目录
第1篇 医学信息学基础
第1章 生物医学信息学概论 ......................................................................3
1.1 信息科技与生物医学深度融合 ..............................................................................3
1.2 信息技术不断创新 ..................................................................................................6
1.3 医学信息学发展迅猛 ..............................................................................................8
1.3.1 医院信息系统 .............................................................................................8
1.3.2 医学图像信息系统 .....................................................................................9
1.3.3 实验室信息系统 .......................................................................................10
1.3.4 护理信息系统 ...........................................................................................10
1.3.5 社区卫生信息系统 ...................................................................................11
1.3.6 区域卫生信息平台 ...................................................................................11
1.3.7 电子病历及多种医疗系统的整合 ...........................................................13
1.4 生物组学研究的快速发展 ....................................................................................14
1.5 生物信息学是解决复杂生物学问题的钥匙 ........................................................15
1.6 展望 ........................................................................................................................16
本章小结 .........................................................................................................................21
思考题 .............................................................................................................................21
第2章 医学数据获取与处理 ....................................................................22
2.1 生物医学传感器基础 ............................................................................................22
2.1.1 生物医学传感器的定义与作用 ...............................................................22
2.1.2 生物医学传感器的分类 ...........................................................................24
2.1.3 生物医学传感器的特殊性与安全性 .......................................................25
2.1.4 生物医学传感器的标定与校准 ...............................................................27
2.1.5 新型生物医学传感器及系统 ...................................................................27
2.2 生物医学信号的数据采集 ....................................................................................31
2.2.1 生物医学数据采集系统 ...........................................................................31
2.2.2 嵌入式数据采集系统 ...............................................................................33
2.2.3 生物医学无线传感器网络 .......................................................................34
2.3 常用生物医学信号处理方法 ................................................................................38
2.3.1 时域分析方法 ...........................................................................................39
2.3.2 频域分析方法 ...........................................................................................40
2.3.3 时频联合分析方法 ...................................................................................44
2.3.4 非线性分析方法 .......................................................................................47
本章小结 .........................................................................................................................50
思考题 .............................................................................................................................50
第3章 医学信息标准化 ...........................................................................51
3.1 标准与标准化 ........................................................................................................51
3.1.1 标准 ...........................................................................................................51
3.1.2 标准化 .......................................................................................................52
3.1.3 标准化发展历程 .......................................................................................54
3.1.4 信息标准化 ...............................................................................................54
3.2 分类与编码 ............................................................................................................56
3.2.1 基本概念 ...................................................................................................56
3.2.2 分类与编码的基本原则 ...........................................................................56
3.2.3 分类与编码的方法 ...................................................................................57
3.3 医学信息标准 ........................................................................................................58
3.3.1 制定医学信息标准的艰巨性 ...................................................................58
3.3.2 医学信息标准的类型 ...............................................................................59
3.4 医学信息学常用标准 ............................................................................................60
3.4.1 国际疾病分类 ...........................................................................................60
3.4.2 系统医学术语集 .......................................................................................61
3.4.3 疾病诊断相关组 .......................................................................................64
3.4.4 一体化医学语言系统 ...............................................................................65
3.4.5 国际社区医疗分类 ...................................................................................66
3.4.6 Read临床分类..........................................................................................67
3.4.7 观测指标标识符逻辑命名与编码系统 ...................................................67
3.4.8 医学主题词表 ...........................................................................................67
3.5 医学信息交换标准 ................................................................................................68
3.5.1 HL7 ...........................................................................................................68
3.5.2 DICOM .....................................................................................................71
本章小结 .........................................................................................................................71
思考题 .............................................................................................................................71
目 录
VII
第4章 医学数据库与信息系统 ................................................................72
4.1 数据库与医学数据库 ............................................................................................72
4.1.1 数据库的基本概念 ...................................................................................72
4.1.2 医学数据库的发展 ...................................................................................76
4.1.3 数据库管理系统 .......................................................................................79
4.2 信息系统 ................................................................................................................79
