序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇神經外科醫生論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

與印象中的外科醫生不同，張榮教授清瘦儒雅，不像是手術室里要站臺十幾個小時做手術的外科醫生，也許因為是兒科方面的專家，所以心“年輕”，外貌也很年輕。

小兒神經外科≠成人神經外科縮小版

“神經外科還分小兒版，年紀小的單獨分出來是因為比較‘小’嗎？”結果張教授認真地說：“小兒神經外科絕不是成人神經外科的縮小版，單獨把它分出來作為神經外科的一個亞專業是特別有必要的。小兒因為生理上的特殊性，所以有很多疾病是成人并不會出現的。”

張教授在2002～2005年間分別在德國梅茵茨大學神經外科與美國加州大學舊金山分校（UCSF）醫學中心神經外科做訪問學者，在國外學習小兒神經外科的專業知識。回國后就著重開展臨床亞專科工作，2005年華山醫院神經外科正式成立小兒神經外科亞專業組，建立并完善了這個神經外科中的小眾亞學科。

小兒神經外科有自己的特點特色，絕不是成人神經外科的縮小版。比如從先天性疾病來講，主要以小兒神經系統的畸形為主，包括多種類型，且很多類型在開展成人神經外科時并沒有留意到，所以處理上會有些不正確，如小兒的脊柱裂，以前只知道切除包塊，關閉閉合不全的椎管，但其實更要注意修補缺損、切除瘺管和重建神經管的過程。另外，從小兒神經系統腫瘤來說，小兒神經系統腫瘤有的并沒有成人版。有的成人惡性腫瘤惡性程度非常高，即使手術后預后亦不佳。但有些小兒的惡性腦腫瘤手術后，配合個體化治療，生存十年以上的非常多。

小兒腦腫瘤早發現

兒科醫生也叫“啞醫”，因為孩子的表達還不夠成熟，會影響對疾病的描述。張教授把臨床上見到的兒童分為“小小孩”和“大小孩”。對于“小小孩”，如一歲以內的嬰幼兒，他們不會表達不舒服，得靠大人發現。張教授說，如果發現小孩子習慣于用一側手，另外一側的手不大用，這時就要懷疑小孩子不活動的那側肌力是否比較差。另外，發現小孩子哭吵得很厲害，或者出現驚厥等，家長都要足夠重視。對于更小的、頭顱囟門還沒閉合的小孩，如果顱內壓高，則短期內頭圍會增長過快，甚至眼睛不愿意往上看，這點也需要引起家長注意。孩子頻繁嘔吐也要當心，小孩子嘔吐雖然常見，但是經常性、噴射性的嘔吐還是應該提高警惕，排除胃腸道疾病后，可篩查是不是有腦部疾病。

至于“大小孩”，早期最常說的癥狀是頭痛，家長可發現孩子有走路不穩、眼睛看東西看不清等癥狀。其中有的小孩子到腫瘤很大了才會發現，如腦室內腫瘤早期視物不清并不明顯，等到視力很差了才來看，也就是等到腦積水出現，頭痛、嘔吐，甚至看不見了才來就診。這時候疾病往往已經到后期了，腫瘤往往已經長得比較大了。

“大小孩”如果出現視力改變，當然首先要查一下視力能不能矯正，視野有沒有縮小。比如鞍區顱咽管瘤，在視交叉前的腫瘤，孩子會有雙顳側偏盲，兩邊看東西就看不到，視力改變，視野縮小。有時候視物改變會伴有特定的癥狀，如愛飲水，多飲多尿，甚至有早熟現象，這時就要考慮孩子腦部鞍區是否有病變。

神經系統腫瘤沒有有效的預防方式，只能盡力做到早發現。張教授建議，如果有直系親屬患過相關疾病的，如神經纖維瘤病、血管母細胞瘤，可以通過早期篩查血液，初步了解基因有無改變。

神經導航助精確切除病灶

目前小兒神經系統腫瘤的治療優選手術切除，術后病理診斷報告對確診腫瘤類型非常重要，關系到腫瘤的類型及分期，是指導后續放化療治療的重要指征。雖然有的生殖細胞瘤不手術，直接放化療效果也不錯，但不知腫瘤類型和分期，對臨床放化療劑量及用藥都會有影響。

張教授說：“以前手術開展的比較少，是因為許多腫瘤生長部位很難手術，比如說松果體區、鞍區，從以前的技術、設備角度來講，很難做到全切除。有的松果體區腫瘤因為手術難，醫生覺得手術風險太大就放棄了手術，直接去做放療、化療了。但因為沒有拿到最后的病理診斷，所以很多放化療效果并不好。更有甚者，由于未能切除腫瘤，一些良性的腫瘤因得不到適當治療而貽誤病情。”現在，通過顯微外科技術，就可以相對安全地切除腫瘤。對于位于功能區的腫瘤來講，通過神經導航和神經電生理監護技術，可以精確地標明功能區，準確定位腫瘤，很小的腫瘤都能找到，使腫瘤能切除干凈，且危險區的提示又能讓醫生避免手術觸碰功能區而造成損傷。張教授說，現在能夠通過手術治愈更多的患者，作為醫者，他還是很受鼓舞的。

兒童神經系統腫瘤手術后康復比成人要好，因為小孩子正處于不斷發育的過程中，其神經系統重塑性好。對于惡性腫瘤，放療和化療是很好的控制腫瘤復發的方式。一般來說，5歲以上小兒可選擇放化療，5歲以下的患者一般不建議放化療。

亞專科，術業更專攻

小兒神經系統疾病包括神經系統腫瘤、先天性畸形、腦血管疾病、癲癇等。國內小兒神經外科起步較晚，但經過幾代醫家的努力，于2006年成立了中國小兒神經外科專家委員會，2013年成立了中華醫學會神經外科分會小兒神經外科學組。張教授介紹說，上海目前除了華山醫院以外，開展小兒神經外科的醫院尚有上海新華醫院、上海兒童醫學中心、上海兒科醫院、上海兒童醫院等。小兒神經外科亞專科的分出及學會的成立，很大程度地推動了小兒神經外科的發展，使學科間的交流更充分、更有效。

華山醫院自從2005年開展小兒神經外科亞專科以來，特色做神經系統腫瘤、血管畸形、煙霧病等疾病的治療。科里年齡最小的顱內腫瘤患兒6個月不到。在小兒中樞神經系統排名前5位的腫瘤中：髓母細胞瘤的腫瘤全切率為90%以上，結合術后放化療，5年生存率達到80%左右；顱咽管瘤的全切率為95%以上，其中三腦室內的顱咽管瘤全切率為90%以上，次全切除后行伽瑪刀輔助治療的5年控制率達100%，術后無昏迷、癱瘓等早期嚴重并發癥；5年來對于中樞神經系統生殖細胞瘤進行了系統的研究，并總結了臨床經驗，通過先手術切除或活檢以明確腫瘤性質，再根據腫瘤具體類型進行個體化綜合治療以達到最佳治療效果，療效達到甚至超過國際同期水平。在對于顱裂腦膜腦膨出、脊柱裂脊膜脊膨出、小兒腦血管病的手術治療也取得了令人滿意的長期療效。

篇(2)

博觀而約取厚積而薄發

自2002年于暨南大學攻讀碩士學位起，楊榮騫選擇現代醫療儀器作為研究方向，不僅在電子信息、計算機應用與儀器儀表的理論和設計方面打下堅實的基礎，而且擴展了基礎醫學知識，緊密結合臨床對醫學儀器的需求，負責企業規劃的多項醫療器械新產品的研發，完成了婦產康復治療儀、LEEP手術系統等5個產品的研制。

在上海交通大學攻讀博士學位期間，他師從中國無創醫學領域開拓者之一陳亞珠院士從事腫瘤物理治療領域的研究。深入研究實時溫度測量的理論和技術，提出了基于結構光的三維紅外成像方法，在結構光系統標定、三維表面數據快速重建等方面取得了創新性成果。發表SCI論文4篇、EI論文3篇，獲國家發明專利授權1項。

