临床医学工程的变革与发展

杨瑞峰

陕西中医学院附属医院 放疗科，陕西咸阳 712000

临床医学工程的变革与发展

杨瑞峰

陕西中医学院附属医院 放疗科，陕西咸阳 712000

本文阐述了医院数字化、信息化建设的进程推动着临床医学工程的发展。展现了医学工程发展中的新思维、新理念、新技术及其应用，说明了新形势下临床医学工程变革与发展体现了科学发展观，使人类医学资源共享，中西医技术并重与互补。

临床医学工程；数字化医院；医学物理；医疗装备

随着科学技术的飞速发展，大量高精尖医疗设备的使用对人类疾病的预防、诊断和治疗起到了越来越重要的作用[1]。医疗装备的电脑自动化、数据信息化、虚拟数字化和分析智能化已广泛应用。传统的诊断、检查与治疗设备已经不能满足临床医学发展的需要，各种临床应用的嵌入式微软件系统、虚拟功能卡和生物分子芯片大量投入临床研究和使用。医疗设备的自动化、数字化、集成化和产业化变革，是现代医学装备研究和发展的方向。临床医学工程的变革与发展势不可当。高科技、新技术、新材料的运用为医院的硬件建设提供了强有力的支持。

1 医院现代化建设推动医学工程的变革与发展

1.1 临床数字化进程促使医学工程的变革

数字化医院是指利用计算机和数字通信网络等信息技术，实现语音、图像、文字、数据、图表等信息的数字化采集、存储、阅读、复制、处理、检索和传输。即数字化的医疗设备、医院信息系统（HIS）、医学影像和通信系统（PACS）及办公自动化系统（OA）。其特征 ：无纸化、无胶片化、无线网络化。是基于计算机网络技术发展，应用计算机、通讯、多媒体、网络等其他信息技术，突破传统医学模式的时空限制，实现疾病的预防、保健、诊疗、护理等业务管理和行政管理自动化数字化运作。实现全面的数字化、即联机业务处理系统（OLTP）、医院信息系统（HIS）、临床信息系统（CIS）、联机分析处理系统（OLAP）、互联网系统（Intranet/Internet）、远程医学系统（Tele medicine）。在医院的信息化建设中，医学影像存档与传输系统（Picture Archiving and Communication System, PACS） 是 临 床 信 息 系统的重要组成部分，是整个医院数字化、信息化建设的重要环节[2]。其主要特征是 ：全网络（多系统全面高性能网络化）、全方位（医教研诸方面）、全关联（医院、社会、银行、社区、家庭全面关联）。

美国临床医学工程学会创始人 Yadin David 教授对临床工程的高速发展深有感触地说：“临床工程知识的推陈出新相当快速，谁能把握技术的脉博谁就能使技术效益发挥到极致。而最近的变革则主要集中在临床工程技术与信息技术上的整合”[3]。

医院放射、放疗、核医学科和生化测量室等多学科广泛使用的数字化仪器和装备已经被定义为医院的核心装备，其中包括这些仪器装备本身的大量嵌入式医学软件在内一起构成高技术产业群。从发展趋势看，现代数字医疗核心装备中软件所占的价值比例已经超过硬件，充分体现了信息革命给产业结构带来的变化[4]。把医院内对病人采集的影像信息、生化信息、电子病历等信息源，和医院的收费管理系统、质量保证体系一起，与患者进入医院之后医生为他们设计的流程捆绑，建立起医患之间信息及时沟通的渠道是医院现代化和建立以人为本管理模式的重要标志。

影像中心的网络系统，采用 DICOM3.0 通信协议，不仅解决了 PACS 的标准化问题，也为与医院的管理信息系统（HIS/RIS 系统）互连提供了共同的接口标准。IHE（Integrating the Healthcare Enterprise）集成医疗机构 ,目的在于对医院各种医疗设备和系统进行集成，实现信息资源整合和综合利用。DICOM 只规定了设备和系统间信息交换的内容和协议，IHE 则要解决医学信息系统集成的技术框架问题 ,并对设备与系统的集成作出具体、明确的规定[5]。内部网络U盾加密技术，保障了网络信息的安全。通过网关与互联网连接，从而实现了远程会诊和医院网络寻医问药，以及专家咨询、急救热线等功能。