4.2.1 信息系统的基本概念 ...............................................................................79
4.2.2 信息系统的分析与设计 ...........................................................................85
4.2.3 医学信息系统的建设 ...............................................................................92
本章小结 .........................................................................................................................95
思考题 .............................................................................................................................95
第2篇 医疗信息系统
第5章 医院信息系统 ..............................................................................99
5.1 医院信息系统概述 ................................................................................................99
5.1.1 医院信息系统的定义 .............................................................................100
5.1.2 医院信息系统的现状 .............................................................................101
5.2 医院信息系统的功能与内容 ..............................................................................102
5.2.1 医院信息系统的功能 .............................................................................102
5.2.2 医院信息系统的内容 .............................................................................106
5.3 医院信息系统的建设 ..........................................................................................108
5.3.1 医院信息系统的建设策略 .....................................................................109
5.3.2 医院信息系统的建设步骤 .....................................................................120
5.4 医院信息系统的运行维护 ..................................................................................125
5.4.1 医院信息系统运行维护的目的 .............................................................125
5.4.2 医院信息系统运行维护的组织 .............................................................126
5.4.3 医院信息系统运行维护的内容 .............................................................127
本章小结 .......................................................................................................................132
思考题 ...........................................................................................................................133
第6章 护理信息系统 ............................................................................134
6.1 护理信息系统的发展历程 ..................................................................................134
6.1.1 护理学 .....................................................................................................135
6.1.2 护理管理学 .............................................................................................136
6.1.3 护理信息学 .............................................................................................138
6.2 护理信息系统 ......................................................................................................139
6.2.1 护理信息系统的定义 .............................................................................140
6.2.2 护理信息的特点 .....................................................................................140
6.2.3 传统护理信息的处理方式 .....................................................................141
6.3 移动护理信息系统 ..............................................................................................141
6.3.1 移动护理信息系统的组成 .....................................................................142
6.3.2 移动护士工作站对护理工作的作用 .....................................................144
6.3.3 国内外移动护理信息系统的应用 .........................................................145
6.3.4 移动护理信息系统存在的不足 .............................................................146
6.4 移动护理信息系统的设计 ..................................................................................147
6.4.1 架构设计 .................................................................................................148
6.4.2 系统硬件设计 .........................................................................................148
6.4.3 系统功能及操作过程 .............................................................................149
6.5 案例 ......................................................................................................................151
6.5.1 案例一 .....................................................................................................151
6.5.2 案例二 .....................................................................................................152
本章小结 .......................................................................................................................153
思考题 ...........................................................................................................................153
第7章 医学图像信息系统 .....................................................................154
7.1 医学图像信息系统概述 ......................................................................................154
7.1.1 数字图像的基本概念 .............................................................................154
7.1.2 医学图像成像原理与设备 .....................................................................155
7.1.3 医学图像的作用 .....................................................................................160
7.1.4 医学图像信息系统的发展历程 .............................................................161
7.2 医学图像的管理与显示 ......................................................................................161
7.2.1 医学图像标准 .........................................................................................161
7.2.2 医学图像采集 .........................................................................................163
7.2.3 医学图像存储 .........................................................................................163
7.2.4 医学图像传输 .........................................................................................167
7.2.5 医学图像显示 .........................................................................................168
7.2.6 医学图像处理 .........................................................................................169
7.3 医学图像信息系统的应用 ..................................................................................172
7.3.1 医学图像存储与传输系统 .....................................................................173
7.3.2 放射信息系统 .........................................................................................174
7.3.3 信息系统整合 .........................................................................................176
7.4 案例：沈阳某医院的PACS系统 .......................................................................176
本章小结 .......................................................................................................................177
思考题 ...........................................................................................................................177
第8章 实验室信息系统 .........................................................................178
8.1 实验室信息系统概述 ..........................................................................................178
8.1.1 定义 .........................................................................................................178
8.1.2 建立实验室信息系统的目的 .................................................................179
8.2 实验室信息系统的主要技术 ..............................................................................179
