遠程超聲的臨床應用現狀及展望

王 濤 劉紹祖 張興文

遠程超聲具有快速、無創、無輻射的特點，有“未來聽診器”之稱。最早由美國國家航空航天局研制成功并用于監測宇航員身體狀況，后推廣至民用［1］。傳統的遠程超聲指通過遠程視頻會診，上級專家實時指導基層醫師完成各項檢查，并予以診療意見。由于成本較高，遠程超聲實際臨床應用多在發達國家或地區，而在發展中國家，考慮到遠程醫療中心建設的費用，其應用難以開展。而今，5G 技術和云計算的出現和普及，解決了網絡延遲、存儲和信息共享困難等難題，基于5G 和云平臺的遠程超聲將具有廣闊的臨床應用前景，本文就其應用現狀及進展進行綜述。

一、背景和基本原理

1.遠程醫療和遠程超聲的歷史背景

遠程醫療指通信技術、多媒體技術、互聯網技術等與醫療技術相結合，在降低診療速度和開支、提高診療水平的基礎上，滿足廣大人民群眾保健需求的跨越空間的醫療服務。遠程醫療的歷史可追溯至1906 年，威廉·埃因托芬利用遠程通話方式對醫院患者的心電圖進行遠程分析［2］。21世紀50年代，美國國家航空航天局開發了一項“應用于農村帕帕戈醫療保健的空間技術”的地面并行項目［3］。之后，美國國家航空航天局首次將遠程超聲應用于國際空間站，開展了肌肉骨骼超聲、眼部創傷超聲及創傷重點超聲評估（FAST）等遠程超聲技術［1］。此后，便開始推廣至民用，早期應用于產科、心內科，后逐漸出現在急診科和院前急救。

2.遠程超聲的基本原理

遠程超聲技術支撐包括遠程通信、信息學及超聲醫學三大技術［4］。傳統的遠程超聲技術是指設置會診端和遠程端，將偏遠地區疑難病例的圖像通過網絡傳輸到會診端，會診專家基于上傳的圖像提供診斷及決策分析。但4G 技術有較嚴重的低速率、高延遲等問題，不能滿足遠程超聲的技術要求。近年來出現的5G 技術，具有高速率、低延遲、大連接等特點，通過基層醫師或急救車內醫務人員將患者信息、醫療設備所采集的數據及影像學圖像實時上傳至會診端，實現院外急救和院內治療的對接［5］。云計算是一種虛擬化資源，可以實現檔案的電子化儲存、網絡信息傳輸、檔案調度，從而達到各醫療機構之間互聯互通、信息共享［6］。

二、遠程超聲的實現模式和應用現狀

1.遠程超聲實現模式

（1）異步模式：遠程超聲包括異步模式和同步模式。異步模式是收集、存儲數據，然后發送給會診端專家進行解釋。由于條件限制，遠程端醫師和會診端醫師間并非實時交流。在該模式下，可以下載、存儲圖像、音頻和文本，專家在會診端進行會診。異步模式運作成本較低，可以改善經濟狀況欠佳或技術基礎設施落后的偏遠地區的醫療保健服務。這一模式在非洲拯救了較多患者，尤其是心臟瓣膜病患者［7］。其優點是工作靈活，不受時間限制；其缺點是診斷時間可能延時，延誤治療，對儲存數據和所獲檢查圖像有較高的要求。就目前而言，該模式在遠程超聲的研究和應用最廣泛。

（2）同步模式：同步模式是遠程端和會診端同時在線進行交流，會診端專家實時指導遠程端操作醫師進行超聲檢查，以獲取專家所需要的超聲畫面，從而給出準確的診斷和診療方案。該模式的優點是能夠獲得專家滿意的檢查圖像，并能與操作醫師實時交流，獲得較準確的診斷結果，并進行及時診治；其缺點是操作醫師可能無法獲取會診專家要求的圖像而導致誤診，且需要會診專家實時在線指導和解釋。最近一項關于同步遠程醫療應用于兒科重癥醫學科的研究［8］表明，大部分醫師認為同步遠程平臺雖可帶來重大收益，但降低了工作效率。隨著科技的發展和普及，同步模式也應是未來發展的方向，可為偏遠地區患者帶來更好的醫療服務。

2.遠程超聲臨床應用現狀

遠程超聲是一種特定形式的遠程醫療，利用信息學的傳播和專家解釋患者超聲檢查結果，并支持遠程視頻會診的技術。超聲操作和釋讀對操作者具有高度依賴性。因此，這些檢查的操作和解釋傳統上僅限于醫學專家［9］。21 世紀，信息、通信、網絡技術的高速發展，以及傳感器和數據傳輸技術的進步使得遠程超聲開始得以實際應用。近年來有研究［10］結果表明現場指導與遠程指導花費時間和圖像獲取成功率間比較差異均無統計學意義。多數情況下遠程指導超聲檢查與傳統指導超聲檢查具有相似的敏感性和特異性［11］。目前，已有遠程超聲應用于心內科、產科、急診科等科室的報道，并成功完成了遠程心臟超聲和胎兒遠程超聲檢查和診斷。

（1）遠程超聲在產科的應用：超聲是確診宮內妊娠和兇險妊娠的首選工具，也是監測胎兒生長及評估妊娠并發癥的重要檢查手段。由于偏遠地區缺乏專業的超聲專家，胎兒和母體情況無法得到長期的監測，常直至即將分娩時才發現是兇險性妊娠或患兒出現缺血缺氧性腦病，嚴重者可能危及孕婦和胎兒生命，因此及時發現和干預尤為重要。目前，澳大利亞已建立此類基于偏遠地區和三級產前超聲檢查的遠程超聲鏈接，對農村地區胎兒進行遠程超聲檢查，在已檢查的病例中，異常胎兒均被檢出［12］。隨著設備成本的降低和互聯網的普及，遠程超聲對產科的臨床應用價值將會更高。國內也有將遠程超聲和胎心監測用于產前評估胎兒是否缺氧的研究［13］，結果發現兩者聯合檢查較單一檢查檢出率更高，有利于對于胎兒宮內缺氧進行及時處理，提高母嬰安全，有較好的臨床推廣價值。