進入華南理工大學生物醫學工程系任職后，楊榮騫組建和帶領由青年教師、博士生和碩士生組成的科研小組，開展以手術導航、心功能評價和放射治療等為特色方向的理論與應用研究，主持承擔國家自然科學基金及省、市級科技項目多項。提出基于配準的四維心臟圖像全自動分割、精確近紅外攝像機標定、標記點自動提取與立體匹配等新方法，設計高精度近紅外光學定位系統，完成了手術工具的標定、跟蹤定位等算法。發表學術論文25篇，其中SCI論文3篇、EI論文7篇；申請國家發明專利6項，其中授權1項；獲軟件版權1項。

緊跟前沿科技結合臨床應用

隨著生活水平提高和生活方式變化，人類預期壽命在延長，但心血管疾病發病率和死亡率也在不斷上升，對國民健康形成巨大威脅。心血管疾病的早期診斷和預防已成為全球關注的重大問題。在心臟醫學影像領域，常見的有MRI、SPECT、CT、US等，基于不同圖像來源可重建出不同精度的模型。近年出現的雙源CT（DSCT），為采集清晰動態的心臟圖像提供了可靠的影像學保障，可實現在無需使用β-受體阻滯劑和不受心率影響的情況下對心臟病患者進行成像。CUDA（computeuni fieddevicear chitecture）是建立在圖形處理單元（graphic proces singunit，GPU）基礎之上的通用計算開發平臺，通過它可以將GPU視為一個并行數據計算的設備。利用DSCT提供的良好的心臟斷層圖像，結合GPU并行計算能力，為可視化心臟輔助診斷系統的研究提供了良好的醫學影像學和計算機基礎。

緊跟這項前沿科技，楊榮騫主持完成了“基于GPU的心臟DSCT系列圖像精確分割技術及三維可視化研究”（中央高校基金面上項目），采用基于模板的配準技術實現創新的四維心臟圖像的全自動分割，不僅大大減少了醫生半自動分割圖像的時間，而且提高了分割精度。通過與廣州總醫院放射科密切合作，還獲得了冠脈灌注測評和動態心功能評價方法等相關研究的新成果。將進一步結合臨床影像數據和醫學專家知識，構建符合國人特征的具有臨床應用價值的輔助診斷和評價模型。

在腫瘤開顱手術前，須先進行手術入路規劃。目前，神經外科醫生一般是根據影像學提供的病灶信息，結合自己的經驗，采用定性的方法設計勾畫開顱部位。由于對腫瘤的形態、尺寸及空間位置不能精確量化，往往造成較大切口引起更大損傷，也可能因反復探查而拖延術前計劃時間。依靠經驗定性方式的入路規劃也不利于術中腦功能區保護和有效完全切除腫瘤。如果采用立體定向頭架或神經外科導航系統，則能精確定位腦部腫瘤，且正確引導手術入路的方向和深度，但費用昂貴、操作繁瑣，難于在醫院普及。

為克服人工經驗方法的不足，提高定位精確度，減小手術損傷，保障手術的有效性和安全性，楊榮騫團隊成功研究一種不依賴昂貴設備，且操作簡便，易于掌握的輔助腫瘤開顱手術入路規劃方法和軟件，基于術前檢查獲取的醫學影像數據，確定腫瘤病灶的三維形態和空間位置，對腫瘤、頭皮表面和設定標志點進行三維可視化重建。在這個虛擬半透明可視化模型中可直觀地看到腫瘤在頭皮的投影，人機界面能夠輔助醫生進行手術入路規劃設計，以實際尺寸等比例打印方式輸出規劃結果。該項技術與廣州總醫院神經外科合作研發，并得到臨床試用60多例，明顯比人工經驗方法提高了定位精確度，減小了開顱創口，縮短了入路規劃時間。該成果的進一步研究發展，將結合生物力學機理研究有效抑制開顱后腦漂移對腫瘤定位的影響，把電刺激獲取的腦功能區位置映射到MRI影像中為醫生提供更豐富的信息規劃手術路徑。

致力導航技術延伸醫生視覺

手術導航為微創手術提供了重要的輔助手段，從一開始就在神經外科中得到應用和大力發展，特別是對顱腦腫瘤手術治療而言，實現了手術醫生的視覺延伸。通過術前計劃和虛擬導航輔助制定詳盡的手術計劃，指導術中精確定位，對提高手術精確度，保障手術安全有效，提高手術效率發揮了極大作用。手術導航是現代醫學影像、雙目視覺、虛擬可視化、立體定向等技術與計算機應用技術有機結合構成的醫療儀器系統，目前的手術導航產品最成熟的技術主要是在術中導航精確定位部分，已經可以達到較高的跟蹤定位精度。關于術前計劃部分，主要是虛擬手術研究領域的相關進展，在CT、MRI圖像融合技術及應用軟件方面取得較好成果，但是還未有機地融入到手術導航系統中。此外，手術導航的術后評估方法已經逐漸進入研究關注范圍，但現有進展不夠深入，基本未形成示范性有價值的指導。

鑒于導航技術在現代醫療設備中的重要地位和面對關鍵技術難點提出的挑戰，楊榮騫主持承擔了“高精度近紅外光學導航技術”（中央高校基金重點項目）和“手術導航中高精度大視場光學定位技術研究”（國家自然科學基金項目）。由于光學定位技術具有定位精度高，使用靈活，基礎技術較成熟等優勢，且得到廣泛的應用，因而選擇光學定位技術構建系統并深入開展導航技術研究。仔細分析了目前光學定位技術存在的兩個主要缺點：一是光學成像設備受攝像機有效視場限制，使得手術必須在攝像機的有效視場范圍內完成；二是手術中光線容易被阻擋。醫生只能調整成像設備或者手術工具到合理的位置來完成定位，給實際使用帶來了很大的不便。楊榮騫提出創新的能夠自動跟蹤手術工具的大視場高精度近紅外光學定位技術，達到克服上述缺陷的目的。每個攝像機的內外部參數都通過光學測量精確標定，實現了多件手術工具高精度定位和實時跟蹤。基于FPGA（現場可編程門陣列）新設計了一種近紅外光學定位單元，實現多攝像機的動態圖像信號同步采集，很好地消除了由于圖像采集不同步而產生的抖動現象。

篇(3)

懷著對徐林主任的深深敬意，筆者近日拜訪了這位骨科神經學創建人。見到徐林主任時，他剛做完7臺骨科手術，雖然已是疲憊不堪，但他依然耐心地接受了記者的專訪。他說話時，渾厚的聲音中蘊含著一種堅定的氣質，炯然的眼神里透射出一種執著的信念，豐富的談話中體現了一種創新的精神……

我國第一位骨顯微外科博士

1976年，徐林畢業于白求恩醫科大學。“”當時剛剛結束，各行各業百廢待興。年輕的徐林在“大外科”、“大骨科”的輪轉性臨床工作中任勞任怨。一邊刻苦鉆研理論知識，一邊龐雜精煉實踐技能。經常得到患者的贊譽。在這個階段。他學到了作為一名好醫生應該具備的首要條件――勤學苦練，求知為患。

1979年，積累了一定臨床經驗的徐林在極度求知欲的促使下，脫產攻讀了碩士研究生，不僅再一次錘煉了自己的醫學理論知識。也開啟了他醫學科研的大門，使他向醫學的前沿陣地邁出了第一步。

1982年。碩士畢業后的徐林再一次回到白求恩醫科大學附屬醫院從事臨床工作。他像一個回歸前線的戰士，帶著更飽滿的激情和更為精練的知識來到患者中間。以全新的姿態和病魔戰斗。他把自己的“陣地”規劃到骨科領域，但同時也不斷地汲取其他學科的知識和經驗，并靈活運用；尤其是對與骨科關聯緊密的神經外科，他同樣潛心研究，這為他的臨床工作帶來了很多意想不到的收獲，也為他多年以后創建“骨科神經學”打下了堅實的基礎。

1984年，徐林憑借超乎尋常的毅力考入上海醫科大學，成為世界“斷肢再植之父”、著名骨科與顯微外科專家、中國科學院院士陳中偉麾下的第一位博士研究生。也是我國第一位骨顯微外科博士。在陳中偉院士的精心培育和徐林自身的不斷努力下，他的整體醫療技能和醫學知識突飛猛進，并且在我國醫學界樹立了自己獨特的醫學理念和創新思維。

