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【关键词】医学；影像；物理；技术
【中图分类号】R-0 【文献标识码】B 【文章编号】1671-8801（2015）03-0272-02
当前时代背景下的医学影像物理和医学影像技术发展以依靠功能成像为主，核心点即为人体心理生理成像和人体心理功能成像。我们通常所说的生理成像也就是基础性参数成像，此项内容以生理参数形式在人体内部进行分布，上述分布形式需要相关人员进行数据重建才能获得，之后在此基础上还要给予其数次分析和详细计算。心理成像技术的复杂性显而易见，由于多少会联系到实验设计的准确性，成像设备设定过程中要对其进行被试控制以达到预期效果。但是心理成像临床精神疾病诊疗实验才会起突破最大的一个点，内生物法分析动态成像和反义核酸水动态成像是现下医学领域多次讨论和研究的科学问题之一，上述成像方法和成像技术会对医疗机构改革造成重大影响。
一、医学影像物理要点分析
1.X射线成像要点分析
1970年之后出现了X射线断层成像技术，X射线断层成像技术是较为传统的影像技术之一，以也是最为成熟的成像方法之一，X射线断层成像技术速度之快足可以完成对心脏进行动态成像，将显像增强剂XCT成像技术进行科学合理融入，可对血管病变进行检查，同时也可对血脑屏障病灶破坏与否进行适时检查，此项技术实质上归属于功能成像的基本范畴之内。需要注意的是，病人体内剂量接收和病人片厚接收过程中，医生均应进行折中筛选，对比度因素提高和相关空间分辨率提高，二者会受到一定制约因素影响，但是多模态集成成像基本装置中，新型PET和MRI都相继问世，在某种程度上为用户提供质量方法选择权限，软件水平元素和硬件水平元素之上的医学影像集成有时呈多模态发展趋势，此类状况也是未来发展趋势之一。
2.核磁共振成像要点分析
采集技术以成为操作主选，其发展态势偏于良性化，但是气体成像确是商业首选，肺部现象中的体现尤为突出，当下MRI基本功能成像设备应用范围内，主要分为人脑认知功能成像内容，此种内容旨在对人体大脑工具机制进行实时性的心理测量，并在诊断过程中可以为肿瘤疾病等提供相应可靠治疗信息，之后在此基础上为体内肿瘤发展阶段信息以及相关体内肿瘤扩散程度信息等且进行及时准确判断，一般情况下，其以人脑功能可视化工具形式产生。MRI设备通过不断更新与调整，其已然达到了10Tesla的高超操作水准，具体性结构系统发杂程度相对于设备维护因素和设备功能开发因素而言，其是及其重要的。单从数据采集角度而言，微电子技术会被适当应用到体素水平研究上，通过并行采集技术完成编码技术脱离，使得MRI成像速度得到稳步提升。
3.超声波成像要点分析
UI实质上以非电离辐射成像模态形式产生，主要分为平面成像产品和对应断层呈现产品两种，因为二维成像才是其重要组成部分和重点操作环节，还有就是血液流动彩色杜普勒成像仪器设备的合理接入，此项产品便难以流通，三维成像技术和相关三维技术产品普及程度不高，但是我们此处所谈及的三维也并不是真正意义上的三维，其主要是指将二维切片进行叠加，在叠加之后得到所需的准三维图像。需要注意的是，UI仪器设备发展过程中极有可能超过X射线成像，并会成为医学影像工作中的首选医学工具。应该了解到，超声波成像具备成像安全可靠和操作价格低廉等优异性，所以诊断治疗和介入治疗以及相关影像检测环节等都会得到不断发展与完善，其数量基础性增长速度已然超乎人类想象。
二、医学影像技术要素分析
处于首位层次上的工作和与处于首要层次上的硬件相关的软件关系尤为密切，二者主要对成像装置操作部件控制内容进行承担，与此同时，数据采集内容和图像预处理内容以及相关图像重建内容等也被包含在内，并且也需要将临床数据信息进行采集，之后在此基础上对其加以分析。依据长远角度而言，医学软件和医学硬件的结合是医学领域发展过程中的必然需求，以此种模式便可有效提高医学水平的竞争力度。次要层次软件核心针对环节是对机械数据进行分析和处理，需要医护人员相互配合才能完成正规操作，现下我国没有形成三位一体合作机制，现有商业软件开发仍旧落后与他国。PACS技术的出现有力补漏了技术空缺，节点设置将成像设备作为主要内容，多模态形式之上的医学影像资料信息会被不同类型专业图像处理平台加以处理以有效满足基础性医院临床工作需求。上述软件与图像工作平台相互联系，之后在此基础上在于与PACS进行对接，以此种模式来完成局域网节点创建，适时通过与医院就医病人接诊过程进行病人具体信息录入，完成优良性质为主的图像站创建。此时需要在作出科学合理病情诊断的同时打印出相关病情报告，图像站中的工作人员可以对同意病人进行数据信息采集，然后与图像配准环节有机融合，只有这样才能在一定程度上提高医院对病人的治疗质量和诊断效率。
结束语
综上所述，医学影像物理和医学影像技术是当前物理学整体中的核心分支结构，需要对成像问题和图像处理问题以及相关医学图像临床应用问题等有所了解。与此同时，物理问题内容和算法内容以及对应软件设计内容也是其中重点，疾病诊断医学影像内容和疾病治疗医学影像内容以及疾病科研医学影像内容都是重要人体信息载体，合理分析影响物理和技术可促进行业内部的稳定发展。
参考文献：
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关键词：医院；信息化管理；远程医疗；应用
随着计算机、网络技术不断发展，计算机、网络技术已经在各行各业中得到了广泛的应用。在很多医院中，患者需要检验、检查的科目已经不需要患者来回的奔波，结果就可以通过网络自动传输相关服务器，并自动链接到每个患者的信息系统中，医生就可以实时的的监控患者的实际情况。
1 信息化管理的远程医疗的作用
远程医疗的是在通讯技术以及网络技术发展的过程中发展起来的，可以进行远程在线会诊（包括专家预约会诊）、医患信息传输、在线检查和学术交流等，这种医疗方式是将传统医疗方式中的信息传输通过各种网络通讯设备来实现患者各种实际状况的传输。医生可以通过这种方式开展远程医疗。医院信息化建设为广大民众以及医院自身带来了诸多效益：
