一中国工程院院士上海交通大学教授陈亚珠Tpl?1上海交通大学教授,博士生导师,中国工程院医药与卫生工程学部院士。1962年毕业于交通大学电机系,现任上海交大生物医学仪器研究所所长,国务院学位委员第四届学科评议组生物医学工程组成员。原从事电力系统中高电压技术专业,在高电压领域中学术造诣深,成果多。1984年起,她跨人新的领域。运用多学科的知识技术开发无刨伤性的医疗器械,是肾结石体外粉碎机主要研制人之一,1987年获国家级科技进步一等奖。她主持研究并获系列重大成果,先后六次获国家级,省部级科技连步奖。现在,她仍继续致力于高新医学器械的开发与研究。她正主持研究新型的超声热疗治癌系统,将为中国医务界供一种新型的,有效的抗癌手段。计算机科学和其他高新技术的飞速发展,为生物医学科学的发展奠定了基础,为人类实现健康,长寿的目标提供了可能性。英国科学家预测人类的平均年龄到2020年可达到100岁!这是因为在未来的世纪里,生物医学科学将获得前所未有的大发展。近十年来,随着计算机,电子技术的迅速发展,逐步地把人类社会带入信息社会,信息技术已覆盖到各个领域,使每一个领域的发展朝着科学化,数学化方向发生了质的变化。

同样,这种高新技术在生物医学中的应用,太大地促进人类基因工程和生物医药工程的发最,提高了基础医学的研究水平,临床诊断和治疗质量。这种例子很多,比如CT,MRI,血管数字成像,多普勒彩超,医学图像三维重构,医学图像识别等方面。除此之外,随着电脑技术,数据库管理技术,网络通讯技术的发展,避步形成远程医疗系统和国内外医疗卫生信息网;建立医院信息管理系统;实现医院,病人医疗病例实时处理,还有社会上正在推广医疗卫生保健卡和医疗保险卡等。医学和医疗技术如此突飞猛进,它和计算机技术的发展是息。相关的。,现代医学的发展依赖于医学数学化和信息化科学数学化的思想源于着名的数学家笛卡尔他说:"世界是可以认识的,并归结到数学,一切现象都可以用数学描述出来。"他还指出:"科学的本质是数学。"马克思的格言"一切科学只有成功地运用数学时,才能真正达到完美的地步",进一步揭示了科学数学化的必然发展趋势。所以,各门科学的数学化成为科学研究的特点和科学发展的新潮流。同样,医学数学化信息化是现代医学发展趋势。在人类祖先自我保护本能的基础上,通过长期劳动实践和抗痛害斗争而形成,发展起来的医学科学,是物理学,化学,生物学等学科为主要基础的科学。

它直与人类社会发展密切相关,是最受人类关注的一个方面。从经典医学向现代医学的发展经历了漫长的道路。传统医学习惯于运用咱然语言的描述反映病人的症状或称之为一个生命系统的桌一特定部位质的特征度其相互关系,诊断中往往只运用经典的,定性的,经验型的诊断方法,这对一个复杂的生命系统显然是不够的。只有从定?到定量,用量化来反映本质的特征,进而找出患者复杂生命系统中本质的差异变化度其生命现象的变化规律性,这就是医学数学化的过程。随着计算机科学的发展度其在医学学科中的广泛应用,医学计算机与信息处理,医学数学模型与计2MicrocomputerApplications1997算机模拟,生物医学信号分析与医学影像处理,人工智能研究与神经网络计算,医药信息以及监护,治疗,医疗决策,专家系统和医院管理等方面都得到空前的发展,促进了医学数学化,信息化的过程。2O世纪中叶以来,由于分子物理学和生物技术的迅猛发展及其向医学的广泛渗透和应用,促使医学从细胞水平进入分子水平以至量子水平,正从微观角度逐步阐明许多生命现象和痍病现象的本质。当代的医学科学受其自身发展内在逻辑力量的推动,自然科学和工程技术科学等许多学科高新理论和技术的广泛渗透,为了适应社会的巨大需求,正从生物学单方位研究,精细分科,高度分化向微观不断深入的基础上,向宏观不断拓展,出现了社会,心理,生物学全方位研究,多科融汇,高度综合的态势I正在以个体为中心,从小到细胞分子以至量子水平到群体,环境至宇宙水平,日益清楚地阐明人体不同层次特别徽细层次的结构,功能及其相互关系。

