后疫情時代的智能急診醫(yī)療體系建設(shè)展望

江 華,劉 展,王 凱,孫明偉,蔡 斌,柳 岸,曾 俊

(1.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院 a.急診醫(yī)學(xué)與災(zāi)難醫(yī)學(xué)研究所,b.四川省急危重癥臨床研究中心,四川 成都 610072;2. 中移(成都)信息通信科技有限公司,四川 成都 610041)

2020年新冠病毒席卷全球,在新冠病毒疫情的沖擊下,急診患者急劇增加、醫(yī)療資源緊缺等問題日趨嚴(yán)重。隨著疫情的逐步控制和政策的轉(zhuǎn)變,我們已經(jīng)進(jìn)入了一個新的時代——“后疫情時代”,然而新冠病毒的沖擊仍在持續(xù),急診醫(yī)療體系(Emergency medical service system)作為挽救生命、應(yīng)對疫情的重要防線面臨著巨大挑戰(zhàn),現(xiàn)有的急診醫(yī)療資源配置、急救網(wǎng)絡(luò)體系等都難以滿足社會對急診醫(yī)療服務(wù)需求的快速增長[1]。傳統(tǒng)急診醫(yī)療體系由于信息化、智能化水平不高導(dǎo)致諸多問題,如:緊急醫(yī)學(xué)救援場景下常常由于信息傳輸障礙導(dǎo)致溝通不暢,無法及時開展救援;院前院內(nèi)不能進(jìn)行數(shù)據(jù)無縫傳輸導(dǎo)致無法高效、序貫協(xié)同救援,易錯過最佳救援時間;急危重癥患者病情復(fù)雜緊急,人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)當(dāng)前主要在智能輔助決策邊緣探索,同臨床實(shí)際仍有較大距離。但在5G、AI、大數(shù)據(jù)等技術(shù)迅猛發(fā)展的背景下,急診醫(yī)療體系正積極應(yīng)用新興技術(shù)推進(jìn)智能化為醫(yī)護(hù)人員和病患提供更全面的醫(yī)療服務(wù)[2]。本文將從急診醫(yī)療體系現(xiàn)狀出發(fā),闡述后疫情時代智能急診醫(yī)療體系的研究、應(yīng)用現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn),并提出可能的建設(shè)方案。

1 急診醫(yī)療體系現(xiàn)狀

我國急診持續(xù)數(shù)十年的發(fā)展,形成了以院前急救、院內(nèi)急診和急診ICU為核心的急診醫(yī)療體系。院前急救體系及院內(nèi)救治是構(gòu)成急診醫(yī)療急救體系的主要組成部分,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)二者的無縫鏈接則是科學(xué)構(gòu)建急診醫(yī)療體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[3]。目前國際上主要有兩大急診醫(yī)療體系:即美英模式和德法模式。前者的特點(diǎn)是“將患者帶往醫(yī)院”,強(qiáng)調(diào)在現(xiàn)場緊急處理后盡快把傷員安全轉(zhuǎn)運(yùn)至醫(yī)院再行有效治療,急救人員以完成規(guī)范步驟為主,現(xiàn)場急救時間一般在30分鐘之內(nèi),以最短的時間將患者送往醫(yī)院;后者則是“將醫(yī)院送至患者身邊”,強(qiáng)調(diào)醫(yī)院搶救小組盡快到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行救治,再轉(zhuǎn)運(yùn)患者至醫(yī)院繼續(xù)治療,急救醫(yī)師以穩(wěn)定患者生命體征為主,現(xiàn)場急救平均時間大于30分鐘[4]。