1.1有效解决民众看病贵、难、烦问题。当前我国大部分地区为民众建立健康信息档案，但这些健康档案，成为"死档"被隐藏在档案室。健康档案没有发生效率，最主要的因素是我国医疗机构缺乏有效的信息化建设与管理。当医院对患者实施上级和下级转诊时，各医疗部门间不能通过网络查询患者档案，无法实现共享，如此患者要重复检查，给患者带来高额的检查费的同时患者面临多次检查也会厌烦，不利于对患者实施及时治疗。
1.2实现了不同医疗机构间的信息共享。例如在上海的各医疗机构间已经实现了智能化医疗信息系统管理，在上海看病，各医院可以对患者的健康信息进行调阅查询，有效实现了医疗信息共享。在上海实施的医联工程改革了该市医疗机构信息化建设滞后问题，推进了上海市的医疗信息化改革。通过该工程所建立的医疗信息网络，实现了人人建立电子病历，实现了医生对患者的信息进行共享问题。
1.3提高了诊疗效率和质量。通过医疗信息网络，可以对区域居民的诊疗信息和健康档案进行调阅查询，对一些医疗统计性的工作也更加便捷，例如对儿童的常见疾病进行统计分析，方便医院为居民提高健康服务质量。如居民进行大型检查时，必须要到医院排队取号、检查、拿报告，过程繁琐，然而通过信息化医疗网络，百姓可以进行网上预约挂号、电话挂号方式进行预约，节省了排队时间。而患者也只需登录相关门户网站就可以查询到自己的检验报告，而不需要等着拿报告。
2 医院信息化管理远程医疗的发展现状
1995年我国组织了首次远程的会诊，并组建了相关的远程会诊室，以供远程治理的探讨研究。该远程医疗研究室是通过互联网实现的，双方的医生及患者可以实现交流与互动。当这次探索研究成功后，被应用到我国较多的先进、大型的医院中，如北京的协和医院，总共涉及到10个省份的医院，为上百例病症解决了会诊问题。这种远程会诊建立在互联网的基础上，能够使得医生与患者通过视频直播进行异地会诊，节约了患者就诊的时空距离。在对于疑难杂症重患中举行了数次大型的国际医疗会议的转播，还组织了同国外的学术交流会及多个医学讲座，组织医生进行医学手术的观摩，促进医生的学习。这些研究、讲座及观摩和探讨有效地为中国的远程医疗的发展奠定了坚实的基础。国家全力支持医疗远程的发展，并对医疗的信息化建设建立了三个大的信息系统工程，以促进医疗远程事业的发展。但是这些发展的进度与西方的发达国家相比，还有较大的差距，根据对比，我国的远程医疗在技术方面还较为落后，国家医疗卫生的相关政策还有待增加和改进，远程会诊在实际的远程医疗应用中比较少，很多患者对远程医疗看病不能认同等。
3 医院远程医疗的信息化的应用
在医院中远程医疗的信息化体现的尤为明显，可以说远程医疗的信息化就是通过信息化的技术来实现的。远程医疗主要借助的技术为视频会议技术以及各种传感器技术等。通过这些技术可以实现远程的对于患者的诊疗。首先通过视频技术手段可以将分布在不同医院的该方面的具有权威的专家组织在一起，采集每个位置的视频画面来进行开会研讨和会诊。该技术信息化实现的方式可以通过图1表现出来：
除了实现远程医疗的会议，利用远程医疗的信息化还可以实现对于患者的远程的医疗的诊断，其基本实现的方式是通过传感器技术来对患者的身体各种状况和信息进行数据的采集，然后通过数据传输技术将这些数据传输到医生的个人终端上，通过这种医疗的终端医生可以实现对于患者的远程的诊断。
远程医疗可以应用于远程放射学、远程会诊与诊断、远程监护与家庭护理、远程教育以及实施医院信息管理系统。远程放射学系统能有效解决医学影像管理问题，方便医疗系统对影像的远程调用和管理。当进行远程会诊或者诊断时，有利于边远地区的特殊患者以及特殊病例进行紧急性救助，方便不同医疗机构的医生就某一病例或者医学图像进行交流诊断，以便作出正确的判断。远程监护与家庭护理在中国发展得相对滞后，是远程医疗领域的薄弱环节，然而该应用具有良好的发展前景，远程监护能够对生理参数作连续性监测，以研究较远距离对象的生理情况；对于家庭护理来讲，有利于患者在家里接受生理检测，一旦患者发生紧急情况可以获得紧急救助。远程教育主要是针对医护人员所进行的医疗专业教育。
4 信息化管理远程医疗发展过程中所面临的问题与措施
远程医疗在发展的过程中遇到了很多的问题，主要的问题分为以下几种：①技术上某些地区只要电话线而电话线无法具有足够的带宽来传输图像数据；②偏远地域有些还没有相关的网络技术设施；③目前我国的数据传输技术和国外还具有很大的差别，同样一定量的大小的视频数据经过压缩后传输的数据量还是很大，也就是在传输编码的过程中技术还存在瓶颈，而相应的硬件技术设施如果网线还达不到相应的带宽。所以针对上述问题来看我国远程医疗的发展关键的还是受到技术上的制约，需要采取相应的措施来解决这些问题，首先要大力发展我国的网络技术设施的建设，搭建和完善我国偏远地区的网络基础设施的建设。大力发展我国的数据处理技术以及数据传输技术，通过图像传输编码技术上的突破实现传递效率的大大的提升，使得技术的发展能够满足远程医疗的需求。
关键词：大数据 医院 档案管理 发展 影响
中图分类号：R 197.32 文献标识码：A
随着互联网技术与现代信息技术的快速发展，由海量信息输入与输出衍生出来的庞大数据量迎来了信息量暴涨的崭新时代，即大数据时代。“大数据”作为一种数据管理的先进理念和有效方式，是云计算技术、物联网技术在快速发展过程中与社会上高速增长的海量数据共同作用的结果。
一、大数据的发展现况
在大数据时代背景下，信息的内涵由过去单纯的信息逐步发展成为各种各样的数据。在信息时代逐渐转向数字时代、智能时展的过程中，具有一定背景的数据成为了信息，而经过提炼的数据具有一定规律，这些规律就是知识，通过设备对数据进行分析，所得的分析结果能够运用到决策中，即可将其视作为资源。作为一个数据更加全面、信息更加丰富的时代，我们在大数据时代借助对大数据技术的掌握，能够轻松、快速地占领之前很多因数据缺乏而无法探索的领域，例如，与医院发展息息相关的档案管理领域。在信息化建设逐步深化的背景下，在云计算、云存储等新型信息技术服务模式运作过程中，其直接产生的数字信息正处于“爆炸式”增长的状态，面对数量庞大、结构异化的文档信息，加上现代人类对信息多元化、个性化、专业化的需求，过去的档案信息服务模式已经难以适应时代飞速发展的需求。