1987年，在徐林的博士論文答辯會結束后，陳中偉院士在接受記者采訪時曾預言：“這個經過艱苦磨練而成長起來的新秀，有一種與眾不同的創新欲。他將來會帶動一個學科的發展。”

東方腦癱SPR手術的奠基人

1987年，徐林在國際上率先開展了“吻合血管的神經移植術修復臂叢神經缺損”研究。同時。還在北京博愛醫院參與創建了“中國康復中心”。徐林就像一個動力十足的火車頭。在醫療領域里勇往直前地奔跑。以其創新性的工作理念帶領整個學科的飛速發展。

腦性癱瘓是小兒時期常見的神經系統疾病之一。占出生人口的4‰左右，其致殘率高，治療與康復均較困難。故一直是骨科、神經外科和康復醫學領域的難題之一。徐林教授自20世紀80年代后期開展了一系列有關腦癱痙攣的基礎實驗和臨床診治研究，其中包括腰骶神經根的解剖學研究，腰骶神經根的組織化學研究，有關“選擇性脊神經后根阻斷術”(SPR)的誘發電位研究、動物實驗等，均取得了重要進展和突破。

1990年5月，徐林率先在亞洲將SPR應用于臨床治療腦癱下肢痙攣，并對手術方法進行了一系列重要改進。痙攣解除有效率達95％以上，功能改善率達80％以上。截至目前，已完成手術8000余例，這是國際上完成手術例數最多、資料最完整、治療效果最好的一組病例。

1991年12月，徐林在SPR成功的基礎上，在國際上開展了首例“髓外選擇性頸段脊神經后根切斷術”，治療由腦癱引起的手與上肢痙攣的病例，獲得明顯療效。截至目前，已完成手術500余例。

SPR改變了傳統的腦癱外科治療模式，使其痙攣解除效果與功能改善效果大幅度提高，這一技術引起了國內外同行的高度重視。截至目前，全國已有近百家醫院先后采用SPR治療腦性癱瘓。SPR被稱為全球腦癱外科治療最重要的進展之一，成為腦癱外科治療的重要里程碑。

為了推廣此項技術，1991年，徐林與有關工程技術人員合作，自主研發了適于普及SPR手術的“神經閾值測定儀”，改善了以往該手術必須使用肌電誘發電位的傳統方式，更有利于該技術在基層醫院的推廣，該測定儀已獲得國家專利。

為了進一步提高腦癱療效，徐林又開展了針灸和中醫藥對復雜難治性腦性癱瘓的攻關研究。1993年，徐林被推選為中國小兒腦癱康復專業委員會副主任委員。1994年，被吸收為美國科學進步協會國際會員。1995年，徐林應邀赴美講學，介紹了SPR在中國的成功經驗，受到國外專家的高度關注，并被國外同行譽為“東方SPR的奠基人”。1997年，中國腦癱外科專業委員會成立，徐林眾望所歸出任主任委員。目前，徐林創新的SPR治療腦癱技術已居國內領先地位，并躋身國際先進行列。

徐林除了在骨科腦癱領域的研究和治療外，還擅長治療頸椎和腰椎病變、脊柱脊髓疾病和損傷、關節退行性病變、脊髓拴系綜合征，及以臂叢損傷為代表的周圍神經損傷、神經傷殘后遺癥等，在骨科創傷、骨腫瘤方面也有很深的造詣。自1992年以來，徐林完成的500余例脊柱脊髓畸形、脊髓拴系綜合征手術，是目前國際上數量最多的一組病例。

徐林在多年的骨科臨床工作中，不僅積累了豐富的臨床經驗，也開拓性地開展了一系列工作，受到國內外同行的矚目。2003年，徐林在國內率先將納米人工骨應用于臨床，被評為“2003年度中國醫學十大新聞”之一；同年，他在亞太地區首創“導航引導下關節置換手術”，以及術中CT脊柱導航脊柱開放和微創手術，大大提高了關節和脊柱手術的精確度，從而開創了中國骨科手術的智能化時代。

迄今為止，徐林完成各類骨科手術12000余例，其中約8000例為頸、腰段選擇性脊神經后根阻斷術，是目前國際上該手術例數最多、療效最好的一組病例。在徐林的行醫生涯中，“首創”和“首例”出現的字眼最多，這充分體現了他在擁有扎實的醫學基礎和基本功下，發揮出了他獨具一格的創新精神。

骨科神經學的創建者

1993年，徐林來到北京大學人民醫院工作，并于1997年創建了全球醫學界第一個“骨神經科”。同時，徐林還從基礎到臨床，從教學到科研，從理論到實踐。全方位地創建了一門新的醫學學科――骨科神經學。

骨科神經學是根據人體的“骨骼神經系統”，將“骨骼、脊髓、脊神經等周圍神經”整體聯系緊密的區域劃分出來，將其作為“骨和神經”綜合在一起為研究對象的學科。例如，“脊柱脊髓區”是

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針對臨床上多見的腦癱、脊柱裂、脊柱脊髓外傷等疾病的研究和診治。在以往，這些區域是由臨床上神經外科或是骨科兩個不同的科室單獨給予處理的，由于學科的界限和局限性，成為醫學上的盲點或是邊緣地帶，故該科學研究進展緩慢。徐林通過自身的綜合素質和研究，打破了這種學科間的壁壘，更科學地、全面地進行新的劃分，并且在l臨床實踐中發揮了卓越的貢獻。

醫學新學科的創建，與徐林獨特的人生經歷和綜合理念分不開，更與他的創新精神和開拓意識密切相關。徐林從一名醫學生到一位醫生，經歷了反復的理論知識學習和臨床工作技能實踐，打下了堅實、廣博的醫學理論知識基礎，又在骨科和神經科領域具有極其深厚和精湛的造詣，他將骨科學的邊緣領域和神經科學的邊緣領域經過科學地綜合和創新，從而開創了醫學的一個新園地。

2002年，徐林作為特殊人才被引進到北京中醫藥大學東直門醫院，并擔任骨科學部主任、骨科教研室主任、博士生導師、博士后合作導師，享受國務院特殊津貼。在他上任后，對骨科狀況進行了細致的分析，并根據其特點對骨科的發展制定了詳細的規劃。以開創特色鮮明的中西醫結合療法、打造國內骨科領域的領軍團隊、開展創新項目等為指導思想，快速提高團隊整體業務水平，為病人提供更完善的服務。

2003年8月及2005年9月，徐林先后為兩名世界罕見的“寄生性不完全性連體嬰”(“三腿寶寶”)成功完成分離手術，經全世界100多家新聞媒體報道，引起了國內外社會及學術界的極大震動和關注，為中國醫學界贏得了贊譽。

2005年，徐林帶領的骨科學部成立了“小兒腦癱康復中心”，一方面鞏固、改善了小兒腦癱外科治療的效果，另一方面有利于培訓骨科醫生治療腦癱的全面技能。其指導理念正是徐林“將骨科、神經科、康復科整合在一起”的“綜合理念”，解決了目前腦癱治療中存在的“外科醫生不懂康復，康復醫生不懂外科治療”的弊病。真正實現了腦癱治療三原則――解除痙攣、矯正畸形、實用康復，并且制定了完善的腦癱術后康復治療常規。該中心對小兒腦癱及畸形的治療采用手術與針灸、手法康復、中醫藥調整相結合，提高了手術及圍術期的安全性，同時縮短了患者恢復時間，提高了患者功能改善效果。2006年，該中心因為在治療小兒腦癱領域所取得的成績，被指定為“國家民政部腦癱定點治療中心”。

篇(4)

傳承榜樣品質

說到華山醫院內分泌科，就不能不提到一個人——鐘學禮。青年時期的鐘學禮教授，自強不息、學識廣博，能勝任呼吸、心臟、血液、消化等多專業的主治醫生工作，這些為鐘學禮教授成為杰出的醫學家打下了扎實的基礎。1950 年，鐘教授為上海醫學院（復旦大學上海醫學院前身）創建了代謝內分泌專業組，是當時國內最早成立的內分泌專科之一，并于20世紀80年代在國內首先受衛生部委托連續舉辦了7屆全國內分泌代謝病進修班，為全國各地培養了大批內分泌代謝病的學科帶頭人。鐘教授作為我國代謝內分泌病學科的奠基人之一，為我國代謝內分泌病學的發展作出了杰出的貢獻，他在1980年領頭進行的全國14個省市近30萬人糖尿病患病率調查，為我國糖尿病的防治提供了重要數據。

