《數(shù)字醫(yī)學導論》是國內(nèi)**部重點闡述數(shù)字醫(yī)學核心內(nèi)容的學術(shù)專著。既可作為數(shù)字醫(yī)學學術(shù)研究和臨床應用的權(quán)威參考書，也可作為臨床醫(yī)學、基礎(chǔ)醫(yī)學、生物醫(yī)學工程學等專業(yè)研究生和本科生數(shù)字醫(yī)學課程的教科書。
第一節(jié)
數(shù)字醫(yī)學的概念與基本內(nèi)涵
當前，在科學技術(shù)前沿的重要領(lǐng)域中，生命科學和信息科學的發(fā)展都非常迅速。信息科學尤其是計算機科學與技術(shù)的快速發(fā)展使得人類社會進入了數(shù)字化時代，由計算機和網(wǎng)絡技術(shù)引發(fā)的數(shù)字化技術(shù)革命，已經(jīng)深入到各個不同的領(lǐng)域。生命科學運用數(shù)字化技術(shù)大大加快了自身的發(fā)展。這兩大前沿科學的有關(guān)技術(shù)交叉、滲透、融合后，涌現(xiàn)出很多新的學科生長點和熱點研究領(lǐng)域。
數(shù)字醫(yī)學(digital medicine)是應用現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)，解釋醫(yī)學現(xiàn)象、解決醫(yī)學問題、探討醫(yī)學機理、提高生命質(zhì)量的一門科學。它是現(xiàn)代醫(yī)學和數(shù)字化高新技術(shù)相結(jié)合，以醫(yī)學為主體，涵蓋了計算機科學、數(shù)學、信息學、電子學、機械工程學、生物醫(yī)學工程學等多學科的一門新興的前沿交叉學科領(lǐng)域（緒圖1）。數(shù)字醫(yī)學的核心是采用數(shù)字化高新技術(shù)提高臨床診斷和治療的水平。
緒圖1數(shù)字醫(yī)學的產(chǎn)生（學科的交叉與融合）
以臨床醫(yī)學專家為主體，結(jié)合基礎(chǔ)醫(yī)學、預防醫(yī)學、中醫(yī)學、計算機科學、數(shù)學、物理學、信息學、電子學、機械工程學、生物醫(yī)學工程學等多學科學者的參與，對數(shù)字醫(yī)學所包含的一系列技術(shù)、方法、知識、理論進行研究，并在臨床診斷和臨床治療中應用，提高臨床診斷和治療水平，是數(shù)字醫(yī)學的基本內(nèi)涵。
數(shù)字醫(yī)學的概念有廣義和狹義之分，其內(nèi)涵也有大小之不同。狹義的數(shù)字醫(yī)學概念是指運用現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)，解決臨床醫(yī)學、基礎(chǔ)醫(yī)學、預防醫(yī)學、中醫(yī)學等醫(yī)學范疇內(nèi)的基礎(chǔ)研究和臨床應用問題，提高對生命現(xiàn)象和疾病本質(zhì)的認識，提高診斷和治療的水平的一切理論、知識、技術(shù)、方法。廣義的數(shù)字醫(yī)學概念，除了包含狹義數(shù)字醫(yī)學的內(nèi)容外，還包含了數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備的研發(fā)和應用、數(shù)字化醫(yī)院建設(shè)和數(shù)字化醫(yī)政管理這兩個方面的內(nèi)容。廣義和狹義兩個概念之間的關(guān)系請見緒圖2。
緒圖2 廣義數(shù)字醫(yī)學和狹義數(shù)字醫(yī)學的概念