二、大数据技术应用于医院档案管理的背景
现阶段，医院档案已经逐渐实现信息化管理，借助信息技术与互联网技术实现了信息的存储与查询。然而，随着技术研发工作的深入，电子化管理使得医院档案信息资源总量越来越大。随着CT检查、磁共振成像等断层影像技术以及计算机X线摄影、数字X线摄影等新兴技术的出现，医学影像文件越来越多，也越来越大。同时，医院档案存贮期限较长，通常情况下，住院病历存贮期限为30年，而门诊病历的存贮期限最少是15年以上。
当前实行的档案管理模式已经不再适应于医疗业务的快速发展。对医院近、远期规划进行分析可知，通常情况下，在医院规模、诊疗科目、医疗设施、技术水平、人员结构等方面均较为详尽。而在档案管理、档案设施投入等方面则较为粗略，导致医院档案管理信息化水平难以与医疗业务按照同等节奏发展，对医院整体管理水平的提升产生较为严重的影响，致使业务技术水平难以提升。一些医院甚至还沿用过去手工收集、检索信息的方式，所获得的有用信息较少，制约档案管理作用与价值的发挥。
医院档案信息资源较为丰富、种类多、数量大，囊括了病历、基础建设档案、设施设备档案、人事档案、文书档案以及科学研究成果等。并且随着医院的发展，档案信息的范围也越来越广，涉及到医院影像、B超、病历分析等业务系统中的图片、影像、文档、文本、视频、音频等，也包括医院行政办公邮件、超文本标记语言、报表、资源等数据。而大数据技术的本质就是促使数据获得集中处理，将其应用到医院档案管理中，对档案管理工作具有非常重要的意义。
三、现阶段，大数据技术应用于医院档案管理工作的主要问题
（一）管理理念急需转变
现阶段，大多数医院对自身各项业务的发展与新技术的运用较为重视，却未充分认识到档案资源管理在自身发展中的重要作用，在档案资源应用方面只限于浅层次的资料查阅，其他方面并未应用。与此同时，医院也没有认识到充分利用档案资源能够帮助各项工作获得更高的社会效益和经济效益。在长时间的发展过程中，医院较为重视医疗主业，对自身各项管理工作较为忽视，在档案管理工作中常常出现放任自流、疏于管理的问题。并且在管理人员、设备设施、经费等的限制下，医院档案管理工作常常受到“冷遇”。
（二）档案管理失范
对当前的档案管理模式进行分析可知，医院发展档案管理通常由院办负责，而其他临床医学档案却归属于临床部门，档案管理工作较为分散，不利于医疗管理工作的综合分析与判断，常常出现失范的情况。
（三）n案管理人员专业素质有待提高
大数据技术应用于医院档案管理对专业工作人员提出了较高要求，不仅要求其具有较高的知识水平，还要求其拥有一定的专业能力。现阶段，国内医院档案管理人员队伍的职业素质、知识水平、文化程度均存在明显差异，难以很好地适应医院档案现代化、信息化管理工作。同时，档案管理相关专业的人才数量较少，知识结构缺乏合理性，学历有待提升，现代科学技术相关知识较为匮乏，并且高层次、高水平的档案管理专业人才较少，影响档案管理现代化、信息化的发展。
四、将大数据应用于医院档案管理工作的建议
（一）指定专门的档案管理主管领导
在大数据应用于医院档案管理工作的过程中，院领导的支持与各科室主管的参与对医院档案信息化管理工作的效果将产生决定性影响，特别是医院领导的思想认识对大数据应用实效会产生重要的影响。一个科室若是没有知识型领导带头从事相关业务工作，那么档案管理信息化建设、大数据技术的应用等工作均会受到严重的制约、难以顺利开展。因此，在医院档案管理工作过程中，应当提高医院领导者的思想意识，选派专门的档案管理主管领导，主抓医院档案信息化、现代化管理工作。
（二）加强软、硬件设施建设
在将先进管理理念融入到档案管理工作的基础上，还应当加强档案管理软、硬件设施建设。对现阶段医院档案管理工作现状进行分析发现，为了促进医院信息基础平台得到良好的建设和整合，除了应当保证技术、产品配备的齐全外，还应当加强软、硬件设施建设，对其进行创新和优化。在合理核算成本、分析投入产出的前提下，可以为档案管理工作提供所需要的各类设施，加强对满足大数据管理各项要求软件的研发和应用。
（三）加强对专业档案管理人员的教育和培训
除了创造良好的大数据档案管理环境、强化对软硬件设施建设外，还需要加强对专业档案管理人员的教育培训。缺乏专业化的档案管理人才，会导致大数据技术的应用效果受到严重不利影响。所以，实现大数据档案管理需要加强对专业人才的引进和培养。具体来说，医院应当在专业档案管理人员培训方面加大投入，促使医院档案管理水平获得进一步提升，组建一支高素质、高水平的档案管理队伍，不仅具有扎实的专业知识，还可以在日常工作中利用先进的技术对数据进行分析、应用，促使医院档案管理工作持续、快速发展。
（四）加强对大数据技术的安全管理
大数据技术应用于医院档案管理需要大量的数据存储，若是数据设备、相关程序发生故障，会对医疗分析与疾病诊断等工作的准确性产生严重的不良影响，档案存储的安全性关系着医院业务的连续性。数据系统发生故障导致数据存储、数据灾难备份、数据恢复等能力面临着巨大的考验。若是数据未能及时、完全恢复，将对医院的各项业务、就医人员的满意度造成直接损害。数据的安全性、可靠性是医院对大数据技术的首要要求。以往的数据规模相对较小，数据备份、数据恢复较为容易，并且实时备份工作难度较小。然而，随着信息时代的到来，各类信息充斥着医疗系统，临床信息逐渐向着数量大、种类多的方向发展，临床信息系统甚至会多达数十个，服务器规模较为庞大，数据备份、恢复等工作难度较大，数据安全已经成为医院档案管理工作的首要问题。因此，应当加强对大数据技术应用的安全管理，促使医疗信息系统能够正常运行。
（五）加强大数据技术在档案管理工作中的落实
