醫療和保健應用中的數據可視化
Lightningchart team
數據和數據可視化在當今世界隨處可見，這讓我想知道數據可視化是如何影響醫療應用的，它們在病人的診斷中起什麼作用？毋庸置疑，患者將他們的健康狀況寄託在醫療專業人士的標準和決定上，但醫生、護士、從業人員和其他醫療專業人士的判斷和決定是基於什麼？
經驗因素確實是醫療決策的驅動力，但當談到複雜的醫療診斷時，醫護人員需要將他們的決定和判斷建立在來自不同來源的準確信息上，如專家（如醫學技術專家）的實驗室分析，他們經常參與醫療觀察、樣本、數據、測試結果、研究等工作。
對於在衛生部門工作、每年治療數百名病人的專業人員來說，信任可靠和準確的數據是關鍵，但數據可視化對醫療部門有什麼影響？
關鍵要點
1. 醫療保健行業是每年產生最多數據的行業之一。在2020年，估計這個行業創造了大約2314兆字節的數據。
2. 高性能的醫療應用受益於數據可視化，使大型數據集可視化，並支持更準確的決策過程，包括疾病治療和診斷。
3. 醫療技術和保健應用中的可視化需要最高性能的製圖組件。
目錄
- 爲什麼數據可視化在醫療技術和保健方面很重要？
- 什麼是醫療數據可視化？
- 數據分析和數據可視化在醫療保健中的應用
- 醫療保健可視化中使用的圖表和圖形
- 5家在醫療保健和醫療可視化領域進行創新的公司
- 爲什麼性能在醫療技術和保健數據可視化應用中這麼重要？
爲什麼數據可視化在醫療技術和保健方面很重要？
大家都至少看過醫療影劇裏面展示監測病人如心率的醫療應用的影像，它看起來像這樣。
因此，即使是非醫學專業的讀者，也能更直觀地瞭解到心跳可視化的概念。但是，如果你要用可視化的（樣本）數據集來代替，會發生什麼？讓我們看一下電子表格中包含的心率樣本數據集。
上面的圖片是一個包含數百個數據點的樣本數據集，在肉眼看來，即使是醫療專業人士也很難理解。在這種情況下，數據可視化是如何在醫療保健中使用的？數據可視化有助於轉化和視覺顯示醫療數據點的過程，將複雜和大型數據集的分析簡化和綜合爲更容易處理、可視化和理解的可視化。
既然如此，數據可視化和醫療成像提供了另一種如何理解數據的方式，即使是非技術性的受衆也能理解。如今，幫助用戶追蹤基本醫療信息的醫療應用更加普遍，在人們的智能手機和智能手錶上都能找到。
所以，用戶在智能設備上將電子表格可視化並沒有什麼用，而是將複雜的數據轉化爲更簡單的可視化。在這個概念之後，就更容易理解爲什麼醫療可視化在醫療領域發揮着關鍵作用。
根據Statista的數據，2013年產生的醫療數據量爲153艾字節（其中1艾字節相當於10億吉字節），到2020年底，它已經增加到2314艾字節的巨量。
隨着組織和個人的更多醫療監測應用的發展的上升趨勢，需要可視化、分析和探索的數據量確實將在未來幾年繼續快速增長。
醫療數據的持續增長是那些試圖提供更好和更多以病人爲中心的健康服務的衛生組織的主要驅動力。因此，數據分析、大數據和數據可視化正在成爲醫療保健領域的重要課題，有助於預防和預測疾病。
數據分析對衛生專家來說是一個巨大的機會，他們可以根據歷史信息做出數據驅動的決策，這些信息後來被呈現在具有最先進數據可視化技術的最先進的應用程序中。
預防性和預測性醫療可視化
雖然未來無法預測，但醫療技術中的某些數據分析分支存在於醫療保健領域，以傳達不同的分析，幫助專業人士在過去和未來進行診斷工作。這就是描述性分析的情況，它在診斷中考察歷史數據的表現及其在事情中的行爲和相關性。
診斷性分析旨在瞭解某些疾病發生的原因，並解釋其根本原因，而預測性分析旨在預測和預期未來的診斷和疾病，因此，作爲一種預防方法。最後，規定性分析旨在測試多種情況，以便在衛生專業人員做出最終決定之前預測結果。
數據可視化等數據相關科目的重要性不僅在於健康監測，而且還有助於醫療專業人員提前介入未來可能的疾病，並解釋過去疾病和有害狀況的誘因。
這裏有一個頭骨三維體積渲染可視化的例子，它涉及成千上萬的數據點，通常用於解剖學、創傷學、植入物設計、顱面重建或手術分析和規劃等方面的研究。
什麼是醫療數據可視化？
