计算机在医学中的应用

计算机在医学中的应用..............................................................2

1.电子计算机的组成部分......................................................2

2.计算机辅助诊断和辅助决策系统(CAD&CMD)....................................3

3.生物一医学统计及流行学调查软件包..........................................5

4.卫生行政管理信息系统(MIS)................................................5

5.医学情报检索系统...........................................................5

6.药物代谢动力学软件包......................................................6

7.疾病预测预报系统...........................................................7

8.计算机辅助教学(CAI).......................................................7

9.最佳放射治疗计划软件......................................................8

10.计算机医学图像处理与图像识别.............................................8

11.计算机在护理工作中的应用................................................10

12.参考书目.................................................................10

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算机在医学中的应用

高鹏远

【摘要】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，计算机技术已渗透到医学及其管理的

各个领域，可利用计算机获取、存储、传输、处理和利用医学及医学管理的各种信息.经过30多年的实践和

发展，医学信息处理学已成为一门新兴的、医学与计算机技术相结合的边缘学科，对医学的发展起着重要的

作用。

【关键字】计算机、医学、应用

计算机在医学中的应用计算机在医学领域中的应用共

有下列12个方面：

1.电子计算机的组成部分计算机分硬件和软件两大系统。硬件系

统指计算机的各种具体的电子和机械设备；而软件系统则指各

种类型的计算机语言和程序。

计算机硬件部分包括中央处理器、内存储器、外存储器、

接口电路、输入设备和输出设备等。通过总线连接，组成一个

完整的计算机硬件系统。人们通过输入设备（常用的是键盘）

输入命令、数据等，并可利用内、外存储器给予存储，还可命

令中央处理器对数据进行要求的运算处理，最后还可将结果通

过输出设备（常用的有显示器和打印机）输出。

计算机软件部分包括系统软件和应用软件两大类。软件有

语言与程序之别。计算机语言是由可供人们用于编写程序的、

有一定结构的计算机能够识别的各个命令（及指令组成）。所

谓“高级语言”就是计算机语言的一种。程序就是人们用计算

机语言按一定顺序排列编写的一系列语句，计算机将按顺序一

个语句接一个语句地执行，以完成人们的某些要求。系统软件

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包括计算机语言、操作系统（一组程序，人们可以通过它方便

地操作计算机）、数据库管理系统（一种计算机数据管理技术）

等；应用软件指人们为某个特定要

求而编写的程序。系统软件由计算

机厂商随计算机硬件一起提供给

用户，而应用软件则需由用户根据

自身工作需要进行开发（这就是

所谓的“二次开图1:医院计算机系统发”），或从软件

公司购买。

2.计算机辅助诊断和辅助决策系统（CAD&CMD）可以帮助医生缩短诊断

时间；避免疏漏；减轻劳动强度；提供其他专家诊治意见，以

