¿Cuáles son las aplicaciones de las computadoras en medicina?
Con el rápido desarrollo de la tecnología informática electrónica, especialmente la popularización de las microcomputadoras, la tecnología informática ha penetrado en varios campos de la medicina y su gestión, y diversa información en medicina y gestión médica. pueden obtenerse, almacenarse, transmitirse, procesarse y utilizarse a través de computadoras. Después de más de 30 años de práctica y desarrollo, el procesamiento de información médica se ha convertido en una disciplina de vanguardia emergente que combina la medicina y la tecnología informática, desempeñando un papel importante en el desarrollo de la medicina.
Los ordenadores se dividen en dos grandes sistemas: hardware y software. Los sistemas de hardware se refieren a varios dispositivos electrónicos y mecánicos específicos de las computadoras; los sistemas de software se refieren a varios tipos de lenguajes y programas informáticos.
El hardware informático incluye CPU, memoria, almacenamiento externo, circuitos de interfaz, dispositivos de entrada y dispositivos de salida. A través de la conexión de bus se forma un sistema informático completo. Las personas pueden ingresar comandos, datos, etc. a través de un dispositivo de entrada (normalmente un teclado) y puede utilizar la memoria interna y externa para almacenarlos. También pueden ordenar al procesador central que realice el procesamiento aritmético requerido en los datos y, en última instancia, generar los resultados a través de un dispositivo de salida (generalmente un monitor y una impresora).
El software informático incluye el software del sistema y el software de aplicación. El software se divide en lenguajes y programas. El lenguaje informático se compone de comandos (e instrucciones) que las computadoras pueden reconocer y tiene una estructura determinada que los humanos pueden utilizar para escribir programas. El llamado "lenguaje de alto nivel" es un lenguaje informático. Un programa es una serie de declaraciones escritas por humanos en un orden determinado utilizando lenguaje informático. Para completar ciertos requisitos de los humanos, la computadora ejecutará declaraciones una tras otra. El software del sistema incluye lenguajes informáticos, sistemas operativos (un conjunto de programas a través de los cuales las personas pueden operar computadoras fácilmente), sistemas de administración de bases de datos (una tecnología de administración de datos informáticos), etc. El software de aplicación se refiere a programas escritos por personas para necesidades específicas. Los fabricantes de computadoras proporcionan el software del sistema a los usuarios junto con el hardware de la computadora, mientras que los usuarios deben desarrollar el software de aplicación de acuerdo con sus propias necesidades de trabajo (esto se denomina "desarrollo secundario") o comprarlo a las empresas de software.
La aplicación de las computadoras en medicina tiene los siguientes aspectos12:
Los sistemas de diagnóstico y toma de decisiones asistidos por computadora (CAD y CMD) pueden ayudar a los médicos a acortar el tiempo de diagnóstico; reducir la intensidad del trabajo; proporcionar sugerencias de diagnóstico y tratamiento a otros expertos para que el diagnóstico y los planes de tratamiento puedan realizarse lo antes posible. El proceso de diagnóstico y tratamiento consiste en que los médicos recopilen información del paciente (síntomas, signos, diversos resultados de exámenes, antecedentes médicos, incluidos los antecedentes familiares, efectos del tratamiento, etc.) y, en base a esto, realicen análisis, juicios y resúmenes integrales basados en su propios conocimientos médicos y experiencia clínica. El sistema de diagnóstico asistido por computadora es una combinación de médicos y trabajadores informáticos que utilizan matemáticas difusas, estadísticas de probabilidad y tecnología de inteligencia artificial para establecer modelos matemáticos en la computadora, procesar información del paciente y proponer opiniones de diagnóstico y planes de tratamiento. Este tipo de proceso de procesamiento de información es más rápido, los factores considerados son más completos y el juicio lógico es más riguroso.
