数字健康医疗导论 课程作品汇报 医疗信息可视化课题研究 Medical information visualization

1 2 CONTENTS 3 4 | | | | 信息可视化 医疗与可视化 案例分析 思考与总结 Information visualization 2 | 医疗与可视化 Medical visualization CONTENTS 3 | 案例分析 case analysis 4 | 思考与总结 Thinking and summary

1 信息可视化 Information visualization | 1

概念 1.研究内容：大规模非数值型信息资源的视觉呈现。 如软件系统之中众多的文件、程序代码、利用图形图像方面的技术与方法，帮助人们理解和分析数据。 2.与科学可视化相比，信息可视化侧重于抽象数据集，如非结构化文本或者高维空间当中的点（这些点并不具有固有的二维或三维几何结构）。 3.特点:跨学科领域范畴

涵盖层次 1.数据可视化 2.信息图形可视化 3.知识可视化 4.科学可视化 只要加以充分适当的组织整理，任何事物都是一类信息：表格、图形、地图，包括文本在内，无论其是静态的还是动态的，都将为我们提供某种方式或手段，从而让我们能够洞察其中的究竟，找出问题的答案，发现形形色色的关系，或许还能让我们理解在其他形式的情况下不易发觉的事情。

历史发展 1.起源：1989年，由斯图尔特·卡德、约克·麦金利和乔治·罗伯逊创造信息可视化的英文术语“Information Visualization”。 2.兴起：二十世纪90年代开始（据斯图尔特·卡德1999年的报告），源自其他几个领域。 3.发展：2003年，本·什内德曼指出，该领域已经由研究领域之中从稍微不同的方向上崭露出头角。同时，他还提到了图形学、视觉设计、计算机科学以及人机交互，以及新近出现的心理学和商业方法。

重要性 请看下面两个例子

63% 42% 一图抵千言 右图中所有的疾病被分为三大类： 传染病及先天不足----- 黄 受伤------------------- 绿 非传染性疾病---------- 粉红 它们的体积反映了各类疾病在所有非自然死亡中所占的比重。 同样的，体积反映所占的比重，而颜色深浅则体现了05年至10年平均年度变化的百分比，深色表示连年增长，而浅色表示连年下降。增长及下降的平均年度变化百分比没有大于３％的。 小小一张图包含了许多信息，却又一目了然，实实在在地诠释了数据统计上的“一图抵千言”。 63% 42% 2005 至2010年全球非自然死亡的比例分布图

2015年《解构春雨医生》的报告 这张表格蕴含了很多信息，包括春雨医生各种类收入，各科室收入，及各科室在各种类收入中所占的构成比例，一眼看去，满目数字，很难快速地获取综合信息。

2015年《解构春雨医生》的报告 根据总收入对各个科室由高到低进行排序，以柱状图的形式表现。 这样，纵向对比各科室在每一种收入中所占比重可以直接看柱状的长短，而横向对比各科室不同收入构成时也可以结合尺度和实际数值迅速得出结论。

以上两例说明了图示对展示数据的重要性和有效性。 随着大数据时代的到来，数据视觉化变得尤为关键。

补充说明： 1.一幅好的数据图像，通过三维地图、动态模拟、动画技术等等的交互使用，会变得更加直觉化、趣味化。 2.生理学也证明，人的大脑皮层当中，有40%是视觉反应区，人类的神经系统天生就对图像化的信息最为敏感。通过图像，信息的表达和传递更加直观、快捷和有效。

2 医疗与可视化 Medical visualization | 2

背景 随着我国医疗卫生事业的发展，国内的医疗信息化建设已经取得显著成果。 医疗信息系统地不断深入应用，使得医院对医疗信息化的渴求已经从简单的医疗业务数据采集与存储发展到了对医疗业务数据的共享与交换，并逐步向医疗业务数据的分析与挖掘方向延伸。 随着数据量的不断增加，数据涉及的方向也不断变化，数据的维度也会越来越多，而多维数据的展示必然不像一维数据那样容易。