便尽快作出诊断，提出治疗方案。诊治的过程是医生收集病人

的信息（症状、体征、各种检查结果、病史包括家族史以及治

疗效果等等），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，作出结论。计算机辅助诊断系统则是

通过医生和计算机工作者相结合，运用模糊数学、概率统计以

至人工智能技术，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。这样的信息处理过程，速

度较快，考虑到的因素较全面，逻辑判断也较严谨。

利用人工智能技术编制的辅助诊治系统，一般称为“医疗

专家系统”。人工智能是当代计算机应用的前沿。医疗专家系

统是根据医生提供的知识，模拟医生诊治时的推理过程，为疾

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病等的诊治提供帮助。医疗专家系统的核心由知识库和推理机

构成。知识库包括书本知识和医生个人的具体经验，以规则、

网络、框架等形式表示知识，存贮于计算机中。推理机是一个

控制机构，根据病人的信息，决定采用知识库中的什么知识，

采用何种推理策略进行推理，得出结论。由于在诊治中有许多

不确定性，人工智能技术能够较好地解决这种不精确推理问

题，使医疗专家系统更接近医生诊治的思维过程，获得较好的

结论。有的专家系统还具有自学功能，能在诊治疾病的过程中

再获得知识，不断提高自身的诊治水平。

这类系统较好的实例如美国斯坦福大学的MYCIN系统，

它能识别出引起疾病的细菌种类，提出适当的抗菌药物。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”。

医院信息系统(HIS)用以收集、处理、分析、储存和传递

医疗信息、医院管理信息。一个完整的医院信息系统可以完成

如下任务：病人登记、预约、病历管理、病房管理、临床监护、

膳食管理、医院行政管理、健康检查登记、药房和药库管理、

病人结帐和出院、医疗辅助诊断决策、医学图书资料检索、教

育和训练、会诊和转院、统计分析、实验室自动化和接口。

这些系统中较著名的如美国复员军人医院的DHCP;马萨

诸塞综合医院用MUMPS语言开发的COSTAR等。中国从1970

年起，就开发了一些医院信息系统，并统一规划开发了医院统

计、病案、人事、器材、药品、财务管理软件包。

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3.生物一医学统计及流行学调查软件包在临床研究、实验研究及流行

学调查研究中，需要处理大量信息。应用计算机可以准确快速

地对这些数据进行运算和处理。为了这方面的需要，用各种计

算机语言开发了不少软件包。较著名的有SAS、SPSS、SYSTAT

及中国的RDAS等。

4.卫生行政管理信息系统(Mis)利用计算机开发的“卫生行政管理

信息系统”，又称“卫生管理信息/决策系统”，能根据大量的

统计资料给卫生行政决策部门提供信息和决策咨询。一个完整

的卫生行政管理信息系统包括三部分：①数据自动处理系统

(ADP)，主要功能是收集与整理数据、汇总成各类统计报表与图

表。②信息库，是指能使单位与其外部机构之间，以及单位内

部各种职能之间相互共享信息资源的一种模式。信息来源有法

定的和非法定的(一次性调查)，还有来自计算机日常收集到的

各种活动所产生的信息流。设立信息库的主要目的是沟通各项

活动和修正工作人员的行动。③决策咨询模型，又称信息决策

模型，可根据必要信息用它作出可行或优化方案，预测事业的

发展。传统的方法(即非信息/决策系统)主要依赖过去的资

料，考虑当前决策，或估计今后的发展，它不能产生比较有效

而且迅速的应变措施，信息/决策的数学模型，若建立的数学模

型比较合理，便可以及时由当前活动中，指出即将发生的偏差,

预见未来，以支持管理决策反应不断改变。

5.医学情报检索系统利用计算机的数据库技术和通讯网络技术

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对医学图书、期刊、各种医学资料进行管理。通过关键词等即

可迅速查找出所需文献资料。

计算机情报检索工作可分为三个部分：①情报的标引处

理；②情报的存贮与检索；③提供多种情报服务，可向用户提供

实时检索，进行定期专题服务，以及自动编制书本式索引。

美国国立医学图书馆编制的“医学文献分析与检索系统”