如今，華山醫院內分泌科在前輩們打下的雄厚的工作基礎上，在學科帶頭人胡仁明教授和現任科主任李益明教授的帶領下，堅持“特色立科、創新興科、人才強科”的發展戰略，持續保持科室各項醫療業務的全面發展，形成了總體實力不斷提高、特色項目特色鮮明的格局，并于2011年獲評衛生部臨床重點建設專科。糖尿病慢性并發癥和神經內分泌疾病診治兩大主要特色發展方向已初具規模，同時內分泌科還在“個體化治療”理念的指導下，不斷探索糖尿病的社區防控新模式。

特色立科

微循環障礙、微血管瘤形成和微血管基底膜增厚，是糖尿病微血管病變的典型改變。微血管病變主要表現在視網膜、腎、神經、心肌組織，其中尤以糖尿病腎病和視網膜病為主要。糖尿病微血管并發癥的診治是華山內分泌科重點發展方向之一，胡仁明教授帶領華山內分泌科一直致力于解決糖尿病微血管并發癥的疑難危重病人及尋找早期診斷指標和新的治療策略。在國內較早報道了社區糖尿病慢性并發癥患病及衛生經濟學情況，發表SCI論文25篇，為上海市乃至全國糖尿病慢性并發癥的防治提供了重要數據。10余年間華山內分泌科不斷摸索糖尿病腎病早期診斷指標，較早建立了糖尿病腎病診斷決策樹等。近期還拍攝了電視劇形式的糖尿病防治宣傳片，為研究和指導社區推廣糖尿病防治適宜技術、減少糖尿病及其并發癥的發生、尤其是降低因糖尿病腎臟病變所致透析的比例不斷努力。糖尿病引起的心肌病變已經越來越受到大家的重視，周麗諾教授領銜的課題組在該領域做了大量的臨床和研究工作，特別在糖尿病自主神經病變方面具有特色。

依托華山醫院神經外科的優勢，神經內分泌已經成為華山醫院內分泌科重點建設和發展的主要亞專科方向，近年來得到了快速發展，已經形成多學科合作的鮮明特色，并取得了很大的成績，造福了越來越多的患者。在李益明主任的積極推動和神經外科、放射科等各兄弟科室的努力配合下，對神經內分泌疾病尤其是垂體瘤、垂體功能減退、尿崩癥等，形成了與國際一流醫療中心接軌的多學科合作一體化診療模式，大大地提高了診療速度，方便了患者。在李益明教授的領銜下，內分泌科開設了垂體專病門診，由主任醫師親自坐診，為神經內分泌病患者提供優質的診療服務，吸引了越來越多來自全國各地的患者。關注神經內分泌疾病患者的糖脂骨代謝異常，并進行研究，深入探尋中樞下丘腦對代謝的調節作用。開創新技術新項目，如通過雙側巖下竇靜脈采血技術提高庫欣綜合征的鑒別診斷水平，通過全垂體功能替代和生殖功能重建幫助垂體功能減退患者重新過上正常人的生活。

曾有一位女病人，新婚不久后發現出現了閉經癥狀，后經診斷發現生長了垂體大腺瘤。神經外科醫生成功手術切除了她的垂體腫瘤，但她仍未能恢復垂體功能，手術后只能依靠多種藥物維持正常激素水平。能成為一位母親一直是她最大的夙愿，抱著試試看的心態，她來到了華山醫院內分泌科，得知自己還有機會懷孕做母親時她欣喜萬分，后來在醫生的指導下，通過調整激素使用劑量，并通過內分泌科和輔助生殖醫學專家的治療，她成功懷孕并順利分娩，喜獲千金。

李益明教授介紹，華山醫院近十年來積累下多達數萬例的下丘腦垂體疾病病史資料，這不單在國內而且在國際上也是屈指可數的寶貴資源。近年來，在多學科整合的疾病診治模式指導下，已經建立了相應的患者資料庫，組建了專門的多學科合作醫療團隊，對為數眾多的患者進行個體化的診斷和治療。

社區糖尿病“三二一綜合防控”

隨著糖尿病診療領域循證醫學證據的積累與新型降糖藥物的涌現，臨床可選擇的降糖藥物及治療策略不斷增加，但同時也面臨更多的困惑、抉擇與爭議。2012 年美國糖尿病學會（ADA）和歐洲糖尿病研究學會（EASD）《2 型糖尿病高血糖管理立場聲明》以全新的面貌公開，著重強調了個體化降糖方案的重要性。

李益明教授告訴筆者，其實“個體化治療”理念由來已久，最早被應用于腫瘤疾病的治療，由于每個患者病情不同，為了最有效地控制病情、取得最好的療效，同時盡量減少并發癥和副作用，腫瘤治療最早實現了個體化治療。以患者為中心的個體化治療，對于糖尿病治療來說，就是在對糖尿病患者設定治療方案和血糖控制目標時，要綜合考慮患者的個體情況，包括患者對治療的態度、發生低血糖的情況、合并癥及并發癥、預期壽命等，從而根據不同的情況，設定不同的治療目標和治療方案。如果實現個體化治療，首先獲益的是患者，為每一位患者量身定制的治療目標和方案，可以有效提高治療效率、改善患者發生低血糖的情況、減少并發癥。同時，個體化治療會考慮患者對治療的態度，依從性也會較好。當然，個體化治療對醫生的要求會提高，需要在大量臨床經驗的基礎上綜合考慮患者情況。

據研究報道，我國糖尿病控制現狀令人擔憂。2009-2011年由中華醫學會糖尿病學分會進行的全國大規模“2型糖尿病患者HbA1C控制狀況調查”結果表明，中國近65% 的2 型糖尿病患者糖化血紅蛋白（HbA1C）≥ 7.0%，未達到指南推薦的血糖控制目標。李益明教授認為，造成糖尿病控制水平不夠理想的原因很多，其中一個不可忽視的因素是基層醫生也許了解指南，但可能并不了解針對每一個患者的方案應該在指南框架下進行調整，有時候完全靠指南治療，效果并不是很理想的。

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(一)背景及意義

二十一世紀我國將面臨人口眾多、交通擁擠、醫院容量有限,以及由于獨生子政策導致的日益嚴重的人口老齡化等一系列嚴重的社會問題,遠程醫療技術的發展可望為我們提供一個緩解上述問題的有效途徑。最簡單的遠程醫療形式是通過PSTN(公共電話網絡)進行心電(ECGs)的遠程解釋,但目前的遠程醫療技術研究與試驗則是伴隨當前IT技術的發展而發展的一個范圍更加廣泛,意義更加深遠的新興領域。它是現代通訊技術和計算機與現代醫學相結合的產物,它利用電子通訊及多媒體技術實現遠距離醫學檢測,監護,咨詢,急救,保健,診斷,治療,以及遠距離教育和管理等等。遠程醫療旨在通過提供一種管理良好、高效和跨越時空障礙的全新醫療保健服務模式,最終達到共享醫療保健資源,降低醫療保健費用,提高醫療效率和質量的目的。另外,在戰場救護,交通等意外事故危重病人的緊急處理等方面,遠程醫療技術也有很大的應用價值!廣義地講,遠程醫療是指醫護人員利用通訊和電子技術來跨越時空障礙、向人們提供醫療保健服務。根據不同的應用,遠程醫療又可分類為遠程監護,遠程治療,遠程會診和遠程教育等等。

