物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學在哮喘管理中應(yīng)用的研究進展

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(1復(fù)旦大學附屬中山醫(yī)院呼吸科-上海市呼吸病研究所 上海 200032; 2青島大學附屬醫(yī)院呼吸科 青島 266000;3復(fù)旦大學附屬中山醫(yī)院青浦分院呼吸科 上海 201700)

物聯(lián)網(wǎng)(internet of things,IOT)是全球信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)及移動通信網(wǎng)之后的第4次技術(shù)革命[1],它將射頻識別RFID裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)等各種信息傳感設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)進行連接,從而形成一個巨大網(wǎng)絡(luò)。這些物理裝置連接互聯(lián)網(wǎng)后,用戶端可延伸和擴展到任何物與物之間進行信息交換和通信,實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)中的各裝置進行識別、定位、追蹤、監(jiān)控并觸發(fā)相應(yīng)事件。現(xiàn)實生活中,物聯(lián)網(wǎng)用途極為廣泛,遍及智能家居、智能物流、精細農(nóng)牧業(yè)、國防軍事等諸多領(lǐng)域[1]。物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)學領(lǐng)域中的應(yīng)用幾乎遍及各個環(huán)節(jié),包括藥品管理、遠程監(jiān)護、門診住院系統(tǒng)的移動醫(yī)療、手術(shù)跟蹤監(jiān)控、患者管理等諸多方面。

復(fù)旦大學附屬中山醫(yī)院呼吸科白春學教授團隊提出了“物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學”概念[2],指出這種全新的診療模式可使患者由被動治療轉(zhuǎn)變成及早預(yù)警、主動治療,大大降低診治工作的成本,特別是可以緩解發(fā)達地區(qū)因人口眾多引發(fā)的看病難、住院難,以及欠發(fā)達地區(qū)醫(yī)療資源稀缺的問題。中國工程院俞夢孫院士提出了“健康物聯(lián)網(wǎng)”概念[2],指出今后醫(yī)療發(fā)展的主流方向是能對人類健康(包括疾病)進行網(wǎng)絡(luò)式管理的新型物聯(lián)網(wǎng)健康管理模式。

支氣管哮喘(簡稱哮喘)是一種氣道慢性炎癥疾病[3],也是最常見的呼吸道疾病之一,嚴重影響個人健康。在許多國家和地區(qū)哮喘患病率呈逐年上升趨勢,而對哮喘患者進行和個性化治療和管理存在許多問題。2004年起一項涉及29個國家的全球性哮喘控制水平調(diào)查研究結(jié)果顯示,僅有5%的哮喘患者經(jīng)規(guī)范化治療后病情能達到完全控制[4]。2003年GINA公布的數(shù)據(jù)顯示哮喘病死率為1.6～36.7/10萬[5],死因多與長期控制不佳[6]及最后一次發(fā)作時未及時獲得醫(yī)療救援有關(guān)。2013年我國哮喘聯(lián)盟牽頭的全國性流調(diào)數(shù)據(jù)顯示,哮喘在我國的患病率高達1.2%,北京、上海等一線城市患病率呈高速增長趨勢,且哮喘在我國的知曉率和控制率均不佳,日益成為我國沉重的社會及經(jīng)濟負擔[7]。

傳統(tǒng)的醫(yī)學模式特點是間斷化和片段化,患者主動前往醫(yī)院就診,醫(yī)師據(jù)此進行診治。隨著醫(yī)療水平的提高和生活水平的改善,人們對健康保障的要求也越來越高。因此,傳統(tǒng)的“到醫(yī)院看病、門診隨訪”的醫(yī)療模式越來越難以滿足人們的要求,而且無法有效地做到對哮喘發(fā)作的即刻預(yù)警、及時治療和避免突然死亡。物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學技術(shù)的特點使其可廣泛應(yīng)用于哮喘的診斷與管理中。

