医疗和保健应用中的数据可视化
Lightningchart team
数据和数据可视化在当今世界随处可见，这让我想知道数据可视化是如何影响医疗应用的，它们在病人的诊断中起什么作用？毋庸置疑，患者将他们的健康状况寄托在医疗专业人士的标准和决定上，但医生、护士、从业人员和其他医疗专业人士的判断和决定是基于什么？
经验因素确实是医疗决策的驱动力，但当谈到复杂的医疗诊断时，医护人员需要将他们的决定和判断建立在来自不同来源的准确信息上，如专家（如医学技术专家）的实验室分析，他们经常参与医疗观察、样本、数据、测试结果、研究等工作。
对于在卫生部门工作、每年治疗数百名病人的专业人员来说，信任可靠和准确的数据是关键，但数据可视化对医疗部门有什么影响？
关键要点
1. 医疗保健行业是每年产生最多数据的行业之一。在2020年，估计这个行业创造了大约2314兆字节的数据。
2. 高性能的医疗应用受益于数据可视化，使大型数据集可视化，并支持更准确的决策过程，包括疾病治疗和诊断。
3. 医疗技术和保健应用中的可视化需要最高性能的制图组件。
目录
- 为什么数据可视化在医疗技术和保健方面很重要？
- 什么是医疗数据可视化？
- 数据分析和数据可视化在医疗保健中的应用
- 医疗保健可视化中使用的图表和图形
- 5家在医疗保健和医疗可视化领域进行创新的公司
- 为什么性能在医疗技术和保健数据可视化应用中这么重要？
为什么数据可视化在医疗技术和保健方面很重要？
大家都至少看过医疗影剧里面展示监测病人如心率的医疗应用的影像，它看起来像这样。
心电图（ECG）的例子
因此，即使是非医学专业的读者，也能更直观地了解到心跳可视化的概念。但是，如果你要用可视化的（样本）数据集来代替，会发生什么？让我们看一下电子表格中包含的心率样本数据集。
上面的图片是一个包含数百个数据点的样本数据集，在肉眼看来，即使是医疗专业人士也很难理解。在这种情况下，数据可视化是如何在医疗保健中使用的？数据可视化有助于转化和视觉显示医疗数据点的过程，将复杂和大型数据集的分析简化和综合为更容易处理、可视化和理解的可视化。
既然如此，数据可视化和医疗成像提供了另一种如何理解数据的方式，即使是非技术性的受众也能理解。如今，帮助用户追踪基本医疗信息的医疗应用更加普遍，在人们的智能手机和智能手表上都能找到。
所以，用户在智能设备上将电子表格可视化并没有什么用，而是将复杂的数据转化为更简单的可视化。在这个概念之后，就更容易理解为什么医疗可视化在医疗领域发挥着关键作用。
根据Statista的数据，2013年产生的医疗数据量为153艾字节（其中1艾字节相当于10亿吉字节），到2020年底，它已经增加到2314艾字节的巨量。
随着组织和个人的更多医疗监测应用的发展的上升趋势，需要可视化、分析和探索的数据量确实将在未来几年继续快速增长。
医疗数据的持续增长是那些试图提供更好和更多以病人为中心的健康服务的卫生组织的主要驱动力。因此，数据分析、大数据和数据可视化正在成为医疗保健领域的重要课题，有助于预防和预测疾病。
数据分析对卫生专家来说是一个巨大的机会，他们可以根据历史信息做出数据驱动的决策，这些信息后来被呈现在具有最先进数据可视化技术的最先进的应用程序中。
预防性和预测性医疗可视化
虽然未来无法预测，但医疗技术中的某些数据分析分支存在于医疗保健领域，以传达不同的分析，帮助专业人士在过去和未来进行诊断工作。这就是描述性分析的情况，它在诊断中考察历史数据的表现及其在事情中的行为和相关性。
诊断性分析旨在了解某些疾病发生的原因，并解释其根本原因，而预测性分析旨在预测和预期未来的诊断和疾病，因此，作为一种预防方法。最后，规定性分析旨在测试多种情况，以便在卫生专业人员做出最终决定之前预测结果。
数据可视化等数据相关科目的重要性不仅在于健康监测，而且还有助于医疗专业人员提前介入未来可能的疾病，并解释过去疾病和有害状况的诱因。
这里有一个头骨三维体积渲染可视化的例子，它涉及成千上万的数据点，通常用于解剖学、创伤学、植入物设计、颅面重建或手术分析和规划等方面的研究。
用于医学成像和可视化的三维体积渲染颅骨实例
什么是医疗数据可视化？
