數字醫學技術的應用現狀及前景展望

王 力 鄒瞿超 金錦江 黃天海 褚永華

浙江大學醫學院附屬第二醫院臨床醫學工程部 浙江杭州 310009

引言

隨著信息科學特別是計算機科學與技術的快速發展，人類社會已經從農業社會、工業社會進入到了當今的信息社會。而社會經濟的飛速發展使得人們在生活水平逐步提高同時，對自身健康也提出了更大的需求。為了滿足人們的需求，醫學在信息科學發展的促進下，開始了從古代醫術歷經傳統醫學再到今天的數字醫學的蛻變，越來越多的新技術已經或正在被用于醫學領域的研究和應用。新的數字醫學技術廣泛涵蓋了生命科學和信息科學、醫學和工學等交叉研究領域，成為了現代醫學的重要組成部分，并將進一步推動現代醫學技術朝著多元化、個性化、精確化、微創化和遠程化的方向發展。

1 數字醫學的基本概念

數字醫學(digital medicine)中的“數字”就是指數字化技術，計算機科學、信息技術已經發展到了數字化的水平和階段；“數字醫學”是指計算機科學、信息技術和數字化深入滲透的具體應用領域，是經過數字化時代的革命性變化、以數字化技術武裝與再造的新醫學科學和新醫療技術[1]?？梢哉f，凡是應用現代數字化技術闡明醫學現象揭示醫學本質、解決醫學問題、提高人類健康水平的理論研究和實踐應用，都屬于數字醫學的范疇。數字醫學應當以有用為原則，既要重視直接進入臨床的數字醫療技術研究與應用，也不應遠離數字化醫學工程發展、數字化醫院建設的大環境和共處條件，才能發展科學技術、推動社會進步[1]。

2 數字醫學與精準外科手術

雖然數字醫學在臨床各科都有較為廣泛的應用前景，但就目前起步階段的發展情況看，其與外科手術的相關性最為密切[2]。而數字化人體的研究等一批數字醫學的成果的應用，為精準外科手術的開展提供了有利條件，使得精準外科手術能夠以精細的術前決策、精密的手術方案、精確的手術模擬、精準的手術作業來獲得精美的手術效果[3]。主刀醫生可事先將其構思的手術方案輸入計算機，并結合采集的術前醫學影像信息、專家系統等以處理后得到的三維圖像與患者和手術成員進行溝通，從而形成精細的術前決策。同時，利用醫學圖像數據，還可合理定量地制定個性化手術方案，這對選擇最佳手術入路、減小手術損傷、避免對臨近組織的損害、提高病灶定位精度、執行復雜外科手術和提高手術成功率等十分有益。此外，利用虛擬手術系統生成的個性化手術方案，可設計預演和修正手術的整個過程以便事先發現手術中可能發生的問題，從而可以提高手術成功率，保證手術效果。

南方醫科大學南方醫院陳春林教授率領課題組進行女性盆腔的數字化模型研究，先后成功構建了國際上首例基于血管鑄型技術的子宮動脈血管網的模型和首例人離體宮頸癌子宮動脈血管網模型，清晰完整地顯示子宮動脈及其各級分支的走行，并揭示了子宮動脈血管網的形態及血供特點，包括顯示子宮動脈與膀胱輸尿管之間卵巢血供之間卵巢與輸卵管之間血循環的關系，為子宮動脈栓塞術（UAE) 治療中如何避免泌尿系統的損傷和避免損傷卵巢提供直觀的模型。

3 數字醫學與信息化公共衛生

公共衛生是通過評價、政策發展和保障措施來預防疾病、延長人壽命和促進人的身心健康的一門學科。公共衛生的實施，主要表現為各級政府在公共衛生工作中的集中指導和分級管理。中央政府主要承擔公共衛生任務和健康目標的職責的制定工作；省級政府負責中央政府與地方政府之間關系的協調和省內的主要衛生問題的及時發現，并為中央制定相關政策提供依據，同時還需指導地方政府的具體工作；區域地方政府負責公共衛生任務的具體實施，為區域內居民提供衛生保健服務，滿足他們的衛生保健需要[5]。醫學數字化過程主要體現在通過紙面收集醫學關鍵信息、通過數字化處理設備轉化相關數據和通過數字化醫療設備采集相關醫學信息從而進行數字化處理，并經過專門的信息管理平臺來支持臨床診療、疾病、健康管理等活動的過程[4]。因此，通過對公共衛生管理的信息化建設，不僅能推進各項醫藥衛生體制改革措施的落實，也能更好地提高基本公共衛生服務能力，從而解決公共衛生服務需要與服務供給的矛盾，進一步提高科學管理水平、衛生服務質量和效率，達到保障國家公共衛生安全、維護社會穩定的目的。

