計算思維與醫(yī)學(xué)的結(jié)合與發(fā)展

第第#頁共11頁計算思維與醫(yī)學(xué)的結(jié)合與發(fā)展計算思維與醫(yī)學(xué)的結(jié)合與發(fā)展摘要：淺談計算思維，由計算思維的概念進入，介紹了解計算思維，并從中探討計算思維在人類生活中的應(yīng)用，以及計算思維對醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的貢獻以及巨大作用?，F(xiàn)代的醫(yī)院不再是一個簡單的病人求醫(yī)，醫(yī)生診療的場所；現(xiàn)代化的醫(yī)院從病人的遠程預(yù)約，掛號，就診，各種檢查化驗，投藥治療，電子病歷管理，就醫(yī)護理，療效監(jiān)控，費用結(jié)算，后續(xù)服務(wù)等等已經(jīng)形成一個全系統(tǒng)的醫(yī)療服務(wù)體系。這些必須依賴于現(xiàn)代先進的科學(xué)技術(shù)和數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化的相應(yīng)計算機軟件的管理。醫(yī)學(xué)與人類的健康息息相關(guān)，為了適應(yīng)現(xiàn)代信息時代的需求，計算思維與醫(yī)學(xué)的結(jié)合尤為重要和迫切。關(guān)鍵詞計算思維電子病歷遠程醫(yī)療患者定位藥品追溯正文（一）計算思維計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。計算思維起源于計算機科學(xué)家們在研究和利用計算機進行問題求解過程中常用的思考問題的方法，體現(xiàn)為在過去半個多世紀以來成就計算機和信息技術(shù)輝煌發(fā)展過程中行之有效的若干分析問題與解決問題的典型手段與途徑。計算思維通過抽象，嵌入，轉(zhuǎn)化，和仿真等方法，把一個看似困難的問題詮釋成一個能都用計算機解決的問題。計算機科學(xué)問題求解的基本形式和活動包括：算法、程序、執(zhí)行、基本機器構(gòu)建、系統(tǒng)構(gòu)建、模型計算、類計算、形式化證明、處理過程中各類工具與(各層次)系統(tǒng)的利用，表現(xiàn)出來表示(Representation)的形式化以及執(zhí)行的離散化(Discrete)和程序化行?08召@川)。其基本系統(tǒng)涉及過程(Procedure)和算法(Algorithm)的描述與實現(xiàn)，要求在構(gòu)造性(Construction)上滿足有窮描述(FiniteDescription)，要具有確定性(口313召川1畝$1江)和能行性(Feasibility)。對于復(fù)雜系統(tǒng)，需要逐層虛擬得到各層(抽象)系統(tǒng)，而隨著虛擬系統(tǒng)向外延伸，會越來越多地失去計算機科學(xué)這種基礎(chǔ)分支學(xué)科的特征。同時，在其設(shè)計與實現(xiàn)中，包括工程設(shè)計與實現(xiàn)中，沉淀出一系列優(yōu)秀的思想和方法，而且工具性特色逐漸明顯化，甚至趨于更重要的地位。(二)計算思維與其他學(xué)科的結(jié)合隨著計算機科學(xué)的快速發(fā)展，是計算機和算法已經(jīng)上升為一個哲學(xué)范疇并進一步泛化為物質(zhì)世界。各種算法的機理不僅可使復(fù)雜問題的計算能力大大提高，更重要的是他們帶來的啟示，在人類的周圍存在著形形色色的自然計算機，計算無處不在。計算思維和計算科學(xué)對其他科學(xué)的影響正在逐步發(fā)展。計算機科學(xué)通過加強與物理學(xué)，生命科學(xué)以及社會科學(xué)的交叉研究，已形成計算物理學(xué)，計算生物學(xué)，社會計算等新學(xué)科，還有可能進一步形成“計算機+生命+物理”，“計算機+生命+社會”等三元交叉科學(xué)。