(二)發展過程

最早的遠程醫療雛形可以追溯到1905年Einthoven等人利用電話線進行的心電圖數據傳輸實驗。但真正具有一定實用價值的遠程醫療系統在50年代才開始出現,該系統可以通過電話線和專用線傳送簡單的醫學數據。而在70~80年代遠程醫療開始利用電視系統傳輸醫學圖像,即以遠程放射醫學(Tele-radiology)為主。隨著現代微電子學、通訊技術、計算機及網絡技術的發展,在90年代人們開始實踐與評估該系統在遠程醫療咨詢、遠程教育、遠程專家會診等多方面的應用。近幾年來,隨著醫用數字影象設備如CT、MRI、B超以及DSA等的迅速普及,促使越來越多的醫院采用數字圖像存儲通訊系統(PACS,PictureArchivingandCommunicationSystem),逐步實現醫院的無膠片管理,為普及遠程醫療奠定了良好基礎。當前,遠程醫療系統技術的技術支持有:交互視頻影像設備(interactivevideo),高分辨監視器(high-resolutionmonitors),計算機網絡(computernetworks),蜂窩電話(cellulartelephones),高速開關系統(high-speedswitchsystems),以及以光纖和衛星通信為核心的信息高速公路等。需要說明的是,在目前的中國,由于網絡的普及面仍然十分有限,在一些中小縣城市,既缺少高水平的醫療專家又缺少足夠帶寬的信息網絡,患者的經濟能力也十分有限。在這種背景下,基于電話線的遠程醫療服務在一定程度上滿足了當前的需求,顯示出了一定的發展空間,值得國內的醫療電子企業重視。

(三)適宜范圍和初步的臨床效果

遠程醫療技術(Tele-medicine)最大的作用在于它對農村和不發達國家的那些得不到良好服務的人群提供健康護理服務。在這些地方,合格醫生的缺乏是一個很大的問題。其他需要遠程醫療的地方包括:邊遠的兵站,需要保密的地方,出院后病人的監護,家庭監護,病人教育,醫學教育等。有些醫學部門,如放射學(radiology),病理學(pathology)和心臟病學(cardiology),他們需要高保真的電子醫務數據和圖像為診斷服務,因而特別適合于采用遠程醫療。隨著遠程醫療技術的成熟,它能夠提供服務的醫學部門和范圍也會隨之相應地增加。比如,以下這些領域的遠程醫療實踐正在逐步增多:矯形外科學(orthopedics),皮膚病學(dermatology),精神病學(psychiatry),腫瘤學(oncology),神經病學(neurology),兒科學(pediatrics),產科學(obstetrics),風濕病學(rheumatology),血液學(hematology),耳咽喉科學(otolaryngology),眼科學(ophthalmol-ogy),泌尿科學(urology),外科(surgery)等。總的來說,有關報告顯示,遠程醫療提供了醫生與遠端之間的可靠的高質量的數據和音頻視頻通信。通過將遠程醫療和直接的醫生診斷相比較發現,二者沒有大的差異。這些初步的結果說明,遠程醫療提供了與醫院相當的服務質量。目前,遠程醫療已被成功地用于直接的病人監護,它明顯地改進了醫生的診斷能力和對病人的處理選擇。遠程醫療在臨床醫學中的作用已被完全證實,它的使用情況已經超過了立法和行政部門的步伐。因此,在未來健康監護工業的發展策略中,遠程醫療應是一個不可忽略的因素。一個重要的目標是實現兩個“所有”:方便地實現所有的醫學服務和面向所有的地方。

(四)遠程醫療系統與信息技術

很顯然,遠程醫療(Tele-medicine)應當有許多不同的系統和技術要求(分級的)。但大致可分為兩類:實時的(RealTime,RT)和先收集后處理的(store-and-forward,SAF)。對于RT交互模式,病人與現場醫生或護理人員一起在遠處,專家在醫學中心。對于SAF模式,所有相關的信息(數據、圖形、圖像等)用電子方式傳到專家處,在這里,專家的反應不必是立即的。在大多數情況下,幾小時或幾天后才能收到專家的報告。一種理想的遠程醫療系統當然是同時具備RT和SAF兩種模式,但顯然這種復合模式意味著顯著增加的費用。例如,一個理想的RT-SAF組合,需要在急診室內或附近有一個基站,并在遠處有多個對病人實施治療計劃的地方,那里帶有診斷室或移動的監護單元。基站需要有控制系統或工作站、在線的醫學數據庫、視頻相機和監護儀、微型耳機和話筒以及圖形圖像輸入設備。在遠端,需要有完全可移動的視頻相機和監護儀、各種診斷設備、圖形圖像輸入設備、PC或工作站等。如上所述,當前的技術可以使得遠程醫療系統具有可靠的高質量的數據和視頻-音頻通信(在醫學中心的醫生和遠端病人之間),能夠提供與到醫院就診相當的服務。隨著遠程醫療的范圍和廣度的擴展,需要進一步關注的技術和臨床問題包括:傳輸的圖像、視頻信息的知覺質量以及其他臨床完善性所要求的程序;當前技術能夠提供的檢查的透徹性,以及遠程醫療服務和當前臨床常規檢查的有機結合問題等。遠程醫療當中的一個重要技術成份是通信系統,它的基本的傳輸介質是銅質電纜、光導纖維,微波中繼,衛星轉發。一個混合的網絡可能是,衛星傳送用于很遠距離的情況,光纖用于視頻圖像,銅電纜傳數據、信號和控制信息。RT、SAF兩種模式的通信要求都可以預測。RT模式要求短時間內傳送大量的信息,它強調的重點是傳輸、交換和交互的時間。它的決定性因素是容許能力(傳輸速率和帶寬)。而SAF模式則對傳輸速率和帶寬的要求不大。只要能將整塊的數據傳送就行。一般的多媒體遠程醫療系統應具有獲取、傳輸、處理和顯示圖像、圖形、語音、文字和生理信息的功能。按照遠程醫療系統的組成劃分,它一般由三個部分構成:用戶終端設備,醫療中心終端設備和聯系中心與用戶的通訊信息網絡。不同的遠程醫療應用,對通訊系統和系統終端設計又有不同的要求。相應的設備費用也依要求的不同而變動較大。

(五)相關的有待解決的技術問題

仍然有待解決的,與遠程醫療全面、廣泛地實施有關的關鍵技術問題包括:數碼醫院的建立,目前有些醫院己有醫院信息系統(HIS)和圖像歸檔與通信系統(PACS—picturearchivingandcommunicationsystem)和DICOM(Digitalimagingandcommuni-cationsinmedicine)。醫院現有的這些系統是遠程醫療的重要組成部分,它們的擴展是建立遠程醫療系統的一個有利條件。此外,還需要建立標準的醫學信息庫;開發功能可靠、操作方便的終端設備•以及接口技術問題,因為遠程醫療系統涉及多種醫療設備與通訊系統的連接,建立通用的標準接口將會減少系統建立時的復雜程度和節省費用;系統加密問題,以確保醫療數據在通訊網絡傳輸中的安全性,維護病人的隱私權;家庭以及偏遠地區的寬頻通訊問題,初期通訊網絡的鋪建應考慮到遠程醫療的用途。目前,有關研究主要集中在:(1)人-機接口和通訊網絡的研究,主要解決各種信息的有效上網和傳送;(2)傳感器技術的研究,目標在于研制有源、無線和小型的換能器,實現生理信號的方便而可靠、準確而無損的測量;(3)各種先進的數據與圖像壓縮方法的研究,在盡可能減低有用信息丟失的同時,達到盡可能高的壓縮率,最終實現遠程醫療數據與圖形圖像信息的的高效傳輸;(4)醫學信息與數據傳輸安全問題的研究,為相應的立法等提供技術保證。

二、醫學成像技術與三維醫學圖像處理

(一)醫學成像技術

1895年德國物理學家倫琴發現了X射線,并被應用于醫學,產生了以X光照片為標志的醫學影象學。此后的整個20世紀可以說是醫學成像的盛世。面對各種紛紛涌現的眾多成像模式,我們不僅要問:這些成像技術各有何特點?它們的發展前景又如何呢?到目前為止出現的所有成像方法,幾乎都與核或電磁有關。如果從利用的電磁波的頻率高低上對醫學成像模式進行分類,在靜態場領域有電生理成像,低頻領域有阻抗CT,高頻領域有微波CT,光領域有光學CT,在更高的頻率領域有X線CT。其中X線CT早已進入實用的階段。此外還有利用磁場相互作用機制的磁共振成像技術(MRI)。加上最近受到重視的一些功能成像方法,如功能磁共振成(fMRI)和正電子發射斷層掃描技術(PositronEmissionTomography,PET)等,如此眾多的醫學影象手段提供了大量的有關病人的各種信息,包括形態的和功能的、靜態的和動態的等,被廣泛應用于診斷和治療,成為現代化中必不可少的手段和工具。