中國目前的急診醫(yī)療體系總體上介于兩者之間。當(dāng)前我國院前急救管理模式可以分為6種類型,分別是單純型模式、指揮型模式、獨(dú)立型模式、依附型模式、消防合作模式和聯(lián)動型模式,這些類型均存在與院內(nèi)的信息溝通不暢通的問題[5];院內(nèi)急救主要以急診科為主導(dǎo),主要有3種模式:①獨(dú)立型模式:醫(yī)護(hù)人員相對固定“通常以內(nèi)科為主”多為非創(chuàng)傷專業(yè);②輪轉(zhuǎn)型模式:急診外科的工作由各?？戚嗈D(zhuǎn)醫(yī)師完成,輪轉(zhuǎn)的醫(yī)師對本專業(yè)以外的創(chuàng)傷不甚熟悉,缺乏系統(tǒng)的創(chuàng)傷醫(yī)學(xué)知識;③創(chuàng)傷主導(dǎo)型模式:創(chuàng)傷專業(yè)醫(yī)師主導(dǎo)急診科的創(chuàng)傷急救[6]。在我國,由于大多數(shù)城市和地區(qū)的院前急救體系和院內(nèi)急救體系屬于相對獨(dú)立運(yùn)行、各自發(fā)展的狀態(tài),院前與院內(nèi)尚未形成有效的銜接機(jī)制。院前急救人員與院內(nèi)救治醫(yī)生缺乏信息溝通,往往使醫(yī)院不能在患者到達(dá)前完成必要的準(zhǔn)備,最終可能導(dǎo)致患者無法在最短時間內(nèi)被轉(zhuǎn)運(yùn)到最適宜的醫(yī)院接受最有效的治療[7]。為進(jìn)一步提高院前和院內(nèi)協(xié)同救治能力,加強(qiáng)急診多學(xué)科合作,構(gòu)建科學(xué)、合理、高效的急診醫(yī)療體系,2017年呂傳柱教授、于學(xué)忠教授、陳玉國教授聯(lián)合向國家衛(wèi)生健康委員會醫(yī)政醫(yī)管局建議加強(qiáng)急診與院前急救的大平臺建設(shè),同年國家衛(wèi)計(jì)委醫(yī)改局委托中華醫(yī)學(xué)會急診醫(yī)學(xué)分會起草《進(jìn)一步加強(qiáng)急診與院前急救大平臺建設(shè)的指導(dǎo)意見》,以推進(jìn)我國急診醫(yī)療體系在新環(huán)境、新時代的發(fā)展[8]。

2 智能急診醫(yī)療體系的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀

在后疫情時代,急診醫(yī)療體系應(yīng)通過智能化方式對急診急救流程進(jìn)行優(yōu)化,以提高效率和質(zhì)量。該體系包括多個組成部分,例如5G急救車、5G緊急救援、智能化的醫(yī)療裝備等,都可以通過5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化,為急診醫(yī)療提供支持。新興技術(shù)在急診醫(yī)療體系的應(yīng)用主要體現(xiàn)在緊急醫(yī)學(xué)救援、院前院內(nèi)協(xié)同、急危重癥輔助決策等領(lǐng)域。

2.1 緊急醫(yī)學(xué)救援我國緊急醫(yī)學(xué)救援相對起步較晚,體系建設(shè)發(fā)展相對滯后。隨著信息化及智能化技術(shù)的發(fā)揮,我國緊急醫(yī)學(xué)救援能力逐步提升,但仍然存在一些問題和挑戰(zhàn):其中包括急救資源優(yōu)先級設(shè)置不清、調(diào)度員和呼救者溝通效率低、沒有統(tǒng)一規(guī)范,專業(yè)救援隊(duì)伍嚴(yán)重缺乏,信息化能力不足等,造成指揮不力、救援資源浪費(fèi)或不足、急重癥救援對象得不到充足的資源支持[9]。

5G通信具有大帶寬、低延時、廣連接的優(yōu)勢,使得緊急醫(yī)學(xué)救援的信息快速傳遞和溝通得以實(shí)現(xiàn)。2019年6月17日發(fā)生的四川省宜賓市長寧縣地震中,四川省人民醫(yī)院啟動新建的5G緊急醫(yī)學(xué)救援系統(tǒng)對災(zāi)區(qū)進(jìn)行了救援行動,信息化的發(fā)展集多名后方專家的智慧于前方快反分隊(duì)所用,改變了以往的會診和救援隊(duì)伍派出模型。5G投入實(shí)戰(zhàn),解決了從前救援過程中信息化管理程度不高,前后方需求信息不對稱等問題,正是因?yàn)?G的運(yùn)用,快反分隊(duì)的作用才得以實(shí)現(xiàn)和發(fā)揮,這也是全球范圍內(nèi)5G緊急醫(yī)學(xué)救援的首次運(yùn)用對嚴(yán)重多發(fā)傷危重癥患者進(jìn)行了遠(yuǎn)程會診、傷情評估以及直升機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn),最終挽救了患者生命[10]。

