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精准医疗产业前景如何?如何科学看待这一“新生事物”?近日,记者在上海举办的“从新药创制迈向精准医疗高峰论坛”采访期间,与会的多名专家指出,面对精准医疗的热潮,不必盲从跟风,要根据中国国情进行有针对性的部署和规划。
精准医疗并非奥巴马原创
其实早在奥巴马提出美国精准医疗计划之前,将精准医疗用于癌症治疗的例子已不鲜见。
遗传生物学家、中国科学院院士贺林表示:“2013年, ‘自然―遗传学’大会的主题为‘From GWAS to Precision Medicine’(从全基因组关联分析到精准医学),其中就已含有‘精准医学’这个概念。同年9月20日,第十三届东亚遗传学会学术研讨会,其主题中也有‘Precision Medicine’。因此,‘精准医学’对学界而言并非一个新的概念。”
中国工程院院士、中国协和医科大学副校长詹启敏表示:“现代医学发展到现在有上百年,但是原来给你的信息很少,现在有了很多科学技术的帮助,包括基因组测序,生物医学分析工具,大数据分析工具和技术的出现,我们今天谈精准医学才有可能。”
百慕迪(上海)再生医学科技有限公司CEO王健向记者表示,国内推动“精准医学”,被不少人认为是跟风美国“精准医疗计划”,但早在上世纪70年代后期就已经有了个性医疗的概念,这并非奥巴马提出,只是措辞有所区别。美国版“精准医学”中的关键词为基因测序、肿瘤、个性化。中国科学家眼中的“精准医疗”与美国存在较大差异。在“2015清华大学精准医学论坛”上,中国科学家对精准医学的定义是:集合现代科技手段与传统医学方法,科学认知人体机能和疾病本质,以最有效、最安全、最经济的医疗服务获取个体和社会健康效益最大化的新型医学范畴。
全球精准医疗市场规模
近600亿美元
今年3月,科技部召开国家首次精准医学战略专家会议,提出了中国精准医疗计划。会议指出,到2030年前,我国将在精准医疗领域投入600亿元,其中,中央财政支出200亿元,企业和地方财政配套400亿元。3月27日,我国了第一批肿瘤诊断与治疗项目高通量基因测序技术临床试点单位名单。
国家卫计委科技教育司司长秦怀金表示,国家卫计委和科技部正在准备精准医学计划工作,有望将其列入国家“十三五”科技发展重大专项。
一项数据显示了中国在早期癌症诊断、治疗方面远远落后于发达国家。据《全球癌症报告2014》显示,2012年中国癌症发病人数为306.5万,约占全球癌症发病人数的1/5;癌症死亡人数为220.5万,约占全球癌症死亡人数的1/4。一直以来,中国的很多患者在发现癌症之时已经到了晚期,错失了治疗的最佳时机。采访中有专家向记者表示,美国癌症患者5年存活率达到85%,中国患者5年存活率仅为25%。提高我国肿瘤早期诊断和精准医疗技术迫在眉睫。
目前,精准医疗更多地集中在人类对恶性肿瘤的早期诊断和治疗上,基于个体基因检测的肿瘤个体差异化治疗成为重要趋势。传统的药物治疗由于没有考虑到个体基因的差异性,在用药效果上会产生很大的差异。基因检测可以帮助医生基于基因分析选择潜在的靶向治疗药物。
美国生命技术公司大中华区总裁江路卡在讲到现在的基因测序技术时显得特别兴奋:“1990年启动的人类基因组计划花费了30亿美元,耗时10余年绘制出了人类基因组图谱。今天,我们全基因组测序只要花费千余美元,一天时间就可以完成。这样的改变难以想象。如果只是完成部分基因测序,成本甚至只需10美元或者100美元,这无疑是一场巨大的革命。”
肿瘤基因测序的前景广阔,A股中,以基因测序、细胞治疗、干细胞这三大方面为主的中国上市公司已有26家。而国外,一些国际大药企也都在积极开展细胞治疗研发。有研究报告称,2015年全球精准医疗市场规模近600亿美元,今后5年年增速预计为15%,是医药行业整体增速的3至4倍,其中,基因测序行业增速将超过20%。
中国应寻找“自己的方向”
詹启敏院士指出,所谓精准医疗,就是应用现代遗传技术、分子影像技术、生物信息技术,结合患者生活环境和临床数据,实现精准的疾病分类和诊断,制定具有个性化的疾病预防和诊疗方案。包括对风险的精确预测,疾病精确诊断,疾病精确分类,药物精确应用,疗效精确评估,疗后精确预测等,“中国在基因组学和蛋白组学方法的研究位于国际前沿,分子影像、靶点、大数据等技术发展迅猛,中国在精准医疗的基础层面与西方国家保持同步,下一步的发展需要整合技术研发、临床转化、产业培育、示范推广,实现交叉融合、协同创新。”
詹启敏向记者介绍,中国在制定“十三五”规划过程中,专家形成了7个共识,包括基因组技术的大规模应用已经趋向成熟,蛋白质组学将会取得重大突破,干细胞和再生医学已经进入临床应用和产业化阶段,疫苗和抗体将成为生物医药重点突破的领域,生物治疗、个性化诊疗技术成为现代医学重要方向,医疗器械成为与药物齐头并进的新型产业,最后是生物信息学向海量数据产出和广泛应用两个方向发展。
采访中,不少专家都认为,我们没必要跟美国的风,在与国际前沿技术和理念接轨的同时,中国在精准医疗上的目标,更要注重向人们提供更精准、更安全高效的医疗健康服务为目标,建立国际一流的精准医学研究平台和保障体系,自主掌握核心关键技术,研发一批国产新型防治药物、疫苗、器械和设备,形成一批中国制定、国际认可的疾病诊疗指南、临床路径和干预措施。“中国推动精准医疗的发展,将受惠于普通百姓,所以降低成本、完善医疗保险体制显得尤为重要。我们完全有能力根据我们自己的想法、自己的基础来建立精准医学,找寻中国自己的方向。” 百慕迪(上海)再生医学科技有限公司CEO王健向记者表示,百慕迪正是基于精准医学理论,利用人体对创伤自我修复功能,在老化受损器官及神经障碍自我再生领域,取得突破性进展。“百慕迪专注于心脑血管及神经障碍患者的再生康复。其产品系统Biomobie(生命核)涵盖了冠心病、心肌梗死、心律失常、心衰、高血压、静脉曲张、中风以及失眠等慢性疾病的再生康复。”