1.2 医学物理学的发展促进了医学工程的变革与发展

现代医疗设备的研究和创新设计是医学物理所研究的对象。高精度智能化影像采集系统，各种影像图像识别系统、图像存储和诊断系统已得到应用；自动化诊断系统正在研发中,特别是中医专家诊断系统的研发，是我国医学发展的新课题，迫在眉睫。建立各种正常图像和影像库、图谱数据库、中医诊断系统（脉象频谱库，面像图谱库、八纲辨证数据库以及标准处方库等）、指示性诊断系统，以及装备的可靠性设计都是医学物理的课题。庞大的矩阵运算要求高精度和快速度的计算机硬件和软件的支持，要求高素质和高技术的临床工程师、医学物理师的精心维护、调试、管理和应用。这种变革和发展对未来医生提出了更高要求，除了具备丰富的医学知识，还必须熟练掌握计算机知识和正确操作现代设备。

医学工程师和物理师的知识结构和技术拓展，医生的计算机应用、医学英语和医学物理知识更新，医务人员的观念、思维和服务模式的转变，医院医疗水平的不断提高，直接关系到临床医学工程的变革与发展。多学科相互交织、互相渗透、融汇贯穿，如生物科学、基因科学、分子和准分子科学、生命科学，以及计算机信息科学、医学物理学等，共同推动着医学工程的变革与发展。医疗设备的高、精、尖科技含量越来越高，设备的使用、维修，以及质量控制和保证必须顺应形势的发展，由专职的医学工程师、物理师来完成。

1.3 医学软件的研发为医学工程的发展注入了活力

医学软件的研发是临床医学工程变革与发展的血脉。数字化医疗设备中使用了大量的单片机（如 MCS51 系列、MC68 系列 、INTEL i960 系列、ARM 系列等），各种单板机（PC 单板机、SDK-86、嵌入式单板机等）和微芯片，提升并完善了设备的性能。它们的合理使用需要软件支持，如各种相应的指令系统、接口驱动软件，以及在各种平台上开发的系统应用软件，各种影像工作站应用软件，医学数据库编程软件（如 SQL Server、Powerbuilder、Delphi、C++等）。Monte Carlo（蒙特卡罗）粒子输运软件（如 EGSnrc、PEGS4、Dosxyz、BeamDP 等程序）模拟放射源到人体组织内的粒子输运与沉积，使放射治疗计划系统的设计精度和可靠性大大提高。数字影像、生化、超声等设备的性能、精度和分辩率均依赖于软件的开发程度。医学软件的开发将推动临床医学工程的发展。

2 临床医学工程的发展必须有新的理念

医学工程的发展是一个庞大的系统工程，宏观上要与国际接轨，与发达国家同步。发挥我国医学的优势，研发新产品、开辟新领域、升华中医理论、集萃医学瑰宝，让高新科技为中医服务，将中医的优秀技艺留给人类共享，造福于民。微观上使传统的医疗设备性能拓展，使用方便，可靠性提高。由分立式向集成式迈进，由模拟式向数字式转化，由单一功能向人性化、智能化发展。建立标准的人体影像矩阵，采用统一规范的参考坐标系，对标准层面体素矩阵自动分析，对其采集的人体组织的电子密度、线性衰减系数值、CT值及灰度（黑度值）等进行模糊分析，并与标准数据库值比较，产生提示性诊断报告。医生只需根据提示性报告来进行病理性分析和判断，提高病理诊断的速度和准确率。影像数据处理系统自动识别数据源（来自CT、MRI、DR、DSA、PETCT、B 超等设备的数据格式），分类存档和分析处理并给出提示性诊断报告。

