数字医学技术的应用现状及前景展望

王 力 邹瞿超 金锦江 黄天海 褚永华

浙江大学医学院附属第二医院临床医学工程部 浙江杭州 310009

引言

随着信息科学特别是计算机科学与技术的快速发展，人类社会已经从农业社会、工业社会进入到了当今的信息社会。而社会经济的飞速发展使得人们在生活水平逐步提高同时，对自身健康也提出了更大的需求。为了满足人们的需求，医学在信息科学发展的促进下，开始了从古代医术历经传统医学再到今天的数字医学的蜕变，越来越多的新技术已经或正在被用于医学领域的研究和应用。新的数字医学技术广泛涵盖了生命科学和信息科学、医学和工学等交叉研究领域，成为了现代医学的重要组成部分，并将进一步推动现代医学技术朝着多元化、个性化、精确化、微创化和远程化的方向发展。

1 数字医学的基本概念

数字医学(digital medicine)中的“数字”就是指数字化技术，计算机科学、信息技术已经发展到了数字化的水平和阶段；“数字医学”是指计算机科学、信息技术和数字化深入渗透的具体应用领域，是经过数字化时代的革命性变化、以数字化技术武装与再造的新医学科学和新医疗技术[1]。可以说，凡是应用现代数字化技术阐明医学现象揭示医学本质、解决医学问题、提高人类健康水平的理论研究和实践应用，都属于数字医学的范畴。数字医学应当以有用为原则，既要重视直接进入临床的数字医疗技术研究与应用，也不应远离数字化医学工程发展、数字化医院建设的大环境和共处条件，才能发展科学技术、推动社会进步[1]。

2 数字医学与精准外科手术

虽然数字医学在临床各科都有较为广泛的应用前景，但就目前起步阶段的发展情况看，其与外科手术的相关性最为密切[2]。而数字化人体的研究等一批数字医学的成果的应用，为精准外科手术的开展提供了有利条件，使得精准外科手术能够以精细的术前决策、精密的手术方案、精确的手术模拟、精准的手术作业来获得精美的手术效果[3]。主刀医生可事先将其构思的手术方案输入计算机，并结合采集的术前医学影像信息、专家系统等以处理后得到的三维图像与患者和手术成员进行沟通，从而形成精细的术前决策。同时，利用医学图像数据，还可合理定量地制定个性化手术方案，这对选择最佳手术入路、减小手术损伤、避免对临近组织的损害、提高病灶定位精度、执行复杂外科手术和提高手术成功率等十分有益。此外，利用虚拟手术系统生成的个性化手术方案，可设计预演和修正手术的整个过程以便事先发现手术中可能发生的问题，从而可以提高手术成功率，保证手术效果。

南方医科大学南方医院陈春林教授率领课题组进行女性盆腔的数字化模型研究，先后成功构建了国际上首例基于血管铸型技术的子宫动脉血管网的模型和首例人离体宫颈癌子宫动脉血管网模型，清晰完整地显示子宫动脉及其各级分支的走行，并揭示了子宫动脉血管网的形态及血供特点，包括显示子宫动脉与膀胱输尿管之间卵巢血供之间卵巢与输卵管之间血循环的关系，为子宫动脉栓塞术（UAE) 治疗中如何避免泌尿系统的损伤和避免损伤卵巢提供直观的模型。

3 数字医学与信息化公共卫生

公共卫生是通过评价、政策发展和保障措施来预防疾病、延长人寿命和促进人的身心健康的一门学科。公共卫生的实施，主要表现为各级政府在公共卫生工作中的集中指导和分级管理。中央政府主要承担公共卫生任务和健康目标的职责的制定工作；省级政府负责中央政府与地方政府之间关系的协调和省内的主要卫生问题的及时发现，并为中央制定相关政策提供依据，同时还需指导地方政府的具体工作；区域地方政府负责公共卫生任务的具体实施，为区域内居民提供卫生保健服务，满足他们的卫生保健需要[5]。医学数字化过程主要体现在通过纸面收集医学关键信息、通过数字化处理设备转化相关数据和通过数字化医疗设备采集相关医学信息从而进行数字化处理，并经过专门的信息管理平台来支持临床诊疗、疾病、健康管理等活动的过程[4]。因此，通过对公共卫生管理的信息化建设，不仅能推进各项医药卫生体制改革措施的落实，也能更好地提高基本公共卫生服务能力，从而解决公共卫生服务需要与服务供给的矛盾，进一步提高科学管理水平、卫生服务质量和效率，达到保障国家公共卫生安全、维护社会稳定的目的。