对此,中国工程院院士程京也认为,发展精准医学,我们不能简单盲目跟风,一定要根据自己的国情,做好客观评判,制定好自己的路径图。
中国工程院院士、中国医学科学院院长 曹雪涛:
精准医学和我们老祖宗提出的辨证施治,同病不同治,或者是同人不同治,这些理念都是相通的。精准医学是个系统工程,通过全面认识疾病的状态,对整个医疗过程和临床实践进行最优化的诊治。因为分析精准原因以后,有没有真正的利器去实施病人的治疗,还是要依赖于药物研发,不是仅凭测一下基因就可以的事。
清华大学副校长 薛其坤:
精准医学理念结合了诸多现代医学科技发展的新方向,已迅速推广和广泛进入到临床医学的各个学科领域。发展医学和生命科学学科是清华大学的重要战略,构建精准医学这一新型前沿学科,对于清华大学的医学科学、生命科学等学科的发展具有良好的推动作用。
百慕迪(上海)再生医学科技有限公司CEO 王健:
精准医学是对现有医疗模式的革命和创新,精准医学以基因测序行业快速发展、生物医学分析的日渐成熟和生物大数据云计算技术日新月异为前提,将会从现在“对症医疗”的模式逐步转化为“对个体医疗”的模式,针对每个人不同的生物医学特征设定不同的医疗方案,这也是对传统医疗模式的革命和创新。
浙江大学医学院附属第一医院院长 郑树森:
现在肝胆胰外科手术已跨入“机器人时代”,机器人最大的优点是领悟性比较好、放大精度比较好、两只机器手非常灵活,而且这样的手术以后患者恢复很快,这是精准医学的一个典范,所以在精准医疗方面起到非常重要的作用。
事实证明,这条路子是对的。
以东方肝胆外科研究所的研究成果为参照和依托,20年来,医院收治肝胆病人600多万人次,其中手术治疗30多万人次,手术成功率达98.6%,术后病人5年生存率达53.6%,积累了世界最大的肝胆疾病病理标本库和国内规模最大、资料最完整的肝脏肿瘤样本库。
依托肝胆医院丰富的肝胆疾病肿瘤标本和病理标本这一得天独厚条件,加上对攻克肝胆疾病的强烈愿望,东方肝胆外科研究所近10年来对肿瘤发生发展的分子机制、细胞信号转导和肝癌个性化诊治等有重要建树,获得以国家自然科学二等奖、何梁何利科技进步奖、上海医学科技一等奖、上海市自然科学一等奖等为代表的奖励,发表SCI论文近千篇,并获首批国家科学技术进步奖创新团队奖。
与新院一河之隔的国家肝癌科学中心由吴孟超院士和王红阳院士带头发起,由国家发改委立项,总后与上海市合作共建,第二军医大学牵头,东方肝胆外科医院具体负责建设和运行,是继国家纳米科学中心后立项的第二个国家级科学中心。
中心主任王红阳院士是我国精准医疗的积极倡导者、实践者和推动者。
据她介绍,这个中心将以安亭新院为依托,利用安亭新院肝癌病人资源丰富的条件,紧紧围绕降低我国肝癌发病率、病死率的目标,聚焦肝癌研究领域的重大科技关键问题,开展肝炎、肝硬化向肝癌发展的预警与预防研究,开展肝癌标志物筛选及早期诊断、分子分型和个性化治疗中的应用,以及肝癌发生发展的分子机制研究,积极为精准医疗提供有益帮助。
本报讯(记者张文敬通讯员魏鑫)“当前函须破解的问题是,体制机制不够理顺,国际化标准、新兴业态涌现与现有政策机制滞后存在矛盾。”济南市政协近日召开“加快推进济南国际医学科学中心建设”专题协商会,市政协委员、槐荫区政协主席徐宾说出了白己的看法。
徐宾的说法引起了大家的共鸣。前来听取意见的济南市委常委、副市长徐群认为,多年来济南的城市空问发展东拓和西进进展较快,但是西部城区虽然已有了西客站、长清大学城,但人气还不旺。要解决这一问题,就需要破题。“建设医学科学中心就是一个很好的破题方法。”徐群说,“我造了一个词,叫‘两袋型人才’。一个地方,如果‘口袋里头满满的’和‘脑袋里头满满的’人聚集得多,这个地方的发展就不用愁,什么都有了。医学科学中心,比东部的IT产业更具有对‘两袋型人才’的感召力、吸引力。”
济南国际医学科学中心的发展离不开人才政策支持。徐宾说,全国已有14个省允许建立“医生集团”,医生多点执业、联合执业、抱团发展得到许可,但山东还没有放开这方面的政策。“我建议建立国家医疗健康产业综合实验区,‘特许医疗、特许研究、特许经营、特许国际交流’。”中国工程院院士、山东肿瘤医院院长于金明说。
大力发展高端生物医药、医学人工智能、精准医学、高端医疗器械等产业,形成山东医药产业“硅谷”,引领带动区域经济发展;积极推进医药科技成果转化制度化、规范化、法制化,激发企业、高校科研院所和广大医药科研人员开展科技创新和成果转化的积极性……委员们的精彩发言不时得到掌声。
济南市政协主席雷杰提出,要认真研究梳理、充分吸收采纳好今天的协商议政成果,形成信息专报,报市委、市政府供决策参考,为“打造四个中心,建设现代泉城”作出更大的贡献。
提高并按质量与规范化管理病案使病案信息有效开发利用的基础,病案系统能够对患者从就诊到治愈的全部病情和诊疗状况,真实的反应了疾病从发生在发展演变的全过程。充分体现了诊疗的经过以及最终治疗效果。能够为医学研究、教学工作提供充分的依据与材料。病案信息的作用,不仅仅是用于医学论文的撰写,同时还能作为课题申报的佐证材料,能够验证临床研究成果。尤其是对疑难疾病的临床研究和高新技术的应用,病案信息能够辅助确定科研项目,制定、实施可行性方案。为医学研究提供真实可信的数据。病案信息与科学研究二者紧密联系,者同时要求病案管理的质量和病案信息开发程度与科研水平相适应,进而为科学研究提供更有利的支撑。
2病案信息数字化资源库的建立为科研工作提供基础
