探討數字醫療技術現狀及未來發展方向

李鐵強

1.肇慶市中心人民醫院 設備科，廣東 肇慶 526200；2.廣東省基層醫藥學會醫療器械管理分會，廣東 廣州 510000

引言

數字醫學即數字應用技術，涉及計算機、信息技術與數字醫療技術等領域，其是以數字技術演變與再造新醫療學科相結合的技術。數字醫學從最初的單維信息可視化，如心電圖、腦電圖等信號圖像，到B超、MRI、CT等二維數字信號，再到三維可視化，以及現階段四維圖像，實時動態顯示三維心臟變化，并向可視化信息時代發展，引領醫學技術不斷前進。

隨著社會從手工業、工業再到信息時代的高速發展，人類生活方式發生了巨大變化，人們對自身健康的關注度也越來越高。醫療領域也完成由傳統中醫到現在中西醫數字醫療結合的蛻變[1]，新的醫療技術不斷運用到臨床治療中。數字醫療涵蓋醫學工程學、生命物理學、信息工程學等學科，推動著醫學向多元化、微創化、精準化與遠程化等方面發展，使探究人體生理系統差異成為可能。本文通過外科手術、遠程會診、公共衛生、醫療質量等成果探討醫療現狀，以期歸納出數字醫療技術的相關發展現狀。

1 數字醫療的概念

數字醫療主要利用數字技術闡明醫療現象、揭示醫學本質、解決醫學疑難題、提升醫療技術研究水平，現從不同角度闡述其概念。① 廣義概念：數字醫療中的數字技術已交叉滲透到多個現代醫學研究領域中[2]，如醫療器械開發、數字醫院規劃、區域醫療協同與資源信息共享、醫院信息管理系統與臨床信息系統開發與運營、數字醫療技術應用、遠程醫療會診與醫學培訓、疾病防控與公共衛生管理等范圍；② 狹義概念：數字醫療包括醫學技術研發與運用，其可充分利用數字技術手段探究臨床醫學，輔助現有技術實施相關臨床診療，并提供先進技術，以探究更精準、有效的治療手段，其中數字醫療技術在生物醫學工程研究、新冠肺炎疫情防控、遠程會診等發揮了重要作用。同時，廣義概念與狹義概念并非對立的，而是相輔相成的[3]，數字醫療應以輔助為準則，既追求臨床數字技術研究與應用，又要追求醫學工程發展、醫院發展，才能促進數字醫療進步。

2 數字醫學與外科手術的聯系

數字技術與臨床醫學緊密相連，數字醫療有廣闊的應用前景，且與外科手術相關性密切。而數字解剖研究、四維彩超等醫療技術的運用為精準外科手術提供了有力支撐，使其以準確的術前決策、詳細的手術方案、精準的手術模擬和熟練的術中解剖手法獲得良好的手術效果。

2.1 傳統外科手術與利用數字技術的外科手術間的差異

傳統外科手術效果常取決于手術醫生的臨床經驗，主刀醫師根據積累的經驗制定手術方案[4]，這種手術方式極度依賴主刀醫生的個人臨床經驗，而手術中其他醫護人員則主要依靠以往合作形成的默契協助完成，手術醫護團隊成員較固定，但若術中部分解剖結構改變或發生其他突發事件導致不能做出預判，可能會影響手術效果。而精準外科手術則充分利用數字技術，手術醫生先預備手術方案，綜合采集影像信息，得到立體圖像，做好術前溝通決策。同時，設計針對性手術方案，對選擇最佳手術入路、避免對鄰近器官損傷、減小手術損害、提高病灶定位準確度、執行復雜外科手術與提高手術成功率等提供幫助。通過虛擬信息系統生成個性化手術方案，設計并修正手術過程，預演術中可能出現的突發狀況，提升手術成功率。

2.2 機器人與精準外科手術的聯系

精準外科手術除需要影像醫療儀器和虛擬現實人機交換系統輔助外[5]，還需要術中定位和心電監護等醫療儀器，將計算機處理后的立體模型與實際手術進行定位匹配，若手術使用其他成像技術如內鏡、超聲、CT等，則還需將實時監測的圖像與術前醫學圖像匹配融合定位，確保手術順利完成，保障患者生命安全。從患者角度分析，達芬奇機器人可提升手術的精準度，其主要由3部分構成，即醫護控制臺、機械臂系統和成像系統，與腹腔鏡二維圖像相比，因三維圖像可放大到15倍，可使微創手術指征更廣，且可縮短手術時間和康復時間，控制失血量，減少術中組織創傷和炎癥反應引起的術后粘連[6-7]；從醫護角度分析，擴大手術視野，減少主刀醫師人為的顫動，機器“手腕”比腹腔鏡優勢更明顯，可在靶器官周圍不同方位進行操作，以及在狹小的空間內高效運作，使不受工作環境限制，降低醫護人員肌肉勞損，便于集中精力完成手術，提升手術效果[8]。目前新興的復合手術室，僅在一間手術室內便可以完成各種檢查，手術中還可以立即進行掃描檢查或定位，表明數字醫療可節省手術時間，提高手術的精準度，應用優勢明顯。

