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计算机与医学计算机与医学我是医学生，为什么学计算机？我是医学生，为什么学计算机？n现在考完试了“放假了”，我有点疑问想要问下您哦.就是我们这一个学期学的计算概论有什么意义呢 n毕竟我们只学了半年基本懂得了C语言的基础但是“后面好像没有有关的课程”，我觉得很快就会荒废那为什么还要学这门东西呢?n还有的就是就我这C语言低级的基础能够做得到点什么东西呢?之前还能够作为应付作业考试之用.但没有试题给我了，我真的不知道学来有什么用为什么要学习计算机相关的知识？为什么要学习计算机相关的知识？n计算思维：全国大学计算机基础教育计算思维：全国大学计算机基础教育n学习人类智慧学习人类智慧n计算机与医学结合的更加紧密计算机与医学结合的更加紧密n知其然，更知其所以然知其然，更知其所以然计算机在医学方面能做些什么？计算机在医学方面能做些什么？n在任何一门学科的研究和实践中，计算机都在任何一门学科的研究和实践中，计算机都是一种很好的辅助工具是一种很好的辅助工具n可以极大地方便人们的各种日常工作和科学可以极大地方便人们的各种日常工作和科学研究研究 n医疗管理及医学信息处理医疗管理及医学信息处理n医学研究医学研究n医学部的后续课程医学部的后续课程n护理（护理（4年）：生物统计（年）：生物统计（2-3）、健康评估（）、健康评估（3-3，4-2）、流行病学与社会医学（）、流行病学与社会医学（5-2）、护理教育与管理（）、护理教育与管理（6-3）n基础（基础（8年）：医学统计学（年）：医学统计学（3-3）、流行病学与社会医学（）、流行病学与社会医学（6-2）、仪器分析（）、仪器分析（5-2）、）、医学影像学（医学影像学（7-4/4*8）、）、n口腔（口腔（8年）：医学统计学（年）：医学统计学（3-3）、流行病学与社会医学（）、流行病学与社会医学（5-2）、影像诊断学（）、影像诊断学（6-2/3*9）、口腔颌面影像诊断学（）、口腔颌面影像诊断学（8/9-3/1*9）、计算机应用（）、计算机应用（8/9-3/1*9）n临床（临床（8年）：医学统计学（年）：医学统计学（3-3）、流行病学与社会医学（）、流行病学与社会医学（6-2）、医学影像学（）、医学影像学（7-3*9/3*12）n药学（药学（6年）：医学统计学（年）：医学统计学（3-3）、仪器分析（）、仪器分析（4-3）、波普解析（）、波普解析（4-2）、药物分析）、药物分析（7-3）、药物实验（）、药物实验（7-3）、计算机辅助药物设计（）、计算机辅助药物设计（7-2）n预防（预防（7年）：医学影像学（年）：医学影像学（6-1/3*12）、卫生统计学（）、卫生统计学（8-5/5*8）、流行病学（）、流行病学（9-2.5/2）n医学英语（医学英语（5年）：生物统计（年）：生物统计（3-3）、流行病学与社会医学（）、流行病学与社会医学（7-2）、生物医学英语编）、生物医学英语编辑与写作（辑与写作（7-2）计算机在医学方面能做些什么？计算机在医学方面能做些什么？医疗管理及医学信息处理医疗管理及医学信息处理（1/21/2）n医院行政管理医院行政管理n财务、人事、门诊和住院等的管理。财务、人事、门诊和住院等的管理。n药房管理药房管理n药品的进、销、存等环节的管理药品的进、销、存等环节的管理n医疗信息系统医疗信息系统n病历管理、病历管理、电子病历电子病历传统病历电子病历医疗管理及医学信息处理医疗管理及医学信息处理（2/22/2）n医疗专家系统医疗专家系统n中医诊断系统、中医诊断系统、n医学设备管理系统医学设备管理系统nB B超、化验、超、化验、n医学影像、数据处理医学影像、数据处理n心电图、脑电图、心电图、脑电图、X X光片、光片、CTCT图像、图像、医学研究医学研究n最佳治疗方案确定最佳治疗方案确定n医学诊断、矫正与疗效评估医学诊断、矫正与疗效评估n数字人数字人n分子医学分子医学n生物信息学生物信息学n虚拟手术虚拟手术n流行病学分析及预防医学信息处理流行病学分析及预防医学信息处理 n最佳放射治疗方案最佳放射治疗方案n肿瘤放射治疗是利用放射线如放射性同位素产生的、射线和各类x射线治疗机或加速器产生的x射线、电子线、质子束及其它粒子束等治疗恶性肿瘤的一种方法。