2.1将病例档案由纸质版转换为电子版有助于病案的科学管理与高效利用
病案关系部门应该逐层将纸质病案转化为数字化病案,并且将电子档案设置成只读模式,防止病案的任意打印复制。这样做不仅能够使得病案实现资源共享,还可以防止病案信息的滥用、丢失与破坏。对病案信息起到了切实的保护作用。这样一来,病案信息能够充分的发挥、利用,钢架便捷的为乐颜、教学事业服务。是病案信息的价值惠及全社会。
2.2医院网络系统信息的利用
并按信息资源库中的数据能够以多种途径、多种手段将医疗过程中的各种信息转化为电子病案信息,其中包括通过HIS、LIS、PAS系统数据的提取,这能够充分保证所采集的病案信息高效、精准、完整、安全的被病案信息使用者所利用。
3数字化病案信息库能够影响医学科学研究
3.1综合检索及资源利用
病案信息资源库的建立解决了传统纸质版病案查阅困难的缺陷,通过病案信息资源库,可以对单条的病案进行检索,也可以对组合条件的病案信息进行综合搜索,这样能够大大提高病案信息的使用效率,同时提高了科研资料的准确性。病案信息的高效全面利用,为科学研究与教学提供了有价值的一手资料。在病案信息资源库的已有搜索和阅读模式基础之上,病案信息使用者还可以根据自己研究的需要,对病案信息资源库中的检索内容进行个性化的自定义,对于病案首页上已经显示出来的数据直接读取,而病案首页上并未显示的数据可自行摘录。对于并按信息资源库的利用,实现了在不涉及病案原件的基础之上查找、使用完整的病案资料,这样能够有效防止病案原件丢失损毁,起到了保护病案原件的作用,还能够快速、准确的为病案信息使用者提供相关资料[2]。
3.2方便医疗科研随访
在需要进行跟踪随访的科研项目中,对于一些极具科研价值的病例,对患者病情进行跟踪随访是非常有研究价值的,在现有条件下,对患者的随访方式只要包括电话、邮件、、家访等[3]。而通过计算机发送短信的方式不仅可以为患者提供详尽的出院指导、提醒患者复诊,还能够让患者对病情及时反馈。确保了随访结果的及时、准确。为科研人员提供了宝贵的跟踪随访信息。
3.3方便地区性疾病的科研调查
关键词:新医科;智能医学;人才培养
1绪论
健康中国已上升为国家战略,新医科在我国高等教育中掀起了一阵新的改革浪潮,“智能医学”的应用性人才培养模式也随之开启。智能医学工程是以现代医学与生物学理论为基础,融合先进人工智能及工程技术,挖掘人的生命和疾病现象的本质及其规律,探索人机协同的智能化诊疗方法及其临床应用的新兴交叉学科。目前,高校在进行医工融合培养学生的指导过程中,存在许多问题,如医学和工科的理论结合层面较为薄弱,多学科交叉联合指导的机制不完善,成果转化和临床应用性不高。实践层面,在现有的医学教育模式下,医学生缺乏全面的对数据进行收集、处理与分析的能力。但是在智能医学时代,对数据的处理与分析能力会成为医生工作的重要组成部分。面向医疗健康的智能医学工程交叉学科人才的迫切需求,智能医学工程交叉学科的人才培养的机制有待完善。2019年,一些院校如南开大学和天津大学获得教育部的审批,已经率先实行招收智能医学工程专业的新生[1]。高等医学教育对新医科背景下智能医学工程专业人才培养认知还处于探索阶段,智能医学工程如何实现医工交叉学科的融合发展,如何获取人才培养中的合适方法、模式、关键技术等的研究,协同医学发展、社会需求的人才,还需要深入思考和进一步探索。
2新医科背景下智能医学人才培养
2.1新医科符合医科改革的内在需求
随着“健康中国2030”国家决策不断推进,医疗健康逐渐被国家视为重要的基础性战略资源,在大数据和人工智能技术影响下,临床应用、疾病预测与预防、公共卫生、循证公共卫生决策、健康管理、健康监测与个性化医疗服务等方面的研究以及产业发展,将是未来整个医疗领域的提升方向,给智能医学分析与决策赋予了新的意义和内涵。
2.2医工融合发展的必然趋势
随着精准医疗与智能医学诊疗技术的深度融合,理论层面,把握新医科背景下智能医学工程专业复合型创新人才培养目标,以临床应用性为导向,多学科领域知识相互渗透。调整医工结合课程体系,既符合新医科需求,又实现医工融合课程模块间的交叉互补,体现医工结合特色的宽口径学科结构。培养既懂医药科学、数据科学又懂人工智能应用的高级复合型人才。实践层面,精准医疗与智能医学工程技术紧密结合,利用临床医生在传统医学中积累丰富的临床经验,并融入到智能医学诊疗模式变化中,将彻底改变现有诊疗模式。
2.3人工智能助力智能医学工程人才培养
随着科学技术的飞速革新,人工智能核心技术推动传统学科专业建设和医工交叉融合。助力人才培养主要表现在以下三个方面。一是从智能医学诊疗技术创新的角度,技术的革新引领人工智能与各个产业领域深度融合,创造新的产业或领域,计算机模拟人脑的思维过程,实现人机交互,提高医疗资源的利用率,推动医疗产业的高效运转。智能医学诊疗主要包括疾病早期诊断、临床决策支持、正确用药、诊疗方案的选择等。如KopR和HoogendoornM等探索了医院对病人电子病历(EMR)数据进行分析,结合结直肠癌预测模型,更准确的预测早期直肠癌和干预治疗实践[2];HoshyarAN和Al-JumailyA等探索了医学影像自动诊断皮肤癌,通过数据预处理去除噪音和不必要的背景图像,提高图像质量,辅助医生进行临床决策[3]。二是从医疗健康大数据的角度,随着大数据、数字技术、机器学习和人工智能等信息技术在医疗领域的应用,电子健康记录数据呈指数型增长,医疗大数据来源包括医院记录、患者医疗记录、医疗检查结果和物联网设备[4]。智能医疗系统具有识别、筛选和决策等智能医疗辅助功能。