就拿小米的興起來說，小米模式最重要的創(chuàng)新其實非常簡單，就是第一家公司把硬件用接近成本價的方式銷售，用這來架構(gòu)一個移動互聯(lián)網(wǎng)的平臺，我相信短短的三年時間，小米四年半前創(chuàng)業(yè)，三年前我們手機剛剛上市，短短的三年時間，這個局面一步一步變成了現(xiàn)實。通過職能終端，架構(gòu)一個巨大的移動互聯(lián)網(wǎng)平臺，然后再在上面做增值服務(wù)，這就是我們目睹的成功。有了這樣的模式以后，尤其是擁有智能終端，因為智能終端越來越成為這個世界的中心，周邊跟它連接的智能硬件也越來越多，小米公司沿著這個思路，找了25家公司幫助完善智能硬件的生態(tài)鏈，這么一步一步下去的話，擁有的用戶群的黏度就會越來越高，在上面的增值服務(wù)也會越來越多。把它簡化小米開創(chuàng)這個模式的核心是什么呢？是把硬件、軟件和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合在一起，用這樣的模式走出了一條新的路子。所以在這一點上的話，已經(jīng)擁有了七千萬的用戶，我覺得到一年后，會超過兩億的用戶量，全球市場剛剛開始展開，以后會取得更大的成功。我相信這樣的模式五到十年，小米有機會成為世界第一的智能手機公司。（三）計算思維與醫(yī)學(xué)的融合在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，計算機科學(xué)也已從初步在生理系統(tǒng)仿真建模，醫(yī)院信息管理系統(tǒng)，胡子一元的應(yīng)用逐步發(fā)展到電子健康檔案，移動醫(yī)療，計算思維，計算生物學(xué)，生物信息學(xué)，健康物聯(lián)網(wǎng)等等新型交叉學(xué)科以及更廣泛深入的應(yīng)用，并在醫(yī)學(xué)發(fā)展和研究中發(fā)揮著越來越重要的作用。因此，醫(yī)學(xué)生是否具有計算思維，能否解決醫(yī)學(xué)相關(guān)的問題，包括醫(yī)學(xué)研究，臨床決策，指導(dǎo)臨床應(yīng)用等，成為衡量衡量醫(yī)學(xué)院校學(xué)生計算機應(yīng)用能力的關(guān)鍵。（四）計算思維與醫(yī)學(xué)融合的要求計算思維與醫(yī)學(xué)結(jié)合是國際醫(yī)療發(fā)展的新趨勢，這種融合有助于醫(yī)院實現(xiàn)資源整合，流程優(yōu)化，降低運行成本，提供服務(wù)質(zhì)量，工作效和管理水平。具體而言，要把握幾個方面：a）就醫(yī)流程最優(yōu)化把優(yōu)化病人就醫(yī)流程作為以病人為中心的切入點，充分應(yīng)用各種成熟技術(shù)，如IC卡，條形碼，因特網(wǎng)和手機短信等，著力解決諸如門診“三長一短”等現(xiàn)象。b）醫(yī)療質(zhì)量最優(yōu)化充分利用系統(tǒng)細心以及集成，讓醫(yī)生及時全面了解患者的各種診療技術(shù)，為快速準確診斷奠定良好基礎(chǔ)。c）病例實現(xiàn)電子化深刻理解電子病歷內(nèi)涵，豐富原有病例內(nèi)容，把包括^^乂區(qū)1”線，超聲，心電圖和手術(shù)麻醉等圖片，聲像動態(tài)記錄在案，使病例更加直面和全面，確保醫(yī)療信息完整性。d）決策實現(xiàn)科學(xué)化通過建立強大的管理和診療數(shù)據(jù)倉庫等系統(tǒng)，使得醫(yī)院管理和診療決策完全建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上，不斷提高管理和診療水平。e）辦公實現(xiàn)自動化把辦公自動化作為醫(yī)院自動化建設(shè)的重要組成部分。f）網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)區(qū)域化針對病人的合理要求，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源來提高醫(yī)療質(zhì)量，降低醫(yī)療費用，合理利用醫(yī)療資源。