努力促進(jìn)臨床監(jiān)測(cè)智能化應(yīng)用研究的快速發(fā)展*

佘守章, 俞衛(wèi)鋒

1廣州市第一人民醫(yī)院手術(shù)麻醉中心(廣東廣州 510180); 2上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院麻醉科(上海 200127)

醫(yī)學(xué)發(fā)展與時(shí)代科技進(jìn)步息息相關(guān),臨床監(jiān)測(cè)(clinical monitoring)技術(shù)體現(xiàn)了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)與生物工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)與新材料的緊密結(jié)合,更是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)與科技完美結(jié)合的載體之一[1]。臨床麻醉是為患者提供精準(zhǔn)的鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛和麻醉,要做到個(gè)體化的精準(zhǔn)麻醉管理,臨床監(jiān)測(cè)是基礎(chǔ),只有通過(guò)監(jiān)測(cè)-分折-調(diào)控,方能達(dá)到精準(zhǔn)麻醉[2]。正如鐘南山院士在2005年人民衛(wèi)生出版社出版的《臨床監(jiān)測(cè)學(xué)》第一版專著中題詞所述“為臨床提供準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè),為治療提供可靠的依據(jù)”[3]。麻醉學(xué)是具有藝術(shù)特征的臨床學(xué)科,臨床監(jiān)測(cè)則是麻醉學(xué)科的精髓,規(guī)范的臨床監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是提高麻醉質(zhì)量的重要工作。

1 什么是臨床監(jiān)測(cè)智能化

臨床監(jiān)測(cè)定義為通過(guò)醫(yī)療設(shè)備對(duì)患者生命指標(biāo)及生理參數(shù)進(jìn)行快速、動(dòng)態(tài)、反復(fù)甚至是連續(xù)的物理檢測(cè)或化學(xué)檢驗(yàn),以數(shù)據(jù)或圖像形式呈現(xiàn)出來(lái),為臨床醫(yī)師提供評(píng)估、診斷和處理信息的一門技術(shù)。智能化依托的人工智能是一種可以模仿人類的智力構(gòu)建計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的科學(xué)。臨床監(jiān)測(cè)智慧化是在上述定義的基礎(chǔ)上,根據(jù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)或圖像進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)快速分析、在網(wǎng)絡(luò)上智能形成報(bào)告,并且將數(shù)據(jù)或圖像報(bào)告儲(chǔ)存在醫(yī)院的HIS系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)數(shù)字/圖像云端化、信息互通共享,方便醫(yī)師通過(guò)云平臺(tái)了解診斷結(jié)果和治療方案,為醫(yī)師分析診斷提供可靠的信息,為治療提供有效的依據(jù)。臨床監(jiān)測(cè)智慧化是實(shí)現(xiàn)快速精確診斷、安全舒適治療的核心,是實(shí)現(xiàn)對(duì)患者全方位、無(wú)間斷、準(zhǔn)確的生命體征和康復(fù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)的記錄。

2 臨床監(jiān)測(cè)智能化的優(yōu)勢(shì)

臨床監(jiān)測(cè)學(xué)在智能化創(chuàng)新發(fā)展道路并不是一帆風(fēng)順的,以心音的檢測(cè)作為一個(gè)案例。以前心音的判斷主要是靠聽(tīng)診,聽(tīng)診從最初學(xué)習(xí)階段,就要花大力氣,在老師的講解下認(rèn)真實(shí)踐、反復(fù)練習(xí),辨別患者胸前區(qū)聽(tīng)診到的是什么樣心音,摩擦音抑或是隆隆樣雜音?每一種雜音反映心臟瓣膜存在的是什么問(wèn)題極為復(fù)雜。由于各位醫(yī)師聽(tīng)診的水平不一致,醫(yī)師僅憑心音聽(tīng)診很難及時(shí)全面了解患者心臟功能狀況和心臟瓣膜病理生理的變化,而且聽(tīng)到的心音無(wú)法真實(shí)地被留存下來(lái)。

心音是心臟機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào),其特征性改變與心臟瓣膜、腔室的功能或結(jié)構(gòu)異常密切相關(guān),故心音對(duì)心血管疾病早期診斷有重要價(jià)值。心電心音同源同步檢測(cè)智能分析技術(shù)(簡(jiǎn)稱:AI-PECG)是一項(xiàng)人工智能技術(shù)的診斷系統(tǒng),運(yùn)用專有的傳感器和數(shù)學(xué)算法,整合心電心音量化參數(shù),為臨床提供全方位、全信息、立體化的心臟功能數(shù)據(jù)。相較單一信號(hào)源參數(shù),AI-PECG能更全面、更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)心律失常、心肌缺血、瓣膜功能異常等疾病。其提供5項(xiàng)結(jié)果(常規(guī)十二導(dǎo)心電圖、心音圖、短程心率變異性、心室晚電位、心功能)的智能分析報(bào)告,可為冠心病患者進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)再評(píng)估[4-5]。