如前所述，醫療衛生領域的數據量正在穩步增長，醫務人員在試圖理解病人的健康信息時不斷遇到困難。
在不同的數據領域中，數據可視化專門將複雜的醫療數據和分析轉化爲可視化格式，幫助醫療決策專家爲病人制定診斷和治療方案，以提供有效的醫療服務。
高質量的可視化已被確定爲改善衛生專業人員執行決策過程和確定病人健康趨勢以瞭解未來狀況（預測性分析）和疾病的關鍵。
從技術上講，醫學數據可視化是指提高審查和觀察數據時的效率和準確性，例如在對器官、骨骼元素或疾病過程進行可視化時。因此，醫學或高級數據可視化的過程有助於合併來自多個來源的信息，否則這些信息將是獨立的，無法相互關聯。
研究人員Jonathan Wanderer、Jesse Ehrenfeld和Soojin Park在這方面做了一個很好的例子，他們說："爲評估腎臟損傷而製作的可視化可以合併來自尿液、尿液電解質、血清肌酐和血壓等來源的多種數據，使醫生能夠快速審查和預測腎臟正常功能的變化。"
這種可視化以後可以用來理解和探索疾病，與其他醫學專家討論病情，並向病人的家人介紹診斷結果。
數據分析和數據可視化在醫療保健中的應用
幾乎所有的醫療保健和醫學領域都可以應用數據分析，包括數據可視化。今天，現代醫學不斷使用數據來提供以病人爲中心的方法和更個性化的醫療服務。此外，醫療信息技術中的數據可視化正在推動專業人士進行更好的決策過程。
醫學的一些領域已經得到了改善，並受益於3D模型，例如，X射線、核磁共振或3D體積渲染。高性能的可視化被用於（如果不是全部的話）醫療領域最苛刻的應用中，例如，遠程手術、監測、手術計劃或基因組分析。
分子分析
在分子分析中，Omics數據是指來自分子領域的數據源，其目的是爲了瞭解疾病的發展和如何改善醫療診斷。
這個領域常用的可視化方法是所謂的N體模擬，模擬環境中粒子的行爲，如人體系統。
基因組學
基因組學是指對基因及其功能的研究，這對研究人員和醫學專家研究某些疾病的預防和治療是很關鍵的。可視化數據是觀察和分析大型數據集中存在的相關性和趨勢的關鍵，否則分析起來會更加複雜。
醫療設備開發
數據可視化在醫療設備中被普遍和廣泛採用，例如，心律監測、心血管設備、糖尿病監測和預防等。
醫療保健可視化中使用的圖表和圖形
圖表和圖形根據不同的軸繪製數據，形成特定的形式或可視化。 如前所述，醫療數據量巨大且持續增長，因此要求可視化能夠以高性能的特點呈現大量的數據點。
可視化的要求將由臨牀需求來驅動，但最高性能的可視化的一些特徵包括。
- 強大的數據可視化庫。市面上有幾個用不同語言編寫的開源和商業庫，包括JavaScript、Python或.NET。根據其性質，這些庫是爲基本或高級數據可視化目的而設計的。
- 渲染性能。並非所有的庫都能處理先進的醫療和保健數據源。開源庫會遇到這個問題，因爲它們的資源和性能都很有限。商業庫可以解決這些問題，並且可以實時渲染數十億的數據點而沒有性能問題。
- 資源優化。醫療保健部門是否準備好將其所有數據可視化？當然，它正在準備，GPU加速庫正在利用PC的力量，以更快的渲染和響應時間提供更高質量的可視化。
這裏有3個高級可視化的例子，以後可以整合到醫療應用中。
- 醫療儀表板
這個醫療儀表盤用JavaScript開發，具有四個不同渠道的實時可視化功能。它們在收到數據時進行處理。包括的通道有
- 心電圖(ECG/EKG)
- 無創血壓測量 (NIBP)
- 血流量(BFV)
- 血氧飽和度(Sp02)
2.骨架的三維體積渲染
這是一個.NET醫學可視化，它對人體骨骼的WPF三維體積渲染進行採樣。
3.心電圖
這個JavaScript心電圖的例子以XY圖表中的線列爲特色。每秒有960個信號點被髮送到圖表中，其常見的應用是在心肺和電活動監測中。
5家在醫療保健和醫療可視化領域進行創新的公司
1. Medtronic
Medtronic是一家世界領先的診斷和保健公司，產品和服務遍佈全球。 Medtronic在150個國家開展業務，其產品可治療70種健康狀況，包括心臟設備、顱骨和脊柱機器人、胰島素泵、手術工具、病人監測系統等。