就狹義數(shù)字醫(yī)學而言，它是近十年來隨著計算機科學和技術(shù)的發(fā)展以及在臨床診療中越來越廣泛的應用而發(fā)展起來的。例如，在臨床影像診斷中，傳統(tǒng)的主要手段是X線檢查，是X線穿過人體在膠片上曝光后留下的影像，沒有數(shù)字化的成分。而CT則是在計算機技術(shù)出現(xiàn)以后通過對人體進行X射線斷層掃描重建出人體斷層圖像，MRI則是將人體置于外加磁場中使原子核自旋系統(tǒng)受到外界作用引起共振效應，同時釋放出微弱的能量，成為射電信號，把這些信號檢出，并使之能進行空間分辨，就得到運動中原子核分布圖像，經(jīng)過計算機重建和顯示，得到磁共振圖像。因此，CT、MRI都是數(shù)字圖像，需要進行計算機處理，方能為肉眼可見圖像，這就含有了數(shù)字醫(yī)學的成分。又如，在臨床外科手術(shù)中，傳統(tǒng)的剖腹探查，即先切開，后觀察(cut，then see)，沒用數(shù)字化的成分。而采用CT、MRI先行檢查，先看到病灶，甚至把病灶三維重建出來看清它與周圍解剖結(jié)構(gòu)的關(guān)系，然后切開手術(shù)(see，then cut)，這就屬于數(shù)字醫(yī)學的范疇了。
就廣義數(shù)字醫(yī)學而言，除了包含狹義數(shù)字醫(yī)學的內(nèi)涵外，一切運用現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)進行醫(yī)療診斷、治療和康復儀器設(shè)備的開發(fā)和應用（如PET、手術(shù)機器人等），一切運用現(xiàn)代信息技術(shù)進行數(shù)字化醫(yī)院建設(shè)和醫(yī)政管理以及區(qū)域化醫(yī)療衛(wèi)生網(wǎng)絡建設(shè)和遠程診斷和治療等，都屬于數(shù)字醫(yī)學的范疇。
數(shù)字醫(yī)學的內(nèi)涵是以數(shù)字化技術(shù)為核心，以信息技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)，全方位滲透到基礎(chǔ)醫(yī)學、臨床醫(yī)學、預防醫(yī)學、康復醫(yī)學等醫(yī)學領(lǐng)域的各個學科，多角度輻射到醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)、醫(yī)學科研院校、醫(yī)療行政主管部門、基層醫(yī)療衛(wèi)生單位等，深層次覆蓋到教學、科研、臨床醫(yī)療、疾病防控、康復保健等各個專業(yè)。
數(shù)字醫(yī)學導論緒論數(shù)字化技術(shù)，尤其是網(wǎng)絡技術(shù)，特別是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，已經(jīng)改變了或正在改變著原有的理論知識、技術(shù)方法、工作流程、業(yè)務模式和運行機制，甚至人們的思維觀念、行為意識和價值取向也在悄然發(fā)生著變化�，F(xiàn)代數(shù)字化條件下創(chuàng)造的新理論、新知識、新技術(shù)、新方法和新產(chǎn)品，諸如數(shù)字化影像診斷、數(shù)字化手術(shù)規(guī)劃與設(shè)計、數(shù)字化手術(shù)模擬與導航、數(shù)字化醫(yī)院、數(shù)字化手術(shù)室、數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備、數(shù)字化醫(yī)學教育、數(shù)字化管理等在醫(yī)學領(lǐng)域深入而又廣泛的應用，極大地提高了醫(yī)療、科研、教學、管理等各方面的技術(shù)水平、工作質(zhì)量和工作效率，取得了顯著的社會效益、管理效益和經(jīng)濟效益。