由于無人機(jī)具備垂直起降、機(jī)動性強(qiáng)等特點(diǎn),隨著無人機(jī)載重的提升,無人機(jī)救護(hù)車的概念被多個國家相繼提出[11],無人機(jī)救護(hù)車的使用有利于解決傷員的快速轉(zhuǎn)運(yùn)問題,從而突破交通狀況和地理環(huán)境對地面救護(hù)車的限制。除此之外,在本次新冠疫情期間,我國多地使用無人機(jī)對社區(qū)人員進(jìn)行監(jiān)控和管理,減少人與人之間的接觸,在本次突發(fā)公共衛(wèi)生事件中發(fā)揮了重要作用[12]。

2.2 院前院內(nèi)協(xié)同開展院內(nèi)與院前急救平臺的信息互動共享,使患者的基本信息能提前傳送到院內(nèi)急診信息平臺,為院內(nèi)的高效、續(xù)貫搶救提供了很好的基礎(chǔ)。但我國的院前急救體系建設(shè)和實(shí)現(xiàn)“院內(nèi)—院前”的無縫銜接仍然任重而道遠(yuǎn)[13]。浙江大學(xué)第二附屬醫(yī)院研發(fā)了基于5G技術(shù)建設(shè)的院前-院內(nèi)急診醫(yī)療服務(wù)平臺,由5G救護(hù)車、5G全景VR實(shí)時顯示系統(tǒng)、5G遠(yuǎn)程超聲檢查系統(tǒng)、醫(yī)用無人機(jī)系統(tǒng)、5G急救指揮平臺五個部分組成,實(shí)現(xiàn)醫(yī)療大數(shù)據(jù)互聯(lián)互通,實(shí)現(xiàn)急診專家遠(yuǎn)程指導(dǎo)、診斷和處置,對提升院前急救水平和保障患者生命安全具有重要意義[14]。蘇州市實(shí)現(xiàn)院前急救、院內(nèi)急診搶救和5大?？浦行闹g的協(xié)同救治建設(shè)為目標(biāo),構(gòu)建智慧急救一體化信息系統(tǒng),建立城市多中心疾病協(xié)同救治體系。實(shí)現(xiàn)了救護(hù)車的數(shù)字化改造和設(shè)備信息的集成,并以全結(jié)構(gòu)化的急救電子病歷為基礎(chǔ),實(shí)時傳輸反映患者生命體征的相關(guān)數(shù)據(jù)到接診醫(yī)院[15]。張洪劍等[16]將腦卒中患者院前臨床表現(xiàn)與卒中急救地圖、交通情況等相結(jié)合,使用人工智能技術(shù)構(gòu)建腦卒中智能預(yù)警系統(tǒng),可優(yōu)化院前院內(nèi)銜接流程,縮短救治時間,提高救治效率。

2.3 急危重癥輔助決策急危重癥是科研人員最早嘗試人工智能技術(shù)的領(lǐng)域之一,早在1990年代,美國就提出基于決策樹模型,以氧輸送達(dá)標(biāo)為核心標(biāo)準(zhǔn)的ICU床旁復(fù)蘇決策支持系統(tǒng)[17]。張薇等通過構(gòu)建急腹癥知識圖譜,并運(yùn)用自然語言處理技術(shù)生成輔助診斷提示文本,完成了從主訴/病史、查體到診斷過程的急腹癥AI輔助診斷系統(tǒng),極大提高了急腹癥的診斷效率和診療水平[18]。胸痛是急診醫(yī)療的常見癥狀之一,病因多、病情緊急,診斷篩查困難。Than等[19]通過構(gòu)建梯度提升模型計(jì)算心肌缺血損傷指數(shù)(myocardial ischemic injury index,MI3)來預(yù)測患者I型急性心肌梗死的風(fēng)險。結(jié)果顯示,MI3具有良好的預(yù)測性能,驗(yàn)證組AUC=0.963,其判定表現(xiàn)優(yōu)于歐洲心臟病學(xué)會(European society of cardiology,ESC)指南推薦的0 h/3 h超敏肌鈣蛋白速排查方案。在上消化道出血患者中,早期識別高危人群并進(jìn)行干預(yù)有助于改善預(yù)后、降低病死率。Seo等[20]通過構(gòu)建4種機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測初始穩(wěn)定上消化道出血患者發(fā)生不良事件的可能性,并與臨床常用格拉斯哥Blatchford評分(glasgow blatchford scale,GBS)、Rockall評分進(jìn)行比較,結(jié)果顯示,預(yù)測死亡風(fēng)險方面機(jī)器學(xué)習(xí)模型性能更高(AUC:0.917 比 0.710、0.693)