如前所述，医疗卫生领域的数据量正在稳步增长，医务人员在试图理解病人的健康信息时不断遇到困难。
在不同的数据领域中，数据可视化专门将复杂的医疗数据和分析转化为可视化格式，帮助医疗决策专家为病人制定诊断和治疗方案，以提供有效的医疗服务。
高质量的可视化已被确定为改善卫生专业人员执行决策过程和确定病人健康趋势以了解未来状况（预测性分析）和疾病的关键。
从技术上讲，医学数据可视化是指提高审查和观察数据时的效率和准确性，例如在对器官、骨骼元素或疾病过程进行可视化时。因此，医学或高级数据可视化的过程有助于合并来自多个来源的信息，否则这些信息将是独立的，无法相互关联。
研究人员Jonathan Wanderer、Jesse Ehrenfeld和Soojin Park在这方面做了一个很好的例子，他们说："为评估肾脏损伤而制作的可视化可以合并来自尿液、尿液电解质、血清肌酐和血压等来源的多种数据，使医生能够快速审查和预测肾脏正常功能的变化。"
这种可视化以后可以用来理解和探索疾病，与其他医学专家讨论病情，并向病人的家人介绍诊断结果。
数据分析和数据可视化在医疗保健中的应用
几乎所有的医疗保健和医学领域都可以应用数据分析，包括数据可视化。今天，现代医学不断使用数据来提供以病人为中心的方法和更个性化的医疗服务。此外，医疗信息技术中的数据可视化正在推动专业人士进行更好的决策过程。
医学的一些领域已经得到了改善，并受益于3D模型，例如，X射线、核磁共振或3D体积渲染。高性能的可视化被用于（如果不是全部的话）医疗领域最苛刻的应用中，例如，远程手术、监测、手术计划或基因组分析。
分子分析
在分子分析中，Omics数据是指来自分子领域的数据源，其目的是为了了解疾病的发展和如何改善医疗诊断。
这个领域常用的可视化方法是所谓的N体模拟，模拟环境中粒子的行为，如人体系统。
N体模拟的例子
基因组学
基因组学是指对基因及其功能的研究，这对研究人员和医学专家研究某些疾病的预防和治疗是很关键的。可视化数据是观察和分析大型数据集中存在的相关性和趋势的关键，否则分析起来会更加复杂。
医疗设备开发
数据可视化在医疗设备中被普遍和广泛采用，例如，心律监测、心血管设备、糖尿病监测和预防等。
用于医疗设备的高性能图表
医疗保健可视化中使用的图表和图形
图表和图形根据不同的轴绘制数据，形成特定的形式或可视化。 如前所述，医疗数据量巨大且持续增长，因此要求可视化能够以高性能的特点呈现大量的数据点。
可视化的要求将由临床需求来驱动，但最高性能的可视化的一些特征包括。
- 强大的数据可视化库。市面上有几个用不同语言编写的开源和商业库，包括JavaScript、Python或.NET。根据其性质，这些库是为基本或高级数据可视化目的而设计的。
- 渲染性能。并非所有的库都能处理先进的医疗和保健数据源。开源库会遇到这个问题，因为它们的资源和性能都很有限。商业库可以解决这些问题，并且可以实时渲染数十亿的数据点而没有性能问题。
- 资源优化。医疗保健部门是否准备好将其所有数据可视化？当然，它正在准备，GPU加速库正在利用PC的力量，以更快的渲染和响应时间提供更高质量的可视化。
这里有3个高级可视化的例子，以后可以整合到医疗应用中。
- 医疗仪表板
互動
这个医疗仪表盘用JavaScript开发，具有四个不同渠道的实时可视化功能。它们在收到数据时进行处理。包括的通道有
- 心电图(ECG/EKG)
- 无创血压测量 (NIBP)
- 血流量(BFV)
- 血氧饱和度(Sp02)
2.骨架的三维体积渲染
这是一个.NET医学可视化，它对人体骨骼的WPF三维体积渲染进行采样。
3.心电图
互動
这个JavaScript心电图的例子以XY图表中的线列为特色。每秒有960个信号点被发送到图表中，其常见的应用是在心肺和电活动监测中。
5家在医疗保健和医疗可视化领域进行创新的公司
1. Medtronic
Medtronic是一家世界领先的诊断和保健公司，产品和服务遍布全球。 Medtronic在150个国家开展业务，其产品可治疗70种健康状况，包括心脏设备、颅骨和脊柱机器人、胰岛素泵、手术工具、病人监测系统等。
