臨床醫學工程的變革與發展

楊瑞峰

陜西中醫學院附屬醫院 放療科，陜西咸陽 712000

臨床醫學工程的變革與發展

楊瑞峰

陜西中醫學院附屬醫院 放療科，陜西咸陽 712000

本文闡述了醫院數字化、信息化建設的進程推動著臨床醫學工程的發展。展現了醫學工程發展中的新思維、新理念、新技術及其應用，說明了新形勢下臨床醫學工程變革與發展體現了科學發展觀，使人類醫學資源共享，中西醫技術并重與互補。

臨床醫學工程；數字化醫院；醫學物理；醫療裝備

隨著科學技術的飛速發展，大量高精尖醫療設備的使用對人類疾病的預防、診斷和治療起到了越來越重要的作用[1]。醫療裝備的電腦自動化、數據信息化、虛擬數字化和分析智能化已廣泛應用。傳統的診斷、檢查與治療設備已經不能滿足臨床醫學發展的需要，各種臨床應用的嵌入式微軟件系統、虛擬功能卡和生物分子芯片大量投入臨床研究和使用。醫療設備的自動化、數字化、集成化和產業化變革，是現代醫學裝備研究和發展的方向。臨床醫學工程的變革與發展勢不可當。高科技、新技術、新材料的運用為醫院的硬件建設提供了強有力的支持。

1 醫院現代化建設推動醫學工程的變革與發展

1.1 臨床數字化進程促使醫學工程的變革

數字化醫院是指利用計算機和數字通信網絡等信息技術，實現語音、圖像、文字、數據、圖表等信息的數字化采集、存儲、閱讀、復制、處理、檢索和傳輸。即數字化的醫療設備、醫院信息系統（HIS）、醫學影像和通信系統（PACS）及辦公自動化系統（OA）。其特征 ：無紙化、無膠片化、無線網絡化。是基于計算機網絡技術發展，應用計算機、通訊、多媒體、網絡等其他信息技術，突破傳統醫學模式的時空限制，實現疾病的預防、保健、診療、護理等業務管理和行政管理自動化數字化運作。實現全面的數字化、即聯機業務處理系統（OLTP）、醫院信息系統（HIS）、臨床信息系統（CIS）、聯機分析處理系統（OLAP）、互聯網系統（Intranet/Internet）、遠程醫學系統（Tele medicine）。在醫院的信息化建設中，醫學影像存檔與傳輸系統（Picture Archiving and Communication System, PACS） 是 臨 床 信 息 系統的重要組成部分，是整個醫院數字化、信息化建設的重要環節[2]。其主要特征是 ：全網絡（多系統全面高性能網絡化）、全方位（醫教研諸方面）、全關聯（醫院、社會、銀行、社區、家庭全面關聯）。

美國臨床醫學工程學會創始人 Yadin David 教授對臨床工程的高速發展深有感觸地說：“臨床工程知識的推陳出新相當快速，誰能把握技術的脈博誰就能使技術效益發揮到極致。而最近的變革則主要集中在臨床工程技術與信息技術上的整合”[3]。

醫院放射、放療、核醫學科和生化測量室等多學科廣泛使用的數字化儀器和裝備已經被定義為醫院的核心裝備，其中包括這些儀器裝備本身的大量嵌入式醫學軟件在內一起構成高技術產業群。從發展趨勢看，現代數字醫療核心裝備中軟件所占的價值比例已經超過硬件，充分體現了信息革命給產業結構帶來的變化[4]。把醫院內對病人采集的影像信息、生化信息、電子病歷等信息源，和醫院的收費管理系統、質量保證體系一起，與患者進入醫院之后醫生為他們設計的流程捆綁，建立起醫患之間信息及時溝通的渠道是醫院現代化和建立以人為本管理模式的重要標志。

影像中心的網絡系統，采用 DICOM3.0 通信協議，不僅解決了 PACS 的標準化問題，也為與醫院的管理信息系統（HIS/RIS 系統）互連提供了共同的接口標準。IHE（Integrating the Healthcare Enterprise）集成醫療機構 ,目的在于對醫院各種醫療設備和系統進行集成，實現信息資源整合和綜合利用。DICOM 只規定了設備和系統間信息交換的內容和協議，IHE 則要解決醫學信息系統集成的技術框架問題 ,并對設備與系統的集成作出具體、明確的規定[5]。內部網絡U盾加密技術，保障了網絡信息的安全。通過網關與互聯網連接，從而實現了遠程會診和醫院網絡尋醫問藥，以及專家咨詢、急救熱線等功能。

