远程医疗的关键技术：计算机在生物医学中的应用

2024-10-29 百科知识版权反馈

【摘要】：信息显示技术对远程医疗而言是关系到诊断准确性的技术。医疗信息的处理技术将在远程医疗中发挥重要作用。

2.2　远程医疗的关键技术

根据远程医疗的定义，远程医疗被认为是远程通信技术、信息学技术和医疗保健技术的结合，因此，如图2.3所示，医疗保健、远程通信和信息技术便构成了远程医疗的3大关键技术。

图2.3　远程医疗的3大关键技术

2.2.1　医疗保健技术

用于远程的医疗保健技术包括医疗专业人员的诊疗技术和临床检测工程技术，例如：对心电图、血压、血氧等生理和电生理参数的检测技术，B超、CT等医学成像技术，血、尿、体液的各种生化含量指标的检测技术。由于远程医疗的特点是患者在异地，有些面对面就诊时可以获取的信息可能无法直接获取（例如触摸等），因而对医生提出了更高的要求，同时也为工程师们提出了新的课题。对于医院内和医院间两个层次的远程医疗应用，现有的临床检测技术所面临的问题是如何数字化以及联网传输。目前，医院所使用的大部分检测设备尚缺乏这些功能，只有部分新的设备提供联网接口。对于医院与院外层次上的应用，还应发展无创医学检测技术，以适应院外医学信息检测的需要。总之，现有的医疗技术要应用于远程医疗还有许多技术上的问题有待解决。

2.2.2　远程通信技术

远程通信技术在最近10年得到了长足的发展，为远程医疗应用提供了强有力的技术支持。远程医疗中传送的医学信息主要有数据（Data）、文字（Text）、视频（Video）、音频（Audio）和图像（Image）等。其中数据和文字信息的数据量小，对通信要求不高；视频和音频信号数据量较大，而且在远程会诊和交互式会议中需要同时传送视频和音频信号，因此对通信要求较高。医学影像信息根据实际应用要求的不同分为静止图像（Still Image）和运动图像（Motion Image）。静止图像一般为一幅或几幅医学影像，如X光片或CT图像，传输的实时性要求不高。运动图像要求显示一系列变化的图像，对实时性要求高，对通信网的带宽和传输速度也都有较高的要求。

根据远程医疗应用中传送的信息量大小和实时性要求的不同，远程医疗中采用的通信技术通常有：

①日常使用的程控电话网其传输速率较低，典型值为9 600 bit/s，目前能达14400，19 200甚至38400 bit/s，常用于传送文字和数据，费用低。

②交互电视（Interactive Television，IATV）这是窄带网络，传输速率为384kbit/s，可以同时传送视频和音频信息，常用于远程会议、对精神病患者进行远程诊断等对图像分辨率要求不太高的场合。

③由双绞线组成的局域网最常用的传输速率为10 Mbit/s，能实现多种信息的传送。

④光纤网这是高速网络，传输速率为100 Mbit/s，传输距离可达几十km，抗干扰性好，但其成本高。

⑤综合业务数字网（Integrated Services Digital Network，ISDN）是一种全数字网络，分为窄带ISDN（N-ISDN）和宽带ISDN（B-ISDN）两种。N-ISDN可利用现有的电话电缆作为物理传输介质，用一个单一接口提供各种服务。其接口为2B+D，包括两条64kbit/s双工的B通道和一条16kbit/s双工的D通道，总速率为144kbit/s，可以同时传送音频和视频信号，实现远程会诊讨论。B-ISDN采用光纤传输，速率从150 Mbit/s到几个Gbit/s，能实现高清晰度电视服务。(www.chuimin.cn)

⑥卫星通信技术（Mobile Satellite Communication，MSC）通信速率在10～100 kbit/s之间，其优点是信息传送距离远，常用于远程教育、监护和急救。

远程医疗还运用微波通信、无线广播、无线蜂窝通信等多种通信技术，并将随着通信技术的进步不断采用新技术。

2.2.3　信息学技术

远程医疗研究中另一个重要的关键技术是信息学技术，包括各种医疗信息的检测、采集、存储、显示、处理、查询、管理技术以及各种数据库技术。

在远程医疗的网络传输中，为了获取院外寻求医疗服务对象的体征信息，无创的传感技术是其实施的关键。正是由于体表心电图检测的无创性以及心脏病的高发性，心脏远程监测才得以迅速发展起来。与此相对应，血糖的监测对于糖尿病患者也是非常重要的，然而，由于尚缺乏无创血糖检测技术而未能投入应用。

为了进行远程医疗活动，检测到的医学信息应首先经模数转换变为数字信号方可进行传输。目前的模数转换技术已可实现很高的采样精度和采样率，基本上可以满足远程医疗的需要。对于具体的应用应根据采样定理来选择合适的采样率，同时根据临床诊断要求选择合适的采样精度。

随着远程医疗的进一步发展，无论是离散的临床体征信息，还是连续的医学或图像信息，都将是海量的。因此，将采集的医学信息进行存储是一个技术难题。目前不仅有数据库，还有数据仓库用于解决这一问题。随着存储技术的进步，存储容量的矛盾将得以缓解。同时，人们也在研究适用于医学诊断的数据和图像压缩技术。医学信息不仅对诊断至关重要，同时还具有法律效应，一般还需在病人去世后再存放10～30年以备查询。为此，最近德国、奥地利、瑞士推出医疗信息远程存储中心模式。该中心将为多个医疗单位提供以存储量付费的公共海量信息存储服务，其目的在于：一方面减轻医院建立海量信息存储器的经济压力，另一方面有利于采取统一的办法确保信息存储的安全性和可靠性。

信息显示技术对远程医疗而言是关系到诊断准确性的技术。一方面是由于医生一般习惯于看胶片和打印出的曲线图，而在远程医疗中，所有信息都将由显示器显示。另一方面则由于显示器的分辨率有限，如何保证诊断信息的无损保真显示还是一个有待解决的问题。此外，若能将信息动态地、多维地、融合地显示出来，则将为诊断提供更多的且是传统方法所不及的信息，更好地为医疗服务。有关显示技术的选择方案将显得尤其重要。

医疗信息的处理技术将在远程医疗中发挥重要作用。数字化的医学信息为医疗信息处理展现了广阔的天地，可以预测，所有的医疗信号和图像处理技术都将应用于远程医疗中，这些应用不仅可以推动远程医疗的发展，还将推动医学的进步。

对于海量的医学信息，如何管理和查询以及数据库技术能否取得突破性进展将面临挑战。医疗信息的特殊性将为信息查询提出新的要求，例如，基于诊断的查询、病类的查询，等等。海量的医疗数据库还将为统计医疗提供用武之地，大量临床信息的纵横分析将揭示新的医疗现象和规律。所以，能够便利地查询和分析医疗信息也有利医学学科的发展。

总之，除了以上3种技术应用于远程医疗外，许多现代科学技术的成果将也在远程医疗中得以应用，同时，这些应用也将促进科学技术的进一步发展。

远程医疗的关键技术：计算机在生物医学中的应用

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