El sistema auxiliar de diagnóstico y tratamiento compilado por tecnología de inteligencia artificial generalmente se denomina "sistema médico experto". La inteligencia artificial está a la vanguardia de las aplicaciones informáticas modernas. El sistema experto médico se basa en el conocimiento proporcionado por los médicos, simula el proceso de razonamiento del médico durante el diagnóstico y el tratamiento y brinda asistencia en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. El núcleo del sistema experto médico consta de una base de conocimientos y un motor de inferencia. La base de conocimientos incluye conocimientos de libros y experiencias personales de los médicos, expresados en forma de reglas, redes y marcos y almacenados en computadoras. Un motor de inferencia es un mecanismo de control. Con base en la información del paciente, decide qué conocimiento de la base de conocimientos usar, qué estrategia de razonamiento usar para razonar y saca conclusiones. Dado que existen muchas incertidumbres en el proceso de diagnóstico y tratamiento, la tecnología de inteligencia artificial puede resolver mejor este problema de razonamiento impreciso, acercando el sistema médico experto al proceso de pensamiento de diagnóstico y tratamiento del médico y obteniendo mejores conclusiones. Algunos sistemas expertos también tienen funciones de autoaprendizaje, que pueden adquirir conocimientos en el proceso de diagnóstico y tratamiento de enfermedades y mejorar continuamente sus propios niveles de diagnóstico y tratamiento.
Un buen ejemplo de este tipo de sistema es el sistema MYCIN de la Universidad de Stanford en Estados Unidos, que puede identificar especies bacterianas que causan enfermedades y proponer fármacos antibacterianos adecuados. Un sistema similar en China es el Sistema Experto en Medicina Tradicional China, o el “Sistema de Consulta de Expertos en MTC”.
El sistema de información hospitalaria (HIS) se utiliza para recopilar, procesar, analizar, almacenar y transmitir información médica y de gestión hospitalaria.
Un sistema de información hospitalaria completo puede completar las siguientes tareas: registro de pacientes, citas, gestión de registros médicos, gestión de salas, seguimiento clínico, gestión dietética, administración hospitalaria, registro de exámenes médicos, gestión de bibliotecas de medicamentos y farmacias, salida y alta de pacientes y auxiliar médico. diagnóstico y toma de decisiones, recuperación de información de libros médicos, educación y capacitación, consulta y transferencia, análisis estadístico, automatización e interfaz de laboratorio.
Entre estos sistemas, DHCP es muy conocido en los hospitales de veteranos de Estados Unidos. El lenguaje de las paperas que COSTAR desarrolló en el Hospital General de Massachusetts et al. Desde la década de 1970, mi país ha desarrollado múltiples sistemas de información hospitalaria y ha unificado la planificación y el desarrollo de estadísticas hospitalarias, registros médicos, personal, equipos, medicamentos y paquetes de software de gestión financiera.
Los paquetes de software de estadística biomédica e investigación epidemiológica necesitan procesar una gran cantidad de información en investigación clínica, investigación experimental e investigación epidemiológica. Se pueden utilizar computadoras para calcular y procesar estos datos de manera precisa y rápida. Para satisfacer esta necesidad, se han desarrollado muchos paquetes de software en varios lenguajes informáticos. Los más famosos en China incluyen SAS, SPSS, SYSTAT y RDAS.