1•電阻抗斷層成像技術

電阻抗斷層成像技術(ElectricalImpedanceTomography,EIT)是近些年來興起的一項醫學成像技術。其基本思想是利用人體組織的電特性差異形成人體內部的圖像。它通過體表電極向人體送入一交流電流,在體表不同部位測量產生的電壓值,由此重檢一幅電極位置平面的人體組織電特性圖像。這種圖像不僅包含了解剖學信息,更為重要的是,某些組織和器官的電特性隨其功能狀態而改變,因此圖像也包含了功能信息在內。此外加上對人體幾乎無創傷、廉價、操作簡便等優點,EIT受到了日益廣泛的關注。但由于受到數據采集系統和算法等因素的限制,目前該技術并不十分成熟,基本處于實驗室階段。EIT技術根據測量目標的不同可以分為兩類:靜態EIT和動態EIT。靜態EIT以測量對象內部電阻(導)率的分布為成像目標;而動態EIT則是測量對象內部的電阻(導)率的相對變化量的分布為成像目標。由于動態EIT技術只需反映阻抗的相對變化量,相應地,其算法簡便、快速,可以實時成像,而且系統對具體目標形狀有較高的魯棒性。雖然由于假設條件難以滿足、推導過程不嚴格等缺點使得動態EIT的成像質量不高,但由于其對人體形狀和電極擺放位置的適應性強、能反映變化的信息等優于靜態EIT的這些優點,它已被用來進行臨床研究。相信隨著算法的改進和成像質量的提高,動態EIT有望在臨床上發揮更大的作用。

2•電生理成像技術

電生理成像技術指基于體表電磁信號的觀測,進行的體內電活動情況成像的技術。具體有心電磁和腦電磁問題兩大類。但兩類問題在技術上是密切相關的,它們分別是利用測量得到的心電圖(Electrocardiogram,ECG)和腦電圖(Electroen-cephalogram,EEG)來研究人體的功能。這里以腦電為例,其中又可以分為兩個層次,一為腦電源反演,一為成像。在成像方面,人們希望能從頭皮上獲得的空間分辨率較低的電位分布推算出皮層表面上空間分辨率較高的腦電電位分布,因也稱為高分辨率EEG成像。人們相繼發展了等效源方法(Sidmanetal,1992;Yao,2000),有限電阻網絡法(楊福生等,1999),和球諧譜分析方法(Yao,1995)。腦電源反演就是利用測得的頭皮電位,推算顱骨內腦電活動源的空間位置的一項技術。其具體方法有非線性優化算法和子空間分解算法。在這些方法中,大都是以某一時刻的電位觀測值為已知信息,唯有子空間分解算法是直接建立在一段觀測記錄之上,從而較好地同時利用了觀測記錄中的時間和空間信息,因而受到了廣泛的重視(Mosher,1992;堯德中,2000)。電生理成像技術與其它的醫學成像技術如CT、MRI等相比,具有其不可替代的獨特功能。它檢測的是生物體的自發(或誘發)的功能信息,是一種真正的非損傷性的成像技術,且可以進行長期檢測,而fMRI等只能檢測誘發的間接的功能信息。另外一個優點就是它具有很高的時間分辨率。目前的一個重要發展方向是,電生理成像技術與其它影像技術相結合(如EEG與fMRI結合),實現優勢互補,以得到兩“高”(高時間分辨率和高空間分辨率)的結果,幫助研究人員進行更精確的分析和判斷。

3•微波CT

微波CT可以說是一種比較新的成像模式,它是1978年才被提出來的。它的基本原理是:利用電磁波的傳輸特性,通過測定透過身體的電磁波來重建體內圖像。微波CT大體可以分為兩大類:被動測定型和主動測定型。被動測定型也可以稱為無源型,利用的是由生物體發出的屬于微波范圍的那一部分電磁波,如人體熱輻射等,最終獲得熱圖像(因此,類似的還有紅外成像);主動測定型也叫有源型,是用外部入射微波照射生物體,然后利用透過微波和反射微波重構圖像,獲得的是形態圖像。微波CT作為一種醫學成像模式,它的主要特點是,同X-CT相比更容易查出癌變組織;與超聲相比更有利于肺的診斷;不存在電離輻射的危險性。微波CT需要解決的最大問題是如何提高空間分辨率。要想提高分辨率,必須縮短波長,提高頻率,但波長愈短其在體內的衰減愈大。同時,微波在介質中傳播時產生的衍射和散射會造成重建圖像的模糊。所以提高微波CT的圖像分辨率是一件極為困難的工作。隨著技術的進步和圖像分辨率的提高,微波CT將很有希望成為新一代的醫學成像手段。

4•光學CT

光學CT也將是21世紀的重要研究領域。其基本思路是將光輸入待測組織,測量其輸出,重建該組織。由于人體對可見光是屏蔽的,但對紅外或紅外波段的光有一定的穿透能力,利用它進行斷層成像。光學CT大致可以分為內稟(Intrinsic)光學成像、光學相干層析成像、光子遷移技術成像等幾種。內稟信號指的是,由組織活動(如神經元活動)引起的有關物質成分、運動狀態的改變而導致起光學特性發生變化,而這種變化在與某些特定波長的光量子相互作用后得到的包含了這些特性的光信號。通過成像儀器探測到這些光信號的某一時間間隔內的空間分布,進而重建組織圖像。無損傷內稟光學成像方法近年來正加緊研究,以期用于人腦功能的研究。光學相干層析成像,即將光學相干剖析術(OCT)用于成像,它是采用低相干的近紅外光作為光源,采用特制干涉儀完成光的相干選通,這樣接收到的信號就只包含尺度相應于相干長度的一薄層生物組織的信息。若同時加以掃描,就能得到三維剖析圖像。OCT技術從提出至今雖然只有短短幾年的時間,但已表現出極為誘人的應用前景。目前它已在視網膜及黃斑疾病的早期診斷,皮膚、腸、胚胎檢測等領域發揮出巨大的作用。這種技術已成為國內外在生物光學方面的一個活躍點。利用靈敏的探測器和適當的重檢算法,就可以確定測量組織的光學特性。通過檢測組織的光學特性,可用于腫瘤診斷、代謝狀態動態監護、藥物分析及光動力學治療等場合。光子遷移技術成像(PhotonMigrationImaging,PMI)利用的是在紅光和近紅外光譜區,生物組織的某些不同成分對于光的散射和吸收表現出不同特性,而且在不同生理狀態下的組織光學參數也不大相同。高頻調控的正弦入射光經組織傳播后,由于吸收和散射延遲了光子行程時間,引起了相位和光子能量密度的變化,顯著和精確的相位變化體現了吸收的變化。光學方法正處于迅速發展之中,一方面,與XCT、MRI等其它成像方法相比,光學CT具有價格低廉、運行安全,另一方面,它體積小重量輕,特征信號容易獲得,技術發展成熟。光學CT還有一個吸引人的優勢是,它在空間分辨力和時間分辨力這兩個基本的成像性能上可以說是首屈一指,目前已達約5mm的物方象素和每秒25幀以上的視頻速度。因而可以預料,光學CT會在醫學研究和臨床等方面發揮越來越大的作用。