1.2 醫學物理學的發展促進了醫學工程的變革與發展

現代醫療設備的研究和創新設計是醫學物理所研究的對象。高精度智能化影像采集系統，各種影像圖像識別系統、圖像存儲和診斷系統已得到應用；自動化診斷系統正在研發中,特別是中醫專家診斷系統的研發，是我國醫學發展的新課題，迫在眉睫。建立各種正常圖像和影像庫、圖譜數據庫、中醫診斷系統（脈象頻譜庫，面像圖譜庫、八綱辨證數據庫以及標準處方庫等）、指示性診斷系統，以及裝備的可靠性設計都是醫學物理的課題。龐大的矩陣運算要求高精度和快速度的計算機硬件和軟件的支持，要求高素質和高技術的臨床工程師、醫學物理師的精心維護、調試、管理和應用。這種變革和發展對未來醫生提出了更高要求，除了具備豐富的醫學知識，還必須熟練掌握計算機知識和正確操作現代設備。

醫學工程師和物理師的知識結構和技術拓展，醫生的計算機應用、醫學英語和醫學物理知識更新，醫務人員的觀念、思維和服務模式的轉變，醫院醫療水平的不斷提高，直接關系到臨床醫學工程的變革與發展。多學科相互交織、互相滲透、融匯貫穿，如生物科學、基因科學、分子和準分子科學、生命科學，以及計算機信息科學、醫學物理學等，共同推動著醫學工程的變革與發展。醫療設備的高、精、尖科技含量越來越高，設備的使用、維修，以及質量控制和保證必須順應形勢的發展，由專職的醫學工程師、物理師來完成。

1.3 醫學軟件的研發為醫學工程的發展注入了活力

醫學軟件的研發是臨床醫學工程變革與發展的血脈。數字化醫療設備中使用了大量的單片機（如 MCS51 系列、MC68 系列 、INTEL i960 系列、ARM 系列等），各種單板機（PC 單板機、SDK-86、嵌入式單板機等）和微芯片，提升并完善了設備的性能。它們的合理使用需要軟件支持，如各種相應的指令系統、接口驅動軟件，以及在各種平臺上開發的系統應用軟件，各種影像工作站應用軟件，醫學數據庫編程軟件（如 SQL Server、Powerbuilder、Delphi、C++等）。Monte Carlo（蒙特卡羅）粒子輸運軟件（如 EGSnrc、PEGS4、Dosxyz、BeamDP 等程序）模擬放射源到人體組織內的粒子輸運與沉積，使放射治療計劃系統的設計精度和可靠性大大提高。數字影像、生化、超聲等設備的性能、精度和分辯率均依賴于軟件的開發程度。醫學軟件的開發將推動臨床醫學工程的發展。

2 臨床醫學工程的發展必須有新的理念

醫學工程的發展是一個龐大的系統工程，宏觀上要與國際接軌，與發達國家同步。發揮我國醫學的優勢，研發新產品、開辟新領域、升華中醫理論、集萃醫學瑰寶，讓高新科技為中醫服務，將中醫的優秀技藝留給人類共享，造福于民。微觀上使傳統的醫療設備性能拓展，使用方便，可靠性提高。由分立式向集成式邁進，由模擬式向數字式轉化，由單一功能向人性化、智能化發展。建立標準的人體影像矩陣，采用統一規范的參考坐標系，對標準層面體素矩陣自動分析，對其采集的人體組織的電子密度、線性衰減系數值、CT值及灰度（黑度值）等進行模糊分析，并與標準數據庫值比較，產生提示性診斷報告。醫生只需根據提示性報告來進行病理性分析和判斷，提高病理診斷的速度和準確率。影像數據處理系統自動識別數據源（來自CT、MRI、DR、DSA、PETCT、B 超等設備的數據格式），分類存檔和分析處理并給出提示性診斷報告。

觀念的轉變是臨床醫學發展的瓶頸。認為醫技科室的經濟效益是設備產生的，而忽視臨床工程師和醫學物理師的重要作用，這是極端錯誤的。國外發達國家醫院中，裝備體現品位，管理表現水平，技能產生價值。臨床工程師、醫學物理師與醫生具有同等重要甚至更高的地位。現代醫學是靠現代化的裝備和開發使用以及維護管理它們的高科技人才。臨床醫學工程科在我國軍隊和地方一些醫院已經率先建立，并將會進一步發展壯大。科學的理念，超新式思維，智囊型管理，人才的儲備及合理化配置是向現代化醫院邁進的重要條件。一個現代化醫院的醫療技術工作主要依靠3部分人員，即醫生、護士和醫學工程技術人員，由他們分工合作，駕馭醫院的醫療正常運轉[6]。