(MEDLARS)是国际上较著名的软件系统，这是一个比较完善的

实时联机检索的网络检索系统。通过该馆的IBM3081计算机系

统能提供联机检索和定题检索服务，通过通讯网络、卫星通讯

或数据库磁带的方法，在16个国家和地区中形成世界性计算

机检索网络。其他著名的系统如IBM4361,MEDLARS等。中国

开发了一些专题的医学情报资料检索系统，如中医药文献、典

籍的检索系统。

6.药物代谢动力学软件包药物代谢动力学运用数学模型和数学方

法定量地研究药物的吸收、分布、转化和排泄等动态变化的规

律性。人体组织中的药物浓度不可能也不容易直接测定，因此

常用血尿等样品进行测量,通过适当的数学模型来描述和推断

药物在体内各部分的浓度和运动特点。在药代动力学的研究

中，最常用的数学方法有房室模型、生理模型、线性系统分析、

统计矩和随机模型等。这些新技术新方法的发展与应用，都与

计算机技术的应用分不开。已开发了不少的药代动力学专用软

件包，其中较著名的有NONLIN程序(一种非线性最小二乘法

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程序）o

7.疾病预测预报系统疾病在人群中流行的规律，与环境、社会、

人群免疫等多方面因素有关，计算机可根据存贮的有关因素的

信息并根据它建立的数学模型进行计算,作出人群中疾病流行

情况的预测预报，供决策部门参考。荷兰、挪威等国还建立了

职业病事故信息库，因此能有效地控制和预测职业危害的影

响。中国上海、辽宁等地卫生防疫部门，对气象因素与气管炎、

某些地方病、流行病（如乙型脑炎、流行性脑膜炎等）的关系

作了大量分析，并建立了数学模型，用这些模型在微型机上可

成功地作出这些疾病的预测预报。

8.计算机辅助教学（CAI）可以帮助学生学习、掌握医学科学知识和

提高解决问题的能力以及更好地利用医学知识库和检索医学

文献；教员可以利用它编写教材，并可通过电子邮件与同事和

学生保持联系，讨论问题，改进学习和考察学习成绩；医务人

员可根据各自的需要和进度，进行学习和补充新医学专门知

识。目前在一些医学研究和教学单位里已建立了可由远程终端

通过电话网络访问的各种CAI医学课程。利用计算机进行医

学教育的另一种重要途径是采用计算机模拟的方法，即用计算

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,

使学生能更方便地观察人体或实验动物，在条件参数改变下的

各种状态，其中有些状态在一般动物实验条件下往往是难于观

察到的。由于光盘技术、语言识别、触摸式屏幕显示等新技术

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的发展，教学用的计算机模拟病例光盘等已试制成功，并作为

商品在市场上供应，利用这种光盘可方便地显示手术室等现场

实际图景和情况，或有关教科书和文献资料，供学生学习。

9.最佳放射治疗计划软件计算机在放疗中的应用，主要是计算剂量

分布和制订放疗计划。以往用手工计算，由于计算过程复杂，

所以要花费许多时间。因而，在手工计算的情况下，通常只能

选择几个代表点来计算剂量值。利用计算机，则只要花很短时

间，而且误差不超过5%,这样，对同一个病人在不同的条件

下进行几次计算，从中选择一个最佳的放射治疗计划就成为可

能。所谓最佳放射治疗计划就是对病人制订治疗计划，包括确

定照射源、放射野面积、放射源与体表的距离、入射角以及射

野中心位置等，然后再由计算机根据治疗机性能和各种计算公

式，算出相应的剂量分布，在彩色监视器上形象地显示出来。

对同一个病人，经过反复改变照射条件，进行计算、分析和比

较，就可以得出最理想的剂量分布,使放射线照射方向上伤害

正常组织细胞最少，放疗疗效最佳,这就是最佳放射治疗计划。

同时，可将此剂量分布图用绘图仪记录下来，存入病历，以供

治疗时使用或长期保存。

10.计算机医学图像处理与图像识别医学研究与临床诊断中许多重

要信息都是以图像形式出现，医学对图像信息的依赖是十分紧

密的。医学图像一般分为二类：一是信息随时间变化的一维图

像，多数医学信号均属此一类，如心电图、脑电图等；另一是

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信息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。在医学领域中有大量的图像需要处理和识别，

以往都是采用人工方式，其优点是可以由有经验的医生对临床

医学图像进行综合分析，但分析速度慢，正确率随医生而

异。计算机高速度、高精度、大容量的特点，可弥补上述不足。

特别是有一些医学图像，如脑电图的分析，凭人工观察，只能

提取少量信息，大量有用信息白白浪费。而利用计算机可作复

杂的计算，能提取其中许多有价值的信息。另外进行肿瘤普查

时，往往要在显微镜下观看数以万计的组织切片；日常化验或

研究工作中常需要作某种细胞的计数。这些工作既费力又费

时，若使用计算机，就将节省大量人力并缩短时间。利用计算

机处理、识别医学图像，在有的情况下，可以做人工做不到的

工作。如心血管造影，当用手工测量容积，导出血压容积曲线

时，只能分析出心脏收缩和舒张的特点。若利用计算机计