2017年上海计算机软件技术开发中心对医疗大数据可视化系统的实践与研究[5];2018年,阿里健康与阿里云宣布共建阿里医疗大脑2.0[6],加强在图像识别、生理信号识别、知识图谱构建等能力的建设[7];同年,腾讯推出医疗AI引擎“腾讯睿知”,具备更智能化的医疗垂直搜索功能,帮助患者精准匹配合适的医生。三是从人才培养的角度,多学科交叉融合发展是大势。人工智能将打破不同学科专业的壁垒,推进多学科交叉融合发展,形成“人工智能+”的专业新的人才培养模式。高校也应根据产业需求变化调整专业设置,构建新的专业结构。高校人工智能相关的本科专业将会蓬勃发展,形成颇具特色的“人工智能+”专业集群。“人工智能+”技术所衍生的新医科、新工科专业之间的协同创新发展,实现技术创新与医疗应用的统一。以“人工智能+医学”为契机,结合医学产业发展趋势和智能医学工程专业的特点,研究相应的教学体系、制定科学的教学计划,建立具有行业特色的课程群、制定合理的课程大纲,解决学生在医学诊疗和工程技术两方面协调发展的问题,全面提升医学生的综合素养以及未来的职业竞争力。综上所述,新医科人才培养在人工智能助力下,培养学生具备较强的创新意识和具有智能医学领域科研能力,掌握关键理论与方法,创造性地将计算机科学技术、人工智能技术和方法、大数据关键技术与医学应用系统相结合,进而创新性完成的医学信息处理、行为交互和人工智能系统集成及应用。以上需培养的能力,对现有医学专业的改造升级、人才培养模式的改变、师资队伍的全面建设具有较高的要求。
3培养新医科人才的实施路径
3.1从医工融合研究的视角
智能医学工程的专业培养建设要体现医工融合发展需求,推进智能工程、医学与教育的深度融合,提升人工智能在医学中的应用,满足新医科发展要求的卓越工程师为育人目标,强调学科交叉渗透、重视临床应用、把握科技前沿,推动教学创新等。
3.2从医工融合研究的广度
目前我国部分高校开展了医工融合人才培养模式的探索,但有区域特色的医工融合研究还不多。针对新医科临床需求分析,把握智能医学工程高等教育体系,重点聚焦区域特色,研究面向健康和重大及特殊疾病防治需求的“新医科”对人才的需求。
3.3从医工融合研究的深度
(1)整体设计智能医学工程专业教学环节。建立知识能力矩阵,整体设计教学、实验、课程设计、专业实习、毕业设计等环节,突出新医科相关课程及实践,加强附属医院和教学医院的联系,深化临床实践能力。(2)培养学生专业能力和科研创新能力。智能医学工程专业教学与知识能力培养的思考是以智能医学学科的特点为基础,通过知识能力矩阵的智能医学工程专业课程创新教学,根据智能医学工程专业课程知识点的内在联系和相对独立性,优化核心知识模块形成知识能力矩阵,构建课程内容架构。通过系统理论知识教学、优化课程实验和上机安排,引导学生自主设计性学习,提高学生的学习积极性,达到有效教学效果。(3)结合学生兴趣偏好,研究如何提高学生的专业兴趣,探索将专业兴趣转换为“工匠精神”的教育理论及方法:广泛调研,全面建立当前地方高校智能医学工程专业学生与专业偏好的培养模式。
4结语
传统的解剖性肝切除建立在肝脏Couinaud分段的基础上,但由于不同个体间肝分段及血管的变异,肝脏的实际解剖情况常与Couinaud分段不同。同时由于巨块型肿瘤生长的压迫和既往的手术史,肝内的解剖情况往往更加复杂。因此,按照传统的Couinaud分段行肝切除可能导致血管损伤和失血过多的情况。因此,术前准确评估肝脏情况显得尤为重要。既往的术前解剖评估主要依据CT或MRI结果,有丰富阅片经验的临床医师才可准确掌握肝脏内的解剖情况。而三维重建系统可将CT或MRI中2D的数字信息转化重建为三维的直观可视的图像,使肝内解剖情况一目了然。对于解剖较复杂的区域还可以通过软件进行局部360旋转和缩放来清晰了解肝内管道的走行,为术中避免误伤重要血管奠定了基础。方驰华等[3]对10例复杂肝癌病人在术前对肝内解剖进行三维重建,重建结果可清晰显示肝脏内门静脉及肝动脉的走行,对其中1例可疑侵犯门静脉右后支的病人局部进行旋转和缩放进行观察,确定为门静脉右后支侵犯,从而拟施行扩大的系统性右后叶切除,在术中观察情况与术前模拟情况一致。笔者研究中心对既往收治的34例巨块型肝癌病人术前CT资料进行三维重建,结果均可以清晰显示肝内门静脉、肝静脉及肝动脉系统,其中对于肿瘤压迫而导致走行变异的管道系统可清晰显示,为指导术中解剖提供的明确的依据[4]。值得一提的是,数字医学技术在巨块型肝癌的术前三维重建与小肝癌的重建有所区别,小肝癌由于肿瘤体积较小,多数情况下未累及肝内管道,重建后图像相对清晰,肝内管道重建明确。但对于巨块型肝癌,肿瘤体积较大,往往侵犯周围血管,此时受累血管由于血流不通畅,导致CT检查结果中密度较低,多数三维重建软件是依据CT密度不同而区分相应结构的,所以受累血管在重建时可能会出现“截断”的现象。此时可利用三维重建软件的三维和二维转换功能,在二维平面和三维平面上追踪相应血管的走行,从而判断血管的位置和受累情况,对于巨块型肝癌侵犯周围血管,血管癌栓形成的术前判断和之后手术方式的选择有一定的指导意义。
数字医学技术在复杂、疑难、巨块型肝癌术前切除肝脏体积评估中的应用