肿瘤放射治疗（简称放疗）就是用放射线治疗癌症。最佳放射治疗方案最佳放射治疗方案手工制定放疗计划：计算过程复杂，耗时最佳放射治疗计划：利用计算机来计算剂量分布快速，误差小好的治疗方案应合理地分布照射野或放射性粒子，确保对肿瘤组织的高剂量照射，肿瘤内部剂量场相对均匀，同时最有效保护周围的敏感组织和器官。最佳放射治疗方案最佳放射治疗方案照射源放射源与体表的距离放射野面积入射角射野中心位置最佳放疗软件的反馈优势最佳放疗软件的反馈优势相比手工计算，计算机可以根据需要快速调整放射时间，制定新的放疗计划需要调整放疗时间怎么办？经过一段时间的放射治疗，身体状况改善，计算机可以根据身体反馈，快速调整放疗计划身体状况发生改变怎么办？制定的放疗计划没有达到预期的效果，计算机可以迅速改进，并且通过模拟计算以保证获得有效的放疗效果放疗计划执行后效果不显著怎么办？当病情恶化或感染其他病毒时，原先的放疗计划不适应，计算机能够添加新的条件，从而指定新的放疗计划病情恶化或感染其他病毒怎么办？医学诊断、矫正及疗效评估医学诊断、矫正及疗效评估n医学研究与临床诊断中许多重要信息都是以影像形式出现n信号类影像：心电图、脑电图n多维影像：X射线照片、组织切片、细胞立体图n计算机影像处理技术n图像识别n图像增强n图像复原医学诊断、矫正及疗效评估医学诊断、矫正及疗效评估头部影像头部影像脊椎骨折脊椎骨折MRI影像影像医学诊断、矫正及疗效评估医学诊断、矫正及疗效评估胸部胸部X光影像光影像医学诊断、矫正及疗效评估医学诊断、矫正及疗效评估医学诊断、矫正及疗效评估医学诊断、矫正及疗效评估口腔正畸口腔正畸数字人数字人n通过对人体的通过对人体的 高密度切片高密度切片、切切片图像扫描片图像扫描、和、和 图像三维重建图像三维重建，合成完全数字化的三维人体模型合成完全数字化的三维人体模型n通过计算机屏幕，可以通过计算机屏幕，可以对数字人对数字人进行任意方向的剖切进行任意方向的剖切、对任何器对任何器官和系统独立地进行放大和观察官和系统独立地进行放大和观察、数字人数字人头颅内主要器官头颅内主要器官血管系统血管系统神经系统神经系统数字人：数字人：切片切片扫描扫描重建重建数字人：可视人数字人：可视人物理人物理人生理人生理人n数字化可视人数字化可视人n通过对人体的切片，在计算机中实现三维重建通过对人体的切片，在计算机中实现三维重建n数字化物理人数字化物理人n可模拟人体对外界物理刺激的反应可模拟人体对外界物理刺激的反应n数字化生理人数字化生理人n能够模拟人体的新陈代谢、生长发育、病变过程能够模拟人体的新陈代谢、生长发育、病变过程等生理变化等生理变化数字人演示数字人演示nhttp:/24/22分子医学分子医学n采用计算机图形学技术展采用计算机图形学技术展现分子层面的物质结构现分子层面的物质结构n在分子的层面上研究各种在分子的层面上研究各种疾病的现象、机理和治疗疾病的现象、机理和治疗方法方法阿尔茨海默氏症阿尔茨海默氏症(老年性痴呆老年性痴呆 脑萎缩脑萎缩)分子层面分析分子层面分析n揭秘阿尔茨海默氏症生物信息学生物信息学n生物信息学生物信息学（BioinformaticsBioinformatics）是）是 生物学生物学 与与 计算机科学计算机科学 以及以及 应用数学应用数学 等学科等学科 相互交叉相互交叉 而形成的一门而形成的一门 新兴学科新兴学科n它通过对它通过对 生物学实验数据生物学实验数据 的的 获取获取、加工加工、存储存储、分类分类、检索检索与与分析分析，进而达到，进而达到揭示数据所蕴含的生物学意义揭示数据所蕴含的生物学意义的目的的目的n生物信息学目前的研究主要集中于生物信息学目前的研究主要集中于 