大数据技术应用于医院档案管理是一项较为重要的项目，在数据平台建设方面投入大量人力、物力的主要目的是促使大数据的技术优势和价值得到充分发挥，为医院档案现代化、信息化管理提供强有力的支持，提升医院医疗水平，为院领导、各临床科室进行诊断分析提供帮助。若是在完成平台构建后，未将其应用到实际工作中，就难以充分发挥大数据技术的作用和价值，致使医院档案管理出现发展滞后的问题。所以，加强大数据技术在档案管理工作中的落实、充分利用大数据分析至关重要，不仅能够提高医院医疗水平，而且还能使医院获得更高的经济效益。
五、结束语
在大数据时代背景下，不管大数据如何定义，其在本质上都是信息管理者借助信息技术处理海量信息。基于大数据时代的背景，卫生系统在建设过程中树立了数据与服务并重的理念，改变了卫生系统管理在传统意义上的衡量标准，特别是针对医院档案管理工作，大数据技术的应用为医院持续、稳定发展提供了新的元素。
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【关键词】 矫形外科 医疗机器人 图像处理 手术仿真 术中配准 手术安全
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【摘要】 矫形外科是医疗机器人的重要应用领域，本文综述了典型医疗机器人在矫形外科中的应用与发展，并对机器人技术在矫形外科中所涉及的手术机器人机构、医学图像处理、手术仿真、术中配准、手术安全等关键技术进行了分析，同时指出了今后的发展方向。
【关键词】 矫形外科 医疗机器人 图像处理 手术仿真 术中配准 手术安全
application and development of robotic technology in orthopedic surgery
tian heqiang,wu dongmei,du zhijiang,et al.
state key aboratory of robotics and system,harbin university of technology,harbin 150080,china
abstract：orthopedic surgery is important application of medical robot.the application and development of typical medical robots in orthopedic surgery are summarized in this paper.the key techniques such as surgical robot prototype design,medical image processing,surgery simulation,intraoperative registration,surgical safety are analyzed in detail.the trend of future development is forecast as well.
key words：orthopedic surgery; medical robot; image processing; surgical simulation; intraoperative registration; surgical safety
矫形外科手术是手术室中最常见的一种手术，但是由于各种原因，一些病人的术后效果并不令人满意。例如，在长肢骨骨折手术中，通常采用髓内钉对断裂的骨头进行内固定，但是断骨的复位和髓内钉的锁定对多数的外科医生，有时甚至对经验丰富的临床专家都是一个巨大的挑战。经椎弓根准确置入螺钉技术，穿透椎弓根皮质骨比例高达5.2％～28.1％。在关节置换手术中，被植入的装置必须放到恰当的位置，并能够和人体内的其它骨头很好的配合。骨切开术则需要切口准确，在断骨碎片自动愈合之前必须将它们固定到正确的位置。韧带修复术、骨折恢复术和股骨髓内钉植入术等都需要很高的精度。
另一方面，机器人辅助外科手术系统可以明显的改善手术的精度、质量、效率和稳定性，可以实现手术最小损伤，提高手术安全性，缩短治疗时间，降低医疗成本。同时骨骼不像易于变形的软组织，容易固定，还比较容易在ct、x线中成像，容易进行手术。机器人技术的显著优点同矫形外科的实际需要紧密的结合起来，在医疗机器人研究领域占有率接近20％，使得矫形外科手术成为医疗机器人技术的主要应用领域。
1 典型矫形外科机器人介绍
美国华盛顿大学第一次把机器人应用在全膝关节置换手术(tka)矫形外科中。随着机器人技术在矫形外科应用的开展，出现了几种典型的矫形外科机器人系统。
1992年integrated surgical systems公司推出其商业化产品robodoc系统［1］，该系统能够完成一系列的骨科手术，如全髋关节置换术及全膝关节置换术(tha & tka)，也用于了全膝关节置换翻修术(rtka)(图1)。使用robodoc系统进行全髋关节置换手术时，首先医生在患者髋部置入3根标志针，这些标志针会被作为进行患者和机器人之间位置注册的基准点。之后对患者进行ct扫描，并将ct数据导入规划工作站。规划结束以后，通过标志针的注册，机器人也几经移动到合适的位置，准备开始在股骨上切割用于安装假体的空腔。切割过程中，robodoc在计算机屏幕上提供加工过程的可视化显示。整个切削过程受到监控中，医生可以在计算机屏幕上监控操作，一旦出现特殊情况医生还可以马上停止机器人的操作。当切割完成后，机器人会离开手术空间，之后的操作由医生按常规手术过程徒手完成。利用此系统进行手术，股骨与假体的吻合程度是传统手术的4倍多。
robodoc在商业上的成功促使德国orto maquet公司在1997年推出了caspar手术系统［2］，该系统用于tha&tka中的骨骼磨削，以及前交叉韧带重建术的隧道入点定位，磨削精度达到了0.1 mm(图2)，在欧洲一些医院里得到应用。