应用 2 1 3 PART ONE PART TWO PART THREE 远程可视化医疗 数字人体计划 疾病诊断治疗的可视化

远程可视化医疗 远程施救 远程会诊 远程学习 远程监护 远程可视话医疗的应用能够减少治疗过程中医护人员与患者的直接接触，有助降低传染机率。 医生可事先通过电子邮件、网站、电话、传真等通讯方式，了解病患的病史、地方医院检查结果和治疗经过，进行初步分析 远程学习 解决了现场观摩的时间和空间限制，一方面可以扩大手术示教的范围，另一方面还可以减少手术室内交叉感染，保障手术室内无菌要求 远程监护 危重病人日常及术后监护、慢性病日常监护、老人看护和救助、孕妇、婴幼儿看护等都会涉及远程监护。病患通过远程监护仪，传达健康数据，供医生分析。

数字人体计划 基因、蛋白质、细胞模型 组织、器官、人体系统模型 “可视人”阶段 “物理人”、“生理人”、“智能人” 使人们更容易理解基因与人种之间的关系，基因与疾病之间的关系，更容易了解蛋白质三维结构、功能的分子基础，从而进行药物设计。通过对细胞的结构和功能进行分析、整合，模拟细胞的生命现象，再现生物体错综复杂的相互关系。 对组织、器官以及人体系统的整体信息进行可视化表达、精确模拟。研究深度上，数字人体研究包括虚拟躯体建立，虚拟物理活动的模拟，虚拟生理活动的模拟，甚至虚拟感觉、虚拟智慧的模拟。 “可视人”阶段将人体内部二维横断面切片图像经过数字化后，作为人体结构的数据集资料进行存储，通过三维重建技术，直观立体地展现人体结构的三维立体形态。 在可视人基础上逐层加人人体组织力学特性和形变等物理特征，亚细胞信号传导、新陈代谢等生理特性以及脑科学研究成果。

治 疗 可 视 疾病诊断治疗的可视化 虚拟手术 虚拟内腔镜检查 虚拟活检 放射性药物治疗 虚拟手术利用计算机技术(主要是计算机图形学与虚拟现实来模拟、指导医学手术所涉及的各种过程。术前可视化仿真技术可帮助医生合理、定量地定制手术方案，辅助选择最佳手术途径、提高病灶定位精度、减少对组织损害;可以预演手术的整个过程以便事先发现手术中可能出现的问题 虚拟内窥镜因其非侵人型和无接触式的特点，成为一种零创伤的检查方式。 彻底避免了传统内窥镜检查时，需要插人探测器，使用镇定剂等措施，减少了检查的危险性与复杂性，降低了医疗成本。 治 疗 虚拟活检 可 视 放射性药物治疗 虚拟活检通过无创性虚拟影像学检查即可获得病理学信息，与探针式活检相比具有突出优点，或者利用虚拟影像指导活检穿刺，或者利用各种现代成像手段获取有关信息后，综合分析以获得病变形态和功能参数。 可视化仿真系统便起到了不可或缺的作用。为医生提供一个交互式的图像三维重构和数据可视化系统，输人和处理图像数据、确定体表、靶区及体内感兴趣组织的几何描述。通过治疗参数设计、治疗处方剂量的给定和治疗时间的计算，制定出放射治疗方案，通过虚拟现实技术为用户提供放射治疗方案的直观表示。

优势 Advantage1 Advantage2 Advantage3 洞察数据价值，把孤立的数据集融汇成统一的数据流，从而揭示患者总体情况以及医护人员的水平。 Advantage2 预防疾病蔓延，在病人档案方面应用高级分析可以确定哪些人是某类疾病的易感人群 Advantage3 杜绝医疗浪费、避免高昂医疗费用，有助于医疗机构根据患者需求优化人力成本，提升护理质量 通过大数据可视化技术将医院庞大的数据转化为管理者进行关键的运营决策和明智的临床决策基础，促进医疗卫生体系的效率智能化运作。