核苷酸和氨基酸序列核苷酸和氨基酸序列 的的存储、分类、检索和分析等方面，存储、分类、检索和分析等方面，n目前生物信息学可以目前生物信息学可以狭义地定义为狭义地定义为：将将 计算机科学计算机科学 和和 数学数学 应用于应用于 生物大分子信息的获取、加工、存储、分类、生物大分子信息的获取、加工、存储、分类、检索与分析检索与分析，以，以达到理解这些生物大分子信息的生物学意达到理解这些生物大分子信息的生物学意义的交叉学科义的交叉学科生物信息学中的软件系统生物信息学中的软件系统n数据获取系统数据获取系统n设计控制和试剂控制软件设计控制和试剂控制软件 n序列产生软件序列产生软件 n数据管理与查询系统数据管理与查询系统n数据库软件数据库软件n可视化软件可视化软件n数据分析系统数据分析系统n序列分析软件序列分析软件 n蛋白质折叠（结构预测）软件蛋白质折叠（结构预测）软件n基因组绘图软件基因组绘图软件 n基因比较工具基因比较工具 n特征筛选及分类软件特征筛选及分类软件 生物信息学生物信息学生物信息学生物信息学虚拟手术虚拟手术n虚拟手术虚拟手术（Virtual Surgery-VSVirtual Surgery-VS）作为正在发）作为正在发展起来的研究方向，是展起来的研究方向，是集医学、生物力学、机集医学、生物力学、机械学、材料学、计算机图形学、计算机视觉、械学、材料学、计算机图形学、计算机视觉、数学分析、机械力学、材料学、机器人数学分析、机械力学、材料学、机器人等诸多等诸多学科为一体的学科为一体的新型交叉研究领域新型交叉研究领域。n其目的是：其目的是：使用计算机技术使用计算机技术（主要是计算机图（主要是计算机图形学与虚拟现实）形学与虚拟现实）来模拟、指导或实施医学手来模拟、指导或实施医学手术所涉及的各种活动。术所涉及的各种活动。n手术计划制定手术计划制定、手术排练演习手术排练演习、手术教学手术教学、手术技手术技能训练能训练、虚拟手术的用途虚拟手术的用途n手术方案的确定手术方案的确定n能够利用图像数据，帮助医生合理、定量地制定手术方案；对于选择最佳手术路径、减小手术损伤、减能够利用图像数据，帮助医生合理、定量地制定手术方案；对于选择最佳手术路径、减小手术损伤、减少对临近组织损害、提高肿瘤定位精度、执行复杂外科手术和提高手术成功率等具有十分重要的意义少对临近组织损害、提高肿瘤定位精度、执行复杂外科手术和提高手术成功率等具有十分重要的意义n虚拟手术系统可以预演手术的整个过程以便事先发现手术中问题虚拟手术系统可以预演手术的整个过程以便事先发现手术中问题n虚拟手术系统能够使得医生能够依靠术前获得的医学影像信息，建立三维模型，在计算机建立的虚拟的虚拟手术系统能够使得医生能够依靠术前获得的医学影像信息，建立三维模型，在计算机建立的虚拟的环境中设计手术过程，进刀的部位，角度，提高手术的成功率环境中设计手术过程，进刀的部位，角度，提高手术的成功率n手术的教学与训练手术的教学与训练n80%80%的手术失误是人为因素引起的，所以手术训练极其重要的手术失误是人为因素引起的，所以手术训练极其重要n医生可在虚拟手术系统上观察专家手术过程，也可重复实习；使得手术培训的时间大为缩短，同时减少医生可在虚拟手术系统上观察专家手术过程，也可重复实习；使得手术培训的时间大为缩短，同时减少了对昂贵的实验对象的需求。了对昂贵的实验对象的需求。n由于虚拟手术系统可为操作者提供一个极具真实感和沉浸感的训练环境，力反馈绘制算法能够制造很好由于虚拟手术系统可为操作者提供一个极具真实感和沉浸感的训练环境，力反馈绘制算法能够制造很好的临场感，所以训练过程与真实情况几乎一致，尤其是能够获得在实际手术中的手感。的临场感，所以训练过程与真实情况几乎一致，尤其是能够获得在实际手术中的手感。