物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學有助于哮喘患者進行自我管理

宣教哮喘知識 依靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以將各類視頻音頻材料傳送到互聯(lián)網(wǎng),患者在手機端就可以了解和學習相關(guān)知識,深入了解自身病情變化。Chan團隊應(yīng)用Asthma Health作為哮喘患兒的病程記錄監(jiān)測軟件[8],幫助患者學習吸入器的使用技巧及哮喘相關(guān)知識。該研究最終證明使用相關(guān)App能夠有效降低哮喘患兒哮喘發(fā)作的次數(shù)。2011年騰訊公司推出微信(Wechat)軟件,可快速發(fā)送文字、圖片、音頻、視頻,并支持多人在線同步通訊。該軟件還可支持建立官方公眾號,發(fā)布支氣管哮喘相關(guān)的科普知識,增加哮喘患者對自身疾病的認識,并指導(dǎo)用藥。這種方便快捷的交流方式逐步成為患者獲取醫(yī)學規(guī)范指導(dǎo)的有效途徑。

避免哮喘誘因 哮喘發(fā)作的誘發(fā)因素眾多[9],兒童常常由運動誘發(fā)哮喘發(fā)作。D-Shirt[10]是配備移動穿戴設(shè)備的服裝,能對患兒的運動量進行監(jiān)測。此運動服裝內(nèi)嵌入了無線傳感器,可實時追蹤哮喘患兒的運動量,通過藍牙收發(fā)器將收集到的數(shù)據(jù)傳到智能手機當中。當患兒運動量超標時會發(fā)出提醒,以協(xié)助家長管理,避免患兒哮喘發(fā)作。北卡羅來納州大學的科學家開發(fā)了健康環(huán)境追蹤系統(tǒng)[11],通過佩戴的運動腕帶監(jiān)測周邊環(huán)境,比如空氣中揮發(fā)性有機化合物、臭氧、濕度、溫度和空氣中的病菌等[12]。當哮喘患者身處可能病發(fā)的環(huán)境中時,系統(tǒng)就會發(fā)出警報。Chan團隊[8]所使用的Asthma Health病程記錄監(jiān)測軟件能檢測患者所在地的空氣質(zhì)量和環(huán)境變化,將結(jié)果及時反饋給患者可避免惡劣環(huán)境而引起的哮喘發(fā)作。

目前,王政[10]新推出了一款防霧霾智能口罩,此口罩裝有無線傳感器,通過藍牙連接至智能手機微信端,由微信定位獲取患者所在地空氣質(zhì)量等級,提醒用戶何時需佩戴,該口罩還附帶主動吸氣排氣風扇及紫外線自動消毒程序。但此類產(chǎn)品在臨床的實用性仍有待考究。

提高患者依從性 據(jù)研究報道,70%的患兒會因吸藥動作不規(guī)范和藥物劑量不準確而影響治療效果[13]。Chan團隊[8]所使用的Asthma Health病程記錄監(jiān)測軟件可以記錄患者的服藥時間,并按時提醒患者服用藥物,避免漏服;同時還能記錄哮喘發(fā)病情況,對哮喘患者予以更好的生活指導(dǎo)。智能微網(wǎng)霧化器是一款能夠記錄患者用藥情況的物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備,如果患者忘記用藥,該霧化器會發(fā)出警報并傳至手機App,手機發(fā)出聲光提醒患者按時用藥[14]?！笆姹！笔歉鹛m素公司推出的安置在“舒利迭準納器”上的智能用藥管理裝置,能及時提醒患者按時使用藥物,精確計量吸入藥物[13]。

物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學有助于醫(yī)師對哮喘患者進行隨訪管理物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學可以在患者足不出戶時實現(xiàn)對病情連貫性的監(jiān)測。醫(yī)師可以將哮喘患者的相關(guān)癥狀輸入到終端設(shè)備(如手機和平板電腦等)的App中,通過互聯(lián)網(wǎng)上傳到哮喘管理系統(tǒng),由系統(tǒng)對病情自動進行評估、分期、分級,并將評估結(jié)果反饋回終端設(shè)備,使哮喘的分期、分級更加簡單便捷、快速、準確。

為了評估哮喘控制情況,需要患者配合完成哮喘控制水平分級表和ACT問卷等。當患者在回答相關(guān)問卷時,可能會出現(xiàn)有傾向性的回答。為了避免這種主觀性,Thompson等[15]報導(dǎo)在沙丁胺醇氣霧劑上安裝傳感器,可客觀詳細地記錄患者每次使用短效支氣管擴張劑的具體時間及位置。傳感器將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至互聯(lián)網(wǎng),醫(yī)師在云端即可獲取患者的全部用藥信息,據(jù)此精確判斷哮喘患者的誘發(fā)因素,以幫助患者避免特定的哮喘誘發(fā)因素,制定更加有針對性的治療方案,幫助患者在病情變化時更及時地控制哮喘病情。