把區(qū)域醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)作為醫(yī)院數(shù)字化建設(shè)發(fā)展的高級階段進行研究和建設(shè)。（五）計算思維與醫(yī)學(xué)融合的表現(xiàn)1.電子病歷數(shù)據(jù)集成電子病歷。即電子檔案或健康卡。系統(tǒng)包括采集、存儲、訪問和在線幫助、提供信息處理和智能化服務(wù)的功能，既包括門/急診、病房的臨床信息系統(tǒng)，也包括檢查、檢驗、影像、心電、超聲等醫(yī)療技術(shù)科室的信息系統(tǒng)；同時還具有用戶授權(quán)與認證、使用審計、數(shù)據(jù)存儲與管理、患者隱私保護等基礎(chǔ)功能。以EMR和電子處方為基礎(chǔ)，整合個人電子健康檔案，然后進行聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)醫(yī)院、社區(qū)、城市乃至更大范圍內(nèi)的醫(yī)療信息共享，建立從臨床管理信息化深入到局域醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)的“區(qū)域醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)”、“醫(yī)療協(xié)作平臺”和“健康卡”的一卡化服務(wù)。因此，電子病歷卡具有醫(yī)療全過程的數(shù)據(jù)管理能力，能夠?qū)崿F(xiàn)一體化集成、智能化服務(wù)、多樣化展現(xiàn)等一系列功能。2.遠程醫(yī)療遠程醫(yī)療是運用計算機、通信技術(shù)、醫(yī)療技術(shù)與設(shè)備，通過數(shù)據(jù)、文字、語音和圖像的遠距離傳送，實現(xiàn)專家與病人、專家與醫(yī)務(wù)人員之間異地“面對面”會診。從而降低運送病人的時間和成本，極大地減少接受醫(yī)療的障礙。遠程醫(yī)療包括遠程急救、海上遠程醫(yī)療、遠程會診、遠程教育資訊、遠程監(jiān)護和遠程醫(yī)療會診車等。在海上遠程醫(yī)療中，我國采用C段波的通信衛(wèi)星系統(tǒng)，實現(xiàn)船上衛(wèi)星通信設(shè)備—衛(wèi)星—陸地衛(wèi)星通信設(shè)備之間的通信。遠程教育系統(tǒng)主要由管理控制中心、多點音視頻分發(fā)控制單元和客戶端軟件組成，采用TCP/IP平臺，可擴展成IP可視電話網(wǎng)，在此基礎(chǔ)上建立點對點、單點對多點或多點對多點的視頻會議。遠程醫(yī)療會診車既可以應(yīng)用于野戰(zhàn)環(huán)境，也可以到偏遠地區(qū)或災(zāi)后地區(qū)進行醫(yī)療活動，為了實現(xiàn)新聞轉(zhuǎn)發(fā)、現(xiàn)場直播、視頻會議、遠程講座、電視接收、及時通信等應(yīng)用，會診車中配備有各種長度的電纜、視音頻連接線、各種轉(zhuǎn)接頭、網(wǎng)線、1394線、攝像機、投影機或電視等設(shè)備。PLC技術(shù)、ZIgBee技術(shù)、WCDMA—3G寬帶傳輸技術(shù)、RFID技術(shù)、H.264的音視頻編解碼傳輸和傳感器技術(shù)等也都應(yīng)用到家庭遠程監(jiān)護中。上海交通大學(xué)開發(fā)的全國首個無線遠程心電監(jiān)控技術(shù)服務(wù)平臺，可以實時將人體生理信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過移動網(wǎng)絡(luò)使醫(yī)學(xué)專家在第一時間獲得心血管疾病的診斷和預(yù)警信息。2011年，我國首家急診遠程監(jiān)護室在武警總醫(yī)院急救監(jiān)護中心啟用，通過GPRS技術(shù)實時遠程心電監(jiān)控，呼救者通過監(jiān)測器可以和醫(yī)生進行實時交流。