观念的转变是临床医学发展的瓶颈。认为医技科室的经济效益是设备产生的，而忽视临床工程师和医学物理师的重要作用，这是极端错误的。国外发达国家医院中，装备体现品位，管理表现水平，技能产生价值。临床工程师、医学物理师与医生具有同等重要甚至更高的地位。现代医学是靠现代化的装备和开发使用以及维护管理它们的高科技人才。临床医学工程科在我国军队和地方一些医院已经率先建立，并将会进一步发展壮大。科学的理念，超新式思维，智囊型管理，人才的储备及合理化配置是向现代化医院迈进的重要条件。一个现代化医院的医疗技术工作主要依靠3部分人员，即医生、护士和医学工程技术人员，由他们分工合作，驾驭医院的医疗正常运转[6]。

3 医疗设备的更新及科学的装备管理依赖于医学工程的发展

大型医疗设备发展较快：CT由笔形束到锥形束、环形扫描到螺旋扫描、单层螺扫到多层螺扫、单源到双源，几乎 2～3 年更新换代一次，其目标是更清晰、高速、方便、快捷 ；MRI由低场开放式和高场（1.5T 以上）MRI到新出现的 FMRI（Functional MRI功能磁共振成像技术），能提取脑部非特异性代谢功能信息，进一步拓展了 MRI的用途；US（超声）已进入到全数字化多功能彩超，融入了宽带、高密度探测、全程动态聚焦、谐波成像、快速三维重建等新技术 ；PET SPECT 是利用核技术实现功能代谢成像的技术设备，可探测人体内部物质（或示踪剂药物）代谢的动态变化情况，从而显示肿瘤生长的状况；DR数字化放射影像技术提升了放射诊断影像的品质；高能物理放疗技术的发展，由普通放疗到立体定向、3D 适形、IMRT 调强放疗、IGRT 影像引导放疗等，由线、x 线到质子束、重粒子束等[7]。这些都代表着医学装备的进步与发展，标志着医学工程现代化的步伐和速度。

医疗设备的科学管理，包括分类配置、采购、使用、维修、标定和报废必须有法可依，由具有资质的工程技术人员、专家组织实施。新设备安装、调试完成后，故障设备维修后和使用前，都必须组织标定和检验，验收合格方可使用。杜绝医疗设备带障上岗或具不安全因素而投入使用，危及患者的生命健康。院长领导下的医学工程科，负责全院的设备采供配置计划、原理和使用方法培训、技术资料的归档、译注编篡、设备维修档案管理、使用与报废技术鉴定等工作。医务人员对设备的使用正确与否，熟练程度如何与医学工程师有直接关系。设备的平均无故障运行时间（Mean Time Between Failure，MTBF）是衡量设备可靠性的标志，而 QC（质量控制）和 QA（质量保证）以及放射性设备的机房设计，对周围环境的影响评估等是保证医务人员和患者安全的重要保障，也是工程技术和医学物理人员的职责。

临床医学工程的变革与发展推动着医院现代化、管理自动化、临床数字化、诊疗信息化的进程，使疾病诊断与治疗、康复理疗与保健向人工智能化方向发展。使人类医学资源共享，中西医技术并重与互补。整合资源、集中管理，为提高人类的卫生健康水平发挥着最大效能。

[参考资料]

[1] 杨瑞峰．医疗设备维修技法探讨[J]．医疗卫生装备,2009,30(3): 131．

[2] 曹国全,郭献忠,周新朝,等．PACS/RIS系统构建及其初步应用[J]．医疗卫生装备,2006,27(9):42-43．

[3] 刘杰．临床医学工程新变革[J]．临床医学工程,2008,(3):1．

[4] 包尚联,赖松,周云,等．医学物理学科、医疗机构和数字医疗核心装备事业[J]．中国医疗器械信息,2006,12(1):30．

[5] 李晶,阮兴云,徐志荣,等．医疗仪器新进展[J]．中国医学装备, 2007,4(5):57-58．

[6] 姜远海．我国临床医学工程学科的现状和发展[J]．医疗设备信息,2003,18(9):1-3．

[7] 李晶,阮兴云,徐志荣,等．医疗仪器新进展[J]．中国医学装备, 2007,4(5):56-57．

[8] 周丹．建立我国临床工程师认证体系的基本设想[J]．中国医疗设备,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

作者邮箱：weiyangfj@163．com