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1、计算思维与医学的结合与发展摘要：浅谈计算思维，由计算思维的概念进入，介绍了解计算思维，并从中探讨计算思维在人类生活中的应用，以及计算思维对医学领域的贡献以及巨大作用。现代的医院不再是一个简单的病人求医，医生诊疗的场所；现代化的医院从病人的远程预约，挂号，就诊，各种检查化验，投药治疗，电子病历管理，就医护理，疗效监控，费用结算，后续服务等等已经形成一个全系统的医疗服务体系。这些必须依赖于现代先进的科学技术和数字化，网络化，智能化的相应计算机软件的管理。医学与人类的健康息息相关，为了适应现代信息时代的需求，计算思维与医学的结合尤为重要和迫切。关键词 计算思维 电子病历 远程医疗 患者定位 药品追溯
2、正文(一) 计算思维 计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维起源于计算机科学家们在研究和利用计算机进行问题求解过程中常用的思考问题的方法，体现为在过去半个多世纪以来成就计算机和信息技术辉煌发展过程中行之有效的若干分析问题与解决问题的典型手段与途径。 计算思维通过抽象，嵌入，转化，和仿真等方法，把一个看似困难的问题诠释成一个能都用计算机解决的问题。计算机科学问题求解的基本形式和活动包括：算法、程序、执行、基本机器构建、系统构建、模型计算、类计算、形式化证明、处理过程中各类工具与（各层次）系统的利用，表现出来表示（
3、Representation）的形式化以及执行的离散化（Discrete）和程序化（Program）。其基本系统涉及过程（Procedure）和算法（Algorithm）的描述与实现，要求在构造性（Construction）上满足有穷描述（Finite Description），要具有确定性（Deterministic）和能行性（Feasibility）。对于复杂系统，需要逐层虚拟得到各层（抽象）系统，而随着虚拟系统向外延伸，会越来越多地失去计算机科学这种基础分支学科的特征。同时，在其设计与实现中，包括工程设计与实现中，沉淀出一系列优秀的思想和方法，而且工具性特色逐渐明显化，甚至趋于更重要的地
4、位。(二) 计算思维与其他学科的结合随着计算机科学的快速发展，是计算机和算法已经上升为一个哲学范畴并进一步泛化为物质世界。各种算法的机理不仅可使复杂问题的计算能力大大提高，更重要的是他们带来的启示，在人类的周围存在着形形色色的自然计算机，计算无处不在。计算思维和计算科学对其他科学的影响正在逐步发展。计算机科学通过加强与物理学，生命科学以及社会科学的交叉研究，已形成计算物理学，计算生物学，社会计算等新学科，还有可能进一步形成“计算机+生命+物理”，“计算机+生命+社会”等三元交叉科学。就拿小米的兴起来说，小米模式最重要的创新其实非常简单，就是第一家公司把硬件用接近成本价的方式销售，用这来架构一个
5、移动互联网的平台，我相信短短的三年时间，小米四年半前创业，三年前我们手机刚刚上市，短短的三年时间，这个局面一步一步变成了现实。通过职能终端，架构一个巨大的移动互联网平台，然后再在上面做增值服务，这就是我们目睹的成功。有了这样的模式以后，尤其是拥有智能终端，因为智能终端越来越成为这个世界的中心，周边跟它连接的智能硬件也越来越多，小米公司沿着这个思路，找了25家公司帮助完善智能硬件的生态链，这么一步一步下去的话，拥有的用户群的黏度就会越来越高，在上面的增值服务也会越来越多。把它简化小米开创这个模式的核心是什么呢？是把硬件、软件和互联网结合在一起，用这样的模式走出了一条新的路子。所以在这一点上的话，