巨块型肝癌肿瘤巨大,病人剩余功能性肝脏较小,术中如果切除较大范围肝脏,术后可能发生肝功能衰竭。而我国巨块型肝癌病人常伴有肝硬化,以致术后极易出现肝功能失代偿。因此,术前准确计算预留肝脏体积对于确保肝切除手术的安全至关重要。过去,对预留肝脏体积的评估是术前借助CT或MRI影像粗略估算和术中对肝脏实体的大体目测。如今随着数字医学技术的进展,通过在三维重建软件中手工勾画和计算机自动累加可得到全肝体积、预切除肝脏体积和剩余肝脏体积等精确数据。在计算机辅助下可以将肝脏体积的测量细化到每个肝段,乃至精确测算任意可见血管的供血或引流区域。笔者所在研究中心对既往巨块型肝癌病人术前的模拟切除肝脏体积与术中实际切除肝脏标本体积进行比较,结果提示二者呈明显的线性相关,该结果与国内外报道的同类软件结果相似[5-6]。三维方法的优势在于可以对肝段或者亚段水平的每个血管所支配的肝脏区域进行体积计算,因此,三维方法可以在术前定量评估肝脏切除手术所造成的剩余肝脏缺血/淤血,从而更加精确评估预留肝脏的功能体积。对预留肝脏中的淤血或缺血体积进行量化分析有助于提高肝切除术的安全性和精准性。不能单以肝切除量的多少来衡量肝切除安全限量,而应以所必需的剩余功能性肝体积来度量。一般认为,正常肝脏的肝切除安全限量是预留肝脏体积不少于25%~30%标准肝体积。根据亚洲和欧美的临床研究资料,联合肝功能Child分级、门静脉高压征象和ICG排泄试验可对伴有慢性肝病病例的安全肝切除限量做出预测。肝功能ChildC级是任何肝切除的禁忌证;ChildB级、A级伴有门静脉高压征象或伴ICGR15清除率>30%的病例只能行亚肝段级的限量肝切除或者肿瘤剜除术。对于无门静脉高压征象的肝功能ChildA级病例,若ICGR15<10%,肝切除后预留肝体积应不少于40%~50%标准肝体积;如果ICGR15在10%~20%,预留肝脏应不少于60%~70%标准肝体积;如果ICGR15在20%~30%,预留肝脏应不少于70%~80%标准肝体积[7]。因此,根据巨块型肝癌病人术前不同情况,将三维手术模拟计算的肝脏体积与临床ICGR15结果结合起来,有助于评估肝切除安全限量,制定和调整手术方案。
数字医学技术在复杂、疑难、巨块型肝癌术前模拟手术方案中的应用
三维手术模拟是以上功能的一个综合应用。首先分析相关的组织结构,将肝实质、门静脉、肝静脉、肝动脉和肿瘤逐一重建。对肝内血管树进行重建。对各个血管供血或引流区域进行逐一标记分析,根据门静脉分布的区域计算出肝段的边界、范围、大小及形态,计算出全肝体积和肝段的体积;由肝静脉的引流区域描画出肝静脉流出道的分布范围。根据肿瘤的位置和血管分布的情况,寻找分辨出肿瘤及荷瘤血管,对肿瘤的空间定位做出准确的分析,从三维图像上多个角度观察肿瘤与周边血管的关系,避免了二维平面的局限性导致的观察盲区。之后可以设置手术切割平面,该平面的设定可在2D平面或3D图像上设置。较理想的方法是在三维图像上设置大致的切割平面,对感兴趣的血管及其分支进行量化评估,对预留肝脏内可能存在缺血、淤血区域和范围进行预测,有助于确定适当肝切除范围和制订受累血管的处理方案。然后根据具体情况在2D平面上对切割平面进行调整。为了更好的保护预留肝脏脉管结构完整,肝实质分割平面的选择需要综合考虑以下因素:获得足够的无瘤切缘、节约功能性肝实质、沿着缺乏脉管结构的区段间隙、避免预留肝脏脉管结构的损伤。在尽量满足以上条件的情况下,比较采取不同虚拟切面时的切缘状况、切面累及的管道、切除的肝脏体积、剩余的肝脏体积及其结构完整性,从而确定最佳分割平面。比较不同手术切除平面的情况,计算出残肝体积,做出风险评估,制定合理的手术方案。随着三维手术模拟软件的应用,国内多家医院均有应用手术模拟功能调整手术方案,降低由于过度切肝导致术后肝功能衰竭的发生的报道[3,8]。例如,笔者研究中心诊治的1例原发性巨块型肝癌伴肝硬化病人。病人女,67岁,有乙型肝炎、肝硬化病史,术前肝功能ChildA级,ICGR15<10%。增强CT检查提示右半肝巨块型肝癌。利用三维手术模拟对肝脏解剖进行重建,可清晰重建肝脏内血管与肿瘤的关系。术前模拟采用右半肝切除术,计算切除肝脏体积为1155cm3,剩余肝脏体积802cm3,剩余肝脏体积占全肝体积39.7%,考虑病人术前有乙型肝炎肝硬化病史,肝功能ChildA级,ICGR15<10%,剩余肝脏体积<40%时术后出现肝功能衰竭的可能性较大,为保留更多的正常肝脏,术前模拟保留部分右半肝的精准肝切除术。模拟切除肝脏体积982cm3,剩余肝脏体积1036cm3,剩余肝脏占全肝体积51.3%(>40%),术后出现肝功能衰竭的可能性较小。术中按第二种手术方案,行保留部分右半肝的精准肝切除术,术程顺利,术后病人未出现肝功能衰竭,术后1周复查肝功能为ChildA级。
【关键词】大数据;医疗健康;医疗信息化
1 国际大数据产业在健康医疗领域的应用发展现状
近年来,英、美、加拿大等国家先后投入巨资开展医疗健康信息化建设,引入大数据信息化技术使得医疗健康信息化系统能够辅助公民医疗质量和安全,提升整体医疗服务质量,提高医疗服务可及性,降低医疗费用,减少医疗风险。
1.1 美国:推动健康医疗大数据开放共享,重点发展精准医疗
美国在推动大数据研发和应用上最为迅速和积极。在健康医疗大数据方面,2014年6月,FDA公共数据开放项目openFDA正式上线,开放了2004至2013年间的300万份药物不良反应和医疗过失记录(经脱敏处理数据),鼓励企业和个人对数据价值进行挖掘与分析。2015年1月,美国前总统奥巴马宣布划拨2.15亿美元作为精准医疗计划经费,加快基因组研究。同时美国还制定一系列的标准和要求,以保护隐私和跨系统数据交换安全。
1.2 英国:积极发展个性化医疗,注重隐私保护
2013年6月,英国医疗保健当局宣布将建立世界最大的癌症患者数据库,收集来自英国各地医疗机构的病例和1100万份历史档案记录,保存和整理英国每年35万新确诊的肿瘤病例的全部数据。同年,英国启动了医疗健康大数据旗舰平台care.data,集中了全英国的家庭医生和医院记录的病历以及社会服务信息。由于该平台运作中发生数据被披露,2016年7月6日,为保护患者隐私,care.data计划被终止。
1.3 加拿大:建设互联互通平台,探索卫生经济和疗效研究
