[科普中國(guó)]-信息醫(yī)學(xué)

信息醫(yī)學(xué)（Biomedite -- Biomedical science based on Information technology）是近年出現(xiàn)的一個(gè)新學(xué)科，其核心目標(biāo)是在信息科學(xué)與生物醫(yī)學(xué)交叉的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)用信息科學(xué)與技術(shù)促進(jìn)生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展，同時(shí)通過(guò)借鑒生命過(guò)程中的信息原理，為信息科技的發(fā)展尋找新動(dòng)力。信息醫(yī)學(xué)不同于醫(yī)學(xué)信息，前者的落腳點(diǎn)在醫(yī)學(xué)，后者在信息。該學(xué)科是一個(gè)高度交叉的學(xué)科，需要既熟悉信息科學(xué)又熟悉生物醫(yī)學(xué)的高端復(fù)合人才的參與。信息醫(yī)學(xué)包含兩方面的內(nèi)容：醫(yī)學(xué)中的信息過(guò)程與針對(duì)醫(yī)學(xué)的信息科技。

針對(duì)醫(yī)學(xué)的信息科技（1）先進(jìn)信息技術(shù)促進(jìn)醫(yī)療模式變革在倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以前，醫(yī)療模式是以家庭為中心的，隨著大型醫(yī)療設(shè)備的出現(xiàn)醫(yī)療模式逐步變成以醫(yī)院為中心，當(dāng)今的醫(yī)療儀器不管是大型高端的MRI、CT、PET還是小型的檢驗(yàn)分析儀器、超聲等，都極大的依賴(lài)信息技術(shù)的發(fā)展。信息技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了醫(yī)療儀器的進(jìn)步。特別是近年來(lái)的信息技術(shù)中模式識(shí)別、人工智能的領(lǐng)域的發(fā)展推動(dòng)了自動(dòng)診斷治療類(lèi)的醫(yī)療儀器的進(jìn)步。

現(xiàn)今，隨著當(dāng)今人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的需求和對(duì)醫(yī)學(xué)模式認(rèn)識(shí)上的轉(zhuǎn)變，以醫(yī)院為中心的模式必然會(huì)再次回歸到以預(yù)防為主，以社區(qū)(家庭)醫(yī)療為中心，“以人為本”，的醫(yī)學(xué)模式上來(lái)。無(wú)論國(guó)內(nèi)國(guó)外都將是21世紀(jì)醫(yī)學(xué)發(fā)展的大趨勢(shì)。而這種醫(yī)療模式的變革也必將極大的依賴(lài)信息技術(shù)，特別是低成本便攜的家庭診斷治療設(shè)備、高速穩(wěn)定的信息網(wǎng)絡(luò)、基于人工智能的分析診斷治療系統(tǒng)。

（2）大數(shù)據(jù)技術(shù)與醫(yī)學(xué)信息的整合大數(shù)據(jù)是指由于容量太大和過(guò)于復(fù)雜，無(wú)法在一定時(shí)間內(nèi)用常規(guī)軟件對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行抓取、管理、存儲(chǔ)、檢索、共享、傳輸和分析的數(shù)據(jù)集。大數(shù)據(jù)計(jì)算是現(xiàn)在信息科學(xué)的研究熱門(mén)，而醫(yī)學(xué)中的數(shù)據(jù)完全符合大數(shù)據(jù)的定義，所以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以開(kāi)展以下研究：

①開(kāi)展組學(xué)研究及不同組學(xué)間的關(guān)聯(lián)研究。利用大數(shù)據(jù)將各種組學(xué)進(jìn)行綜合及整合，既能為疾病發(fā)生、預(yù)防和治療提供全面、全新的認(rèn)識(shí)，也有利于開(kāi)展個(gè)體化醫(yī)學(xué)，即通過(guò)整合系統(tǒng)生物學(xué)與臨床數(shù)據(jù)，可以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)個(gè)體患病風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)后，有針對(duì)性地實(shí)施預(yù)防和治療。

