醫(yī)療衛(wèi)生是信息技術(shù)發(fā)揮重要作用的領(lǐng)域

潘鋒

“中國醫(yī)療保健國際交流促進(jìn)會學(xué)術(shù)年會暨華夏醫(yī)學(xué)科技獎頒獎大會”2018年11月10日在北京舉行，中國工程院院士、中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會理事長鄔賀銓教授應(yīng)邀在開幕式上做了題為“信息技術(shù)與智慧醫(yī)療”的主題演講。鄔賀銓指出，以大數(shù)據(jù)、智能化、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算為代表的新一代信息技術(shù)，是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展新階段的主要特征，正在對各行各業(yè)產(chǎn)生深刻的影響。醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)同樣是信息技術(shù)可以發(fā)揮重要作用的領(lǐng)域。但“互聯(lián)網(wǎng)+智慧醫(yī)療”并沒有改變醫(yī)療的本質(zhì)，醫(yī)院仍以醫(yī)生為核心，信息化作為輔助手段將有助醫(yī)療過程更加精準(zhǔn)地為患者服務(wù)。

信息技術(shù)效率倍增

鄔賀銓院士介紹說，信息技術(shù)從集成電路起步且發(fā)展迅速。2017年，一個(gè)CPU上的晶體管數(shù)可以達(dá)到160億個(gè)，而晶體管尺寸卻比流感病毒還要小。30年來，CPU速度提高了100萬倍，內(nèi)存價(jià)格下降了45 000倍，硬盤價(jià)格下降了360萬倍，2020年芯片有望實(shí)現(xiàn)7 nm工藝化。到目前為止，還沒有任何一項(xiàng)技術(shù)像信息技術(shù)這樣發(fā)展得如此之快。信息技術(shù)離不開軟件和計(jì)算機(jī)。1972年，阿波羅登月飛行器軟件代碼只有4000行，而現(xiàn)在雪佛蘭等新款轎車的軟件規(guī)模可達(dá)到1000萬行到1億行，PC Windows10有5000萬行代碼。1946年全世界第一臺電子數(shù)字計(jì)算機(jī)問世，占地170平方米，但其性能卻不及現(xiàn)在的計(jì)算器。1997年，1GB閃存卡的售價(jià)約8000美元，現(xiàn)在則僅需10美分。過去10年間，計(jì)算機(jī)成本下降了近10 000倍，存儲器成本下降了近20 000倍，超算能力提升了1000倍。過去20年，PC的計(jì)算能力提高了1000倍，利用我國“天河2號”開發(fā)的針對埃博拉病毒的超高通量藥物分子虛擬篩選平臺，一天可對4200萬種現(xiàn)有藥物和可用于藥物研發(fā)的化合物篩選計(jì)算一遍。過去20年來，光纖的單纖容量提高了10 000倍，完全可支持醫(yī)院大數(shù)據(jù)和大視頻傳輸。

鄔賀銓院士說，如今，智慧醫(yī)療已經(jīng)包括了醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、臨床信息系統(tǒng)（CIS），電子病歷（EMR）、患者數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（CRM）、實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)（LIS）、影像存儲與傳輸系統(tǒng)（PACS）、計(jì)算機(jī)化醫(yī)囑錄入系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)臨床支持決策系統(tǒng)以及院外的智能健康管理等，寬帶互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等都是支撐智慧醫(yī)療的現(xiàn)代信息技術(shù)，智慧醫(yī)療迎來了發(fā)展新機(jī)遇。IT從“芯”開始，多種醫(yī)療芯片已被開發(fā)出來，如心臟病發(fā)作前3小時(shí)到4小時(shí)心肌會釋放肌鈣蛋白，瑞士科學(xué)家開發(fā)了一種微型肌鈣蛋白檢測芯片，僅14毫米長，粘貼在人體皮膚表面就可檢測肌鈣蛋白是否存在異常，芯片內(nèi)置有藍(lán)牙功能，通過手機(jī)即可監(jiān)控并預(yù)警心臟病發(fā)作。美國斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院開發(fā)了一種集成微流體技術(shù)、電子技術(shù)和噴墨打印技術(shù)的生物芯片，成本僅1美分，這種芯片可分離稀有細(xì)胞或?qū)Ω黝惣?xì)胞計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)了低成本精準(zhǔn)檢測，適合于未來小規(guī)模血液樣本化驗(yàn)。云計(jì)算正在醫(yī)療領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用，中小型醫(yī)院只需支付少量費(fèi)用購買云醫(yī)療服務(wù)，便可利用公有云共享全球最尖端的醫(yī)療資源和為患者解決跨地域轉(zhuǎn)診等問題。