2.3 精準外科手術在介入導管室的臨床應用

介入導管室是涉及領域較廣和整體性較強的科室，精準外科手術在介入科臨床應用不僅體現外科手術共性，還體現了科室個性化發展，如術前的規劃，通過B超、CT、MRI圖像重建三維病變組織部位，在立體空間顯示病變與周圍器官的界線，有效制定手術方案。運用數字技術對血管、病變組織等數據進行分析與評估，可實現科學決策介入手術方案[9]；同時能在虛擬手術系統上對醫護進行臨床技能培訓等。

3 數字醫學與信息化公共衛生

醫療數字匯聚醫療相關信息，通過數字處理器轉化數據，以及通過數字醫療儀器采集信息進行數字處理，并由信息管理平臺支持臨床診療、醫療管理等相關流程。因此，傳統醫學數字轉型對實現區域衛生信息化有重要意義，而醫院信息系統（Hospital Information System，HIS）是區域衛生信息化發展的重要基石。

HIS的特點為將醫院業務總信息量進行濃縮、加工成為可供臨床參考的數據信息，并以醫學圖像存檔與通訊系統（Picture Archiving and Communication Systems，PACS）予以核心技術輔助診療，才能使數字醫療具有醫用價值。但長期以來，人們對數字醫療認知度不夠深入，加上實施過程技術限制，推廣較困難。據統計，我國現有初具數字系統規模的醫院較少，真正完善的更少[10]。調查發現，標準化是影響數字醫療發展的重要原因，原因為開發商與醫院在建設HIS時未參照國際標準（HL7）執行，僅注重單一的PACS和HIS是否成功連接與運行，而沒有給未來PACS和HIS保存開放接口，導致現有系統很難與將來系統接軌，而這些系統之間本身互聯互通的難度較大，以上原因導致當前運行HIS中非標準化通訊接口相關問題較嚴重。而醫院本身共享數據無統一標準等因素造成HIS大量低水平重復開發，推廣難度加大、信息難以共享等不利于數字醫療的進一步發展。

3.1 公共衛生與信息管理

公共衛生是通過評價、政策發展與保障措施來預防疾病與促進身心健康的學科，主要用于監測干預、突發應急、科研教學等，雖然其經濟效益回報周期較長，但其成本低、效果好[11]。公共衛生與臨床醫療之間既有聯系又存在明顯差異：① 公共衛生是面向社會整體，而臨床醫療則面向個體；② 臨床醫療相關基礎學科主要屬于臨床醫學，而公共衛生則屬于流行病學或衛生統計學；③ 臨床醫療信息分類大多用于數字醫學研究，而公共衛生則用于衛生信息的相關研究。

信息化公共衛生利用數字技術支持公共衛生活動的開展，滿足監測干預、突發應急、科研教學等過程數據收集、統計分析、信息反饋與決策管理需求。

3.2 公共衛生管理與信息化建設聯系

公共衛生建設的實施是政府在公共衛生工作集中指導與分級管理。中央政府主要承擔公共衛生任務與健康目標職責的制定[12]；省政府負責中央與地方關系協調和本省內衛生問題處理，為中央制定相關政策的實施提供依據，同時指導地方政府具體工作執行；地方政府負責公共衛生任務具體實施，為轄區提供公共服務，提供衛生保健相關服務。而信息化則主要是為了加快公共衛生平衡化，使公民能夠公平享受公共衛生服務。公共衛生服務范圍包括：新冠疫苗免費接種、衛生保健、應急急救、計劃免疫、采供血以及傳染病、慢性病、地方病預防與控制等，如以目前廣東省預防新冠疫情為例，全省人民做完核酸后，結果均通過后臺大數據處理后上傳到微信“粵省事”小程序上，“綠碼”“黃碼”“紅碼”等情況一目了然，不用攜帶紙質版證明，既節約了成本又提升了便捷度。

公共衛生管理信息化的有效建設，不僅能推進醫藥衛生體制改革措施的落實[13]，還可以提高公共衛生服務綜合能力，從而有效解決公共衛生服務需要與服務供給之間的矛盾，不斷提高科學管理水平與衛生服務效率，保障國家公共衛生安全穩定進行。

3.3 信息化公共衛生應用模式

公共衛生事業概念與范疇決定了政府在公共衛生的重要指導地位，且需采用分級管理的工作模式。在分級公共衛生數據統一采集交換平臺建設部署的基礎上，根據管理的范疇，統一開發疾病預防控制信息系統。加強傳染病網絡直報基礎上，根據管理范圍分別部署到國家、省疾控數據中心與地級市衛生信息系統。公共衛生疾病預防控制的核心是信息系統，包括傳染病與突發公共衛生事件、預防接種疫苗、健康危險因素、重點慢性病患病監測、傳染病實驗室監測、重性精神病監測、疾病預防控制機構信息等[14]。公共衛生數據采集交換系統是衛生信息化總體規劃建設的，也是實現公共衛生應用數據互聯互通的關鍵技術平臺化應用系統，其是由國家疾病預防控制中心具體負責開發，面向省、市級疾控機構部署應用，目的是為采集與交換公共衛生監測干預、應急事件預案、科學研究、管理服務等基本數據，高效實現公共衛生信息化管理。