數(shù)字醫(yī)學是當代醫(yī)學領(lǐng)域理論、知識、技術(shù)和方法創(chuàng)新*活躍、**代表性的新興學科，它把計算機科學、信息科學為代表的當代科學的**理論、****和**產(chǎn)品應用到醫(yī)學領(lǐng)域，正在顛覆著一些傳統(tǒng)理論、概念、技術(shù)和方法以及診療模式和診療流程。例如，數(shù)字化人體對傳統(tǒng)醫(yī)療、科研、教學的沖擊就是其中的一個例子。數(shù)字化人體在技術(shù)上將人體器官、組織化約為0和1的排列組合之后，就可被計算機認知和處理，并可通過互聯(lián)網(wǎng)進行廣泛的傳播；手術(shù)機器人的出現(xiàn)，使得外科醫(yī)生的手不再直接操作手術(shù)刀；3D打印和快速成形技術(shù)正在使個性化醫(yī)療成為現(xiàn)實；數(shù)字化影像是診斷由大體形態(tài)學為主的階段，向生理、功能、代謝或基因成像過渡；圖像分析由“定性”向“定量”發(fā)展；影像診斷模式已經(jīng)由膠片采集和讀片診斷改變?yōu)閿?shù)字采像、電子化傳輸、個人電腦或手機閱讀；介入診斷和治療正在向?qū)崟r可視化、立體顯示、微無創(chuàng)和無射線方向發(fā)展
數(shù)字醫(yī)學作為一個新興的多學科交叉領(lǐng)域，在知識結(jié)構(gòu)、學科內(nèi)涵、研究內(nèi)容、研究方法、開拓范圍、學術(shù)體系、發(fā)展規(guī)律等多個方面與其來源的各個老學科相比，都具有許多的不同點，一旦脫胎出來，更具有全新的發(fā)展方向和自身特點�？v觀以往新學科的誕生，往往都是從多學科的交叉領(lǐng)域突破的。數(shù)字醫(yī)學雖然仍是醫(yī)學科學范疇，但它所包含的一系列技術(shù)、方法、知識、理論，在醫(yī)學領(lǐng)域原有各學科中從未有過，有些還是完全改變傳統(tǒng)概念、思路、體系、規(guī)律的革命性變化。例如，在數(shù)字化技術(shù)支撐下的手術(shù)導航技術(shù)、微創(chuàng)外科技術(shù)、個性化人工器官（如關(guān)節(jié)、骨盆等）技術(shù)、三維影像診斷技術(shù)等等都與原有的臨床醫(yī)學理論、技術(shù)操作、業(yè)務流程大不相同。如果拘泥于老學科、老知識而僅僅略加一點新技術(shù)、新工具，那就必然適應不了數(shù)字化時代醫(yī)學發(fā)展的要求。
數(shù)字化技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域的廣泛應用，使得臨床診斷和治療的水平大為提高。一些以前診斷不了的疾病現(xiàn)在用數(shù)字化技術(shù)可以診斷了，以前無法做到的治療操作現(xiàn)在用數(shù)字化技術(shù)可以做到了。以影像診斷為例，由X線、CT、MRI的二維圖像到三維、四維圖像，使影像診斷的準確性和精細性大為提高；以外科手術(shù)為例，導航技術(shù)和個性化手術(shù)計算機設(shè)計使得手術(shù)的準確性和個體匹配性大為提高 隨著數(shù)字化技術(shù)研究的深入和應用的廣泛，外科學乃至整個醫(yī)學正朝著“精準化、個性化、微創(chuàng)化和遠程化”的方向發(fā)展。隨著進一步的發(fā)展，醫(yī)學本身的面貌會發(fā)生很大變化。我國著名外科學家黃志強教授曾預言“當數(shù)字醫(yī)學發(fā)展到一定水平的時候，原來醫(yī)學基礎(chǔ)理論和臨床經(jīng)驗都很好的醫(yī)生和護士，如果不接受和學習數(shù)字醫(yī)學的新知識、新方法，面對數(shù)字化工作條件就會不知道怎樣操作、怎樣運行，就會成為一個落伍的醫(yī)學工作者。將來的外科醫(yī)生可能不得不與機器人為伍”，預見了數(shù)字醫(yī)學的重要性。