日益广泛地研究从个体发生直至死亡的生理和病理过程及其l物质基础和自然,社会,心理影响的因素。日益深入地揭示癌症等重大麦病和衰老的发生,发展,特轨机制,规律性度干预措施,日益成功地探索生殖机理,调节生殖,优化生育,卫生保健和延年益寿的原理厦方法,从而调节人口发展,提高人口索质,防治人群痍嫡,维护和提高人类身心健康水平等方面正在取得巨大成就。这些成就的取得与匡学数学化和信息化进展有密切联系。二,计算机与人类基因组计划工程计算机和信息科学在生物技术领域中的大量应用,首先促进了人类基因的研究,它所产生的巨变比以往任何历史时期更深刻,更广泛。人类基玛蛆计划是当代生命科学和医学科学领域中最引人注目的重大课题和宏伟跨世纪的国际性科研项目。它的目标是确认1O万人左右活性基因在染色体上的住置,弄清DNA33亿对核苷酸的顺序建立人类基因文库,井制定伦理标准。要完成这项如此庞大的工程,如用传统方法几乎是不可思议的。但由于自动化技术和计算机技术的应用,使这种全球性计划进展得十分迅速和顺利。分布在政卅,美国,加拿大扣日本基因院士论坛研究实验室中的100多位"人类基因纽计划"成员第一次联合公布了首幅大型人类基因图谱,一一标明1。

6万个基因在染色体的位置。计算机技术为DNA究创造了条件,不仅研究其排序,而且研究其空问结构,相对距离,空间夹角等等,进而研究这些结构与某些疾病,尤其是遗传疾病的关系。使用计算机分析程序,还可以对群体资料及家系资料进行基因频率计算,亲予鉴定,痰病关联分析,连锁分析,分离分析及连锁异质性分析等等。随着DNA文库的建立,对临床疾病的预防,诊断厦治疗将起重大作用。预计在下世纪初将弄清所有基因的住置和核苷酸的顺序,彻底解译遗传密码,为人类遗传多样性提供了基因基础;揭示5000种左右单基因遗传病的致病基因和多种重大疾病的易感基圆,由此,我们可以期望,在不远的将来,人类将进入一个自我认识的全新对代,人类战胜癌症,心血管疾病,艾滋病等重大疾病指日可望t三,计算机与生物医药医疗器械产业计算机科学与生命科学的结舍形成了生物信息学,从而能快速地分析所得到的信息,能使生物学家更好理解生命现象和疾病发生过程,也使药物科学家发现更好的新药,由此产生新兴的医药信息学。医药信,学这一门前沿的学科,也是取计算机科学的概念,规则,原理方法和技术与医学结合,其结果与传统的医药信息处理的概念发生了根本的变化。如:计算机的辅助设计和高效筛选技术在新药研制中起着很天的作用。

传统的化合物合成一次只能合成一种药,最近由于分子生物学,分予药理学的进展,为组合化学合成提供了合成数为数以万计新化舍物的思路,计算机的辅助设计能充分适应数以万计的参数的变化,能充分考虑各种参数的组合方式,实现高效筛选形成成千上万个的样品,使合成的化各物更好地适应治疗疾嫡的需要。所以,现在美国新药的研制l正在以空前速度发展着,以1996 年上半所为例,美国FDA 批准的有 16 种生物技术创制的新势,还有150 种新药正在临床 试验阶段,这种速度与传统的制药方法是一个显明对 我4II_k海对生物医学的发展十分重视,90 年代 1997 院士论坛来,大力地支持生物医药产业的发展,并希望它成为 21 世纪上海的支柱产业之一,目前已在浦东张江建立 了国家生物医药产业基地,为上海的生物医药发展创 造了前所未有的有利条件。 种类繁多的医疗器械工业是高度依赖于相关工业 部门的基础技术的发展,依赖于医院对医疗器械的尽 全尽美的追求,改进,完善以及不断地更新换代。因此 医疗器械的发展与创新受到医工双方的相互变化的影 响。如计算机技术和信息教学化处理技术的发展,推动 了以计算机断层扫描技术(ComputerTomogmphy, cT)为基础的现代医学影像数字成像技术和设备的发 展,相继发明了x 射线CT,核磁共振MRI,核医学正 电CT(PECT),单光子CT(sPECT),Dopller 维血流成像技术等技术密集型的现代医学成像设备,综合运用现代电脑技术和放射线技术,被称为无血手 刀应用,正在研制的聚焦超声波照射和激光枪等都是技术密集性的高科技附加值高的医疗器 械,是国内外医工合作,共同研究的热点之一。

