中國數字兒童在兒童健康領域中的應用

黃貴民，馮圍圍，張 彤

(1.首都兒科研究所兒童保健中心，北京 100020；2.中國疾病預防控制中心婦幼保健中心，北京 100081)

兒童保健和兒科診療服務是保障兒童健康成長的重要工作。目前中國0～14歲兒童約有2.6億。中國幅員遼闊，不同地域(東、中、西部)、城鄉的兒童生長發育、健康服務存在不均衡、不充分的問題[1]。兒童處于生長發育的關鍵階段，身體各項機能指標變化較快。人均GDP越低的地區，兒童健康狀況越低[2]。由于兒童表達能力較弱，醫生的診斷難度較大，再加上醫患矛盾集中、工作強度大和薪酬待遇低等原因，兒科普遍存在“難招人、留不住、易流失”的狀況[3]。此外，隨著社會經濟的快速發展，我國兒童健康也面臨新的挑戰。近年來兒童肥胖、近視等慢性疾病的患病率逐年升高[4]，隨之而來的定期檢查和長期隨訪等給家庭和兒童帶來諸多不便；而區域發展不平衡、人口流動、留守兒童等社會問題也為醫療機構落實兒童全周期全過程保健帶來困難，因此，迫切需要更為高效、便捷的兒童健康新型服務模式。與此同時，新冠疫情全球大流行也深刻地改變了人們獲得醫療健康服務的方式[5-6]，遠程醫療和互聯網醫院成為了疫情防控期間家長、孩子足不出戶、線上看病的新路徑[7-8]。數字技術創新為全球衛生保健和衛生系統帶來了巨大的機遇。針對兒童健康領域的數字化、信息化、智能化形勢與特征，本文圍繞兒童數字健康(digital health)國內外發展情況，對數字兒童(digital child)的內涵進行系統梳理歸納，并期望能對兒童健康領域的促進提供一些思路。

1數字健康的發展

隨著互聯網、人工智能和社會經濟發展，家長和社會對兒童健康水平尤為關注。而智能化、數字化和網絡化正驅動著全球傳統健康行業加速向數字健康轉變。2020年第七十三屆世界衛生大會正式通過了《2020—2025年數字衛生保健全球戰略》，為各國和地區制定數字健康建設提供系統化指南建議，并提出數字衛生保健建設的指導原則、戰略目標和行動框架[9]。2020年世衛組織-兒童基金會-柳葉刀委員會呼吁將可持續發展目標(sustainable development goals，SDGs)的重點放在兒童和青少年健康上，并通過數字平臺和人工智能(artificial intelligence，AI)在兒童和青少年健康方面發揮更大的作用[10]。

我國政府也較早開始數字健康的建設。2019年國務院發布了《健康中國行動(2019—2030)》，行動要求在保護個人隱私的前提下，充分利用互聯網、大數據技術，對健康狀態進行動態連續監測，運用健康大數據全面提高兒童和家長的自我健康管理能力，實現在線實時跟蹤管理、預警和行為干預，全面提升人民健康水平[11]。2020年黨的十九屆五中全會通過的《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二○三五年遠景目標的建議》將建設“數字中國”寫入其中，標志著“數字中國”建設進入全面加速期[12]。數字中國是21世紀國家信息化發展的新戰略，是滿足人民日益增長的美好生活需要的新舉措，是促進經濟高質量發展的新動力[13]。“十四五”國民健康規劃倡導主動健康理念，主動健康是一種基于整體醫學觀，關注人體的微觀復雜性和個體的主觀能動性，側重于利用現代信息技術動態監測居民健康狀態變化的醫學模式[14]。

鑒于數字健康剛剛起步，目前各界對“數字健康”的內涵還未有一致的結論。WHO將數字健康定義為“利用數字、移動和無線技術支持實現衛生目標”，包括移動保健和電子保健；數字衛生干預可以包括各種技術，如移動應用程序、短消息服務、交互式語音響應、健康管理信息系統、移動診斷設備、可穿戴設備、無人機和大數據分析[15]。歐盟將數字健康定義為運用先進的信息化技術來滿足普通民眾、患者、醫療人員和決策者的需求[16]。國內金小桃等[17]提出“全息數字人”概念，指人能科學全面自如地對自我健康狀態進行維護和管理，能系統掌握人體生命活動規律，全方位、全天候、高精度地動態監測人體生命特征和健康狀態，并深入理解生命規律，充分反映機體信息。

2兒童數字健康

近幾年國內外對兒童健康數字化進行了系統建設。2017年，澳大利亞成立國家兒童數字健康聯盟(Australia National Children′s Digital Health Collaborative)，為澳大利亞出生的每一個兒童創建全面、縱向數字健康記錄，利用數字技術為所有兒童提供一致且便捷的健康記錄，追蹤每個兒童的健康和生長發育情況，保障兒童到成年期的健康發展[18]。2017年7月，美國食品藥品監督管理局(Food and Drug Administration，FDA)發布數字健康創新行動計劃，旨在幫助大規模涌入市場的移動醫療/數字健康產品，同時FDA啟動將數字健康應用于規范數字安全計劃和數字健康孵化器等工作；之后，FDA成立“數字健康卓越中心”，進一步推進移動健康設備、醫療設備軟件、醫療用途的可穿戴設備及用于研究醫療產品的技術[19]。2019年我國科技部組織實施科技創新2030—“新一代人工智能”專項，其中“標準化兒童患者模型關鍵技術與應用”重大項目開展標準化兒童患者模型關鍵技術的研究與應用，實現基礎理論、關鍵技術與系統應用的突破，從而模擬患兒真實診療過程，形成標準化患兒模型[20]，見圖1。