目前，遠程醫(yī)療已在心臟科、腦外科、精神病科、眼科、放射科、影像科、泌尿科等醫(yī)學(xué)?？祁I(lǐng)域中發(fā)揮了積極作用。3.重點患者定位管理醫(yī)用腕帶也稱為醫(yī)用病人識別或醫(yī)療腕帶，腕帶上存儲有病人信息，用于識別病人身份。使用醫(yī)用腕帶，能準確并迅速識別病人身份，幫助護士實現(xiàn)無線移動護理和患者定位。有些醫(yī)用腕帶還能對病人進行實時監(jiān)控，防止病人走失，對精神病、老人、兒童、急診患者及傳染病管理極為重要。嬰兒腕帶中帶有防盜電子標簽，在日常護理中，通過護士攜帶的手持式RFID醫(yī)用腕帶中的信息，確認雙方的身份匹配，防止嬰兒被抱錯或偷走，減低出錯率從而降低醫(yī)患糾紛風險。4.藥品追溯藥品追溯是以藥品生產(chǎn)流通鏈作為檢測范圍，以實現(xiàn)藥品全程無縫的監(jiān)管為目的，通過無線射頻識別技術(shù)的數(shù)據(jù)通信功能和計算機云端的數(shù)據(jù)處理功能達到監(jiān)管藥品全生命周期的效果。其包括生產(chǎn)環(huán)節(jié)藥品追溯和流通環(huán)節(jié)藥品追溯。無線射頻探頭用于數(shù)據(jù)采集，Gateway是數(shù)據(jù)通信和處理的移動基站，智能手機終端用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)交接和查看。探頭有數(shù)據(jù)存儲功能并和Gateway保持實時通信，從而實現(xiàn)了藥品的實時監(jiān)控；Gateway通過Internet或GPRS網(wǎng)絡(luò)保持和云端計算機的實時通信，從而實現(xiàn)了云端平臺對藥品的實時監(jiān)控；智能終端具有GPS定位和路徑追溯功能。2015年底，我國將對所有上市藥品全面實施電子監(jiān)管，實現(xiàn)藥品生產(chǎn)流通全過程的質(zhì)量科控制、科追溯。（六）計算思維與醫(yī)學(xué)融合中還需要解決的問題1.全集成電子病歷研究要解決的問題：醫(yī)院電子病歷信息覆蓋面很廣，主要包括門診病歷和住院病歷，還包括病案歷史信息，如何利用歷史數(shù)據(jù)，使病人診療信息完整在線保存？2.PACS系統(tǒng)整體上線研究要解決的問題：醫(yī)學(xué)影像傳輸處理系統(tǒng)簡稱PACS系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含有大量臨床設(shè)備診療信息，重要且數(shù)據(jù)量龐大，軟件系統(tǒng)技術(shù)比較復(fù)雜，通常是由精通數(shù)字化處理技術(shù)的專業(yè)公司設(shè)計開發(fā)實施，因此影像數(shù)據(jù)如何與電子病歷數(shù)據(jù)集成，是所有醫(yī)院面臨的難題。3.醫(yī)院信息安全等級評測研究要解決的問題：醫(yī)院信息系統(tǒng)安全問題是在系統(tǒng)建設(shè)過程中逐漸顯現(xiàn)，包括病毒傳播問題、黑客攻擊問題、無線數(shù)據(jù)保丟失問題、內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)數(shù)據(jù)交換問題、病人信息隱私問題、醫(yī)生醫(yī)囑簽名責任問題，病例數(shù)據(jù)修改司法責任問題，數(shù)據(jù)加密傳輸問題、數(shù)據(jù)安全備份問題，數(shù)據(jù)離線處置問題等。4.互聯(lián)網(wǎng)集成醫(yī)療服務(wù)研究要解決的問題：為了系統(tǒng)安全，互聯(lián)網(wǎng)與醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)保持物理隔離設(shè)計，如何利用互聯(lián)網(wǎng)為患者提供高效、便捷的診療服務(wù)，在向互聯(lián)網(wǎng)提供內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)同時，還有保證內(nèi)網(wǎng)信息安全。