5G時(shí)代即將到來

鄔賀銓院士還介紹說，移動通信已經(jīng)走過了1G到4G時(shí)代，第一代1G技術(shù)是頻分多址技術(shù)，2G是時(shí)分多址技術(shù)即TDMA，3G是碼分多址技術(shù)即CDMA，4G使用的是正交頻分多址技術(shù)即OFDMA，峰值速率可達(dá)上百兆。在4G蓬勃發(fā)展的同時(shí)，5G時(shí)代也到來了。與4G相比，5G峰值速率提高了30倍，支持20G寬帶業(yè)務(wù);用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)率平均提高10倍，達(dá)到100兆;頻譜效率提高3倍，移動性提高1倍，可支持500公里時(shí)速高鐵;無線接口延時(shí)減少90%，支持1毫秒低時(shí)延業(yè)務(wù);連接密度提高10倍，1平方公里可接入100萬個(gè)傳感器上網(wǎng);能效提高100倍，流量密度提高100倍，可靠性達(dá)到99.999%。

鄔賀銓院士介紹，5G的三個(gè)主要應(yīng)用場景是，增強(qiáng)移動寬帶、高可靠低時(shí)延、廣覆蓋大連接。5G已不是純粹的通信系統(tǒng)，而是一個(gè)計(jì)算和通信融合的系統(tǒng);5G不再單純面向個(gè)人通訊，而擴(kuò)展到了產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療等應(yīng)用領(lǐng)域。5G性能比4G提高數(shù)十倍甚至上百倍，特別是5G“高可靠低時(shí)延”的應(yīng)用場景，將在醫(yī)療領(lǐng)域得到充分應(yīng)用。5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)切片可在云平臺控制下，根據(jù)醫(yī)療數(shù)據(jù)的高可靠低時(shí)延要求或醫(yī)療影像高分辨率要求來配置網(wǎng)絡(luò)資源，5G還提供了以太網(wǎng)中繼等多種交換模式來滿足智慧醫(yī)療的各種業(yè)務(wù)需求。美國IHS Markit發(fā)布的一份研究報(bào)告測算，到2035年，5G將增加全球產(chǎn)出4.6%，約12.3萬億美元，其中為全球醫(yī)療領(lǐng)域提供超過10 000億美元的產(chǎn)品和服務(wù)。鄔賀銓院士特別強(qiáng)調(diào)5G終端能力更強(qiáng)，一般手機(jī)有20多個(gè)傳感器，高端手機(jī)可裝200個(gè)傳感器。智能手機(jī)用于測量血壓和心電圖已經(jīng)過許多臨床驗(yàn)證，且得到了FDA批準(zhǔn)。美國佐治亞州開發(fā)了一款手機(jī)應(yīng)用程序，用手機(jī)內(nèi)置震測儀監(jiān)測人體震動，以發(fā)現(xiàn)帕金森病或其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

物聯(lián)網(wǎng)得到廣泛應(yīng)用

鄔賀銓院士說，2016年窄帶物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT國際標(biāo)準(zhǔn)獲得通過，其特點(diǎn)一是廣覆蓋，在現(xiàn)有頻段下較現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)增益20 dB，覆蓋面積擴(kuò)大100倍;二是大連接，一個(gè)扇區(qū)能支持10萬個(gè)連接，比現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)提高50倍到100倍;三是低功耗，終端模塊功耗僅為2G的十分之一，電池待機(jī)時(shí)間可長達(dá)10年;四是低成本，單個(gè)連接模塊目標(biāo)1美元。NB-IoT提供了廣域低功耗物聯(lián)網(wǎng)能力，避免了物聯(lián)網(wǎng)碎片化，在智慧醫(yī)療領(lǐng)域有著許多重要的應(yīng)用。

鄔賀銓院士舉例介紹說，現(xiàn)在醫(yī)用壓力傳感器可在一個(gè)立方毫米的芯片里植入太陽能電池、存儲器、射頻和天線。赫利烏斯智能藥丸系統(tǒng)實(shí)際上就是一個(gè)米粒大小的傳感器，吞服后可追蹤服藥時(shí)間和劑量并監(jiān)控心率和體溫，傳感器發(fā)出的數(shù)據(jù)由貼在患者皮膚上的芯片裝置接收，美國FDA已批準(zhǔn)其用于臨床。澳大利亞墨爾本皇家理工大學(xué)開發(fā)出一種新型智能藥丸，其納米材料膜能阻止胃酸腐蝕但可以讓腸道氣體滲透進(jìn)入傳感器?！八幫琛蹦茉隗w內(nèi)維持4天時(shí)間并依據(jù)測量到的腸道氣體來“診斷”消化系統(tǒng)疾病。荷蘭開發(fā)出了一種有助治療克羅恩病或結(jié)腸癌等消化道疾病的“藥丸”，吞服后可通過測量腸道酸度來確定患病部位并指導(dǎo)在最佳位置準(zhǔn)確釋放藥物。