2001年英国imperial college开发了acrobot(active constrain robot)系统［3］，该系统是一个半自主的机器人，用于tka和微创膝关节单髁置换术(uka)，如图3所示。使用时，医生先把手术刀安装在机器人的末端关节上，然后拉着机器人的手臂使手术刀沿着患者膝盖上的预切割部位运动1周，机器人就可以通过自身所带的力传感器和位置传感器记录下相应的信号，在实际手术时，机器人通过所记录的信号来防止医生运动到安全区域外或者切割过多的骨头，确保切削工具处于预期的切削体积之内。acrobot系统使用术前ct图像进行手术规划，术中配准使用基于基准针的［based on fiducials(pin)］配准方法，配准时，医生把几个基准点位置定在夹钳上，夹钳连接到股骨和胫骨上。
象robodoc这样的系统太过于庞大，一般从工业机器人演变而来。为了特定手术的需要，出现了一种较为紧凑型的机器人crigos，该机器人不像以前采用串联机构的系统，它采用并联平台，也称为stewart平台。充分利用了并联机器人刚度大、精度高、体积小等特点，来减少手术中医生的误操作、增加动作的稳定性。除此之外，比较典型的系统还包括韩国kaist开发的arthrobot系统［5］和美国卡内基梅隆大学开发的mbars系统［6］，以及以色列technion开发mars系统，并被mazor医疗技术公司商业化推出spine assist系统［7，8］。这些系统和crigos一样采用了并联机构，比crigos还要先进的地方是他们固定在骨骼上，并不需要较大的工作空间来执行任务，使用在主动模式中。
arthrobot系统是一种新型的关节造型术机器人系统，适用于全髋关节置换术(tha)。mbars系统用于髌股关节成形术(pfa)，整个准备空腔的过程需要大约2 min，速度比手工过程的平均时间要快。spine assist系统是以色列mazor公司在2002年推出的一种mars商品化产品，是专门用于脊柱手术的微型机器人，主要进行椎弓根螺钉手术和经椎板关节突关节螺钉固定手术(图4)，该系统采用了微型化的并联机器人结构，机械本体的体积显著缩小，可以直接安装在骨骼上，定位精度达到1.7 mm以内。该系统可以帮助医生确定手术仪器和植入物的精确位置、可缩短手术时间、提高手术精确度，从而使脊柱内固定手术中因植入物位置不当而造成的医源性损伤的风险降低到最低。在进行手术时，通过专用的夹钳固定实现机器人和患者骨骼的相对位置固定。将术前规划导入系统的工作站，再采集2张正、侧位的x线图像，术前规划的结果会自动集成到术中的x线图像上。机器人就会自动运动到规划的位置上，医生可以通过机器人上的导航臂，按照规划的位置和姿态完成手术。
另一个新的方法是开发固定在骨骼上的小型机器人，具有较少的自由度(一般为2个)，用于对全膝关节置换手术(tka)手术中导引工具的定位。相应的例子有praxiteles，galileo、gp系统。通常这些机器人与商业化的导航系统一起工作。2005年法国praximmedivision公司开发了praxiteles系统［9］(图5)，主要用于tka。praxiteles安装在远端股骨上对围绕远端股骨的导锯器定位。praxiteles同导航系统集成在一起，导航系统提供tka手术的无图像导航。
小型机器人的概念由手持式的机器人发挥到了极限。这类机器人不直接进行骨骼切削，而是通过医生的手工进行，是半主动的。这些机器人的例子有itd、pfs。itd是一款六轴并联机器人，用于对手的颤动和解剖物的运动进行补偿。他采用了光学跟踪系统来测量目标位置。2004年美国卡内基梅隆大学和西宾夕法尼亚州医院联合开发了pfs［10］(precision freehand sculptor)(图6)，该系统由手持工具、跟踪系统和显示器组成，跟踪系统监视手持切削工具的位置，计算机提供刀具位于期望切削区的可视化显示。
尽管近年来对紧凑型机器人的研究兴趣高涨，大型外科机器人的研究并没有停止。2004年，东京大学研制了一款重达900 kg的9轴机器人系统［11］，用于tka手术。2005年法国medtech、zimmer公司研制一个安装在轮式推车上的小型六轴机器人brigit系统［12］，该系统用于高位胫骨截骨术(hto)，也可以用于tha、tka手术。另外在机器人结构形式上出现了串并混连结构的矫形外科机器人系统。串并混连结构可将串联结构和并联结构的优点集中在一起。2007年，意大利的stefano bruni等［13］就采用串并混合结构的机器人应用于tka。其中机械本体采用串联结构，加工头采用并联结构。
除了上述典型的矫形外科机器人系统外，国内研究机构把机器人技术应用于矫形外科也进行了不同的尝试，根据国情自主开发了一些矫形外科机器人系统。
2004年，北京航空航天大学机器人所开发了一套双平面机器人导航系统［14］，解决了经x线图像导航机器人完成髓内钉的远端孔锁定手术的难题，该系统在北京积水潭医院完成了首次接骨手术。2004年哈尔滨工业大学机器人研究所开发了一套基于x线图像导航的机器人辅助骨科手术系统［15］。该系统引导1台并联机器人模仿长骨骨折复位手术中传统临床治疗操作，通过牵引装置进行断骨复位，引导另1台基于motoman工业机器人的串联机器人引导医生完成髓内钉锁定。这个系统中的所有功能在临床尸体样本实验中得以证明和实现。
2 矫形外科机器人系统的关键技术
通过上述典型系统的介绍可以看出，除去机器人主体部分外，矫形外科机器人系统主要有以下几个组成：术前处理系统，包括医疗图像获取、处理及三维建模、手术规划与仿真等模块；术中干预系统，包括机械臂执行机构、手术目标三维模型与现实空间的配准、安全监控等模块；术后评价系统，包括手术数据分析等模块。因此其关键技术包括以下几个方面［16～19］：
2.1 机器人结构设计
