醫(yī)學(xué)工程與信息技術(shù)推動下的醫(yī)療衛(wèi)生改革模式轉(zhuǎn)變

汪長嶺，沈華強(qiáng)，蘇鈺，毛靖寧，朱興喜，劉鐵兵

南京軍區(qū)南京總醫(yī)院 a.醫(yī)學(xué)工程科；b.普通外科，江蘇 南京 210002

醫(yī)學(xué)工程與信息技術(shù)推動下的醫(yī)療衛(wèi)生改革模式轉(zhuǎn)變

汪長嶺a，沈華強(qiáng)a，蘇鈺b，毛靖寧a，朱興喜a，劉鐵兵a

南京軍區(qū)南京總醫(yī)院 a.醫(yī)學(xué)工程科；b.普通外科，江蘇 南京 210002

本文探討了發(fā)達(dá)國家醫(yī)療衛(wèi)生改革模式，并結(jié)合我國現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，提出了我國醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)未來的發(fā)展是要建立在網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，在醫(yī)學(xué)工程的推動下，利用云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)建立起個性化、可預(yù)測、預(yù)防性的醫(yī)療服務(wù)體系。

醫(yī)學(xué)工程；醫(yī)學(xué)信息技術(shù)；大數(shù)據(jù)；可穿戴式傳感器；醫(yī)療衛(wèi)生改革

引言

我國的醫(yī)療衛(wèi)生改革是隨著改革開放同步起步的，三十余年來已取得了舉世矚目的成就：人民健康水平不斷提高，期望壽命不斷提升，衛(wèi)生資源迅速增長，基本建立起遍及城鄉(xiāng)的醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)體系，初步建立了城鎮(zhèn)職工醫(yī)療保險制度，開展了新型農(nóng)村合作醫(yī)療制度試點(diǎn)，并且在重大傳染病防治取得了明顯進(jìn)展。然而隨著社會人口結(jié)構(gòu)的變化、老齡化程度的提高將引致醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)需求的變化，從而影響醫(yī)療衛(wèi)生支出，并成為醫(yī)療衛(wèi)生體制的一大挑戰(zhàn)。工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、疾病譜改變以及生態(tài)環(huán)境的變化，給居民健康帶來新的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。同時，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人民群眾對醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)將提出更高要求。

深化醫(yī)療衛(wèi)生改革是解決這一矛盾唯一途徑，推行以電子病歷為基礎(chǔ)，施行移動醫(yī)療、主動醫(yī)療、預(yù)防性醫(yī)療，以病人為中心，以證據(jù)為基礎(chǔ)，專注于改善生活質(zhì)量的醫(yī)療服務(wù)模式。而信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展為正為這場醫(yī)療衛(wèi)生改革奠定了基礎(chǔ)，特別是傳感器技術(shù)，云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)等[1-3]。

1 發(fā)達(dá)國家醫(yī)療衛(wèi)生現(xiàn)狀

很多發(fā)達(dá)國家醫(yī)療支出占國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）很大一部分，而美國則是更大幅度超過世界其他國家的人均醫(yī)療支出。2010年[4]，美國GDP的16.2%（2.6萬億美元）用于醫(yī)療，人均超過8000美元，這是不少工業(yè)化國家的2～3倍。預(yù)計醫(yī)療衛(wèi)生成本將繼續(xù)上升，美國主要實(shí)施的醫(yī)療保健計劃，可以預(yù)見醫(yī)療保險到2024年將破產(chǎn)。盡管如此，美國在預(yù)期壽命、嬰兒死亡率、單位投資的醫(yī)生人數(shù)等關(guān)鍵醫(yī)療指標(biāo)方面都不盡如人意。

當(dāng)前美國的醫(yī)療系統(tǒng)只是鼓勵提供更多的看護(hù)服務(wù)，談不上提供高質(zhì)量的醫(yī)療保健服務(wù)， 缺乏一致的標(biāo)準(zhǔn)，缺乏對健康服務(wù)的監(jiān)督。缺乏統(tǒng)一、相互協(xié)作的電子健康記錄（EHRs），導(dǎo)致重復(fù)醫(yī)療服務(wù)或檢查，并增加了錯誤和舞弊的機(jī)會。許多醫(yī)療流程和系統(tǒng)效率非常低下，包括等待時間長、人員成本、低效率的供應(yīng)鏈[5]。

雖然發(fā)明和應(yīng)用先進(jìn)治療儀器和治療方法可以提高醫(yī)療水平，但這些基于先進(jìn)儀器和技術(shù)的醫(yī)療服務(wù)往往抬高醫(yī)院的成本，而且一些正在試驗(yàn)中的高花費(fèi)技術(shù)，并不一定能帶來好的療效。 老年人口的快速增長導(dǎo)致了醫(yī)療費(fèi)用成指數(shù)增長，同時嬰兒出生率的大幅下降，最終的結(jié)果是受贍養(yǎng)比率的增長，這種現(xiàn)象稱為“銀發(fā)海嘯”。隨著年齡的增長，這種老齡化人口的影響進(jìn)一步放大，會造成慢性疾病如阿爾茨海默氏癥、心臟衰竭等的患病率的增加，個人自理能力的下降。