近年来,加拿大借助大数据和移动互联网技术建立了覆盖全国的电子健康档案、药品信息、实验室信息、影像系统、公共卫生信息和远程医疗系统,建立统一识别系统以及基础架构和标准的研究。同时,利用大数据开展基于卫生经济学和疗效研究的定价计划,开展了基于卫生经济学和疗效的药品定价试点项目,利用数据分析衡量医疗服务提供方的服务,并依据服务水平进行定价。
综上所述,国外政府高度重视医疗大数据产业发展,政策着力点主要在三个方面:一是开放数据,提供社会高质量数据资源;二是在前沿及共性基础技术上增加研发投入;三是积极推动政府和公共部门应用大数据技术。
2 我国医疗大数据应用发展现状
2.1 前期的医疗信息化建设为医疗大数据产业发展打下了坚实的基础
2006年开始,我国开始建设区域卫生信息平台,整合区域范围内医院、基层卫生机构、公共卫生的各类数据,形成以个人为中心的电子健康档案库。数据主要包括临床信息――处方、检验报告、检查报告、手术报告、病案首页、出院小结;公共卫生信息――疾病报告、疾病管理、生命统计、儿童保健、妇女保健、老年人保健等。通过十年多探索,在医疗健康大数据已经初步具备了基础和规模,并取得了一些标志性的成果:
一是,国家层面的顶层设计和总体框架:建设了人口健康信息化建设的指导意见“46312”工程,“全民健康保障信息化”工程一期数据总体架构。
二是,国家卫生标准制定和互联互通:围绕互联互通与信息共享,已研发形成了89个数据集、277项医疗卫生信息标准、3300个数据元。以公民身份证号码为唯一标识实现了医疗卫生数据与公安、教育、民政、人社等部门的信息协同,共计覆盖13.6亿人口,包含13项信息的国家人口基础库。
三是,卫生信息化基础能力建设:目前,全国有71%的省启动了省级卫生信息化平台建设,46%的地市启动了市级卫生信息化平台建设,29%的区县启动了区县级平台建设。2015年国家卫生计生委启动了十省互联互通项目,目前已经接入了上海、北京、湖南、湖北、江苏、浙江、福建、重庆、内蒙古、辽宁十个省级平台。在医院层面,目前我国约50%的委属医院,42%的省属医院和38%的市属医院已启动医院信息平台建设。
2.2 国家出台了一系列政策为医疗大数据产业发展提供了良好的发展环境
2015年起,国务院和国家卫生计生委等有关部门陆续了一系列指导性文件,提出加快医疗大数据相关技术和产业发展,推动医疗卫生服务模式和管理模式转变,提升我国医疗服务水平,从而为医疗大数据发展提供了良好的政策环境,相关政策如表1。
3 上海医疗大数据发展基础与现状
3.1 发展基础与优势
一是,构建了良好的医疗信息化和大数据基础。上海率先建设了国内规模最大的三级医院临床信息共享工程――上海医联工程。医联工程接入了全部市级以上38家三级甲等医院,数据涵盖医疗中的医疗业务、临床业务、医学影像、医疗运营、医疗管理等核心内容。在此基础上,上海市卫生计生委联合申康中心建设了覆盖全市16个区、所有600家公立医疗卫生机构的上海健康信息网。截至2015年底,上海市已累计为7175万名患者建立了诊疗档案,医嘱17.4亿条,各类检验检查报告2.3亿份;建立了国内最大的医学影像中心数据库,实现了医学影像数据的调阅共享,截至2015年底,累计采集影像资料9.8亿幅,数据量413T,月均跨院调阅影像数据约2万次。
二是,集聚了一批国家级科研院所和创新平台。包括中科院上海生命科学研究院、药物所、复旦大学医学院、上海交通大学医W院、第二军医大学等大批国家级科研院所及相关医院。建成和在建国家新药筛选中心、上海蛋白质科学设施、国家肝癌中心、国家转换医学中心等国家级科学基础设施和创新平台。复旦大学建成“上海市数据科学重点实验室”,涉及医疗健康、智慧城市等多领域的大数据分析,并在国内率先成立大数据学院。
三是,拥有国际化创新产业集群。上海市已形成生物医药和软件大数据等产业集群,集聚了万达信息、金士达卫宁等国内医疗信息化领先企业以及上海医药、上海联影、上海微创等一批生物医药和医疗器械企业;成立了上海数据交易中心作为大数据“交易机构+创新基地+产业基金+发展联盟+研究中心”五位一体的重要功能性平台;汇聚IBM、Intel、微软、罗氏等跨国公司研发机构超过200家。
四是,具备创新改革多重叠加优势。上海正在推进张江国家自主创新示范区建设、深化中国(上海)自由贸易试验区改革开放。在国家的大力支持下,正探索科技金融、国际人才试验区、海外人才往来、国际合作研究等方面创新改革的先行先试,具备独特的创新改革优势。
3.2 存在的不足与瓶颈
上海市医疗健康行业中累积了大量的结构化和非结构化医疗健康数据。但是,由于存在医疗数据互联互通和标准化程度低等一系列问题,制约了医疗大数据产业发展,具体如下:
(1)缺少标准化规范,数据质量不高:各医疗服务机构在推进信息化建设过程中缺乏通用的数据标准、技术标准、管理标准和业务标准,难以形成标准化的公共服务体系。采集的数据由于缺乏统一标准,数据记录存在偏差和残缺等原因,总体数据质量不高。
(2)资源管理分散,大数据利用水平低:从医联工程建成至今,上海市积累了近PB级的包括诊疗记录、处方、医嘱、出院小结、检验检查报告、医学影像信息等在内的海量医疗数据,但由于存在数据结构化程度较低,电子病历标准不一致、大量医疗数据存储分散等问题,兼容性、可扩展性较差,给信息共享带来了困难。同时,由于缺乏获取知识级情报的技术手段、缺乏对医疗大数据资源的深入价值挖掘,还未形成数据驱动的科学研究模式与知识应用服务,实现医疗大数据的深度应用。
(3)医疗隐私保护难度增加:随着医疗卫生信息共享的开展,隐私保护的难度逐步增加,很大程度上限制了医疗卫生信息资源的利用程度。