El sistema de información de administración de salud (MIS) es un "sistema de información de administración de salud" desarrollado por computadora, también conocido como "sistema de toma de decisiones/información de gestión de salud". de datos estadísticos. El departamento de toma de decisiones administrativas proporciona información y sugerencias para la toma de decisiones. Un sistema de información administrativa de salud completo incluye tres partes: ① Sistema de procesamiento automático de datos (ADP), cuya función principal es recopilar y organizar datos y resumirlos en varios informes y gráficos estadísticos. (2) La base de datos de información se refiere a una forma en que la unidad comparte recursos de información con agencias externas y varios departamentos funcionales dentro de la unidad. Existen fuentes de información legítimas y no legítimas (investigaciones únicas) y flujos de información generados por diversas actividades que las computadoras recopilan a diario. El objetivo principal de establecer una base de información es comunicar diversas actividades y corregir el comportamiento del personal. (3) El modelo de consultoría para la toma de decisiones, también conocido como modelo de toma de decisiones de información, puede formular planes factibles u optimizados basados en la información necesaria y predecir el desarrollo del negocio. Los métodos tradicionales (es decir, los sistemas de no información/toma de decisiones) se basan principalmente en datos pasados, consideran decisiones actuales o estiman desarrollos futuros, y no pueden producir medidas de respuesta más efectivas y rápidas. Si el modelo matemático de información/toma de decisiones es razonable, puede señalar desviaciones futuras en las actividades actuales y prever el futuro a tiempo para respaldar cambios continuos en las decisiones de gestión.
El sistema de recuperación de información médica utiliza tecnología de base de datos informática y tecnología de red de comunicación para gestionar libros, revistas y diversos materiales médicos. Puede encontrar rápidamente los documentos que necesita por palabras clave.
La recuperación de información por computadora se puede dividir en tres partes: ① indexación de información; ② almacenamiento y recuperación de información (3) proporcionar una variedad de servicios de información, que pueden proporcionar a los usuarios una recuperación regular en tiempo real; servicios especiales, indexación automática de libros, etc.
El Sistema de Recuperación y Análisis de Literatura Médica (MEDLARS) compilado por la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. es un sistema de software de renombre internacional y un sistema de recuperación de red de recuperación en tiempo real en línea relativamente completo. A través del sistema informático IBM3081 de la biblioteca, se pueden proporcionar búsquedas en línea y servicios de búsqueda especiales. Con la ayuda de redes de comunicación, comunicaciones por satélite o cintas de bases de datos, se ha formado una red mundial de búsqueda informática en 16 países y regiones. Otros sistemas famosos como IBM4361, MEDLARS, etc. Nuestro país ha desarrollado algunos sistemas especializados de recuperación de información médica, como la literatura de medicina tradicional china y los sistemas de recuperación de libros antiguos.
Paquete de software farmacocinético La farmacocinética utiliza modelos y métodos matemáticos para estudiar cuantitativamente los cambios dinámicos en la absorción, distribución, transformación y excreción de fármacos. Es imposible y difícil medir directamente la concentración de fármacos en tejidos humanos, por lo que a menudo se utilizan hematuria y otras muestras para medir, y se utilizan modelos matemáticos apropiados para describir e inferir las características de concentración y movimiento de los fármacos en diversas partes del cuerpo humano. En el estudio de la farmacocinética, los métodos matemáticos más utilizados son los modelos compartimentales, los modelos fisiológicos, el análisis de sistemas lineales, los momentos estadísticos y los modelos estocásticos. El desarrollo y la aplicación de estas nuevas tecnologías y métodos son inseparables de la aplicación de la tecnología informática. Se han desarrollado varios paquetes de software farmacocinético especializados, el más famoso de los cuales es el programa NONLIN (un programa de mínimos cuadrados no lineal).
La prevalencia de enfermedades entre la población está relacionada con diversos factores como el medio ambiente, la sociedad y la inmunidad de la población. La computadora puede calcular basándose en la información de factores relevantes almacenada y el modelo matemático establecido para hacer predicciones sobre la prevalencia de enfermedades en la población como referencia para los departamentos de toma de decisiones.
Países como los Países Bajos y Noruega también han creado bases de datos de información sobre accidentes laborales, para poder controlar y predecir eficazmente el impacto de los riesgos laborales. Los departamentos de salud y prevención de epidemias de mi país, Shanghai, Liaoning y otros lugares han realizado muchos análisis sobre la relación entre los factores meteorológicos y la traqueítis, algunas enfermedades endémicas y enfermedades epidémicas (como la encefalitis japonesa, la meningitis meningocócica) y las matemáticas establecidas. modelos. Estos modelos se pueden utilizar para predecir con éxito estas enfermedades en una microcomputadora.