2 理想的醫(yī)療健康的模式

未來醫(yī)療健康需要進(jìn)行模式轉(zhuǎn)變，以預(yù)測、預(yù)防、個性化、參與式為特點(diǎn)。

首先，建立個性化和以病人為中心的醫(yī)療模式，其難點(diǎn)在于個體差異，應(yīng)該綜合考慮從基因組成到生理狀況，以及他們的經(jīng)歷，教育，和社會經(jīng)濟(jì)地位等因素，病人的喜好、價值觀等將很大程度上決定什么是對他們合適的醫(yī)療健康服務(wù)，因此，首先是在服務(wù)之前先獲得病人認(rèn)可。

其次，建立以證據(jù)為中心的醫(yī)療模式。以往，絕大多數(shù)醫(yī)療決策是主觀的，受個人臨床醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)影響，醫(yī)生不僅要治療病人，還要保持醫(yī)學(xué)知識增長，據(jù)統(tǒng)計，平均約需要17年才能成為一個稱職的醫(yī)生。 “醫(yī)療健康機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)”的建立可能會顯著縮短這一時間，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以根據(jù)目前的循證醫(yī)學(xué)的知識支持，提供即時準(zhǔn)確的診斷結(jié)果，提供相似病人的治療建議。

主動和預(yù)防性的醫(yī)療模式要求未來醫(yī)療和藥品不僅要關(guān)注治療疾病，而且要預(yù)防疾病?？梢酝ㄟ^移動通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)慢性疾病生命體征變化監(jiān)測，交互式輔導(dǎo)，生活方式管理等。

注重質(zhì)量和過程優(yōu)化的醫(yī)療模式。通過優(yōu)化流程、工作流和通信可以降低醫(yī)療事故。通過連續(xù)監(jiān)測質(zhì)量指標(biāo)，在醫(yī)療服務(wù)低于預(yù)期時，允許患者和服務(wù)商比較醫(yī)療保健的質(zhì)量進(jìn)行選擇和干預(yù)，質(zhì)量控制將減少病人的傷害，獲得最好的醫(yī)療結(jié)果，并為獎勵高水平、協(xié)調(diào)的健康服務(wù)提供依據(jù)。

3 醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)改革問題

以往醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展改革主要是依靠應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)，如發(fā)展成像技術(shù)、研發(fā)醫(yī)療設(shè)備、生物傳感器，生物化學(xué)療法等。 如磁共振成像技術(shù)成像（MRI），正電子發(fā)射斷層掃描（PET），軸向計算層析成象技術(shù)（CAT）提供了包含詳細(xì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的醫(yī)學(xué)影像[6]。脈搏血氧儀、心電圖和腦電圖可以評估和監(jiān)控的人們的生理狀態(tài)[7]。應(yīng)用腹腔鏡和手術(shù)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)手術(shù)的微創(chuàng)化，從而減少病人恢復(fù)時間[8-9]。應(yīng)用先進(jìn)的 手術(shù)模擬系統(tǒng)，可以預(yù)演手術(shù)過程并采取優(yōu)化措施來提高手術(shù)的安全性[10]。

盡管這種以技術(shù)革新為核心的醫(yī)療改革已取得了重大的成功，但仍存在著幾個問題。首先，雖然醫(yī)學(xué)影像和傳感器的發(fā)展有助于診斷，但這些方法也可能導(dǎo)致輻射、藥物副作用以及不必要的檢查和醫(yī)療流程，即過度醫(yī)療的發(fā)生。例如，植入除顫器可以避免心律失常帶來的危險，但同時其高昂的醫(yī)療成本風(fēng)險，據(jù)調(diào)查研究美國有22.5%的除顫器植入是不必要的。其次，目前的醫(yī)療手段重點(diǎn)是表征疾病狀態(tài)，而不是維護(hù)和改善健康狀況。因此，臨床醫(yī)生不能掌握病人以往的健康狀況，從而導(dǎo)致不必要的檢查和治療以及對檢查結(jié)果的誤讀。僅憑單次的檢查診斷，并不能描述病人的實(shí)際情況，從而帶來較大機(jī)率的誤診。最后，臨床工作流程缺乏一個量化、面向流程、可預(yù)測的模型。

由于計算機(jī)模型可以用于優(yōu)化測試，提高統(tǒng)計推斷的效率，應(yīng)用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)解決可以上述的問題。盡管我們還需要不斷革新我們的醫(yī)療設(shè)備和醫(yī)療技術(shù)，但更重要的是綜合考慮社會、環(huán)境、行為等因素，可以使疾病早期診斷、慢性病的治療、健康維護(hù)得以實(shí)現(xiàn)。