在醫(yī)學發(fā)展的歷史中，醫(yī)學與工程技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了生物醫(yī)學工程學這一新的學科，現(xiàn)已成為醫(yī)學門類的一級學科。隨著這一學科的發(fā)展，又相應產(chǎn)生了醫(yī)學影像學、放射物理學、臨床醫(yī)學工程等一批新的學科專業(yè)。這些新的學科專業(yè)的產(chǎn)生反過來又對醫(yī)學的快速發(fā)展起到巨大的推動作用�，F(xiàn)在，計算機科學與技術(shù)、網(wǎng)絡通訊技術(shù)、數(shù)字化信息技術(shù)等正日益廣泛而深入地滲透到醫(yī)學的各個領(lǐng)域，使得原有的學科布局、人才培養(yǎng)、機構(gòu)設(shè)置都需要進行進一步的調(diào)整以適應數(shù)字醫(yī)學發(fā)展的需要。醫(yī)學科學技術(shù)、醫(yī)學工程技術(shù)、醫(yī)學數(shù)字技術(shù)的進一步結(jié)合、融合和研究力量的重組，不論是在大學、科研單位還是醫(yī)院，都已經(jīng)勢在必行。以網(wǎng)絡環(huán)境下的數(shù)字影像技術(shù)為例，從臨床成像到影像診斷，影像診斷的信息流和工作流已經(jīng)超越了原來傳統(tǒng)的影像科室，而出現(xiàn)了臨床科室、各影像科室、醫(yī)學工程、信息工程等科室和部門為了某一項影像學檢查同時在同一個數(shù)字化技術(shù)平臺上工作的情況，傳統(tǒng)的工作流程和機構(gòu)設(shè)置作相應的改革也就變得很有必要了
世間萬物，永遠處于發(fā)展變化的歷史長河之中。數(shù)字醫(yī)學是一個剛剛誕生的新興前沿交叉學科，發(fā)展變化勢如破竹、一日千里。數(shù)字醫(yī)學的概念和基本內(nèi)涵，現(xiàn)在只是一個初生的面貌，也必將快速地發(fā)展和變化。因為當今科學技術(shù)的發(fā)展日新月異，新的理論和技術(shù)層出不窮；人們對計算機科學技術(shù)、信息科學技術(shù)、現(xiàn)代制造技術(shù)等高新科技在醫(yī)學領(lǐng)域研究與應用的認識、理解和掌握是一個永無窮盡的過程；高科技在醫(yī)學領(lǐng)域的實踐活動的深入程度、創(chuàng)新程度和研究深度等都在快速發(fā)展。因此，數(shù)字醫(yī)學的概念、基本內(nèi)涵甚至外延都會不斷發(fā)展和升華，永無一成不變的道理。
第二節(jié)數(shù)字醫(yī)學的基本特征
數(shù)字醫(yī)學體現(xiàn)了數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡化的基本特征，即學科之間的交叉性、數(shù)字技術(shù)應用的廣泛性、信息技術(shù)滲透的全面性、信息傳遞的快速性、信息選擇的多樣性、信息共享的便捷性和研究與實踐的同步性等。
一、 學科交叉與融合性
數(shù)字醫(yī)學是在計算機科學與技術(shù)、信息科學與技術(shù)等當今科技快速發(fā)展的大背景下，當代醫(yī)學與這些快速發(fā)展的科學與技術(shù)交叉融合應運而生的新興前沿交叉學科。因此，它呈現(xiàn)出多學科相互交叉、相互滲透、高度融合以及系統(tǒng)化、整體化發(fā)展的基本特征。實質(zhì)上，數(shù)字醫(yī)學交叉學科的特征是理論體系和知識體系的融合，是知識、技術(shù)、方法的集成，是不同思維、觀念、理念的碰撞。目前，數(shù)字醫(yī)學在推動并促進傳統(tǒng)醫(yī)學發(fā)展的同時，已經(jīng)成為醫(yī)學學科發(fā)展的主要驅(qū)動力之一。這是由于數(shù)字醫(yī)學不是一項、兩項簡單技術(shù)的組合，而是多學科、多技術(shù)、工程*前沿新技術(shù)群的“結(jié)晶體”。這個“結(jié)晶體”的各種成分互相影響，互相補充，相互促進，共同發(fā)展。計算機技術(shù)*初在醫(yī)學領(lǐng)域是單機、單系統(tǒng)的簡單應用。