8.2.1 模式识别技术 .........................................................................................179
8.2.2 条码技术应用 .........................................................................................180
8.2.3 自动控制技术 .........................................................................................181
8.3 实验室信息系统的功能 ......................................................................................183
8.3.1 LIS的用户权限管理 ..............................................................................183
8.3.2 基础数据维护 .........................................................................................183
8.3.3 标本管理 .................................................................................................184
8.3.4 检验管理 .................................................................................................184
8.3.5 质量管理 .................................................................................................186
8.3.6 综合查询统计 .........................................................................................186
8.3.7 实验室管理 .............................................................................................187
8.4 实验室信息系统质量管理体系 ..........................................................................188
8.4.1 LIS认证体系的重要组成部分 ..............................................................188
8.4.2 LIS促进质量管理体系建立 ..................................................................188
8.5 检验业务基本流程 ..............................................................................................189
8.5.1 门、急诊检验流程 .................................................................................189
8.5.2 住院部检验流程 .....................................................................................190
本章小结 .......................................................................................................................191
思考题 ...........................................................................................................................191
第9章 社区卫生信息系统 .....................................................................193
9.1 社区卫生信息系统概述 ......................................................................................193
9.1.1 社区卫生信息系统的定义 .....................................................................194
9.1.2 社区卫生信息系统的目标 .....................................................................194
9.2 社区卫生信息系统模型 ......................................................................................195
9.2.1 社区卫生信息系统的结构模型 .............................................................195
9.2.2 社区卫生信息系统的数据模型 .............................................................195
9.2.3 系统总体组成 .........................................................................................196
9.3 社区卫生信息系统 ..............................................................................................196
9.3.1 社区医疗管理子系统 .............................................................................196
9.3.2 社区医院行政管理子系统 .....................................................................197
9.3.3 社区卫生服务管理子系统 .....................................................................197
9.4 社区卫生信息系统的设计与实现 ......................................................................200
9.4.1 突发公共卫生事件应急指挥信息系统概述 .........................................200
9.4.2 总体业务/信息流程——指挥控制闭环系统 ......................................202
9.4.3 应用架构 .................................................................................................202
9.4.4 应用系统设计 .........................................................................................203
9.5 案例：北京市社区卫生信息系统 .......................................................................206
9.6 案例： 东软集团股份有限公司助力完善常州市社区卫生
信息系统 ...................................................................................................208
本章小结 .......................................................................................................................209
思考题 ...........................................................................................................................210
第10章 区域卫生信息平台 ...................................................................211
10.1 区域卫生信息平台概述 .................................................................................211
10.1.1 背景与意义 .....................................................................................211
10.1.2 区域卫生平台相关概念 .................................................................213
10.2 区域卫生信息平台的整体架构 .....................................................................215
10.2.1 整体架构分布 .................................................................................215
10.2.2 功能与服务类型 .............................................................................216
10.3 区域卫生信息平台的设计与实现 .................................................................218
10.3.1 设计理念 .........................................................................................218
10.3.2 实现方案 .........................................................................................219
10.4 区域卫生信息平台的具体实例 .....................................................................221
10.4.1 基于健康档案的区域卫生信息化共享平台 .................................221
10.4.2 基于社区卫生服务的区域卫生信息交换平台 .............................222
10.4.3 大数据智能化区域卫生服务平台 .................................................225
本章小结 ....................................................................................................................227
思考题 ........................................................................................................................227
第3篇 生物信息学基础
第11章 生物分子结构分析 ...................................................................231
11.1 基因结构及序列比对分析 .............................................................................231
11.1.1 基因结构 ..........................................................................................231
11.1.2 序列比对分析 ..................................................................................232
11.2 蛋白质结构预测 .............................................................................................233
11.2.1 蛋白质结构 ......................................................................................233
11.2.2 蛋白质结构预测 ..............................................................................234
11.3 常用的数据库、软件和资源 .........................................................................235
11.3.1 核酸数据库 ......................................................................................236
11.3.2 蛋白质数据库 ..................................................................................238
11.3.3 生物信息学在线分析工具 ..............................................................241
11.3.4 基因组浏览器 ..................................................................................245
本章小结 ....................................................................................................................246
思考题 ........................................................................................................................246