5•正電子發射斷層掃描技術

正電子發射斷層掃描技術(PositronEmissionTomography,PET)作為一種傳統的核醫學成像技術,它的歷史可以追溯到1932年,在那一年CarlAnderson在研究宇宙射線所拍的云室照片時發現了β+的存在;此后不久ErnestLawrence發明了可發射β+核素的回旋加速器,這些是實施PET的兩個不可缺少的前提條件。PET的成像原理是,將由發射正電子β+的核素標記的藥物由靜脈注入人體,隨血液循環至全身。正電子與人體內的電子相遇并湮滅產生兩個背對背的γ光子,這對具有確定能量的光子可以穿透人體,被體外的探測器接收,從而得到正電子在體內的三維密度分布及這種分布隨時間變化的信息。PET的標記藥物很豐富,且這些核素的半衰期都很短,病人所受到的輻射劑量可以說是微乎其微,并可在短期內進行重復測量。盡管PET具有近乎無損的測量、三維動態成像、定量檢測化學物質分布及實現真正的功能成像等獨特的優點,但早期由于對短壽命核素認識的不足及探測技術缺乏等原因,直到1976年第一臺全身(whole-body)PET才正式投入市場并應用于臨床。此后PET才真正開始進入了一個蓬勃發展的時期。目前全世界已有上百家的PET中心,利用PET進行臨床醫學、基礎醫學、腦科學等方面的研究。在臨床方面,主要用于診斷神經類疾病、心臟疾病、癌癥等,也可輔助設計治療方案和評估藥物療效,并可用于探討一些神經類疾病的發病機制。因為各種精神類疾病,如癲癇、精神分裂癥、癡呆等,以及腦腫瘤、腦血管病等,都將引起血流、葡萄糖和氧代謝的異常,PET即可通過測量這些生理參數來診斷疾病。同時,PET的獨特優點也給神經科學提供了觀測手段,被越來越多地用來研究人類的學習、思維、記憶等的生理機制,幫助人類進一步了解自身。因為給正常人不同的刺激(如光、語言等)或讓其進行不同的活動(如記憶、學習、喜怒哀樂等),也將引起不同腦區域的血流和代謝的變化,進而幫助研究腦的功能。相信在不遠的將來,隨著PET技術的進一步成熟,PET將會成為診斷和研究上不可缺少的工具。

6•X-線成像技術

X-線成像技術可以說是在醫院當中應用的最傳統、最廣泛的一種醫學影象技術。X-線圖像建立在當X-線透過人體時,各種臟器與組織對X-線的不同吸收程度的基礎上,因而接收端將得到不同強度的射線,傳統的做法是將之記錄在膠片上得到X膠片。隨著電子技術的發展,這種傳統方法的弊端日趨突顯出來。當X-線圖像一旦形成,其圖像質量便不能做進一步改善;不便于計算機處理,也不便于存儲、傳輸和共享等。在評價20世紀X成像技術時,多數資深專家均認為影像的數字化是最新、最熱門及最重要的進展。數字化成像可以利用大容量磁、光盤存儲技術,以數字化的電子方式存儲、管理、傳送、處理、顯示醫學影象及相關信息,使臨床醫學徹底擺脫對傳統硬拷貝技術的依賴,真正實現X-攝影的無膠片化。目前采用的直接數字化X-線影象的方法主要有兩種:直接X-線影象探測儀(DirectRadiographyDetector,DRD)和平板探測儀(FlatPanelDetector,FPD)。DRD最早由Sterling公司申請專利,現已進入商品化階段。FPD由Trexell公司研制成功。這兩項技術的發展方向均是設法進一步提高分辨率和實時性。數字影像可以說是伴隨著計算機技術的發展應運而生。1981年第15屆國際放射醫學會議上首次展出了數字放射新產品。進入90年代中后期,國外已經推出了多種新型的數字化X-線影象裝置;傳統X-線裝置中的X-線乳腺影像設備也已數字化。到目前為止,市場上的數字化的X-線影像設備已占70%以上。可以預期,數字化的X-線影像設備將逐步成為市場的主宰,并將使21世紀的X-線診斷發生令人矚目的變化。

7•磁共振成像(MRI)

在磁共振成像(MagneticResonanceImaging,MRI)領域,自從1946年哈佛大學的E•M•Purcell和斯坦福大學的F•Bloch發現了核磁共振現象并因此獲得1952年諾貝爾物理獎起,直到70年代初,它一直沿著高分辨核磁共振波譜學的方向發展,成為化學、生物學等領域研究分子結構不可缺少的分析工具。1972年R•Damadian注冊了第一個關于核磁共振成像的專利,提出了磁共振成像的思想,并指出可以用磁共振成像儀掃描人體檢查疾病。1982年MRI掃描儀開始應用于臨床。由于質子(1H)結構簡單,磁性較強,是構成水、脂肪和碳水化合物的基本成分,所以目前醫學上主要利用質子(1H)進行MRI成像。其成像主要利用磁共振原理,以一定寬度的射頻脈沖磁場使具有磁性核的原子產生共振激發;被激發的原子核的退激時間的長短反映了磁性核周圍的環境情況。通過測量生物組織退激過程中磁化強度的變化,即可獲取反映內部結構的圖像。磁共振成像由于其空間分辨率高、對人體危害性小、又能提供大量的解剖結構信息等優點而被廣泛應用于臨床診斷。隨著技術的發展和需求的提高,動態成像或功能成像是未來世紀MRI的研究方向(functionalMRI,fMRI)。一個成功的應用是用外面的造影劑或內生的血氧度相關效應(BOLD)描述視覺皮層的活動。BOLD的成像原理是基于血紅蛋白的磁化率隨脫氧過程而急劇變化。在靜脈血管內脫氧血紅蛋白濃度發生變化時,會在血管周圍引起磁場畸變,而這種變化可以被探測記錄下來。在功能神經科學研究領域中,BOLD成像有很多優點。這類研究完全非侵入性,產生的圖像數據與解剖結構的數據是完全配準的。BOLD技術已經發展得比較好,它在解釋大腦在正常和病理狀態的功能方面很有前途。迄今為止,fMRI雖然只有短短幾年的歷史,但理論與實驗都已取得了許多有重要意義的結果。它的最大優點是無損傷(不用外源介質),可以直接進行反復的非侵入性的功能測量。與同樣屬于功能成像的PET相比,fMRI則是更新的技術,成像速度比PET快,而且提供了更好的空間分辨率。fMRI未來的發展方向是,一要進一步加強對fMRI信號的實質的認識和理解,這是基本的前提。另一方面,從實驗設備的硬件和軟件的結合上進一步提高靈敏度和分辨率(包括時間分辨率和空間分辨率),這是核磁共振現象的本質決定的一個永恒的研究主題。除了以上與電磁或射線相關的成像技術外,還有基于超聲波的多種結構、組織和功能的成像技術,這里不再詳述。

(二)三維醫學圖像處理

醫學圖像處理是指對已獲得的圖像作進一步的處理,其目的或者是使不夠清晰的圖像復原,或者是為了突出圖像中的某些特征信息,或者是對圖像做模式分類等。隨著技術的發展,醫學圖像的處理已開始從二維轉向了三維,以求從中獲得更多的有用信息。三維醫學圖像分析所包含的研究問題很廣,目前主要有:圖像的分割、邊緣檢測、多模式圖像和數據的配準(Registration)和融合(Fusion)、虛擬現實技術、圖像的快速重建和顯示、圖像處理算法性能評估、信息集成(Informationintegration)和傳輸技術等。所有這些的研究都可以集中到如下兩個方面:

1•圖像的融合和可視化

醫學影象技術的發展為臨床診斷和治療提供了包括解剖圖像和功能圖像在內的多種圖像模式。臨床上通常需要將同一個病人的多種成像結果結合起來進行分析,以提高醫學診斷和治療水平。比如在放射治療中,CT掃描可以用于計算放射劑量的分布,而MRI可以很好地定位病灶區域的輪廓。常規的方法(如將幾張圖像膠片掛在燈箱上)使醫生很難對幾幅不同的圖像進行定量分析,首先要解決的這幾幅圖像的嚴格對準問題。所謂醫學圖像配準與融合,就是通過尋找某種空間變換,用計算機圖像處理技術使各種影象模式統一在一個公共坐標系里,融合成一個新的影象模式顯示在計算機屏幕上,使多幅圖像的對應點達到空間位置和解剖結構上的完全一致,并突出顯示病灶或感興趣部位,幫助醫生進行臨床診斷,制定放射治療計劃和評價等。近年來醫學圖像配準和融合技術的研究和應用日趨受到醫學界和工程界的重視。對醫學圖像匹配方法的分類可以有多種不同的標準。1993年,VandenElsen等人對醫學圖像匹配的方法進行了分類,歸納出了多達七種分類標準。一般的匹配方法的實現步驟為:特征提取;特征配對;選取圖象之間的幾何變換、確定參數;執行變換。基于特征點選取的不同,匹配算法可以分為兩種:基于外部特征的圖像配準方法和基于內部特征的圖像配準方法。基于外部特征的圖像配準通常是在研究對象上設置一些標志點(如采用螺絲植入骨頭方法固定立體定位框架等),使這些標志點在不同的影象模式中均有顯示,然后以這些共同的標準點為標準對圖像進行配準。這種配準方法因為不受圖像畸變等因素的影響,所以精度很高,可達1~2mm,可以作為評估基于內部特征的圖像配準方法的標準。但其植入式的特點會給患者帶來一定的痛苦,一般僅限于手術室使用。目前的研究集中在基于內部特征的圖像配準方法上,這種方法一般是用圖像分割方法提取醫學圖像中相對運動較小的解剖結構,如點(血管分叉點等)、2D輪廓線、3D曲面等。用這些提取出來的特征對之間的位置變化和變形來確定圖像之間的變換和配準。配準的精度取決于圖像分割的準確性。這種方法優點之一就是其回溯性,即以前獲取的圖像(沒有外標記點)也可以用內部特征點進行匹配。目前,基于內部特征的圖像配準方法比較成熟并已廣泛應用于臨床。但目前大多數模糊動態圖像的精確分割和特征提取仍是一個尚未完全解決的問題。最近又發展了一種直接利用所謂的基于體素相似性的配準方法,又稱為相關性方法,它是直接利用不同成像模式的灰度信息的統計特性進行全局最優化匹配,不需要進行分割和特征提取。因此這種方法一般都較為穩定,并能獲得相當準確的結果。但是它的缺點是對圖像中的噪聲信號敏感,計算量巨大。在目前出現的各種相關性算法,如互相關法(correlation)、聯合熵法(jointentropy)、相對熵法(relativeentropy)等算法當中,臨床評估的結果是相對熵法(又稱為互信息法,mutualinformation)是最精確的。醫學影像的三維重建和可視化也是一個值得關注的問題。常規影像如CT、MRI等得到的均為組織的二維切片,醫生很難直接利用它們進行分析、診斷和治療。三維醫學圖像的重建將有助于觀察復雜結構的立體形態;有利于醫生制定放射治療計劃;有助于神經外科手術的實施;有助于對不同治療方案進行評估等。對三維圖像重建算法的研究,近幾年來國內外學者進行了許多探討。目前通用的做法是,先從切片圖像中提取出物體輪廓信息,重建三維結構,再由計算機圖形學中的光線跟蹤法(RayTracing),根據一定的光照模型和給定的觀察角度、光源強度和方位來模擬自然景物光照效果,計算物體表面各點的灰度值,最終構成一幅近似自然景物的三維組織或器官圖像。目前各種各樣的圖像所涉及的數據量越來越大,各種算法也越來越復雜,所以處理時間也較長,而用戶則希望實時、快速地得到圖像處理結果,及時用于診斷與治療。因此,醫學圖像處理的加速也是一個主要的研究方向。為了提高系統的運行速度,當然有許多方法可以考慮。除了算法上的改進外,應用多處理器進行醫學圖像處理與分析的加速是一種不錯的方法。在有些情況下可以直接利用DSP進行加速。

2•基于影象的計算機輔助治療方法及系統

發展各種醫學影象的最終目的就是為了更細致的了解人體的結構和功能,輔助醫生對病人做出診斷和治療,提高人類的生活質量。目前以此為目標的研究主要有:基于影象的三維放療計劃系統、立體外科手術仿真系統、醫學中的虛擬現實系統等。在過去的放射治療時,先有醫生根據CT或MRI膠片上的定位標志點來計算病灶的三維坐標,然后根據病灶位置和形狀布置焦點,經計算機計算出等劑量線,在燈箱上用打印輸出的劑量線與膠片上的病灶進行對比,如不吻合則重新規劃焦點。反復重復直到滿意為止。最后計算出每個焦點的治療時間。總的說來這個過程很不方便,而且可能會引起很大的誤差。目前臨床上開始采用的三維放射治療計劃系統則大大方便了腫瘤醫師的工作。在整個治療計劃的計算機化過程中,可以說是涉及到了三維醫學圖像處理的各個環節,如圖像配準與融合、輪廓提取、三維重建等。三維放療計劃系統的推出不僅提高了醫生的工作效率,而且精度大大提高,是以后腫瘤治療中心制定放療計劃的常規工具。今后放射治療的方向是適形放射治療(ConformalRadiotherapy,CR)。該方法通過旋轉照射或靜態多射野照射,使得高劑量區劑量分布的形狀在三維上與靶區(病灶)的實際形狀一致,同時盡可能地降低靶區周圍的健康組織和重要器官(如脊髓)的照射量,從而大大提高治療效果。CR由于能夠調整射野內的射線強度分布,故又稱為調強放療(Intensity-modulationRadiotherapy,IMRT)。調強算法根據醫生指定的限制因素計算每個射野的最接近醫生要求的強度分布,是一個典型的多參數優化問題。1989年,英國科學家S•Webb首次提出采用模擬退火法求解最佳強度分布。此后各種調強算法可以說是層出不窮,成為當今放療中的一個熱點。隨著多葉準直器技術(Multiple-LeafCollimator,MLC)的發展,醫生可望給出單次腫瘤致死劑量,起到外科手術的效果。虛擬現實(VirtualReality,VR)就是力求部分或全部地用一個計算機合成的人工環境代替一個現實世界的真實環境,讓使用者在這個三維環境中實時漫游和交互操作。VR是綜合人機界面、圖形學、傳感技術、高性能計算機和網絡等的一門新興學科,涉及學科面廣且發展十分迅速。VR在醫學領域的應用前景非常廣泛,Rosen認為,VR將構成最終實用的手術模擬器。隨著醫學成像可視化和虛擬現實技術的發展,科學家們已經有可能建立起一個具有部分人體特性的虛擬人體。由美國國家醫學圖書館(NLM)發起的可視人計劃(VisibleHumanProjects,VHP)正是基于這樣的目的。虛擬人體可以提供模擬的診斷、治療、計算機成像、內窺鏡手術等等。例如在內窺鏡手術中,外科醫生通過觀察電視屏幕來操作插入病人體內的手術器械。虛擬環境技術可大大改善這種手術過程。事實上,虛擬內窺鏡系統(Virtualendoscopy)是目前發展比較快的一個方面。

三、網絡化醫學儀器人才的培養

生物醫學工程專業的范疇很廣,各高校的側重點各不相同。我校本學科專業與其它高校相比具有明顯的時代特色。我們一向以電子學、計算機科學為支撐平臺,強調與生物醫學、醫療儀器相結合,在醫療儀器的智能控制、管理方面有很強的優勢。隨著以上醫學信息技術的發展,我們提出了依拓本校的優勢專業如通信、計算機、自動控制、儀器測試等,在我校生物醫學工程學科培養網絡化、智能化醫學儀器方向人才的設想。

(一)培養網絡化醫學儀器人才的依據

計算機及網絡技術飛速發展,世界正進入一個數字化的時代。在醫療領域,數字診斷設備也逐漸成為一種新標準,被越來越多的醫院和用戶所接受。各大廠商相繼推出數字X光機、CT、B超等,在一些發達國家,已經取代常規設備成為臨床診斷的主流。醫療設備已經到了一個更新換代的時期。而DICOM標準的制訂,則使醫療信息實現了網絡模式的資源共享和遠程傳輸。無疑,數字化、網絡化將是21世紀醫學發展的主流。而遠程醫療系統則以其迅猛的發展勢頭為人們勾畫出了一幅“讓每一位醫生都成為專家,讓每一位患者都能請得到專家”的美好前景。社會的需求為高等院校的人才培養提出了新的要求,同時具有醫學知識和網絡技能的復合型人才將會受到社會的廣泛青睞。“網絡化醫學儀器”作為本學科領域出現的新方向,在國內外沒有現成的模式可以借鑒,為此我們提出了以下建設計劃。