矫形外科机器人系统从早期的工业机器人平台到目前的专用机器人，从早期的大型复杂结构到目前的小型模块化结构，从早期的简单定位功能到目前的多功能操作，从较多自由度发展到具有较少的自由度小型机器人系统和便携式的机器人。小型化、专用化和模块化的趋势比较明显。所以在研制矫形外科机器人时注意以下几点：选择合适的机构形式，串联结构、并联结构还是串并混合结构；小型化，结构紧凑，便于安装和维修；根据实际要求可以选择有动力或无动力，无动力一般用于手术导航或定位，同时具有较高的安全性；是否使用传感器，为了增加手术安全，提高手术精度，一些位置传感器、力传感器等设计中要考虑，提供误差补偿和触觉反馈信息；是否符合医生的操作习惯；是否方便消毒，保证系统的安全性等。
2.2 医学图像三维建模
医学图像是手术的主要信息来源，尤其对基于图像导航的矫形外科机器人系统是非常关键的问题。医学影像三维重建就是研究由ct、mri等这些医疗成像设备获取的二维影像序列构建组织或器官的三维几何模型，并在计算机屏幕上“真实”绘制与显示。逼真的三维几何模型能够为外科医生进行手术模拟、手术导航、手术定位、制定手术方案提供客观、准确、直观、科学的信息。同时由于这些图像信息具有准确性和可靠性，也被作为医疗机器人、特别是手术支援机器人的控制信息源。
2.3 手术仿真
矫形外科手术中常常需置入假体，确定最佳的假体形状、置入位置和方向以及人体骨头接触面的切割是手术成功的关键。虚拟手术仿真系统可以预演手术的整个过程，使医生可以事先发现手术中的问题，并帮助医生合理、定量地制定手术方案，选择最佳的手术路径，减小手术损伤，减少对周围健康组织的破坏。对提高定位精度、开展复杂的外科手术和提高手术成功率具有重要的意义。
2.4 术中配准
机器人辅助矫形外科手术，确定机器人末端手术器械和患者手术目标及其术前图像的相对位置，通常是通过确立一些基准点来实现二者的配准。这些基准点通常是在骨头里钻入的—些小的金属钉用做基准点。但是，这些在人体中人工加入的标志会给病人带来额外的痛苦。配准的误差是矫形外科机器人手术系统误差的主要来源，所以必须解决好配准的精确与精度问题。因此术中配准的精度、速度，以及对病人带不带来创伤都是术中配准要研究的问题。
2.5 手术安全
医疗机器人是个复杂的系统，涉及许多交互的子系统，包括计算处理、传感器，机构和人机交互接口。然而，医疗机器人在临床应用中是直接同人进行交互的，安全问题不容忽视。一般要求机器人工作过程可控。必须确保不存在引起医疗机器人失控或者危及病人的故障因素。医生也需对机器人系统的功能和缺陷清楚的了解。医疗机器人的研发、测试和维护中要仔细按照文件规定，严格遵守操作规程。消毒和生物适应性是医疗机器人特别要关注的问题。安全性问题较为复杂，目前还未能够形成一个普遍承认的安全标准。
3 结 论
矫形外科医用机器人技术已经展示出了自己的发展特色，正在发展成为一个新兴的、前沿性的学术领域，带动了多种技术学科的发展，已成为数字化医疗的未来重要发展方向。拥有新型的机器人构型、更灵活的手术操作方法、更适宜的医用传感器、更安全的机器人控制技术、更合理的手术操作规范等以此来提高系统安全性和临床可接受度的矫形外科医用机器人将是今后研发的重点。以传感器技术、微机电技术为基础，适应微创手术的发展需求，小型化、模块化和智能化已成为未来一段时间内矫形外科医用机器人技术发展的重要趋势。
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【关键词】医疗信息 行业 发展策略
【Abstract】With the rapid development of information technology in the world and the deepening reform of China's medical and health work, As well as the Ministry of Health under the auspices of the national Golden-Meditech implementation of the project to make our hospital management information, the process of greatly accelerated, China's medical industry, information technology has also made great progress in recent years. However, as the people on the continuous improvement of medical quality requirements, Medical institutions, the need for patients to provide more humane, more reasonable service, Therefore, medical resources sharing and information transmission process simplification, The health sector office network and automation, To achieve a comprehensive information sharing is a general trend, More and more hospitals recognize that only through information technology, and gradually establish an information-based hospitals, In order to support the sustainable development of the hospital, thus greatly improving the overall efficiency and operational efficiency of hospitals.