②快速識(shí)別生物標(biāo)志物和研發(fā)藥物。利用某種疾病患者人群的組學(xué)數(shù)據(jù)，可以快速識(shí)別有關(guān)疾病發(fā)生、預(yù)后或治療效果的生物標(biāo)志物。在藥物研發(fā)方面，大數(shù)據(jù)使得人們對(duì)病因和疾病發(fā)生機(jī)制的理解更加深入，從而有助于識(shí)別生物靶點(diǎn)和研發(fā)藥物；同時(shí)，充分利用海量組學(xué)數(shù)據(jù)、已有藥物的研究數(shù)據(jù)和高通量藥物篩選，能加速藥物篩選過(guò)程。

③快速篩檢未知病原和發(fā)現(xiàn)可疑致病微生物。通過(guò)采集未知病原樣本，對(duì)病原進(jìn)行測(cè)序，并將未知病原與已知病原的基因序列進(jìn)行比對(duì)，從而判斷其為已知病原或與其最接近的病原類(lèi)型，據(jù)此推測(cè)其來(lái)源和傳播路線、開(kāi)展藥物篩選和相應(yīng)的疾病防治。

④實(shí)時(shí)開(kāi)展生物監(jiān)測(cè)與公共衛(wèi)生監(jiān)測(cè)。公共衛(wèi)生監(jiān)測(cè)包括傳染病監(jiān)測(cè)、慢性非傳染性疾病及相關(guān)危險(xiǎn)因素監(jiān)測(cè)、健康相關(guān)監(jiān)測(cè)（如出生缺陷監(jiān)測(cè)、食品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)等）。此外，還可以通過(guò)覆蓋全國(guó)的患者電子病歷數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行疫情監(jiān)測(cè)”，通過(guò)監(jiān)測(cè)社交媒體或頻繁檢索的詞條來(lái)預(yù)測(cè)某些傳染病的流行。

醫(yī)學(xué)中的信息當(dāng)今的信息科學(xué)在信息高速、精確處理方面已經(jīng)得到了極大的發(fā)展，而對(duì)復(fù)雜、模糊的信息還顯得力不從心。因此利用仿生學(xué)原理，借鑒人體特別是人腦的信息處理原理構(gòu)建的信息處理系統(tǒng)將是信息科學(xué)未來(lái)發(fā)展的一個(gè)十分重要的方向。

（1） 在復(fù)雜信息處理方面人體是一個(gè)極為復(fù)雜的系統(tǒng)，其中不僅包含了物理中聲、光、電、磁、熱等信息，還包含了各種各樣的化學(xué)信息，這些信息能夠被人體有效的加以識(shí)別并被利用，可見(jiàn)人體的信息處理的復(fù)雜性。如果能夠在醫(yī)學(xué)研究中揭示這些信息處理的原理，并加以借鑒將極大的推動(dòng)人造信息處理系統(tǒng)處理復(fù)雜信息的能力。

（2） 在模糊信息處理方面現(xiàn)有的信息處理技術(shù)的一個(gè)十分顯著的短板就是處理模糊信息的能力。而這個(gè)能力恰恰就是人體特別是人腦信息處理的優(yōu)勢(shì)。兩個(gè)簡(jiǎn)單的例子：①如果看一個(gè)人十幾年前的照片，人腦很容易的就能識(shí)別出照片中的人和現(xiàn)在的人為同一個(gè)人。而如果將這個(gè)任務(wù)交給計(jì)算機(jī)處理那么算法將極為復(fù)雜且識(shí)別率不高。②人眼在不同光照條件下看物體的顏色都是一樣的，即顏色恒常，而用相機(jī)拍攝的照片的顏色將受到光線的影響。如果將人眼的信息處理原理引入相機(jī)的圖像處理系統(tǒng)，將極大的提升相機(jī)的性能。

信息醫(yī)學(xué)是一個(gè)剛剛起步的新學(xué)科，期待更多學(xué)者的參與和發(fā)展。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

劉鐵軍 - 副教授 - 電子科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 堯德中 - 教授 - 電子科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院