公共卫生的内涵和范围，决定了各级政府在公共卫生工作中集中指导，分级管理的工作模式。即在分级公共卫生数据统一采集交换平台建设部署的基础上，根据业务活动信息管理需求，统一开发疾病预防控制信息系统，在加强传染病网络直报的基础上，根据业务管理内容分别部署到国家、省级疾控数据中心和地市级/区域卫生信息平台[5]。国家公共卫生疾病预防控制核心业务信息系统，主要包括传染病和突发公共卫生事件、传染病实验室监测、重点慢性病患病监测、重性精神病监测、健康危险因素监测与风险评估、生命登记、预防接种、疾病预防控制机构基本信息与绩效考核等。

4 数字医学与医疗质量、安全

医疗质量、安全问题从来都是医疗卫生领域的一个至关重要的问题，其直接关系到病人的生命安全和康复情况。在医疗服务、医院工作上的任何疏忽，在医疗质量、医疗安全上的任何差错，都可能对病人及其家庭、社会造成不良甚至严重的后果。因此，提高医疗质量、保证医疗安全，是医疗领域一切管理工作、技术工作的基本目标和核心追求。数字医学对于医疗质量、医疗安全产生了积极的作用和影响。从纵向上来看，在以病人为中心的诸多医疗环节中，包括接诊、检查、检验、诊断、 治疗（包括处方、手术、其他治疗处理）、护理以及出院随访等，都体现了数字医学提高效率、节省时间的作用，同时使得诊断、治疗、护理的准确度和精密度得到了大幅提高，从而大大地提高了医疗质量，促进了医疗安全。从横向上看，数字化的医疗设备，医院数字化后的医疗流程、医疗效果和数字化的临床医疗技术与以往相比都极大地促进医疗质量、安全。同时，数字医学还为医疗工作提供了崭新的业务流程、运行模式和强有力的管理手段。由于医院管理信息系统（HIS）、临床信息系统（CIS）、数字医疗设备、数字医疗技术平台、电子病历等的全面连接、集成、共享，医疗管理真正实现了实时的过程管理和全面的质量管理[6]。此外，数字医学还给了循证医学、临床实践指南、临床路径以有力支持。在数字医学的支持下，临床医疗不再是分散的、个体经验的、质量水平差异很大的操作，而会达到当前医疗技术发展的新水平和很高的医疗质量、安全效果。而远程医疗会诊、区域化医疗协同的实现对于更大范围医疗质量的提高更是有着积极的意义。

5 结论与展望

数字医学作为一个新兴的多学科交叉领域，在知识结构、学科内涵、研究内容及方法、学术体系及发展规律方面在老学科的研究基础上有了新的发展并形成了自身的特色。推动数字医学的发展，将有利于催生新的学科群和新的机构体制。我国在数字医学研究方面已经有了一定的基础，具备进一步发展的基本条件。但同时也面临着两大挑战。首先，计算机辅助导航、机器人手术以及快速成型技术虽然已在国内一些医院展开多年，但仍缺乏相关的权威基础研究，未形成规范化的操作标准和系统化的评价指标。其次，在现行体制下，医科与工科难以形成合力，在临床中发现了问题的医生缺乏解决问题的能力，而能够解决问题的工科人员又难以掌握需要解决的医学问题，这会阻碍数字医学设施的进一步开发，且会导致部分科研资源的浪费。因此，我国数字医学工程应当在近几年的发展成果的基础上，针对问题提出积极有效的解决方案，从而保持快速发展的势头，使得它的研究和应用在不久的将来迎来又一波的高潮。