(4)缺少医疗大数据专业人才:随着医疗大数据产业的快速发展,对专业技术人才的需求量激增,权威专家估算,我国未来五年相关专业人才缺口将高达130万左右,尤其是横跨生物医学和信息科学,具备扎实理论基础,又有业务实践经验的大数据人才非常紧缺。
(5)缺乏协同合作机制:医疗大数据关键产业环节之间还没有建立有序的协同合作机制,为技术研发、工程孵化、成果转化、行业应用、标准评估等关键环节提供合作渠道。
4 发展医疗大数据技术突破方向和重点
根据上海市医疗信息化和大数据产业基础,结合国际大数据在健康医疗应用的发展趋势,未来几年,上海市相关机构和部门应主要针对以下核心技术进行研究和突破。
4.1 医疗大数据互联互通技术
主要包括:互联互通技术开放架构和配套技术、异质多源数据的整合技术等。通过适合多层级、跨区域医疗信息系统共享协同的互联互通技术开放架构和配套技术,能够适应多种医疗信息系统接口,提高互联互通实施效率;研发支撑组学数据、医疗数据和健康数据等异质多源数据的整合技术,适应数据类型复杂、存储模式多样、语义标注体系各异、规模巨大等特点。
4.2 医疗大数据整合管理技术
主要包括:多源医疗大数据的语义关联技术、医疗数据质量修复技术及基于数据管控的医疗大数据共享利用技术等。建立基于统一患者身份的索引、疾病代码及药品代码规范等,在语义层实现多来源医疗数据与其他行业数据的融合,支持智能学习和语义理解;通过实现数据智能填充和补正,解决系统数据源头质量低、数据缺失、填写不规范的问题;在原始数据拥有方可管、可控、可溯源的前提下,允许第三方基于数据沙箱开展分析利用,促进医疗大数据利用水平。
4.3 医疗大数据分析检索技术
主要包括:医疗知识图谱智能构建技术、医疗影像分析技术等。基于临床数据、健康档案、人群队列、专病数据库等,在语义规范化和语义关联网络的基础上,构建出跨知识库融合的知识图谱;通过图像分割、图像配准、图像可视化、多时序图像分析、统计学分析和生理学模型分析等,有效支撑临床辅助诊断、疗效评估等。
4.4 医疗大数据集成应用技术
主要包括:医疗质量控制管理技术、临床精细诊疗决策支持技术、疾病经济负担分析评价技术、公共卫生决策支持技术、个性化智能健康服务推荐技术等。通过集成应用上述技术,实现相关技术的综合运用,开发医疗质量监管、临床辅助诊疗、卫生经济分析、公共卫生决策服务、健康管理、医保医药等软件产品,并进行示范应用。
4.5 医疗大数据隐私保护及安全风控技术
主要包括:隐私保护技术和访问控制技术,平衡隐私保护和数据挖掘需求的医疗大数据脱敏技术,基于访问行为安全审计的、风险自适应的医疗大数据访问控制技术等。通过上述技术的应用,实现针对不同数据共享方的数据按需脱敏,加强医疗大数据安全风险防控,构建基于安全多方计算的、医疗大数据隐私纵深保护体系。
5 相关政策建议
在开展技术研究突破的同时,为推进医疗大数据的应用和产业发展,建议从研发支撑平台、成果转化和工程应用、人才和能力建设等方面重点突破,创新建设体系与应用模式,全面引领和支撑我国医疗大数据领域的发展,形成完善的产业生态系统。
5.1 建设创新技术研发平台
通过建立医疗大数据应用技术的创新研发平台,组织开展医疗大数据互联互通、医疗大数据整合管理、医疗大数据分析检索、医疗大数据标准、医疗大数据隐私保护、医疗大数据行业应用等研究,进行P键技术的研发、产品化和工程化,快速提高我国医疗大数据应用技术水平。以居民健康档案、临床诊疗数据、生物组学数据、医保医药等数据为基础,着力探索医疗数据资源的统一标准,形成从区县、地市级、省级到国家级别的数据资源全面整合共享和规范化,推动医疗数据的互联互通和融合共享。
5.2 培育医疗大数据行业自主创新能力
通过行业领先企业和科研单位的强强联合,发挥技术研发的导向作用,建设开放式、包容式技术研发创新平台和产业联盟,为国内外优势力量提供参与协同创新的沃土。面向限制医疗大数据行业应用存在的重大技术瓶颈,以国家的医疗卫生行业需求为导向,承担国家重大任务和企业提出的攻关研究项目,开展医疗大数据关键核心技术和新产品的战略性、前瞻性研发,发展一批具有创新技术路线的医疗大数据的技术模式。
5.3 构建产学研用协同创新联盟促进创新成果转化
联合医疗卫生管理部门、医疗卫生服务机构、医疗科研机构、互联网医疗企业和医保医药企业等产业链关键用户单位,构建产学研用协同创新联盟,积极探索医疗大数据应用技术的成果转化,支撑医疗信息化产业链企业开展数据互联互通、共享协同、分析利用等方面的产业链协作。建设技术成果应用示范基地,对接用户单位产业化应用需求,推进技术成果转化与实际应用,推动医疗大数据产业快速发展。
5.4 集聚和培育一批国际化优秀创新人才
充分利用上海市高校、研究机构及相关企业基础及资源,形成跨学科跨领域联合培养、多形式培训模式和系统,建立医疗大数据应用技术的人才培养平台,为医疗大数据创新工作提供源动力。充分发挥上海市建设科创中心的相关政策优势,集聚和吸引各类优秀人才,形成一支结构合理、紧密协作的专病研究、人群队列、公共卫生、生物组学、临床医学、计算机科学等多学科团队。
5.5 开展模式创新提升我国医疗全产业链服务能力
聚集全医疗医药科研创新资源,通过“众智、众包、众创”的模式促进医疗大数据的价值发现,面向行业共性问题和需求,研发一系列医疗大数据服务产品,形成数据驱动的医疗服务决策能力,提升医疗质量监管、临床辅助诊疗、卫生经济分析、公共卫生政策评价水平,并服务于健康、医药、医保、医疗、大数据多个上下游产业链,提升我国医疗相关产业整体水平。
【参考文献】
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[2]周光华,辛英,张雅洁,等.医疗卫生领域大数据应用探讨[J].中国卫生信息管理杂志,2013(4):296-300.