4 健康數(shù)據(jù)與健康模型

健康數(shù)據(jù)的獲取可通過嵌入式或可穿戴式傳感器和傳感系統(tǒng)，包括心電傳感器、脈搏血氧、射頻識別、加速度計等，以及一些生化傳感器。傳感器的微型化和小型化的是大勢所趨，微型化的傳感器可以在不影響人們正常生活的情況下收集相關(guān)數(shù)據(jù)。此外，可穿戴傳感器需要設(shè)計美觀，也面臨著電源設(shè)計和管理問題。當(dāng)前的智能手機(jī)可以作為平臺為授權(quán)病人提供應(yīng)用程序和傳感器終端服務(wù)，使得健康服務(wù)隨身攜帶。

傳感器采集的數(shù)據(jù)單獨(dú)看來并沒有準(zhǔn)確的意義，必須通過建立模型將這些測量數(shù)據(jù)與臨床變量建立聯(lián)系。例如，血壓數(shù)據(jù)與整體的心輸出量有關(guān)，病人的體重可能反映水潴留問題，前列腺特異抗原（PSA）水平反映了罹患前列腺癌或前列腺炎的可能性。通常采用基于關(guān)聯(lián)或分類的模型：通過大規(guī)模的試驗(yàn)建立常模，而將疾病的值定義在標(biāo)準(zhǔn)范圍之外。雖然這種方法有效，但基于流程的模型是更有為效的。因此，建立現(xiàn)象的歸納計算模型和預(yù)測模型，確定現(xiàn)象與測量數(shù)據(jù)的關(guān)系，是評估分析和推理的關(guān)鍵。

5 未來的發(fā)展方向

未來醫(yī)療是建立在網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，利用云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)建立起個性化、可預(yù)測、預(yù)防性的醫(yī)療服務(wù)體系。使用計算模型診斷，可以幫助醫(yī)生篩選有用的病人信息。通過對健康狀況的實(shí)時監(jiān)測，并利用復(fù)雜的計算模型，實(shí)現(xiàn)對早期不良信號的檢測和個性化定制治療方案。

受以往科技水平的限制，當(dāng)前的國內(nèi)的衛(wèi)生信息基礎(chǔ)設(shè)施是相互獨(dú)立和不完整的。醫(yī)療機(jī)構(gòu)和個人可以訪問系統(tǒng)中部分患者信息，比如醫(yī)保信息可以在各個平臺之間共享。然而，大部分的數(shù)據(jù)類型沒有所需的標(biāo)準(zhǔn)語法和語義互操作性，也沒有嚴(yán)格執(zhí)行國際標(biāo)準(zhǔn)。此外，盡管數(shù)據(jù)的共享可以減少重復(fù)昂貴的檢查和醫(yī)療流程，提高臨床診斷水平，但目前醫(yī)療機(jī)構(gòu)的相互競爭很大程度上阻礙了信息的共享。國家發(fā)展和激勵使用醫(yī)療衛(wèi)生信息技術(shù)，如電子病歷的使用急劇上漲，但醫(yī)療檢查信息互認(rèn)和共享還是非常局限的。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展，臨床數(shù)據(jù)和行為數(shù)據(jù)的有效采集，使得以我們有充足的個體或群體數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)以證據(jù)為基礎(chǔ)、以病人為中心的前瞻性醫(yī)療決策。在個人層面上，通過分布式的床邊系統(tǒng)進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院、診所、工作場所和家庭的數(shù)據(jù)無縫對接。個性化地使用這些數(shù)據(jù)，將使病人能夠最大程度控制自己的醫(yī)療決策，提高個人生活品質(zhì)。 通過對大量數(shù)據(jù)的融合而獲取的信息，可以用來檢測健康狀況的緩慢變化或者流行病的發(fā)展程度。例如可以在流行病爆發(fā)之前，迅速做出干預(yù)處理。同樣，通過自動的、復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析，可以客觀地研究新藥或醫(yī)療流程的副作用，而不是依靠主觀且耗時的報告。對基因型和表現(xiàn)型的研究，可以優(yōu)化特定疾病的治療方案，或提前建議易患人群預(yù)防疾病的發(fā)生。如果要在全國范圍內(nèi)推廣，就必須改進(jìn)分析方法，制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，建立數(shù)據(jù)聚合和共享的基礎(chǔ)設(shè)施，并同時保護(hù)個人隱私和安全。

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Health Reform Model Driven by Medical Engineering and Information Technology

This article explores the health reform mode of developed countries. Combined with the present situation in our country, the author puts forward that the future development of our health reform is a personalized, predictable and preventative service system, which is based on the internet and information technology development, driven by medical engineering, and makes use of cloud computing and big data.

medical engineering; medical information technology; big data; wearable sensor; health reform

WANG Chang-linga, SHEN Hua-qianga, Su-yub, Mao Jing-ninga, Zhu Xing-xia, Liu Tie-binga
a. Department of Medical Engineering; b. Department of General Surgery, Nanjing General Hospital of Nanjing Military Command, Nanjing Jiangsu 210002, China

R197.1

C

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.12.048

1674-1633(2016)12-0164-02

2015-06-24

2015-08-03

劉鐵兵，高級工程師。

通訊作者郵箱：njbull@163.com