醫療衛生是信息技術發揮重要作用的領域

潘鋒

“中國醫療保健國際交流促進會學術年會暨華夏醫學科技獎頒獎大會”2018年11月10日在北京舉行，中國工程院院士、中國互聯網協會理事長鄔賀銓教授應邀在開幕式上做了題為“信息技術與智慧醫療”的主題演講。鄔賀銓指出，以大數據、智能化、移動互聯網、物聯網和云計算為代表的新一代信息技術，是互聯網發展新階段的主要特征，正在對各行各業產生深刻的影響。醫療衛生行業同樣是信息技術可以發揮重要作用的領域。但“互聯網+智慧醫療”并沒有改變醫療的本質，醫院仍以醫生為核心，信息化作為輔助手段將有助醫療過程更加精準地為患者服務。

信息技術效率倍增

鄔賀銓院士介紹說，信息技術從集成電路起步且發展迅速。2017年，一個CPU上的晶體管數可以達到160億個，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，內存價格下降了45 000倍，硬盤價格下降了360萬倍，2020年芯片有望實現7 nm工藝化。到目前為止，還沒有任何一項技術像信息技術這樣發展得如此之快。信息技術離不開軟件和計算機。1972年，阿波羅登月飛行器軟件代碼只有4000行，而現在雪佛蘭等新款轎車的軟件規模可達到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字計算機問世，占地170平方米，但其性能卻不及現在的計算器。1997年，1GB閃存卡的售價約8000美元，現在則僅需10美分。過去10年間，計算機成本下降了近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的計算能力提高了1000倍，利用我國“天河2號”開發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4200萬種現有藥物和可用于藥物研發的化合物篩選計算一遍。過去20年來，光纖的單纖容量提高了10 000倍，完全可支持醫院大數據和大視頻傳輸。

鄔賀銓院士說，如今，智慧醫療已經包括了醫院信息系統（HIS）、臨床信息系統（CIS），電子病歷（EMR）、患者數據管理系統（CRM）、實驗室信息系統（LIS）、影像存儲與傳輸系統（PACS）、計算機化醫囑錄入系統、計算機臨床支持決策系統以及院外的智能健康管理等，寬帶互聯網、物聯網、云計算、移動互聯網、人工智能、大數據、區塊鏈等都是支撐智慧醫療的現代信息技術，智慧醫療迎來了發展新機遇。IT從“芯”開始，多種醫療芯片已被開發出來，如心臟病發作前3小時到4小時心肌會釋放肌鈣蛋白，瑞士科學家開發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，芯片內置有藍牙功能，通過手機即可監控并預警心臟病發作。美國斯坦福大學醫學院開發了一種集成微流體技術、電子技術和噴墨打印技術的生物芯片，成本僅1美分，這種芯片可分離稀有細胞或對各類細胞計數，實現了低成本精準檢測，適合于未來小規模血液樣本化驗。云計算正在醫療領域得到了越來越多的應用，中小型醫院只需支付少量費用購買云醫療服務，便可利用公有云共享全球最尖端的醫療資源和為患者解決跨地域轉診等問題。

5G時代即將到來

鄔賀銓院士還介紹說，移動通信已經走過了1G到4G時代，第一代1G技術是頻分多址技術，2G是時分多址技術即TDMA，3G是碼分多址技術即CDMA，4G使用的是正交頻分多址技術即OFDMA，峰值速率可達上百兆。在4G蓬勃發展的同時，5G時代也到來了。與4G相比，5G峰值速率提高了30倍，支持20G寬帶業務;用戶體驗數據率平均提高10倍，達到100兆;頻譜效率提高3倍，移動性提高1倍，可支持500公里時速高鐵;無線接口延時減少90%，支持1毫秒低時延業務;連接密度提高10倍，1平方公里可接入100萬個傳感器上網;能效提高100倍，流量密度提高100倍，可靠性達到99.999%。

鄔賀銓院士介紹，5G的三個主要應用場景是，增強移動寬帶、高可靠低時延、廣覆蓋大連接。5G已不是純粹的通信系統，而是一個計算和通信融合的系統;5G不再單純面向個人通訊，而擴展到了產業互聯網、智慧醫療等應用領域。5G性能比4G提高數十倍甚至上百倍，特別是5G“高可靠低時延”的應用場景，將在醫療領域得到充分應用。5G網絡業務切片可在云平臺控制下，根據醫療數據的高可靠低時延要求或醫療影像高分辨率要求來配置網絡資源，5G還提供了以太網中繼等多種交換模式來滿足智慧醫療的各種業務需求。美國IHS Markit發布的一份研究報告測算，到2035年，5G將增加全球產出4.6%，約12.3萬億美元，其中為全球醫療領域提供超過10 000億美元的產品和服務。鄔賀銓院士特別強調5G終端能力更強，一般手機有20多個傳感器，高端手機可裝200個傳感器。智能手機用于測量血壓和心電圖已經過許多臨床驗證，且得到了FDA批準。美國佐治亞州開發了一款手機應用程序，用手機內置震測儀監測人體震動，以發現帕金森病或其他神經系統疾病。

物聯網得到廣泛應用

鄔賀銓院士說，2016年窄帶物聯網NB-IoT國際標準獲得通過，其特點一是廣覆蓋，在現有頻段下較現有網絡增益20 dB，覆蓋面積擴大100倍;二是大連接，一個扇區能支持10萬個連接，比現有網絡提高50倍到100倍;三是低功耗，終端模塊功耗僅為2G的十分之一，電池待機時間可長達10年;四是低成本，單個連接模塊目標1美元。NB-IoT提供了廣域低功耗物聯網能力，避免了物聯網碎片化，在智慧醫療領域有著許多重要的應用。

鄔賀銓院士舉例介紹說，現在醫用壓力傳感器可在一個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實際上就是一個米粒大小的傳感器，吞服后可追蹤服藥時間和劑量并監控心率和體溫，傳感器發出的數據由貼在患者皮膚上的芯片裝置接收，美國FDA已批準其用于臨床。澳大利亞墨爾本皇家理工大學開發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入傳感器?！八幫琛蹦茉隗w內維持4天時間并依據測量到的腸道氣體來“診斷”消化系統疾病。荷蘭開發出了一種有助治療克羅恩病或結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在最佳位置準確釋放藥物。