在Medtronic大量的醫療解決方案中，他們開發了CardioInsight工作站，這是一個專門用於心電圖信號監測的工作站，能夠呈現三維心臟地圖。
該工作站與他們的產品CardioInsight Mapping Vest一起工作，後者將數據傳輸到CardioInsight工作站，並使用LightningChart數據可視化庫將其轉化爲實時的高性能數據可視化。
下面是一個實際案例，CardioInsight工作站與CardioInsight背心一起被用來分析和治療病人的心律失常。該案例發生在Northwell Health網絡醫院之一。
2. MGC Diagnostics
總部位於美國明尼蘇達州的MCG診斷公司成立於1977年，如今是開發心肺健康解決方案的世界領導者之一。他們爲醫療保健領域提供了大量的設備，包括用於檢測、分類和管理心肺疾病的設備。
MCG Diagnostics正在實施高性能的數據可視化解決方案，並在其Ultima™ CardiO2®氣體交換分析系統中採用LightningChart數據可視化圖表。這種新穎的設備是一種易於使用的代謝壓力測試系統，具有高性能的特點，包括氧氣和二氧化碳傳感器收集病人呼吸的數據，連續的數據處理和分析，以及實時的數據可視化。
3. BiosenseWebster
Biosense Webster專注於開發世界一流的3D導航醫療設備。他們是電生理學領域的創新者，開發了用於信號監測和診斷的新型CARTO™三維繪圖技術，正在改善心律失常患者的生活。
Biosense Webster依靠實施強大的數據可視化庫，能夠實時處理信號數據，幫助醫療專家分析病人的狀況並提供更好的診斷。CARTO™三維製圖中使用的一些可視化功能實現了LightningChart .NET三維體積渲染。
下面是一個用Carto系統製作的實時消融醫療程序的詳細演示，其中異常組織被切除。
4. Digicare Biomedical Technology
是一家家族式的創新公司，爲醫療監測和測量提供設備解決方案。Digicare Biomedical Technology在其新穎的遙測監測系統CentralVue CV10中採用了LightningChart數據可視化解決方案，該系統具有不同的線列和XY圖表，支持數百萬數據點的實時處理。
CentralVue CV10是一個醫療多通道監測系統，支持多達32個不同的監測器，功能包括病人管理和遠程控制。
5. Cerebra Sleep Scoring
作爲睡眠研究領域的世界級創新者，Cerebra已經研究、調查並開發了不同的解決方案，以改善患者如何通過提高睡眠條件來發展更好的生活質量。
他們的Cerebra睡眠系統直接分析腦電圖信號，觀察病人的大腦活動，並制定有效的診斷方法，以改善病人的身體、精神和情感健康。
在他們的系統中，Cerebra實現了LightningChart XY和線列數據的可視化，以對患者來自大腦活動的睡眠信號進行不同的監測。
爲什麼性能在醫療技術和保健數據可視化應用中這麼重要？
當醫療技術和保健行業的供應商在評估用於處理其數據、分析和可視化的圖表產品時，他們的首要任務是高性能的圖表組件或數據可視化解決方案。
在醫學領域，數據可視化是一個更大的過程的一部分，在這個過程中，數據需要以最高的性能進行處理，具有很高的準確性，避免降級的技術，如降採樣。
終端用戶是衛生專業人員，他們是分析信息並將其翻譯給病人的專家。衛生專業人員需要依靠具有高性能組件的最佳性能的醫療設備提供的快速和準確的工具。
高性能在醫療技術和保健領域的重要性在於能夠將數百萬甚至數十億的數據點轉化爲高性能的可視化數據，以支持保健專家的決策過程。
因此，高性能的數據可視化對於醫療技術應用在桌面、網絡或移動設備上展示數據至關重要。圖表、圖形和儀表盤需要能夠實時處理數以百萬計的數據點，以使醫生和研究人員能夠完全瞭解和控制他們的儀器和醫療技術應用，從而提供更好的醫療服務。
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