患者自控鎮(zhèn)痛(patient controlled analgesia,PCA)是一種經(jīng)麻醉科醫(yī)師根據(jù)患者疼痛程度和身體情況,預(yù)先設(shè)置鎮(zhèn)痛藥物的劑量及機(jī)器參數(shù),再交由患者“自我管理”的一種疼痛治療技術(shù)。在傳統(tǒng)PCA基礎(chǔ)上,融合物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的創(chuàng)新鎮(zhèn)痛系統(tǒng),被稱作智能化PCA(artificial intelligence PCA,Ai-PCA)。Ai-PCA配備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、智能警示、智能分析與評(píng)估等功能,能夠自動(dòng)記錄并儲(chǔ)存自控鍵按壓頻率和背景劑量等信息,顯著延長(zhǎng)了醫(yī)囑執(zhí)行時(shí)間,實(shí)現(xiàn)了術(shù)后鎮(zhèn)痛過(guò)程的動(dòng)態(tài)管理。Ai-PCA讓患者術(shù)后無(wú)痛和分娩期間更為舒適,提升圍麻醉手術(shù)期的整體診療水平,則是一個(gè)非常典型的臨床醫(yī)學(xué)智慧化技術(shù)之案例[6-9]。

術(shù)中低血壓,即收縮壓較基線降低20%或平均動(dòng)脈壓低于65 mmHg,是圍術(shù)期最常見(jiàn)的并發(fā)癥之一。由于低血壓會(huì)影響重要器官的灌注和氧供,其發(fā)生可增加術(shù)后心肌梗死、腎功能損害、腦缺血等并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)并增加術(shù)后死亡率[10]。如何盡早發(fā)現(xiàn)和及時(shí)處理低血壓是關(guān)鍵。Wijnberge等[11]在一項(xiàng)RCT研究中比較了機(jī)器學(xué)習(xí)衍生的術(shù)中低血壓早期預(yù)警系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)臨床管理對(duì)于擇期非心臟手術(shù)期間術(shù)中低血壓程度和持續(xù)時(shí)間的影響;該項(xiàng)預(yù)警系統(tǒng)不但提供低血壓預(yù)警,還根據(jù)不同參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)提示低血壓的原因(血管擴(kuò)張、血容量不足或心肌收縮力不足),使針對(duì)前負(fù)荷、后負(fù)荷和心肌收縮力變化的循環(huán)管理有的放矢,研究結(jié)果顯示,人工智能預(yù)警系統(tǒng)顯著減少了患者發(fā)生低血壓的中位時(shí)間;是否改善患者預(yù)后則需要進(jìn)一步研究證實(shí)?；诔掷m(xù)無(wú)創(chuàng)動(dòng)脈壓實(shí)時(shí)監(jiān)控,可以建立一種算法來(lái)預(yù)測(cè)低血壓事件,提醒臨床醫(yī)師提前進(jìn)行干預(yù),從而減少相關(guān)不良事件發(fā)生[12]。

新時(shí)代的監(jiān)測(cè)技術(shù)不斷改進(jìn),無(wú)線智能監(jiān)測(cè)和人工智能技術(shù)等脫穎而出,應(yīng)用領(lǐng)域正在逐步擴(kuò)大,極大地豐富了臨床監(jiān)測(cè)的內(nèi)涵,網(wǎng)絡(luò)信息化、人工智能(AI)、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)進(jìn)入臨床監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,使監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)信息獲取和智能化分析更加完善。目前臨床監(jiān)測(cè)方面的新知識(shí)、新理論、新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn),加強(qiáng)臨床監(jiān)測(cè)智能化,有利于提升臨床監(jiān)測(cè)水平,不斷提高患者的安全性,從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)患者的異常情況,降低并發(fā)癥的發(fā)生率[13]。

3 臨床監(jiān)測(cè)智能化的未來(lái)