3 智能化急診醫(yī)療體系的挑戰(zhàn)與展望

在后疫情時代,越來越多的研究表明5G、AI等新興技術(shù)對急診醫(yī)療體系的優(yōu)化具有巨大潛力,但依然面臨許多亟待解決的問題:如5G維護(hù)成本高,啟動時調(diào)試時間長,大型災(zāi)難面前也不是一臺5G急救車、無人機(jī)和一個臨時基站可以解決的;如當(dāng)前院前設(shè)備廠商和院內(nèi)信息化系統(tǒng)廠商眾多,為形成市場壁壘造成的數(shù)據(jù)接口不統(tǒng)一,導(dǎo)致院前院內(nèi)醫(yī)療信息化數(shù)據(jù)通信成本較高,無法真正做到互聯(lián)互通;如AI技術(shù)應(yīng)用仍局限于當(dāng)前的數(shù)據(jù)質(zhì)量、隱私保護(hù)及應(yīng)用于臨床的法律問題和保障措施[21～23]。

雖然當(dāng)前新型技術(shù)在急診醫(yī)療體系的應(yīng)用多是由點(diǎn)及面的嘗試,但是星星之火可以燎原,在后疫情時代,越來越多的證據(jù)表明新興技術(shù)在優(yōu)化急診醫(yī)療體系方面具有巨大優(yōu)勢,我國急診急救領(lǐng)域的先驅(qū)對此作出了巨大貢獻(xiàn)。于學(xué)忠教授[24]提出的急診醫(yī)學(xué)體系的3.0時代,為患者提供最佳、最快、最安全的服務(wù),提高救治成功率,降低致殘率與病死率;呂傳柱教授[25]牽頭提出以互聯(lián)網(wǎng)為抓手,通過大數(shù)據(jù)、信息化手段,實(shí)現(xiàn)院前院內(nèi)救治一體化急診急救大平臺。急診大數(shù)據(jù)挖掘和 5G 技術(shù)在院前急救、院內(nèi)急診、EICU的應(yīng)用案例越來越多,遠(yuǎn)程手術(shù)、無人機(jī)等新興項(xiàng)目也為急診醫(yī)學(xué)3.0擴(kuò)展了極大的想象空間[26～28],新興技術(shù)的應(yīng)用已成為急診醫(yī)療體系發(fā)展的助推器,以點(diǎn)帶面推動整個急診醫(yī)療體系的完善與提升。除此之外,還應(yīng)重視急救分類救護(hù),合理配置急診急救資源,加快指揮調(diào)度、院前急救、社會急救、院內(nèi)急診等環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)和制度的制定,豐富急診醫(yī)學(xué)的內(nèi)涵,建立急診醫(yī)學(xué)的規(guī)范,進(jìn)而帶動整個急診醫(yī)療體系的發(fā)展。

綜上,推進(jìn)醫(yī)療領(lǐng)域5G、人工智能等技術(shù)的應(yīng)用服務(wù),研發(fā)基于新興技術(shù)的急診急救信息化系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備、急診急救輔助決策系統(tǒng),加強(qiáng)5G、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能的融合與應(yīng)用,是后疫情時代智能急診急救體系建設(shè)的著力點(diǎn),也是智慧醫(yī)療發(fā)展的重要方向之一,借助新興技術(shù)手段打造空地一體化的智能急診醫(yī)療體系,推進(jìn)院前院內(nèi)數(shù)據(jù)接口、內(nèi)外網(wǎng)無縫對接的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),對突發(fā)公共衛(wèi)生事件能夠?qū)崿F(xiàn)大面積態(tài)勢感知、合理調(diào)度醫(yī)療資源、信息及時發(fā)布等功能,構(gòu)建及時、精準(zhǔn)、智能的急診醫(yī)療體系,提升重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件的處置能力和救治效率,才能真正將急診醫(yī)療體系建設(shè)落到實(shí)處。