n术中导航与术中监护术中导航与术中监护n虚拟手术将计算机处理的三维模型与实际手术对象进行定位匹配，使得医生看到的图象既有实际图象，虚拟手术将计算机处理的三维模型与实际手术对象进行定位匹配，使得医生看到的图象既有实际图象，又叠加了图形，属于计算机增强现实。如手术使用了第二种成像手段，例如内窥镜，则将实时观测的图又叠加了图形，属于计算机增强现实。如手术使用了第二种成像手段，例如内窥镜，则将实时观测的图象与术前象与术前CTCT或或MRIMRI进行匹配定位融合，对齐两个坐标系并显示为图形，引导医生进行手术。进行匹配定位融合，对齐两个坐标系并显示为图形，引导医生进行手术。虚拟手术的优点虚拟手术的优点n提高疾病的治疗效果：提高疾病的治疗效果：n虚拟手术减少手术的并发症，使患者恢复更迅速。例如立体定向放射虚拟手术减少手术的并发症，使患者恢复更迅速。例如立体定向放射神经外科中，虚拟手术能够优化放射手术治疗方案，降低并发症。神经外科中，虚拟手术能够优化放射手术治疗方案，降低并发症。n降低手术费用：降低手术费用：n现代外科医疗检测系统造价昂贵，医疗成本也很高。虚拟手术能够缩现代外科医疗检测系统造价昂贵，医疗成本也很高。虚拟手术能够缩短病人的恢复周期、降低病人和医院的开支。短病人的恢复周期、降低病人和医院的开支。n建造定制的修复拟合模型：建造定制的修复拟合模型：n虚拟手术能够设计植入器官（对人工假体的设计）。计算机能够帮助虚拟手术能够设计植入器官（对人工假体的设计）。计算机能够帮助医生在进行髋骨更换手术前，可通过非破坏性的三维成象对其尺寸和医生在进行髋骨更换手术前，可通过非破坏性的三维成象对其尺寸和形状进行精确测量，然后定制髋骨，这样可以把因尺寸不合格而重新形状进行精确测量，然后定制髋骨，这样可以把因尺寸不合格而重新开刀的比例从开刀的比例从30%30%将降到将降到5%5%。n远程干预：远程干预：n虚拟手术与远程干预将能够在手术室中的外科医生能实时地获得远程虚拟手术与远程干预将能够在手术室中的外科医生能实时地获得远程专家的交互式会诊。交互工具可以使顾问医生把靶点投影于患者身上专家的交互式会诊。交互工具可以使顾问医生把靶点投影于患者身上来帮助指导主刀外科医生的操作，甚或通过遥控帮助操纵仪器。这能来帮助指导主刀外科医生的操作，甚或通过遥控帮助操纵仪器。这能使专家们技能的发挥不受空间距离的限制。使专家们技能的发挥不受空间距离的限制。虚拟膝盖手术演示虚拟膝盖手术演示nhttp:/www.edheads.org/activities/knee/流行病学分析及预防医学信息处理流行病学分析及预防医学信息处理n从从 时间、空间等多个角度时间、空间等多个角度 对对 流行病的分布、传播机理、控制与预防流行病的分布、传播机理、控制与预防 等等 进行定量的统计和分析进行定量的统计和分析基于社交网络的疾病预测基于社交网络的疾病预测基于社交网络的疾病预测基于社交网络的疾病预测n利用社交网络来进行疾病预测(sickweather)nSickweather(http:/ Dodge）在分析完Facebook和Twitter上的1700万条状态和微博后，指出了如何通过社交网络追踪美国境内疾病的传播情况。nSickweather是第一个通过分析社交内容来为消费者提供疾病传播跟踪信息的网站。n在2008和2009年，Google与Yahoo通过搜索引擎帮助人们发现了流感的传播路径，有效地阻止了流感的大范围传播。2010年，Google推出了“流感指数”(GoogleFluTrends)，为大众提供流感预测信息。基于社交网络的疾病预测基于社交网络的疾病预测“我生病了。我生病了。”“医生说我患了气管炎。医生说我患了气管炎。”“我儿子得水痘了。我儿子得水痘了。”“你今天感觉怎么样？你今天感觉怎么样？”“就在我家附近的街区有就在我家附近的街区有流感发生。流感发生。”本课程只是一个开始，本课程只是一个开始，但却是必不可少的第一步！但却是必不可少的第一步！