La enseñanza asistida por computadora puede ayudar a los estudiantes a aprender y dominar el conocimiento de las ciencias médicas, mejorar sus habilidades para resolver problemas y utilizar mejor las bases de conocimientos médicos y recuperar literatura médica. Los profesores pueden usarlo para escribir materiales didácticos, mantenerse en contacto con colegas y estudiantes por correo electrónico, discutir problemas, mejorar el aprendizaje y examinar el desempeño académico. El personal médico puede aprender y complementar nuevos conocimientos profesionales médicos de acuerdo con sus propias necesidades y progreso; En la actualidad, algunas unidades de enseñanza e investigación médica han establecido diversos cursos de medicina CAI a los que se puede acceder a través de terminales remotos en la red telefónica. Otra forma importante de utilizar las computadoras para la educación médica es utilizar la simulación por computadora, es decir, usar computadoras para simular el cuerpo humano o animales de experimentación para proporcionar a los estudiantes un entorno y medios experimentales efectivos, de modo que los estudiantes puedan observar más convenientemente el cuerpo humano o experimentos mientras se cambian los parámetros Varios estados de los animales, algunos de los cuales a menudo son difíciles de observar en condiciones generales de experimentación con animales. Debido al desarrollo de nuevas tecnologías, como la tecnología de discos ópticos, el reconocimiento de idiomas y la visualización en pantalla táctil, se han producido con éxito pruebas de producción de CD con estuches de simulación por computadora para la enseñanza y se han suministrado como productos básicos en el mercado. Con este CD, puede mostrar fácilmente las escenas y situaciones reales en el quirófano, o materiales didácticos y literatura relacionados para que los estudiantes aprendan.
El mejor software de planificación de radioterapia La aplicación de los ordenadores en radioterapia es principalmente para calcular la distribución de dosis y formular planes de radioterapia. En el pasado, los cálculos manuales requerían mucho tiempo debido al complejo proceso de cálculo. Por lo tanto, en el caso del cálculo manual, normalmente sólo se pueden seleccionar unos pocos puntos representativos para calcular el valor de la dosis. Usando una computadora, toma poco tiempo y el error es inferior al 5%. De esta forma, se pueden realizar múltiples cálculos en el mismo paciente en diferentes condiciones para seleccionar el mejor plan de radioterapia. El llamado plan de radioterapia óptimo consiste en formular un plan de tratamiento para el paciente, que incluye determinar la fuente de radiación, el área del campo de radiación, la distancia entre la fuente de radiación y la superficie del cuerpo, el ángulo de incidencia y la posición central del campo de radiación. etc. , y luego la computadora calcula la distribución de dosis correspondiente en función del rendimiento de la máquina de tratamiento y varias fórmulas de cálculo, y la muestra visualmente en el monitor a color. Para el mismo paciente, después de cambiar repetidamente las condiciones de irradiación, el cálculo, el análisis y la comparación, se puede obtener la distribución de dosis óptima, de modo que el daño a las células del tejido normal en la dirección de la irradiación sea mínimo y el efecto de la radioterapia sea óptimo. Esta es la mejor opción de radioterapia. Al mismo tiempo, el mapa de distribución de dosis se puede registrar con un trazador y guardar en el historial médico para tratamiento o almacenamiento a largo plazo.