公共衛生的內涵和范圍，決定了各級政府在公共衛生工作中集中指導，分級管理的工作模式。即在分級公共衛生數據統一采集交換平臺建設部署的基礎上，根據業務活動信息管理需求，統一開發疾病預防控制信息系統，在加強傳染病網絡直報的基礎上，根據業務管理內容分別部署到國家、省級疾控數據中心和地市級/區域衛生信息平臺[5]。國家公共衛生疾病預防控制核心業務信息系統，主要包括傳染病和突發公共衛生事件、傳染病實驗室監測、重點慢性病患病監測、重性精神病監測、健康危險因素監測與風險評估、生命登記、預防接種、疾病預防控制機構基本信息與績效考核等。

4 數字醫學與醫療質量、安全

醫療質量、安全問題從來都是醫療衛生領域的一個至關重要的問題，其直接關系到病人的生命安全和康復情況。在醫療服務、醫院工作上的任何疏忽，在醫療質量、醫療安全上的任何差錯，都可能對病人及其家庭、社會造成不良甚至嚴重的后果。因此，提高醫療質量、保證醫療安全，是醫療領域一切管理工作、技術工作的基本目標和核心追求。數字醫學對于醫療質量、醫療安全產生了積極的作用和影響。從縱向上來看，在以病人為中心的諸多醫療環節中，包括接診、檢查、檢驗、診斷、 治療（包括處方、手術、其他治療處理）、護理以及出院隨訪等，都體現了數字醫學提高效率、節省時間的作用，同時使得診斷、治療、護理的準確度和精密度得到了大幅提高，從而大大地提高了醫療質量，促進了醫療安全。從橫向上看，數字化的醫療設備，醫院數字化后的醫療流程、醫療效果和數字化的臨床醫療技術與以往相比都極大地促進醫療質量、安全。同時，數字醫學還為醫療工作提供了嶄新的業務流程、運行模式和強有力的管理手段。由于醫院管理信息系統（HIS）、臨床信息系統（CIS）、數字醫療設備、數字醫療技術平臺、電子病歷等的全面連接、集成、共享，醫療管理真正實現了實時的過程管理和全面的質量管理[6]。此外，數字醫學還給了循證醫學、臨床實踐指南、臨床路徑以有力支持。在數字醫學的支持下，臨床醫療不再是分散的、個體經驗的、質量水平差異很大的操作，而會達到當前醫療技術發展的新水平和很高的醫療質量、安全效果。而遠程醫療會診、區域化醫療協同的實現對于更大范圍醫療質量的提高更是有著積極的意義。

5 結論與展望

數字醫學作為一個新興的多學科交叉領域，在知識結構、學科內涵、研究內容及方法、學術體系及發展規律方面在老學科的研究基礎上有了新的發展并形成了自身的特色。推動數字醫學的發展，將有利于催生新的學科群和新的機構體制。我國在數字醫學研究方面已經有了一定的基礎，具備進一步發展的基本條件。但同時也面臨著兩大挑戰。首先，計算機輔助導航、機器人手術以及快速成型技術雖然已在國內一些醫院展開多年，但仍缺乏相關的權威基礎研究，未形成規范化的操作標準和系統化的評價指標。其次，在現行體制下，醫科與工科難以形成合力，在臨床中發現了問題的醫生缺乏解決問題的能力，而能夠解決問題的工科人員又難以掌握需要解決的醫學問題，這會阻礙數字醫學設施的進一步開發，且會導致部分科研資源的浪費。因此，我國數字醫學工程應當在近幾年的發展成果的基礎上，針對問題提出積極有效的解決方案，從而保持快速發展的勢頭，使得它的研究和應用在不久的將來迎來又一波的高潮。