此外,占数量最多的中档的,普及型的医疗器械也 是面临着产品的改造与更新换代紧迫性。我国医疗器 械工业针对国内医疗器械市场的需要及市场竞争的形 势,吸收国外先进技术,提出了一系列改造老产品的指 标。如对治疗,化验,理疗,保健器械,仪器设备都做到 自动化,智能化,教学化图像;对辐射剂量小的中,及大 功率中频x 线机要实现计算机拉帝】的数字图像处理; 对单项或综合型的生化权要实现自动化,智能化;对电 子内窥镜要实现智能化控制,诊断与介入治疗相结合; 对各类激光医用权器都要做到微机实时控制,对麻醉 和呼吸等急救进番都要做到智能化等等。由此可见,由 于电脑技术的综合应用,使各类医疗器械都要泉做到 自动化,智能化,数字化,微型化,更能受到市场的欢 样,朝着微型或超微型方向发展。据最近撮导,德国法兰克福医院医生采用最新研制的微型器械成功地为 患者进行胆结石取出手术,腹部刀口只有l 厘米,整个 手术是在计算机控|;l;6 下进行的。9o 年代以来,德国,日 本,美国等国家均投入大量的资金从事微型医疗器械 和开发。上海交通大学采用先进技术研制成功的微型马达,将在治疗心血管病,人造0 脏以及内窥镜 等方面大有用武之地,在医学上将有广阔的应用前景 四,计算机科学与新的医疗技术 远程医疗(舍远程放射学,远程病理学,远程电 学,远程诊断),电信医疗,家庭医疗保健工程等术语对 现在的人们来说已经不是很隋生了,它们集医学,计算 机技术,通讯技术,多媒体技术于一体,是9o 年代医学 领域中的重要高科技之一 1。

远程医疗(Te1e—Madicine) 信息高速公路的发展,不仅使遥远的两地之间能 送电子邮件,文件,发市公告,查询信息,而且能传输声 音和图像,同时又随着医学图像处理,图像压缩和传输 技术,计算机网络技术的发展和国际五联网韵开通,使 国际,国内髓专业或各专业之闻的专家会诊提供了可 能性,提高了诊断和治疗水平,促进了医院等医疗部门 之间的合作,把医疗工作推向社会化,国际化,打破了 传统的医疗各单位的封闭式格局。 9o 年代起,美国,日本,欧共体以及我国都试行远 程医疗会诊主要是1979 年联合国发射的四颗地球同 步通讯卫星为核0,培系统已成为由65 个国家1。85 万部电话组成的国阵合作组织;运用于航天,航海,边 缘地区等特殊环境卞的医疗服务。1994 年美国经远程 医疗会诊的病例有1000 余侧,典型的实铡是美国等边 缘地区发生事故后,稿人受伤需要治疗,诊所医生通过 1nternet 和该稿人的保健医生联系,调用痛倒和X 片,并进行了医疗讨论。又如在南美洲举行长距离汽车拉力赛,测选手心脏搏动频率可通过随身带的心脏 监护权,在32 秒内记录下心电图,并把它传送到巴黎, 供专家直接监视。

医学远程会诊系统的建立,将会实现国际,国内同 专业或各专业之间专家的综合会诊,有科提高诊断和 医疗水平。我国在卫生部直接领导下,建立了中国垒卫 医疗网(cHD4A,DDN),这是我国医疗卫生系统的主 要基础建设,已有2O 家重点医院上网试行,但是要建 立一十实用性很强的医学远程会诊系统,需要有一个 大客量的宽带通讯网络。所以不菅是DDN 或卫星网 的发展都存在着田难,其中最主要的就是建网的建设