第12章 基因表达与网络调控分析 ........................................................247
12.1 基因表达与非编码RNA分析 .......................................................................247
12.2 表观遗传学及其分析 .....................................................................................248
12.2.1 表观遗传学 .....................................................................................248
12.2.2 表观遗传学分析 .............................................................................249
12.3 转录组学及其研究方法 .................................................................................250
12.4 生物分子网络与通路分析 .............................................................................252
12.5 药物生物信息学 .............................................................................................253
12.6 代谢通路数据库 .............................................................................................254
本章小结 ....................................................................................................................255
思考题 ........................................................................................................................256
第4篇 医学信息学前沿
第13章 基于5G的远程医疗 ................................................................259
13.1 远程医疗系统的概念 .....................................................................................259
13.1.1 远程医疗的定义 .............................................................................259
13.1.2 远程医疗的内涵 .............................................................................261
13.1.3 远程医疗的目的 .............................................................................262
13.1.4 远程医疗的发展历程 .....................................................................262
13.2 远程医疗系统的组成与功能 .........................................................................263
13.2.1 远程医疗系统的组成 .....................................................................263
13.2.2 远程医疗信息系统的功能 .............................................................264
13.3 远程医疗的组织管理 .....................................................................................270
13.3.1 远程医疗机构管理 .........................................................................270
13.3.2 远程医疗专家管理 .........................................................................270
13.3.3 远程医疗会诊流程管理 .................................................................270
13.3.4 远程医疗的隐私保护 .....................................................................271
13.4 远程医疗应用 .................................................................................................271
13.4.1 远程医学诊断 .................................................................................271
13.4.2 远程医学治疗 .................................................................................272
13.4.3 远程监护 .........................................................................................272
13.5 远程医疗发展趋势 .........................................................................................273
13.6 案例：远程医疗助力抗击新冠肺炎疫情 ......................................................273
本章小结 ....................................................................................................................274
思考题 ........................................................................................................................274
第14章 电子病历智能分析 ...................................................................275
14.1 电子病历概述 .................................................................................................275
14.1.1 病历的概念 .....................................................................................275
14.1.2 电子病历 .........................................................................................277
14.1.3 中医电子病历 .................................................................................280
14.2 电子病历的功能与集成 .................................................................................282
14.2.1 电子病历的功能 .............................................................................282
14.2.2 电子病历的集成 .............................................................................283
14.3 电子病历的设计与实现 .................................................................................284
14.3.1 录入功能 .........................................................................................284
14.3.2 显示功能 .........................................................................................286
14.3.3 存储与查询功能 .............................................................................287
14.3.4 安全管理功能 .................................................................................290
14.3.5 案例：某医院电子病历系统 ..........................................................293
14.4 自然语言处理 .................................................................................................294
14.4.1 自然语言处理的基本概念 .............................................................294
14.4.2 自然语言处理的研究内容 .............................................................295
14.4.3 自然语言处理的研究方法 .............................................................297
14.4.4 自然语言处理的核心技术 .............................................................297
14.5 基于自然语言处理的电子病历智能分析 .....................................................301
14.5.1 基本概念 .........................................................................................302
14.5.2 案例分析 .........................................................................................303
本章小结 ....................................................................................................................310
思考题 ........................................................................................................................310
第15章 多组学与精准医学 ...................................................................311
15.1 精准医学概述 .................................................................................................311
15.1.1 精准医学的基本概念 .....................................................................311
15.1.2 精准医学的兴起与发展 .................................................................312
15.2 基因组学与精准医学 .....................................................................................313
15.2.1 基因组学简介 .................................................................................313
15.2.2 基因组信息学在精准医学中的应用 .............................................314
15.2.3 药物基因组学在精准医学中的应用 .............................................315
15.2.4 宏基因组学在精准医学中的应用 .................................................316
15.3 转录组学及表观遗传组学与精准医学 .........................................................317
15.3.1 转录组学在恶性肿瘤精准诊疗中的应用 .....................................317
15.3.2 转录组学与药物研发和临床用药指导 .........................................318
15.3.3 DNA甲基化在精准医学中的应用 ................................................319
15.3.4 三维基因组学在精准医学中的应用 .............................................321
15.3.5 表观遗传药物与疾病精准治疗 .....................................................322
15.4 案例：融合多组学数据的疾病样本分类 ......................................................324