6、已经拥有了七千万的用户，我觉得到一年后，会超过两亿的用户量，全球市场刚刚开始展开，以后会取得更大的成功。 我相信这样的模式五到十年，小米有机会成为世界第一的智能手机公司。(三) 计算思维与医学的融合在医学领域，计算机科学也已从初步在生理系统仿真建模，医院信息管理系统，胡子一元的应用逐步发展到电子健康档案，移动医疗，计算思维，计算生物学，生物信息学，健康物联网等等新型交叉学科以及更广泛深入的应用，并在医学发展和研究中发挥着越来越重要的作用。因此，医学生是否具有计算思维，能否解决医学相关的问题，包括医学研究，临床决策，指导临床应用等，成为衡量衡量医学院校学生计算机应用能力的关键。(四) 计算思维与
7、医学融合的要求计算思维与医学结合是国际医疗发展的新趋势，这种融合有助于医院实现资源整合，流程优化，降低运行成本，提供服务质量，工作效和管理水平。具体而言，要把握几个方面：a) 就医流程最优化把优化病人就医流程作为以病人为中心的切入点，充分应用各种成熟技术，如IC卡，条形码，因特网和手机短信等，着力解决诸如门诊“三长一短”等现象。b) 医疗质量最优化充分利用系统细心以及集成，让医生及时全面了解患者的各种诊疗技术，为快速准确诊断奠定良好基础。c) 病例实现电子化深刻理解电子病历内涵，丰富原有病例内容，把包括CT,MRI,X线，超声，心电图和手术麻醉等图片，声像动态记录在案，使病例更加直面和全面，确
8、保医疗信息完整性。d) 决策实现科学化通过建立强大的管理和诊疗数据仓库等系统，使得医院管理和诊疗决策完全建立在科学的基础上，不断提高管理和诊疗水平。e) 办公实现自动化把办公自动化作为医院自动化建设的重要组成部分。f) 网络实现区域化针对病人的合理要求，充分利用网络资源来提高医疗质量，降低医疗费用，合理利用医疗资源。把区域医疗信息网络作为医院数字化建设发展的高级阶段进行研究和建设。(五) 计算思维与医学融合的表现1. 电子病历数据集成 电子病历。即电子档案或健康卡。系统包括采集、存储、访问和在线帮助、提供信息处理和智能化服务的功能，既包括门/急诊、病房的临床信息系统，也包括检查、检验、影像、心
9、电、超声等医疗技术科室的信息系统；同时还具有用户授权与认证、使用审计、数据存储与管理、患者隐私保护等基础功能。 以EMR和电子处方为基础，整合个人电子健康档案，然后进行联网，实现医院、社区、城市乃至更大范围内的医疗信息共享，建立从临床管理信息化深入到局域医疗卫生服务的“区域医疗信息网络”、“医疗协作平台”和“健康卡”的一卡化服务。因此，电子病历卡具有医疗全过程的数据管理能力，能够实现一体化集成、智能化服务、多样化展现等一系列功能。2. 远程医疗远程医疗是运用计算机、通信技术、医疗技术与设备，通过数据、文字、语音和图像的远距离传送，实现专家与病人、专家与医务人员之间异地“面对面”会诊。从而降低运
10、送病人的时间和成本，极大地减少接受医疗的障碍。远程医疗包括远程急救、海上远程医疗、远程会诊、远程教育资讯、远程监护和远程医疗会诊车等。在海上远程医疗中，我国采用C段波的通信卫星系统，实现船上卫星通信设备卫星陆地卫星通信设备之间的通信。远程教育系统主要由管理控制中心、多点音视频分发控制单元和客户端软件组成，采用TCP/IP平台，可扩展成IP可视电话网，在此基础上建立点对点、单点对多点或多点对多点的视频会议。远程医疗会诊车既可以应用于野战环境，也可以到偏远地区或灾后地区进行医疗活动，为了实现新闻转发、现场直播、视频会议、远程讲座、电视接收、及时通信等应用，会诊车中配备有各种长度的电缆、视音频连接线
11、、各种转接头、网线、1394线、摄像机、投影机或电视等设备。PLC技术、Z I g Bee技术、WCDMA3G宽带传输技术、RFID技术、H.264的音视频编解码传输和传感器技术等也都应用到家庭远程监护中。上海交通大学开发的全国首个无线远程心电监控技术服务平台，可以实时将人体生理信号转换为数字信号，通过移动网络使医学专家在第一时间获得心血管疾病的诊断和预警信息。2011年，我国首家急诊远程监护室在武警总医院急救监护中心启用，通过GPRS技术实时远程心电监控，呼救者通过监测器可以和医生进行实时交流。目前，远程医疗已在心脏科、脑外科、精神病科、眼科、放射科、影像科、泌尿科等医学专科领域中发挥了积极