復(fù)旦大學附屬中山醫(yī)院宋元林團隊建立了基于物聯(lián)網(wǎng)的社區(qū)患者綜合管理模式,并在上海古美社區(qū)進行了實踐,當患者出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)并上傳到終端時,醫(yī)師可實現(xiàn)遠程實時質(zhì)控。若醫(yī)師判斷該異常數(shù)據(jù)真實,患者病情急性發(fā)作時,醫(yī)師立即遠程指導(dǎo)進行應(yīng)急處理,同時開通后續(xù)系列應(yīng)急程序,可及時干預(yù)病情進展[16]。復(fù)旦大學附屬中山醫(yī)院青浦分院吳波等在白春學教授物聯(lián)網(wǎng)思想的指導(dǎo)下,采用前瞻性隨機對照研究,經(jīng)過48周隨訪,發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)管理組患者在改善癥狀和肺功能等方面明顯優(yōu)于對照組,且物聯(lián)網(wǎng)管理組患者的急性發(fā)作次數(shù)明顯降低。物聯(lián)網(wǎng)管理可以降低哮喘急性發(fā)作風險,改善哮喘控制水平(該數(shù)據(jù)尚未發(fā)表)。

物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學優(yōu)化三級診療并實現(xiàn)精準醫(yī)療復(fù)旦大學附屬中山醫(yī)院白春學教授提出物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學五步法,使哮喘管理的分級診療變得簡易可行。五部法包括5個步驟:(1)詢問(1A: Ask);(2)測定(2A: Assessment);(3)建議(3A: Advice);(4)安排(4A: Arrangement);(5)輔助(5A: Assistant)。這一新型的醫(yī)療模式通過物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建了三級聯(lián)動醫(yī)學分級診療平臺,達到了“頂層設(shè)計,學術(shù)引領(lǐng),科技創(chuàng)新,智能惠眾”的效果[4]。

詢問(1A:Ask) 醫(yī)師掃描二維碼,可獲取就診者相關(guān)的各種信息,替代了傳統(tǒng)的面對面問診。詢問的內(nèi)容包括誘因、癥狀及可能的合并癥等。哮喘最初的確診依賴于典型的呼吸系統(tǒng)癥狀,這些特征性的臨床表現(xiàn)經(jīng)過治療后會很快緩解,有時甚至可以自發(fā)緩解。緩解后的臨床表現(xiàn)可能不典型,造成診斷困難。因此,患者發(fā)病初期的表現(xiàn)應(yīng)該詳細記錄。缺乏醫(yī)學背景的患者事后回憶發(fā)病初期的癥狀或誘因可能出現(xiàn)偏差,而通過物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學,相關(guān)數(shù)據(jù)可以得到及時和全面客觀的保存,并為日后進一步的診療提供可靠信息。

在評估哮喘控制情況時,患者的終端設(shè)備可以智能整合哮喘控制水平分級表和ACT問卷,由患者回答相關(guān)問題,將答卷上傳至互聯(lián)網(wǎng),醫(yī)師據(jù)此及時有效地評估患者疾病的控制情況,實現(xiàn)優(yōu)化管理。利用這些設(shè)備可以連續(xù)監(jiān)測患者的疾病相關(guān)數(shù)據(jù),并將可能的警戒數(shù)據(jù)反饋給患者或者傳遞給醫(yī)師。