4 數字醫療技術在遠程會診方面的應用

遠程會診是通過網絡、信件、傳真等數字通訊手段，為患者完成病歷分析、病情診斷，進一步確定治療方案的治療方式，其是極其方便、診斷極其可靠的新興就診手段，有力地推動了傳統治療方式的改革和進步，為醫療走向區域擴大化、服務國際化提供堅實基礎和有力的保障，也為規范醫療市場、評價醫療質量標準、完善醫療服務體系、交流醫療服務經驗提供新的準則和工具，如廣東省第二人民醫院基于邁瑞“瑞影云+遠程超聲”的多級區域醫聯體遠程超聲智慧平臺啟用，在肇慶市中心人民醫院實施，推動了“省-市-縣-鎮-村”多級覆蓋，省級三甲醫院、市級醫院、縣級醫院、鎮衛生院、村衛生站之間的阻礙被打破，在人才、技術等方面，及時、高效輸送省級專家資源到下級醫療機構，在全國率先實現“省-市-縣-鎮-村”多級聯動，此外在5G加持下，多級區域醫聯體遠程超聲智慧平臺具有數據傳輸低延遲、高速率的優勢，可實現床旁遠程超聲診斷，住院患者在病房申請遠程超聲診斷，醫師在超聲診室就可以看診、問診，相比于傳統床旁超聲檢查，醫護人員無需推著設備在院內奔波，節省了人力與設備成本，提高了超聲診斷效率。

5 數字醫療與質量安全

目前數字醫學已應用到基層醫療領域，與臨床診斷、治療和整個醫院工作關系越來越緊密，而醫療質量安全又是醫療工作的重點，所以數字醫療與質量安全緊密相關，影響醫療質量提高與醫療安全保障。

5.1 醫療質量安全問題

醫療質量安全問題一直是衛生領域關注的重點，與患者生命安全密切相關。任何醫療服務、醫院工作出現疏忽，都可能對患者、患者家庭及社會造成不良后果[15]，因此，提高醫療質量安全是醫療管理的重點工作。

5.2 數字醫學對醫療質量問題的促進作用

數字醫學可對醫療質量安全產生積極影響。① 宏觀分析：以患者為中心的醫療環節，如接診、檢查、化驗、診斷、治療、與術后康復隨訪等，都體現數字醫學價值，同時診斷、治療、護理準確度大幅提升，醫療質量整體提高，進而保障了醫療安全；② 微觀分析：醫院數字后整體流程與醫療技術與傳統相比極大地促進了醫療質量安全，同時數字醫學還為醫療工作提供了新業務流程、運作模式與管理手段，由于臨床信息系統（Clinical Information System，CIS）、管理信息系統、電子病歷（Electronic Medical Record，EMR）等聯網，達到實時全面質量管理。數字醫學支撐臨床實踐指南、循證醫學、臨床路徑，使醫療相對集中、技術差異縮小，達到高質量、高水平發展。而實現遠程醫療會診、區域醫共體對提高醫療質量有重要意義。

5.3 數字醫療在提升醫療質量的作用

與傳統相比，應用B超、MRI、數字機器人等儀器，應用PACS、LIS、麻醉系統等信息系統與共享平臺、EMR[16]，應用臨床手術計劃與手術導航系統、腫瘤化療和放療輔助決策系統、臨床藥學系統等的診療效果，在醫療質量安全方面優勢更明顯。數字醫學技術的興起，使醫療技術平臺、時空數據倉庫與數據挖掘、知識發現及醫療知識數據庫與遠程查詢功能越來越完善，醫生不僅可以收集數據、研究病情，及時發現問題，還能檢索與參考文獻，合理運用數據指導臨床；通過患者病情取得臨床新經驗、新知識，成為循證醫學最佳證據提供者。

6 總結與展望

數字醫療是近年來的新興學科，在信息內涵、知識結構、研究內容及方法、學術體系及發展規律等方面，在傳統研究基礎上有新發展并形成了一定的規模。推動數字醫學發展，利于新學科與新機構制度完善。醫學研究深層次發展的同時仍面臨兩大挑戰：① 計算機輔助導航、機器人手術及快速成型技術雖投入使用多年，但仍缺乏權威研究，相關制度落后，未形成規范化操作標準與系統化評判標準；② 醫患環境使醫學與工科很難有效統一，臨床發現問題后缺乏解決問題的能力，而能解決問題的工程師又未熟練掌握相關的醫學知識，導致數字醫學設施開發進展較緩慢，且導致相關科研資源浪費。因此，數字醫學工程應針對現有困境提出相關解決辦法，以保持快速發展。