引 言
医院信息化的根本目的就是快捷全面地传递病人信息,为医生诊断和医院管理提供全方位服务,建立医院信息数据仓库,提供最大限度的医疗信息共享,因此全方位的医疗服务离不开计算机信息技术和现代医学的全面结合,这也就是医院的信息化管理。医院是关乎生命的地方,因此,医疗行业的信息化也受到了社会的广泛关注。
现阶段我国医院信息化的发展阶段可以分为三个部分:第一阶段,是医院管理信息系统建设阶段;第二阶段,是医院临床信息系统建设阶段;第三阶段,是建设区域卫生信息系统阶段。目前,我国医疗信息化建设在经历短短几年的发展之后,大部分二甲以上医院已经完成了第一阶段医院管理信息系统的建设,近两三年来已经逐渐开始了向第二阶段医院临床信息化建设进行过渡,并且有一些医院已经在临床信息系统建设和探索中间积累了不少经验,这是一个很大的进步。但是,目前临床信息化的发展现状,并不能让人有太多的乐观。
临床管理信息系统(CIS)是整个医院信息系统中非常重要的一个部分。它是相对面向管理的信息系统而言的,指以病人信息的采集、存储、展现、处理为中心,为临床医护人员和医技科室的医疗工作服务的信息系统。目前我国处于以财务为核心的医院管理流程的计算机化(医院管理信息系统建设)向以病人为中心的医疗信息化(临床信息系统建设)过渡的关键时刻。临床信息化的一个重要目标是,如何使医疗信息在尽可能大的范围内以最有效的方式充分利用和整合,进而实现医院之间、医院与社区、医疗保险、卫生行政部门等的信息共享,以数据库为中心实现病人信息的无纸化和无胶片化。今后医疗信息化建设的重点将不再是医院管理的信息化,而是临床管理的信息化。如何把信息技术真正应用到疾病的诊断和手术中去,从而在整个诊疗过程中有效分享和使用临床和管理信息,是我们一个重要课题。
国际和国内的医疗信息行业专家一致认为,如果不能实现临床管理的信息化,就不能算是真正地实现了医疗的信息化。那么,我国目前临床管理信息化到底是存在哪些困难和问题使得临床医疗信息化难以深入地进行呢?
第一,是资金上的困难。一个三级甲等医院要建立起一个完整的CIS系统,需要至少几百万元甚至上千万元的投资,而这些投资的绝大部分需要医院自己筹集,因为目前国家的拨款只占卫生事业支出的10%左右,所以医院的信息化基本上是自力更生,大多数医院采取了边积累边建设的方式。有些医院由于受到赢利的压力,更愿意投资购买一些可以马上产生效益的医疗设备,如CT机、麻醉机等,而不愿意在不能直接产生经济效益的信息系统上投入巨资。
第二,是人才的问题。医院信息化建设要得以迅速发展,必须有一批从事这一工作的专业技术人才。随着医院信息化建设的深入发展,现有的专业技术人才无论在数量还是质量上,都不能满足需要。目前,我国医院信息化过程中,既懂IT、又懂医学以及医院管理的复合型人才十分缺乏。更值得注意的是,医院好不容易引进了这方面的复合人才,可由于体制的原因,这样的人才在职称评定及职位升迁方面却不能享受优厚甚至只是正常的待遇,以至于人才的流失也很严重。
第三,由于医疗行业太过专业,而且业务流程十分繁琐,医疗信息化本身的复杂程度非一般的其他行业所能比拟。到医院看一次病,从挂号、就诊、化验、做CT到交费、拿药,少说也需要十几个流程,要住院所需要的流程就更多了;另一方面,治疗不是一次性买卖,有的病人一住院就是十几天甚至几个月,每天都要吃药打针,这就产生着各种各样的信息,包括药品的信息、化验信息、X光图像的信息等,从这个意义上说每个病人都在产生着海量的信息。除了每个人在产生着海量信息外,医疗行业还是惟一需要面对13亿人口的行业,有的人可以不去银行存款、可以不坐火车,但没有人能保证自己不生病。这些都导致医疗信息化复杂程度的提高。
第四,是医疗信息化产品的问题。现有的HIS产品性能很难使用户满意,系统响应速度慢,用户使用常常不得不进行长时间的等待;系统的可靠性和可用性存在问题,死锁和宕机现象时有发生;系统占用的数据库空间膨胀过快且导致系统性能下降;产品功能需要增加、扩充和提高,特别是涉及到临床信息管理功能;产品应用软件缺乏标准化,难以实现信息共享;用户需求和设计变动太多,程序修改要求频繁,而又不易修改;产品维护和技术支持的工作量过大, 企业疲于应付,又使成本居高不下;市场产品雷同,竞争激烈, 又几乎是同水平、甚至低水平重复。这些情况都影响着医疗信息行业健康有序的发展。
目前国内医疗信息化应用的主要产品有:医院信息管理系统(HIS)、临床信息系统(CIS)、医学影像信息系统(PACS)、检验信息系统(LIS)、放射信息系统(RIS)、ICU监护系统、健康查体系统、办公自动化系统(OA)等。虽然我国大部分二甲以上医院已经实施了相应的HIS系统,但是由于地域上的距离和网络发展的不平衡性,各个医疗机构、甚至一个医院内部的分院、门诊部、社区卫生服务中心等网络之间缺少互联互通,各网络的信息系统不能共享,造成网络的割裂和医疗信息孤岛。由于目前这些应用系统大多是不同的软件厂商或者医院内部工作组研制,各自相对独立运行,缺乏统一的数据标准,每个产品有各自的应用目标和专门的信息格式,例如住院处(HIS)和检验科(LIS)之间的计算机系统是互不相干的两个计算机应用系统。如果要连接起来互相通信,一般的做法是通过接口的方式实现,但是由于不同系统之间设计理念和设计方法的差异,导致数据标准不同,需要牺牲一些差异数据,所以,往往并不能做到完全的信息共享。