臨床監(jiān)測(cè)智能化的未來(lái),隨著新時(shí)代計(jì)算機(jī)-網(wǎng)絡(luò)-智能化的快速發(fā)展,監(jiān)測(cè)技術(shù)也不斷推陳出新,其計(jì)算技術(shù)包括自然語(yǔ)言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)及其細(xì)分下的深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等體系。ChatGPT是一種基于自然語(yǔ)言處理技術(shù),可以與人類進(jìn)行自然、流暢的對(duì)話,幫助人們解決問(wèn)題、獲取信息甚至進(jìn)行情感交流,尤其是在腫瘤檢測(cè)、器官移植、基因組學(xué)分析、藥物篩選和靶向設(shè)計(jì)、臨床診斷、病理診斷、基因編輯技術(shù)、疾病智能診斷、電子病歷管理等臨床醫(yī)學(xué)科研方面實(shí)現(xiàn)更加人性化和高效的醫(yī)療服務(wù),提升科研能力。國(guó)內(nèi)華為推出的盤古AI大模型、科大訊飛推出的新一代認(rèn)知智能大模型等,其擁有跨領(lǐng)域的知識(shí)和語(yǔ)言理解能力,能夠基于自然對(duì)話方式理解與執(zhí)行任務(wù),從海量數(shù)據(jù)和大規(guī)模知識(shí)中持續(xù)進(jìn)化,實(shí)現(xiàn)從提出、規(guī)劃到解決問(wèn)題的全流程閉環(huán),對(duì)于發(fā)展中國(guó)未來(lái)獨(dú)立自主的臨床監(jiān)測(cè)智能化系統(tǒng)很有幫助。國(guó)內(nèi)一些三甲醫(yī)院已經(jīng)開(kāi)始利用AI搭建服務(wù)于醫(yī)療系統(tǒng)的模擬訓(xùn)練模型和醫(yī)院內(nèi)部知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建,以支持院內(nèi)的醫(yī)療、教育和科研工作,提升臨床研究效率。發(fā)展臨床監(jiān)測(cè)智能化的另一原因也是因?yàn)榧韧R床指南基于RCT等研究結(jié)果,在真實(shí)世界中的外推應(yīng)用是受限的,不符合臨床實(shí)際。這就需要應(yīng)用到大數(shù)據(jù)平臺(tái),包括對(duì)監(jiān)護(hù)儀、床旁監(jiān)測(cè)、電子病歷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合,繼而采用機(jī)器學(xué)習(xí)等方式來(lái)建立術(shù)中高危事件、不良預(yù)后的預(yù)測(cè)模型,并進(jìn)行實(shí)時(shí)干預(yù),這些是以往基于小樣本量、依靠回歸分析技術(shù)等統(tǒng)計(jì)學(xué)分析所做不到的。圍麻醉手術(shù)期智能化監(jiān)測(cè)目前主要有以下3個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域:(1)確認(rèn)高?；颊?(2)并發(fā)癥的早期識(shí)別;(3)及時(shí)有效的治療措施[14]?；谀X電圖、各類疼痛指數(shù)、肌松程度監(jiān)測(cè)的深度學(xué)習(xí)模型已用于開(kāi)發(fā)自動(dòng)閉環(huán)麻醉輸送系統(tǒng),可實(shí)時(shí)監(jiān)控患者情況[15-16]。AI正在全面介入臨床監(jiān)測(cè)調(diào)控領(lǐng)域,使之成為真正的穿戴監(jiān)測(cè)設(shè)備,使未來(lái)的監(jiān)測(cè)技術(shù)將更加完美智能和個(gè)性化,臨床監(jiān)測(cè)智能化提供更多更詳細(xì)的大數(shù)據(jù)長(zhǎng)期儲(chǔ)存在醫(yī)院HIS系統(tǒng)中。

目前智能化臨床監(jiān)測(cè)的發(fā)展也遇到一些問(wèn)題,如可能是因?yàn)獒t(yī)療數(shù)據(jù)受相關(guān)部門嚴(yán)格監(jiān)管,公共網(wǎng)絡(luò)上缺乏規(guī)范化的信息源,有人發(fā)現(xiàn)ChatGPT系統(tǒng)提供的決策建議,甚至文獻(xiàn)支持可能是虛擬的或是碎片化的[17]。另外,基于AI提供的信息類似于黑盒系統(tǒng)的輸出端,往往缺乏理性及邏輯上的解釋。而且目前很多算法只是通過(guò)特定人群、在有限的數(shù)據(jù)集上進(jìn)行測(cè)試的,模型存在過(guò)擬合現(xiàn)象,故其泛化應(yīng)用有限。在嚴(yán)格監(jiān)管下對(duì)醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、共享,同時(shí)讓醫(yī)療人員進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)可能是未來(lái)的一種發(fā)展方向[18]。

國(guó)家大力提倡人工智能。未來(lái)的臨床監(jiān)測(cè)將是由有線向無(wú)線、穿戴式、智能化方向發(fā)展。未來(lái)麻醉人工智能化,其臨床監(jiān)測(cè)智能化是基礎(chǔ)、智慧化是愿景追求。期待加強(qiáng)臨床監(jiān)測(cè)智能化應(yīng)用研究,不斷提升醫(yī)師的臨床大數(shù)據(jù)分析能力;期待國(guó)內(nèi)專家學(xué)者能夠把更多的臨床監(jiān)測(cè)調(diào)控技術(shù)發(fā)明專利轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新產(chǎn)品,使我國(guó)未來(lái)獨(dú)立自主的臨床監(jiān)測(cè)調(diào)控技術(shù)更加智能,展示中國(guó)醫(yī)師的智慧;期待更多的同道投身于臨床監(jiān)測(cè)智能化技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步中。為了實(shí)現(xiàn)從“麻醉大國(guó)”到“麻醉強(qiáng)國(guó)”學(xué)科發(fā)展的目標(biāo),為了“人民至上、生命至上”的理念,為了滿足人民美好生活的需求做出更大貢獻(xiàn)[19]。

利益相關(guān)聲明:所有作者聲明無(wú)利益沖突。

作者貢獻(xiàn)說(shuō)明:佘守章負(fù)責(zé)策劃、完成文獻(xiàn)資料的收集整理和分析、論文撰寫;俞衛(wèi)鋒負(fù)責(zé)策劃、補(bǔ)充論文內(nèi)容、審校和終審定稿。