本章小结 ....................................................................................................................325
思考题 ........................................................................................................................325
第16章 智能临床决策 ..........................................................................326
16.1 临床决策支持系统概述 .................................................................................326
16.1.1 专家系统与智能决策支持系统 .....................................................327
16.1.2 知识的表示与推理 .........................................................................329
16.1.3 临床决策支持系统的意义与种类 .................................................333
16.2 临床决策支持系统的系统结构与主要特征 .................................................334
16.2.1 临床决策支持系统的系统结构 .....................................................334
16.2.2 临床决策支持系统的主要特征 .....................................................335
16.3 临床决策支持方法 .........................................................................................336
16.3.1 医学实验结果分类 .........................................................................336
16.3.2 基于贝叶斯定理的预测 .................................................................338
16.3.3 基于期望的预测 .............................................................................339
16.3.4 基于深度学习的预测 .....................................................................342
16.4 临床决策支持系统的设计 .............................................................................347
16.4.1 患者数据的获取与验证 .................................................................347
16.4.2 医学知识的建模 .............................................................................347
16.4.3 医学知识的导出 .............................................................................347
16.4.4 医学知识的表示和推理 .................................................................347
16.4.5 系统性能的验证 .............................................................................347
16.5 案例：中国首例AI+5G心脏手术 .................................................................348
本章小结 ....................................................................................................................348
思考题 ........................................................................................................................348
第17章 医疗知识图谱 ..........................................................................350
17.1 医疗知识图谱概述 .........................................................................................350
17.1.1 医疗知识图谱的定义 .....................................................................351
17.1.2 医疗知识图谱的相关产品 .............................................................351
17.2 医疗知识图谱的构建 .....................................................................................352
17.2.1 医疗知识图谱数据采集 .................................................................352
17.2.2 医疗知识图谱的本体库构建 .........................................................354
17.2.3 医疗知识图谱的命名实体识别 .....................................................355
17.2.4 医疗知识图谱的实体关系抽取 .....................................................356
17.2.5 医疗知识图谱的实体对齐 .............................................................357
17.3 医疗知识图谱的存储及补全 .........................................................................359
17.3.1 医疗知识图谱的存储 .....................................................................359
17.3.2 医疗知识图谱的补全 .....................................................................361
17.4 医疗知识图谱的应用 .....................................................................................363
17.4.1 医疗信息搜索引擎 .........................................................................363
17.4.2 医疗决策支持系统 .........................................................................364
17.4.3 医疗问答系统 .................................................................................365
本章小结 ....................................................................................................................365
思考题 ........................................................................................................................366
第5篇 展 望
第18章 医学信息学展望 .......................................................................369
18.1 医学信息学的现状及挑战 .............................................................................369
18.1.1 医学信息学的研究热点 .................................................................370
18.1.2 医学信息学面临的挑战 .................................................................373
18.2 医学信息学研究的目标、机遇与未来 .........................................................378
18.2.1 医学信息学研究的目标 .................................................................378
18.2.2 医学信息学研究的机遇与未来 .....................................................379
本章小结 ....................................................................................................................379
思考题 ........................................................................................................................380
习题答案 ..................................................................................................381
第1章 生物医学信息学概论 ................................................................................381
第2章 医学数据获取与处理 ................................................................................381
第3章 医学信息标准化 ........................................................................................383
第4章 医学数据库与信息系统 ............................................................................385
第5章 医院信息系统 ............................................................................................388
第6章 护理信息系统 ............................................................................................389
第7章 医学图像信息系统 ....................................................................................390
第8章 实验室信息系统 ........................................................................................392
第9章 社区卫生信息系统 ....................................................................................394
第10章 区域卫生信息平台 ..................................................................................395
第11章 生物分子结构分析 ..................................................................................397
第12章 基因表达与网络调控分析 ......................................................................397
第13章 基于5G的远程医疗 ...............................................................................398
第14章 电子病历智能分析 ..................................................................................399
第15章 多组学与精准医学 ..................................................................................404
第16章 智能临床决策 ..........................................................................................405
第17章 医疗知识图谱 ..........................................................................................407
第18章 医学信息学展望 ......................................................................................409
参考文献 ..................................................................................................411
中英文词汇对照表 ....................................................................................415