12、作用。3. 重点患者定位管理医用腕带也称为医用病人识别或医疗腕带，腕带上存储有病人信息，用于识别病人身份。使用医用腕带，能准确并迅速识别病人身份，帮助护士实现无线移动护理和患者定位。有些医用腕带还能对病人进行实时监控，防止病人走失，对精神病、老人、儿童、急诊患者及传染病管理极为重要。婴儿腕带中带有防盗电子标签，在日常护理中，通过护士携带的手持式RFID医用腕带中的信息，确认双方的身份匹配，防止婴儿被抱错或偷走，减低出错率从而降低医患纠纷风险。4. 药品追溯 药品追溯是以药品生产流通链作为检测范围，以实现药品全程无缝的监管为目的，通过无线射频识别技术的数据通信功能和计算机云端的数据处理功能达到监
13、管药品全生命周期的效果。其包括生产环节药品追溯和流通环节药品追溯。无线射频探头用于数据采集，Gateway是数据通信和处理的移动基站，智能手机终端用于现场数据交接和查看。探头有数据存储功能并和Gateway保持实时通信，从而实现了药品的实时监控；Gateway通过Internet或GPRS网络保持和云端计算机的实时通信，从而实现了云端平台对药品的实时监控；智能终端具有GPS定位和路径追溯功能。2015年底，我国将对所有上市药品全面实施电子监管，实现药品生产流通全过程的质量科控制、科追溯。(六) 计算思维与医学融合中还需要解决的问题1. 全集成电子病历研究要解决的问题：医院电子病历信息覆盖面很广
14、，主要包括门诊病历和住院病历，还包括病案历史信息，如何利用历史数据，使病人诊疗信息完整在线保存？2. PACS系统整体上线研究要解决的问题：医学影像传输处理系统简称PACS系统，该系统包含有大量临床设备诊疗信息，重要且数据量庞大，软件系统技术比较复杂，通常是由精通数字化处理技术的专业公司设计开发实施，因此影像数据如何与电子病历数据集成，是所有医院面临的难题。3. 医院信息安全等级评测研究要解决的问题：医院信息系统安全问题是在系统建设过程中逐渐显现，包括病毒传播问题、黑客攻击问题、无线数据保丢失问题、内网与外网数据交换问题、病人信息隐私问题、医生医嘱签名责任问题，病例数据修改司法责任问题，数据加
15、密传输问题、数据安全备份问题，数据离线处置问题等。4. 互联网集成医疗服务研究要解决的问题：为了系统安全，互联网与医院内网保持物理隔离设计，如何利用互联网为患者提供高效、便捷的诊疗服务，在向互联网提供内网数据同时，还有保证内网信息安全。5. 移动电子病历临床应用研究要解决的问题：数字化医院的一个最显著的特征是“无线化”，这是一个标志，但是，其中的也是巨大的，无线网络设备选型是一关，无线信号要无缝覆盖工作区域，要克服数据丢包、数据失真和大数据量传输等一系列困难。好的无线网络条件需要医院高额投入，在有限资金投入前提下，如何根据医院工作实际需要，通过高水平系统集成保障网络符合临床功能需求，通过流程创
16、新从管理中创新从管理中创造高效率，才能高水平管理的真实体现。6. 医院信息安全的危机处置预案研究要解决的问题：危机管理是医院现代化管理重要组成部分，包括危机处置策略和流程设计、危机事态评估控制技术准备。医院信息化的快速发展，为简便医疗流程、方便患者就医提供了很好地就医环境，但是如果没有强烈的信息安全意识，就会出现宕机导致整个医疗活动的瘫痪。7. 电子病历和医学影像系统的建设与集成研究要解决的问题：电子病历系统和医学影像系统是当今临床信息系统的核心，前者以医生提供的主观性临床数据为主体内容，后者以设备提供的客观性数据为主体内容，两者的比例为2比8，庞大客观的数据与变化主观的数据整合从信息技术角度存在数据结构化兼容性困难。8. 基于WEB的医院网上挂号系统的设计和构建研究要解决的问题：医院门诊挂号，由