在Medtronic大量的医疗解决方案中，他们开发了CardioInsight工作站，这是一个专门用于心电图信号监测的工作站，能够呈现三维心脏地图。
该工作站与他们的产品CardioInsight Mapping Vest一起工作，后者将数据传输到CardioInsight工作站，并使用LightningChart数据可视化库将其转化为实时的高性能数据可视化。
下面是一个实际案例，CardioInsight工作站与CardioInsight背心一起被用来分析和治疗病人的心律失常。该案例发生在Northwell Health网络医院之一。
https://youtu.be/RJmUulqUA-I
2. MGC Diagnostics
总部位于美国明尼苏达州的MCG诊断公司成立于1977年，如今是开发心肺健康解决方案的世界领导者之一。他们为医疗保健领域提供了大量的设备，包括用于检测、分类和管理心肺疾病的设备。
MCG Diagnostics正在实施高性能的数据可视化解决方案，并在其Ultima™ CardiO2®气体交换分析系统中采用LightningChart数据可视化图表。这种新颖的设备是一种易于使用的代谢压力测试系统，具有高性能的特点，包括氧气和二氧化碳传感器收集病人呼吸的数据，连续的数据处理和分析，以及实时的数据可视化。
3. BiosenseWebster
Biosense Webster专注于开发世界一流的3D导航医疗设备。他们是电生理学领域的创新者，开发了用于信号监测和诊断的新型CARTO™三维绘图技术，正在改善心律失常患者的生活。
Biosense Webster依靠实施强大的数据可视化库，能够实时处理信号数据，帮助医疗专家分析病人的状况并提供更好的诊断。CARTO™三维制图中使用的一些可视化功能实现了LightningChart .NET三维体积渲染。
来源
下面是一个用Carto系统制作的实时消融医疗程序的详细演示，其中异常组织被切除。
https://youtu.be/7gilzXv92CI
4. Digicare Biomedical Technology
是一家家族式的创新公司，为医疗监测和测量提供设备解决方案。Digicare Biomedical Technology在其新颖的遥测监测系统CentralVue CV10中采用了LightningChart数据可视化解决方案，该系统具有不同的线列和XY图表，支持数百万数据点的实时处理。
CentralVue CV10是一个医疗多通道监测系统，支持多达32个不同的监测器，功能包括病人管理和远程控制。
来源
5. Cerebra Sleep Scoring
作为睡眠研究领域的世界级创新者，Cerebra已经研究、调查并开发了不同的解决方案，以改善患者如何通过提高睡眠条件来发展更好的生活质量。
他们的Cerebra睡眠系统直接分析脑电图信号，观察病人的大脑活动，并制定有效的诊断方法，以改善病人的身体、精神和情感健康。
在他们的系统中，Cerebra实现了LightningChart XY和线列数据的可视化，以对患者来自大脑活动的睡眠信号进行不同的监测。
来源
为什么性能在医疗技术和保健数据可视化应用中这么重要？
当医疗技术和保健行业的供应商在评估用于处理其数据、分析和可视化的图表产品时，他们的首要任务是高性能的图表组件或数据可视化解决方案。
在医学领域，数据可视化是一个更大的过程的一部分，在这个过程中，数据需要以最高的性能进行处理，具有很高的准确性，避免降级的技术，如降采样。
终端用户是卫生专业人员，他们是分析信息并将其翻译给病人的专家。卫生专业人员需要依靠具有高性能组件的最佳性能的医疗设备提供的快速和准确的工具。
高性能在医疗技术和保健领域的重要性在于能够将数百万甚至数十亿的数据点转化为高性能的可视化数据，以支持保健专家的决策过程。
因此，高性能的数据可视化对于医疗技术应用在桌面、网络或移动设备上展示数据至关重要。图表、图形和仪表盘需要能够实时处理数以百万计的数据点，以使医生和研究人员能够完全了解和控制他们的仪器和医疗技术应用，从而提供更好的医疗服务。
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