医学科技的发展,是以医学科研工作的开展为基础的,病案作为医学科研的重要信息资源,其作用在医学科研立项、成果申报、以及专专著撰写等方面都有很大的作用,是各种科研活动的临床资料来源。病案是医疗活动的记录,也是医疗信息的主要来源。病案利用涉及医院经营管理、监督和评价医疗服务质量、医疗纠纷、疾病预防、医疗政策调整、临床医教研等。利用好病案信息,能为医学科研提供更为科学、精准、全面的材料,病案信息库是提高病案信息技术的重要途径。
一.病案信息库建立的必要性
1.病案信息的作用
病案信息记录了患者在就诊到痊愈整个过程听全部病情信息和诊疗情况 ,所记录的信息具有高度的真实性,是医学研究的重要依据和基础,是了解患者诊疗过程和最终疗效的准确途径,也成为医学研究的科学参考与依据。病案信息是医学论文撰写、课题申报等医学工作的有效的、科学的材料,并且能够在临床研究成果验证上发挥重要作用,对于部分疑难病症进行临床研究、高新技术投入医学实践时,病案信息的价值至关重要。科研项目在确定时也需要病案信息进行辅助,使医学研究更为科学化。因此,医学研究和病案信息之间存在直接的关系,要推动医学研究和医院临床研究的发展,就必须加强病案信息管理,提升病案信息技术。
2.病案信息数字化技术对于医学科研工作的价值
病案信息数字化后,就使病案信息从纸质化转为电子化,病案管理与应用将更为科学、高效。在转化过程中,将病案权限设置成只读模式时,还能够使病案信息避免被修改、滥用、丢失甚至破坏,同时,又实现了病案信息的共享,在切实保护病案信息完整性、真实性的基础上,最大限度开发病案信息的价值。数字化后的病案信息,还能够更方便的进行数据提取,提高了病案信息运用效率。
二.病案信息数字化技术对于我国医学研究与医院工作的价值
1.医学资源的充分利用
病案信息库的建设大幅降低了病案查询的难度,通过信息检索,不仅能够检索单条病案,还能够设置组合条件检索相关的全部病案信息,病案信息利用效率、利用范围将大幅提升,医学科研的材料将更为全面、详细,研究资料与成果准确性也能有相应的提升。当前,各医疗机构、科研单位普遍建立了能够搜索和阅读的病案信息库,研究过程中,可以从自身研究或利用需求出发,定义检索内容。在检索首页已经显示的病案信息就可以直接读取,而没有显示的详细数据,则可以进行选择性摘录。这种技术的应用目的在于病案信息管理的有效化和科学化,最大限度保证病案信息资料的完整度。
2.便于医疗科研项目的跟踪随访
一些需要进行跟踪随访的医疗科研项目和研究价值较高的病例要求跟踪随访患者病情。医疗机构普遍采用电话、、家访的方式进行跟踪随访,但从便利性和实用性上来说,计算机邮件和短信的方式能够给予患者更为详尽的后续康复指导和复诊提醒,并且方便了患者将其病情及时反馈到医疗机构平台,以充实病案信息,使随访结果更为及时、准确、全面,医疗科研人员也能够获得更为详实的跟踪随访资料。
3.对地区性疾病调查与研究的作用
医疗科研项目中包含一些特定地区疾病的发生机理、情况等内容的调查与研究,病案信息统计平台就能够根据病案信息统计报表,为该疾病的研究提供更科学的资料,便于统计并分析特定地区患者的特征、治疗措施及治疗情况。对于疾病进行分类统计并制作表格,就能够直观、清晰地展示出疾病分布状况、分布特征以及医学特征等,针对当前疾病的预防和治疗措施与方法也就更有针对性。
4.便于医疗质量的监督和评估
病案信息的记录是全过程的,包含了患者疾病发生时的情况、转换和诊疗时的情况等,能够详细地体现出医务人员的医疗及业务水平,反映出医务人员和医疗机构在治疗过程中对于医疗政策的落实与执行状况。我国医院的管理和医疗质量监督与评估的基本依据就是病案信息,检查病案内容,就能够分析出医院工作中存在的问题,采取针对性的措施解决各种问题,确保医疗安全与质量。
5.转变医院的服务理念
病案信息数字化技术应用是符合当前现代化社会需求的工作方式。围绕病案信息技术,病案信息收集与统计人员能够在实践中不断提高管理理念和服务意识,提高自身的病案信息资源加工与处理能力。医疗市场要求病案信息技术能够深入开发与利用病案资源,在病案统计时,提升综合服务意识,以医疗费用问题为例,医院可以对病案进行分类研究,科学设计医疗费用的多级别参数,不断促进医疗收费的合理化,使医疗市场实现良性化竞争。
三.结语
病案信息作为医学科研的科学材料和重要依据,为科研工作提供了新的存储方式,既是医疗科研的原始依据,又是医学科研的出发点。运用数字化技术建立病案信息库,是发挥病案信息价值的重要途径,既能为医学科研提供更为高效、全面、科学的依据,还能够为医院工作提供依据,深入掌握患者病情及治疗情况,不断检查病案内容,及时采取措施解决治疗与研究中存在的问题,使医疗质量与安全性不断提高。病案信息统计人员必须加强服务意识,为患者、医院、医学科研工作者、医疗市场、政府等各个主体提供有效的病案信息资源,充分发挥病案信息的价值,使各个主体能够从病案信息中提取到需要的信息,改进自身工作方式,从整体上提高医学科研与医疗服务成果与质量。
参考文献:
[1]唐朝霞;赖伏虎;;刍议病案首与统计工作的关系[J];中国医院统计;2005年04期
[2] 唐朝霞;赖伏虎;;刍议病案首页与统计工作的关系[J];中国医院统计;2005年04期
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