（2）遠程超聲在心血管疾病中的應用：超聲臨床應用范圍廣，以超聲心動圖在心血管疾病中的診斷最常用，并常與臨床實驗檢查、心電圖、X 線檢查等相結合［14-16］。在印度的阿拉貢達，使用遠程超聲心動圖診斷小兒心血管疾病，結果顯示29%的患兒因此轉診了心臟手術［16］。在孟加拉國，使用超聲評估結構性心臟病并收集這些圖像，再由全球心臟病專家協會進行會診解釋，不但減少了進行瓣膜干預的轉診時間，還減少了患者住院和死亡的可能性［15］。美國兩家基層醫院與一家三級醫療中心建立了遠程醫療聯系，一位兒科心臟病專家對新生兒遠程超聲心動圖進行解釋，準確地區分需要立即接受治療的新生兒和不太嚴重的心臟病患兒，從而為重癥患兒提供了及時的診斷和護理［17］。以上研究均表明了遠程超聲心動圖診斷的準確性，在發展中國家，遠程超聲能夠對醫療系統產生變革性影響。

（3）遠程超聲在急診科的應用：急診科疾病特點是緊急、危重，轉運、診療均需要盡量減少時間以免延誤病情。研究［17-18］發現，急診科專家遠程指導醫務人員進行超聲檢查，完成檢查所需時間低于10 min，診斷準確率為66%～100%，敏感性為82%～98%。對于因創傷而轉運的急救患者，在創傷復蘇的最初階段，被稱為“創傷的黃金時刻”，擴展的創傷超聲重點評估法檢查可以為患者的院前評估提供可靠、重要的信息［19］。早期通過心電監護和實驗室指標發現危及患者生命的情況，對于經驗不足的臨床醫師該操作的難度較大，隨著便攜式超聲儀器的出現，越來越多地應用于創傷診斷的各個方面。急診室中的便攜式超聲儀已將超聲從確認性診斷測試轉變為體檢的擴展［20-21］。創傷超聲重點評估法也可作為創傷患者在急診搶救室的首選檢查。

（4）遠程超聲在其他方面的應用：遠程超聲除了可應用于遠程會診，還可通過遠程超聲視頻教學，在指導基層醫師進行超聲檢查時，培訓基層醫師如何正確使用超聲并進行診斷。在重癥監護室通過遠程超聲實時監測重癥患者心功能或血流動力學情況；配備遠程超聲的醫療車可通過遠程會診實時了解轉運或急救患者的情況，提前制定治療措施，并為搶救提前做好準備。

三、遠程超聲實現的障礙

目前，發達國家的數據網絡支持遠程超聲檢查，能獲得質量較高的診斷畫面，也建立了三級遠程超聲會診中心。加拿大是率先開展遠程超聲會診的發達國家之一，其建設了比較完整的遠程超聲會診中心，并與農村地區建立了醫療聯系［22］。而在資源匱乏的發展中國家，存在缺乏培訓、設備和設備的維護等問題［23］。目前，在發展中國家實現遠程超聲，需解決以下問題：①偏遠或農村地區便攜式超聲尚未普及，這是進行遠程超聲會診的重要基礎；②三級醫療會診中心尚未建立，與基層醫院無法實現信息共享和醫療服務對接；③對偏遠地區和基層醫院的醫師進行超聲培訓的力度不夠；④設備不能進行維護；⑤急救車輛中檢測儀器與三級醫療遠程會診中心的儀器不能實現對接；⑥電信網絡在偏遠地區和農村地區尚未普及或網絡延時嚴重，這是遠程醫療會診系統的關鍵。

四、展望

超聲是一種優秀的影像學檢查技術，許多發達國家均建立了遠程會診中心和會診系統，但其臨床應用不應局限于發達國家，更應該造福農村人口居多的發展中國家。要實現遠程超聲在發展中國家的普及，需要加快電信網絡的普及建設，加強超聲專業人員的培訓，使用價格便宜且不影響遠程超聲運作的設備，減少不必要的經濟負擔。遠程超聲是資源貧乏地區和偏遠地區患者的理想檢查工具，隨著5G 技術和云計算等新技術的出現，網絡普及和會診中心的建設將更加快速，高速的網速和云平臺將代替延時的網絡和會診中心，也能降低網絡和會診中心建設的成本，從而降低醫療經濟壓力，最終使遠程超聲應用于更多的臨床科室，改善偏遠和農村地區患者的預后，實現醫療資源共享。在最近新型冠狀病毒性肺炎疫情中，需要在與患者隔離的情況下完成超聲評估，專家通過遠程實時指導住院醫師和護理人員進行超聲檢查，并作出診斷，減少了感染傳播的機會。因此，對于患有重大傳染病或重癥感染患者，遠程超聲同樣值得推廣。

綜上所述，遠程超聲在臨床醫學中的多個領域被證實是可行的，且具有媲美傳統超聲和CT 檢查的診斷能力。盡管已經描述其在資源匱乏地區的潛在益處，但尚未在實踐中證實其益處，實施和普及存在較多的問題，故實施之前需要更加強有力的證據。在資源匱乏地區，考慮到成本問題，未來的研究應當確保遠程超聲基于5G和云計算等新技術來設計研究。