評估(2A:Assessment) 通過對前述診療相關(guān)數(shù)據(jù)的收集,提出進一步檢查建議,如肺功能和變應(yīng)原檢測等,以進一步評估患者病情,為診斷、鑒別診斷、評估和治療提供參考意見。對于哮喘患者,空氣檢測儀、跑步機、肺活量檢測儀和平板電腦等都是簡便有效的用戶端[17]。Ram等[18]通過試驗證明,在可穿戴設(shè)備的幫助下,哮喘患者通過特定的App可以檢測早上和晚上的呼氣流量峰值。智能預(yù)警儀可自動記錄峰流速,對近30天的呼氣流量峰值進行統(tǒng)計分析并保存,使這些數(shù)值與波形的變化可視化,以方便醫(yī)師和患者閱讀。通過這樣的方式,居住偏遠的哮喘患者也可以向醫(yī)師或健康服務(wù)人員傳送詳細的高清數(shù)據(jù)。哮喘患者呼出氣一氧化氮(fractional exhaled nitric oxide,FeNO)升高可作為哮喘的生物學標記[19]。在哮喘診療過程中,呼出氣NO檢測費用昂貴、儀器笨重,患者必須至醫(yī)院進行檢測,為監(jiān)測該數(shù)據(jù)患者需多次往返醫(yī)院就診,過程繁瑣。小型化的基于半導(dǎo)體的NO傳感器(如碳納米管傳感器[20])成為一種不錯的選擇。德國博世公司(BOSCH)推出了一款手持設(shè)備可以檢測FeNO,操作簡便,患者可以隨時在家自行檢測FeNO,無需專門至醫(yī)院排隊就診[20]。同時,智能手機檢測呼出氣體后可將檢測結(jié)果直接呈現(xiàn)到手機上,并通過互聯(lián)網(wǎng)傳遞給醫(yī)師,實時動態(tài)評估哮喘患者的病情變化,及時有效地調(diào)整診療方案,制定個體化的哮喘管理策略。

復(fù)旦大學附屬中山醫(yī)院白春學教授主導(dǎo)設(shè)計了世界首個PM2.5肺功能儀,輔助人類智能監(jiān)測大氣污染對健康的影響并及時解決問題。該設(shè)備是全球首款集肺功能檢測、PM2.5檢測及呼吸康復(fù)訓練于一體的物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療設(shè)備。通過呼氣測定可以檢測人體內(nèi)及外周環(huán)境中的PM2.5數(shù)值,并生成分析報告;監(jiān)測的數(shù)據(jù)可以實時上傳云端進行智能診斷及遠程追蹤管理。目前已經(jīng)研發(fā)出第三代設(shè)備。這些智能可穿戴設(shè)備通過傳感器持續(xù)不間斷地監(jiān)測、記錄并儲存人體的各項生理病理數(shù)據(jù),醫(yī)師在云端即可獲取相關(guān)信息,并據(jù)此提出相應(yīng)的改善建議。

建議(3A:Advice) 醫(yī)師可根據(jù)前述兩個步驟所收集的信息和檢查結(jié)果,提出診斷、鑒別診斷和進一步處理意見。社區(qū)醫(yī)師判斷患者病情疑難,無法明確診斷,或病情危重、合并癥多、治療棘手時,可及時轉(zhuǎn)給二級或三級醫(yī)院等上級醫(yī)療機構(gòu),以便及早明確診斷,同時啟動三級聯(lián)動的物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學管理和雙向轉(zhuǎn)診治療,高效精準地實現(xiàn)對疑難病患的診斷和治療。

安排(4A:Arrangement) 明確診斷、評估病情之后,由醫(yī)師提出專業(yè)的治療意見,實現(xiàn)個體化的宣教、治療、隨訪。病情穩(wěn)定的患者可以轉(zhuǎn)回合作的下級醫(yī)療機構(gòu)繼續(xù)治療、康復(fù)?；颊咴诨鶎俞t(yī)院機構(gòu)就診期間,三級醫(yī)院專家可通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實現(xiàn)實時隨訪管理,達到精準治療,也可通過醫(yī)院聯(lián)網(wǎng)會診指導(dǎo)下級醫(yī)院醫(yī)師管理患者。二級醫(yī)院醫(yī)師對于病情相對簡單的患者可以獨立進行哮喘的相關(guān)診療工作,在遇到疑難、危重患者時可以及時聯(lián)系三級醫(yī)院專家,通過雙向轉(zhuǎn)診方式與專家合作,研究合適的診療方案。哮喘患者用藥分為控制藥物、緩解藥物及重癥哮喘其他療法。初始控制性藥物的選擇要參考評估結(jié)果和患者對藥物的反應(yīng)性來進行回顧性確定。在臨床實踐中,藥物、吸入裝置和劑量應(yīng)根據(jù)癥狀控制的評估、風險因素及患者的依從性來選擇。嚴重的哮喘發(fā)作是威脅生命的醫(yī)療急救事件,各項措施同時進行才可迅速改善哮喘癥狀。