3 醫療設備的更新及科學的裝備管理依賴于醫學工程的發展

大型醫療設備發展較快：CT由筆形束到錐形束、環形掃描到螺旋掃描、單層螺掃到多層螺掃、單源到雙源，幾乎 2～3 年更新換代一次，其目標是更清晰、高速、方便、快捷 ；MRI由低場開放式和高場（1.5T 以上）MRI到新出現的 FMRI（Functional MRI功能磁共振成像技術），能提取腦部非特異性代謝功能信息，進一步拓展了 MRI的用途；US（超聲）已進入到全數字化多功能彩超，融入了寬帶、高密度探測、全程動態聚焦、諧波成像、快速三維重建等新技術 ；PET SPECT 是利用核技術實現功能代謝成像的技術設備，可探測人體內部物質（或示蹤劑藥物）代謝的動態變化情況，從而顯示腫瘤生長的狀況；DR數字化放射影像技術提升了放射診斷影像的品質；高能物理放療技術的發展，由普通放療到立體定向、3D 適形、IMRT 調強放療、IGRT 影像引導放療等，由線、x 線到質子束、重粒子束等[7]。這些都代表著醫學裝備的進步與發展，標志著醫學工程現代化的步伐和速度。

醫療設備的科學管理，包括分類配置、采購、使用、維修、標定和報廢必須有法可依，由具有資質的工程技術人員、專家組織實施。新設備安裝、調試完成后，故障設備維修后和使用前，都必須組織標定和檢驗，驗收合格方可使用。杜絕醫療設備帶障上崗或具不安全因素而投入使用，危及患者的生命健康。院長領導下的醫學工程科，負責全院的設備采供配置計劃、原理和使用方法培訓、技術資料的歸檔、譯注編篡、設備維修檔案管理、使用與報廢技術鑒定等工作。醫務人員對設備的使用正確與否，熟練程度如何與醫學工程師有直接關系。設備的平均無故障運行時間（Mean Time Between Failure，MTBF）是衡量設備可靠性的標志，而 QC（質量控制）和 QA（質量保證）以及放射性設備的機房設計，對周圍環境的影響評估等是保證醫務人員和患者安全的重要保障，也是工程技術和醫學物理人員的職責。

臨床醫學工程的變革與發展推動著醫院現代化、管理自動化、臨床數字化、診療信息化的進程，使疾病診斷與治療、康復理療與保健向人工智能化方向發展。使人類醫學資源共享，中西醫技術并重與互補。整合資源、集中管理，為提高人類的衛生健康水平發揮著最大效能。

[參考資料]

[1] 楊瑞峰．醫療設備維修技法探討[J]．醫療衛生裝備,2009,30(3): 131．

[2] 曹國全,郭獻忠,周新朝,等．PACS/RIS系統構建及其初步應用[J]．醫療衛生裝備,2006,27(9):42-43．

[3] 劉杰．臨床醫學工程新變革[J]．臨床醫學工程,2008,(3):1．

[4] 包尚聯,賴松,周云,等．醫學物理學科、醫療機構和數字醫療核心裝備事業[J]．中國醫療器械信息,2006,12(1):30．

[5] 李晶,阮興云,徐志榮,等．醫療儀器新進展[J]．中國醫學裝備, 2007,4(5):57-58．

[6] 姜遠海．我國臨床醫學工程學科的現狀和發展[J]．醫療設備信息,2003,18(9):1-3．

[7] 李晶,阮興云,徐志榮,等．醫療儀器新進展[J]．中國醫學裝備, 2007,4(5):56-57．

[8] 周丹．建立我國臨床工程師認證體系的基本設想[J]．中國醫療設備,2009,24(9):142-143．

Change and Development of Clinical Medical Engineering

YANG Rui-feng
Radiotherapy Department,Affiliated Hospital of Shanxi TCM College,Xianyang Shanxi 712000,China

This paper expounds on the development of clinical engineering, which is promoted by hospital digital construction, and summarizes the new technology and application of medical engineering.

clinical medical engineering; digitization hospital; medical physics; medical equipment

R197.3

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.06.028

1674-1633(2011)06-0082-02

2010-10-15

2011-05-11

作者郵箱：weiyangfj@163．com