Procesamiento y reconocimiento de imágenes médicas por computadora Mucha información importante en la investigación médica y el diagnóstico clínico aparece en forma de imágenes, y la medicina se basa en gran medida en la información de las imágenes. Las imágenes médicas generalmente se dividen en dos categorías: una son imágenes unidimensionales con información que varía en el tiempo, y la mayoría de las señales médicas, como ECG, EEG, etc., entran en esta categoría; la otra son imágenes multidimensionales con información distribuida en; espacio, como fotografías de rayos X, secciones de tejido, imágenes celulares tridimensionales, etc. Hay una gran cantidad de imágenes que deben procesarse y reconocerse en el campo médico. En el pasado se utilizaban métodos manuales. La ventaja es que médicos experimentados pueden analizar exhaustivamente las imágenes médicas clínicas, pero la velocidad del análisis es lenta y la precisión varía de un médico a otro. La alta velocidad, la alta precisión y la gran capacidad de las computadoras pueden compensar las deficiencias anteriores. Especialmente para algunas imágenes médicas, como el análisis EEG, la observación manual solo puede extraer una pequeña cantidad de información y se desperdicia una gran cantidad de información útil. El uso de computadoras para realizar cálculos complejos puede extraer mucha información valiosa. Además, cuando se realizan censos de tumores, a menudo se observan al microscopio decenas de miles de secciones de tejido; en las pruebas de laboratorio diarias o en los trabajos de investigación, a menudo es necesario contar ciertos tipos de células. Estas tareas son laboriosas y requieren mucho tiempo. Si utiliza una computadora, ahorrará mucha mano de obra y acortará su tiempo. En algunos casos, el uso de computadoras para procesar y reconocer imágenes médicas puede realizar tareas que los humanos no pueden. Por ejemplo, en la angiografía cardiovascular, cuando el volumen se mide manualmente y se deriva la curva de volumen de la presión arterial, solo se pueden analizar las características de la sístole y la diástole cardíacas. Si usa una computadora para calcular, solo toma un segundo para que cada película obtenga parámetros útiles como velocidad instantánea, aceleración, área y volumen. Además, independientemente del tipo de trabajo mencionado anteriormente, las computadoras también pueden realizar otro tipo de trabajo que los humanos no pueden realizar: la mejora y restauración de imágenes.
Los logros sobresalientes en el procesamiento de imágenes médicas de la tomografía computarizada (CT) en la década de 1970, la aparición de nuevos equipos como máquinas de resonancia magnética y máquinas de sustracción digital de imágenes cardiovasculares, y nuevas mejoras en otros instrumentos de imágenes médicas como el ultrasonido han llevado a que las personas Interés por la radiación y la investigación nuclear. La investigación sobre procesamiento de imágenes médicas y reconocimiento de patrones es más interesante. Las imágenes microscópicas siempre han jugado un papel importante en el diagnóstico y la investigación médica. Se han utilizado métodos de análisis y procesamiento de imágenes por computadora para detectar características importantes en imágenes microscópicas, y las personas han podido estudiar imágenes citológicas e incluso histológicas de forma semicuantitativa y cuantitativa mediante tecnología de procesamiento de imágenes y métodos estereológicos. La tecnología de imágenes dinámicas tridimensionales por computadora permite analizar cuantitativamente la función dinámica del corazón.
Análisis automático de indicadores bioquímicos e información fisiológica y la inteligencia de los equipos médicos La inteligencia de los equipos médicos se refiere a la aplicación de equipos médicos modernos combinados con tecnología informática y diversos software para permitir que estos equipos tengan muestreo automático. y el análisis automático, el procesamiento automático de datos y las funciones de control en tiempo real son una dirección para el desarrollo de equipos médicos.
La aplicación de las computadoras en el trabajo de enfermería se divide principalmente en tres aspectos: ①Enfermería, incluidos registros de enfermería, exámenes de enfermería, seguimiento de pacientes y gestión de medicamentos. ②Educación de enfermería, incluida la educación CAI de enfermería, el plan de enseñanza de enfermería y la gestión del desempeño. (3) Gestión de enfermería, incluida la planificación y programación de los servicios de enfermería, la gestión de recursos humanos, la inspección o evaluación de la calidad del trabajo de las enfermeras, etc.