輔助(5A:Assistant) 物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學技術(shù)實現(xiàn)了頂層醫(yī)學專家與基層醫(yī)院機構(gòu)醫(yī)師之間方便快捷的溝通交流,全面輔助分級診療流程和質(zhì)控,確保安全和療效。物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學輔助功能還包括提問答疑、幫助掛號、直面名家、診斷分期、提供治療方案、協(xié)助轉(zhuǎn)診、全時空照護和雙向轉(zhuǎn)診等等。

物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學可以實現(xiàn)哮喘患者相關(guān)信息數(shù)據(jù)的實時傳遞,進行長期數(shù)據(jù)追蹤,全程監(jiān)控患者的病理生理狀態(tài),提高醫(yī)療資源利用率,降低患者的治療成本,提升患者的依從性和自我管理能力,實現(xiàn)哮喘的主動管理。在做好頂層設(shè)計的前提下,應(yīng)用五步法App實現(xiàn)云端管理[21],通過三級聯(lián)動實現(xiàn)對疾病全程跟蹤、緊急預(yù)警、靈活提醒、專業(yè)指導(dǎo)的目的。通過物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學平臺,哮喘患者可在大醫(yī)院確診、評估和制定診療方案,由社區(qū)醫(yī)師和三級醫(yī)院專家共同管理診療[22]。物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學還可緩解我國地區(qū)之間醫(yī)療衛(wèi)生資源嚴重分配不均的情況,彌補社區(qū)醫(yī)療發(fā)展的不完善,實現(xiàn)哮喘患者治療的延續(xù)性和整體性,讓偏遠地區(qū)患者也能得到大醫(yī)院專家的診治,使優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源走進基層。

由于醫(yī)療技術(shù)的高度專業(yè)性以及互聯(lián)網(wǎng)存在的安全隱患,部分患者也表現(xiàn)出對于互聯(lián)網(wǎng)健康服務(wù)的不信任。使用互聯(lián)網(wǎng)作為管理哮喘患者健康的有效工具的同時,必須考慮患者對于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的認識水平。醫(yī)療數(shù)據(jù)泄露造成患者的隱私曝光也是需要考慮的重要問題?；ヂ?lián)網(wǎng)服務(wù)平臺要防止不法分子竊取患者數(shù)據(jù)信息。登錄管理此平臺的工作人員也應(yīng)遵守制度約束,避免信息外泄。物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學的應(yīng)用和實施效果與設(shè)備及相關(guān)人員的認知有關(guān),三級(基層醫(yī)師,專家和患者)聯(lián)動的每個環(huán)節(jié)均應(yīng)該保持通暢和配合默契,才能取得最佳效果。為實現(xiàn)該目標,需要制定平臺操作規(guī)程和工作細則,如專家、社區(qū)醫(yī)師和技術(shù)人員的職責,患者知情同意與信息安全規(guī)則,故障處理流程等,并根據(jù)最新指南及循證醫(yī)學證據(jù)不斷更新,在實踐中逐步改善。

結(jié)語物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學可以通過無處不在的互聯(lián)網(wǎng)以及便捷的智能移動端,在患者和醫(yī)師之間構(gòu)架一條方便快捷的紐帶,突破時間、地域的限制,增強患者在哮喘自我管理中的主觀能動性,有利于醫(yī)師更全面地了解患者病程中的細節(jié),實現(xiàn)哮喘的個體化管理。通過物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學建立三級聯(lián)動,有助于分級診療,節(jié)約醫(yī)療資源,提高醫(yī)療質(zhì)量。最后達到“三個連接(感知、傳輸和智能處理)全時空,融合三眾(醫(yī)院、醫(yī)師和患者)在其中,教育防保與診療,全新模式惠眾生”的效果[22]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用一直備受國內(nèi)外的廣泛關(guān)注,隨著相關(guān)規(guī)章制度和技術(shù)水平的完善,相信在不久的未來,物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學技術(shù)在哮喘管理以及其他慢性疾病管理中將發(fā)揮越來越重要的作用。