3 案例分析 case analysis | 3

案例一 霍乱爆发 1854年伦敦的Soho区爆发了一场霍乱，伦敦的医疗官员J.Snow医生肩负控制疫情的任务。他绘制了因霍乱而死的人的位置图。每个死于霍乱的人用一个黑点表示，本地区德尔十一口水井用X表示。Snow发现大多数死者集中在Broad街附近的水井周围。他关闭了这一水井，从此死于霍乱的人下降，避免了疫情更大的蔓延。当然，水井和疾病的联系也可以通过分析与计算揭开，但是需要艰苦的工作。 这一例子说明可视化有时比计算更有效。

分析 在此例中，Snow医生根据死者的死亡地所在，画出了一张死者的分布图，通过这张图将这个地区的疫情信息直观的表现了出来，将抽象的数据以图形的形式来表示，可以帮助医生分析和获得隐藏在这些数据中的信息和规律，并且该集成视图将疾病分布的所有数据信息集成显示在一起，帮助医生综合分析和利用这些数据。

发展过程： 现象事情 — 分析 — 建立联系 — 图表可视化

案例二 某糖尿病历数据设计 这里以糖尿病历数据为例进行研究,对病历数据进行集成显示，参考电子病历SOPA的分类方式，这里将病历数据分为五类:症状，检查，诊断，治疗和其他。

此外考虑到糖尿病的治疗过程中，对于饮食，运动和药物治疗有着不同的处理方式，所以这里又将治疗方式细分为：饮食，运动药物和其他这四类。这里以时间顺序来显示病历数据。由于治疗前后病历数据之间具有一定的联系的，治疗后的病历数据直接反映了治疗的效果。所以有必要反应出治疗前后病历数据之间的逻辑关系，同时允许显示病人不同阶段的数据，以便于医生针对该阶段的数据进行分析。

模拟一个病人的病历数据，该病历的描述信息为: （1）基本情况和症状 方XX，男，34岁，石家庄鹿泉人，其母亲患有糖尿病，患者由两个月前感到口干，大量饮水；于一个月前尿量开始增多，近日休息时感到心跳加快。 （2）体格检查： 身高1.81m 体重98kg 血压120/80mmHg 发育正常，营养中等. （3）诊断 2型糖尿病 （4）治疗经过… 经过复查，对该病历数据进行可视化后，可以明显看出该病人严重多经饮，尿量增加，血糖浓度高于正常值，血糖浓度高于正常值，但在经过治疗后，该病人多饮症状明显改善，血糖浓度严重情况减缓，病人病情得到缓解。

我们以糖尿病为例，对病历数据集成可视化的方法进行了研究，首先分析了现有信息可视化的特点、然后对病历数据进以糖尿病为例，对病历数据集成可视化进行了研究首先分析了现有行了分析和总结，并对不同类型的病历数据进行了可视化设计。使得病人的病情进展对于医生来说一目了然，也更加方便医生的治疗，更容易做出比较.

4 思考与总结 Thinking and summary | 4

数据可视化之美 新颖 充实 高效 美感 提供了获取信息的途径，人们可以借以增长知识 一种崭新的视角观察数据，或者一种风格可以激发读者的激情从而达到新的理解高度 新颖 充实 具备一个清晰的目标，传递或者提供一种特别的角度表达信息，直接了当 高效 美感 合理利用图形化构建来表现信息，提高视觉魅力

医疗数据可视化的未来 1.如何收集并展示数据至关重要 2.隐私方面有很多问题需要引起重视 3.如何降低成像技术的成本，惠及更多人

医疗信息可视化的方便快捷大家有目共睹，未来也将逐步融入我们的生活，为人类乃至生物界的健康发挥不可估量的作用！

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