从技术角度来看医院各个信息系统的应用集成是解决信息孤岛的基本途径,它可以分为四个层面:首先是数据层面的集成,共享或者合并来自于两个或更多应用的数据,具体包括数据共享,数据转化,数据迁移及数据复制等,这是实现信息共享最基本的需求,但仍涉及数据格式的转换、数据冗余以及完整性的保持等诸多难题。而后是应用系统集成,使不同应用系统之间能够相互调用信息;然后是用户界面集成(界面重组),它将各个信息系统采集信息的信息使用一个相对统一的界面来替换,方便与用户的交互。一般情况下,各个应用程序终端窗口的功能可以一对一地映射到一个基于浏览器的图形用户界面,面向用户形成一个新的统一的表示层。最后是业务流程整合――优化原有的业务流程,并通过流程把所有应用、数据管理起来,使之贯穿众多应用系统、数据、用户和合作伙伴,这是最理想的层次。目前,国内的应用集成更多地处于数据层面的集成。
第五,是售后服务的问题。由于医疗信息化产品是一个维护性和发展性很强的系统,大多数医院并不具备足够的维护和升级发展能力,而软件产品本身具有很强的应用特性,所以,软件产品价值的一半以上都取决与售后服务质量。售后服务质量和软件应用程度、系统的稳定性、安全息相关。从国内软件业的发展来看,目前软件行业的盈利重心已经逐步由一次易金额向长期维护服务金额让渡。选择一个合适的系统供应商已经成为医院信息化成败的关键。
据调查显示,在我国现阶段已建成HIS的医院中,真正被有效利用的仅为60%左右,其余的使用效率不高,甚至是形同虚设。其中的原因之一,就是因为这些医院的系统提供商缺乏医疗信息化项目实施和管理的经验,售后服务的薄弱已经成为制约医疗信息化发展的一个瓶颈。
那么如何使我国医疗信息化健康稳步的发展呢?
医疗信息化发展的策略可以分为宏观和微观两种。从宏观上来看,需要进一步加快医院信息化的种种规范和标准建设。
在医疗信息化标准建设问题上,我们要重视以下几点:
第一:原则是尽量与国际标准接轨(如ICD-10、HL7、DICOM、ICPM、SNOMED等);
第二:积极推动现代化医院的管理模式和工作流程改进;
第三:推动医院临床信息系统的建设;
第四:开展数字化医院试点示范工作。因为数字化医院不仅技术含量高、情况复杂,还会对医院的管理理念、人才培育以及技术合作提出了很高的要求;
第五:加强人才培养和技术合作。
在微观层面上需要关注的问题也很多,重点是需要遵循以下原则:
第一:进行不走形式的信息化规划。西方现代管理思想中极其推崇计划,渗透在其企业管理(如MBA课程)、项目管理(如PMBOK)、质量管理(如ISO9000)的点点滴滴中。目前很多单位根本就没有信息化规划,是那痛医那,造成整体建设杂乱无章,还有许多单位的信息化规划根本就是走形式的。而实际上,信息产业部的资料和一些单位的成功经验表明,信息化规划花费20%的投资将贡献80%的信息化成功率。设计规划要求医院要把信息化的目标定位定准确,确定好在经过三年、五年的建设之后,医院的信息系统达到什么样的目标。如果没有一个可实现的系统整体规划,医院的信息系统不可能有一个良好的发展。
第二:要开放思想,解决信息孤岛问题。从某种意义上说,信息孤岛是部门利益条块分割的产物,一部分的信息孤岛是可以用技术来解决的,还有一部分则必须用技术加利益协调来解决。我们知道,信息化建设中,还存在着一种其它行业都没有的风险,这就是信息化的建设还是一项管理工程。这是因为,信息系统是新生产力的代表,它必然要求有新的生产关系与其相适应。应用整合、互联互通甚至调整管理运作机制和业务流程,这些必然会触及到某些部门或某部分人的利益,如果没有用户单位最高管理层的明确态度并辅以积极务实的利益协调,信息孤岛必将层出不穷。我们可以预见,在行业信息化标准统一之后,医疗信息化会以更快捷更健康的步伐向前迈进。医疗信息资源是人类生命保障基础的重要组成部分,我们一定要以医疗信息资源共享为基础,避免使医疗信息成为某一医院,甚至医院内部小部门的“私有信息”,更好的服务于社会、服务于人民。冲出医疗信息孤岛,实现医疗行业、政府管理部门、社会医疗信息资源的合理利用,这是是医疗信息技术发展的动力,也每个医疗信息工作者的目标和责任。
结 语
综上所述,并且结合目前我国医疗信息化的发展形式,建设区域内统一的医疗信息平台已经成为大势所趋。统一的信息平台可以通过建设覆盖全医院的信息化网络、建立统一的信息标准和规范,制定统一的应用软件间接口的标准格式,开发基于标准的应用软件、中间件和接口,来把医院的各种医疗信息和经济信息纳入到统一的信息化平台中管理。解决不同的信息系统和产品之间很难实现智能互联、资源共享、协同服务的问题,达到最大限度的信息和资源共享,以适应构筑全新的数字化医院的需要。从发展策略的眼光来看它的优点主要有:
1.有助于建立统一数据标准,可以实现全院的医疗信息共享平台,并且为下一步区域内医疗信息资源共享打好了坚实基础。
2.建立统一数据接口,利于决策分析、数据统计,综合上报。
3.可以把握大局,充分结合各种医疗信息资源和医院情况,形成科学的医疗信息化解决方案,引导区域内医疗信息化健康茁壮的发展。
3.可以建立完善的本地化服务体系,售后服务健全完善,保证及时响应。