5.移動電子病歷臨床應(yīng)用研究要解決的問題：數(shù)字化醫(yī)院的一個最顯著的特征是“無線化”，這是一個標志，但是，其中的也是巨大的，無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型是一關(guān)，無線信號要無縫覆蓋工作區(qū)域，要克服數(shù)據(jù)丟包、數(shù)據(jù)失真和大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)纫幌盗欣щy。好的無線網(wǎng)絡(luò)條件需要醫(yī)院高額投入，在有限資金投入前提下，如何根據(jù)醫(yī)院工作實際需要，通過高水平系統(tǒng)集成保障網(wǎng)絡(luò)符合臨床功能需求，通過流程創(chuàng)新從管理中創(chuàng)新從管理中創(chuàng)造高效率，才能高水平管理的真實體現(xiàn)。.醫(yī)院信息安全的危機處置預(yù)案研究要解決的問題：危機管理是醫(yī)院現(xiàn)代化管理重要組成部分，包括危機處置策略和流程設(shè)計、危機事態(tài)評估控制技術(shù)準備。醫(yī)院信息化的快速發(fā)展，為簡便醫(yī)療流程、方便患者就醫(yī)提供了很好地就醫(yī)環(huán)境，但是如果沒有強烈的信息安全意識，就會出現(xiàn)宕機導(dǎo)致整個醫(yī)療活動的癱瘓。7.電子病歷和醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)的建設(shè)與集成研究要解決的問題：電子病歷系統(tǒng)和醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)是當今臨床信息系統(tǒng)的核心，前者以醫(yī)生提供的主觀性臨床數(shù)據(jù)為主體內(nèi)容，后者以設(shè)備提供的客觀性數(shù)據(jù)為主體內(nèi)容，兩者的比例為2比8，龐大客觀的數(shù)據(jù)與變化主觀的數(shù)據(jù)整合從信息技術(shù)角度存在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化兼容性困難。.基于WEB的醫(yī)院網(wǎng)上掛號系統(tǒng)的設(shè)計和構(gòu)建研究要解決的問題：醫(yī)院門診掛號，由于集中效應(yīng)，造成早上和周一的習(xí)慣性工作量高峰，給醫(yī)院設(shè)施人員配置產(chǎn)生巨大壓力，如何利用計算機信息技術(shù)，合理疏導(dǎo)掛號人群，維護診療秩序，創(chuàng)造舒適就醫(yī)環(huán)境，減少就診等待時間，節(jié)約患者時間。.虛擬化技術(shù)在醫(yī)院信息系統(tǒng)的應(yīng)用研究要解決的問題：醫(yī)院支撐業(yè)務(wù)的信息系統(tǒng)越來越多，應(yīng)用需求快速膨脹增加，需要部署大量服務(wù)器作為硬件平臺支撐，服務(wù)器分散部署，數(shù)據(jù)庫分散管理，導(dǎo)致維護工作量激增，為了減少系統(tǒng)維護工作量。如何實施服務(wù)器集中一體化管理。.醫(yī)患矛盾與看病貴淺析研究要解決的問題：不正確的醫(yī)療保障體制改革方向，使得醫(yī)院喪失作為社會保障機構(gòu)的公益性，加重了患者負擔，成為社會不穩(wěn)定因素?！翱床r求醫(yī)院，病好了告醫(yī)院，先花錢后賺錢”，醫(yī)患關(guān)系出現(xiàn)了嚴重的信任危機。如何通過信息化使醫(yī)院回歸公益性發(fā)展，讓信任重新回到醫(yī)患關(guān)注之間。.醫(yī)院院