如今，系統(tǒng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化滲透到醫(yī)學領(lǐng)域各個學科和專業(yè)之中，越來越多地與醫(yī)學其他學科密切聯(lián)系、高度結(jié)合，形成了相互交叉、相互融合的格局，促使新學科、新知識層出不窮。學科的交叉逐漸形成科學上的新理論、新發(fā)明的產(chǎn)生和新的工程技術(shù)的出現(xiàn)。如數(shù)字技術(shù)、電子技術(shù)與醫(yī)療設(shè)備交叉，形成了新型的數(shù)字醫(yī)療設(shè)備；數(shù)字技術(shù)與醫(yī)學成像技術(shù)結(jié)合，形成了數(shù)字醫(yī)學影像技術(shù)等。數(shù)字化滲透到醫(yī)學領(lǐng)域，促進了基礎(chǔ)醫(yī)學、臨床醫(yī)學、社會醫(yī)學等學科的飛速發(fā)展，無論是科研、教學和臨床，還是管理模式、工作流程和運行機制等，都已經(jīng)或正在發(fā)生著革命性的變化，極大地改變了傳統(tǒng)醫(yī)學理論、方法和模式。數(shù)字化滲透到醫(yī)學科研、管理、教育和醫(yī)療等各項活動之中，各種醫(yī)學模式都正在從量變走向質(zhì)變。這必然會引起人們生活習慣、工作方式、價值觀念以及思維方式等諸多方面的深刻變革，加快了醫(yī)學科學前進的步伐和醫(yī)療技術(shù)的尖端化，促進了醫(yī)學領(lǐng)域的全面進步與發(fā)展。
交叉與融合乃結(jié)合的程度之不同，交叉是**步，結(jié)果可能是混合物，融合是更進一步，結(jié)果是化合物，孕育出新的學科。當今學科發(fā)展相互滲透，用其所長，強強聯(lián)合，1+1＞2，已經(jīng)成為新常態(tài)。
二、 數(shù)字技術(shù)應用的廣泛性
隨著數(shù)字化技術(shù)研究的深入和應用的廣泛，從計算機輔助診斷、計算機輔助治療、計算機輔助設(shè)計和制造、手術(shù)機器人應用、3D打印技術(shù)個性化制造、智能康復機器人、智能腔囊檢測或釋藥微系統(tǒng)等到網(wǎng)上掛號、手術(shù)導航、虛擬教學、遠程醫(yī)療；從電子處方、電子病歷、就醫(yī)“一卡通”，到數(shù)字化手術(shù)室、數(shù)字化醫(yī)院等，有線網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡、衛(wèi)星網(wǎng)絡縱橫交錯，數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)越來越廣泛地應用在醫(yī)學領(lǐng)域各個層次和角落。
數(shù)字技術(shù)廣泛應用于基礎(chǔ)醫(yī)學、臨床醫(yī)學、預防醫(yī)學和康復醫(yī)學等各個學科，并與之結(jié)合、交叉、融合，產(chǎn)生了新型的數(shù)字醫(yī)療檢測技術(shù)、數(shù)字醫(yī)療診斷技術(shù)、數(shù)字醫(yī)療治療技術(shù)、數(shù)字醫(yī)療監(jiān)控技術(shù)、遠程醫(yī)療技術(shù)等，另外，還有數(shù)字化醫(yī)院、虛擬仿真教學與手術(shù)操作培訓等。數(shù)字技術(shù)應用的廣泛性，極大地改變了傳統(tǒng)醫(yī)學理論、知識、技術(shù)和方法，也影響了人們對診斷治療、疾病預防、康復保健的思維方式，使醫(yī)療業(yè)務、科研教學、疾病預防、康復保健等各項工作實現(xiàn)了“數(shù)字化、可視化、自動化”，產(chǎn)生了巨大的管理效益、經(jīng)濟效益
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