以由有經驗的醫(yī)生對臨床

醫(yī)學圖像進行綜合分析，但分析速度慢，正確率隨醫(yī)生而

異。計算機高速度、高精度、大容量的特點，可彌補上述不足。

特別是有一些醫(yī)學圖像，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。而利用計算機可作復

雜的計算，能提取其中許多有價值的信息。另外進行腫瘤普查

時，往往要在顯微鏡下觀看數以萬計的組織切片；日常化驗或

研究工作中常需要作某種細胞的計數。這些工作既費力又費

時，若使用計算機，就將節(jié)省大量人力并縮短時間。利用計算

機處理、識別醫(yī)學圖像，在有的情況下，可以做人工做不到的

工作。如心血管造影，當用手工測量容積，導出血壓容積曲線

時，只能分析出心臟收縮和舒張的特點。若利用計算機計