圖1 國內外數字健康發展時間表

3數字兒童

3.1數字兒童的內涵

國內外尚未有關于數字兒童的系統定義，我們提出“數字兒童”是以兒童為中心，以生物信息、全息技術與人工智能等新技術為手段，建立系統的、持續的、動態的兒童健康大數據，產生兒童健康信息的可視化、智能化、自主化、個性化發展的系統平臺，用以全面提升兒童健康水平并預防和治療兒童疾病。數字兒童的開發需要多學科協同研發，既需要兒童保健醫生、兒科臨床醫生、信息科學專業的計算機軟硬件技術專業團隊，又離不開我們的核心“兒童”和家長群體。

數字兒童通過光線追蹤、超級采樣、面部建模、姿態表情模擬、深度學習、高保真視頻流壓縮等核心算法，根據不同年齡段兒童特點，收集生理(包括基礎醫學最新進展指標)、心理、行為發育等指標，采用虛擬現實、全息成像/增強現實和裸眼3D等交互，結合云計算、邊緣計算和5G等高性能通信網絡，構建一體化數字兒童健康平臺。

數字兒童模型可廣泛應用于醫療、保健、教育培訓及科普宣傳等不同場景，采用線上和線下多種展現形式，充分體現網絡的全面性和便捷性；其基本特點為看得見的、能夠遠程傳輸、可以通過語音/動作進行交互的虛擬或實體人體形態。通過與虛擬現實技術及全息投影技術的融合，數字兒童模型能與真實兒童一樣，在視、聽、觸等交互后作出相應的反饋、指引，并動態演示結局、個體精準預警。

3.2數字兒童可能應用的領域

3.2.1兒童健康服務的數字化管理

數字兒童深挖數據價值，探索兒童健康服務新業態、新模式，利用多種隱私計算技術，在充分保障兒童數據隱私的前提下形成健康數據應用機制，建立動態清晰、管理便捷的兒童健康大數據開放支撐平臺，更好地將數字兒童資源賦能兒童、家庭、社會，推動兒童健康促進AI化、健康信息云化、醫療資源網絡化、健康服務遠程化、健康指導精準化、健康促進個體化，探索數字化兒童健康服務的新業態和新模式，從而實現“主動健康”[21]。

3.2.2兒童健康的動態監測和早期預警

我國兒科醫生、護士比例相對短缺，不同地區的兒保服務水平差距較大。數字兒童通過互聯網和可穿戴設備，持續、動態追蹤兒童的體格生長、心理和行為發育等健康相關信息，及時掌握其生長發育規律和相關影響因素，早期發現兒童疾病預警癥狀，從根本上促進兒童全方位的生長發育[22-23]。同時，結合可穿戴設備、人工智能預警診斷技術、5G智能機器人等智慧醫療手段，能夠輔助兒保醫生進行更加系統、全面的評估及診療，不僅能夠給兒童帶來更優質、精準、全面的健康服務和體驗，而且透過數字兒童的數據和智能輔助決策也能夠有力提升兒保醫生的工作效率。通過線上、線下聯動，對疾病進行早預警、早發現、早診斷、早干預、早治療[24-25]。

3.2.3基層兒科/兒保醫務人員的培訓

我國幅員遼闊，基層醫生、尤其是欠發達地區的兒科/兒保醫務人員較少、較難獲得前沿、系統全面的兒科/兒保知識和技能培訓。兒童保健涵蓋內容廣，包括免疫接種、營養、心理行為、生長發育、聽力、口腔、眼保健等。數字兒童可以針對不同地區的兒童疾病譜特征和兒保的薄弱方面，通過虛擬現實技術、5G遠程指導等進行高效、精準的業務專項培訓，并將優秀兒科、兒保專家的經驗進行傳授推廣，從而促進基層兒科/兒保醫生的診療水平，對疾病進行早發現早診斷早治療，減輕兒科/兒保醫生工作壓力，提升兒童健康[26]。數字兒童通過大數據的全面運用從而有效改善兒科醫療資源不足的現狀，推動優質醫療資源精準下沉[27]。

3.2.4兒童健康知識的科普教育

兒童的良好習慣伴隨一生。兒童健康知識的科普，有助于家長、學校和社會等正確引導兒童的生長發育、心理等成長變化。數字兒童通過多終端結合5G技術和物聯網將兒童健康情況、正確的健康知識理念推廣到幼兒園、學校、嬰幼兒托育照護中心、醫療服務機構、社區服務中心等機構及家長手中[28-29]，向兒童及其家長有針對性推送兒童性別、年齡等定制化的兒童各方面健康知識科普。

3.2.5公共衛生策略調整的大數據支持

數字兒童通過長期、動態的個體和群體兒童信息，有助于盡早發現異常疾病及其早期征兆，并根據歷史的病例規律等進行機器學習預警，預測病情及發展趨勢，提前布置兒童的預防或治療策略，減少兒童疾病的發生，從而避免感染、減輕醫療支出成本等，提升公共衛生水平。

4數字兒童建設的途徑建議

4.1專業模塊

數字兒童抓住政府、學術界、產業界積極推進健康數字化建設機遇，做好頂層設計，逐步形成科學、高效的兒童健康監測體系。數字兒童模型以服務兒童為出發點，匯聚兒童生理、心理、發育等健康大數據，全方位促進兒童體格、運動、語言、認知等綜合發展。目前，生長發育已有成熟模塊，營養、心理、康復、行為、眼健康、口腔健康、聽力保健等其他數字兒童板塊正在不斷更新完善。數字兒童的建設需要社會的不斷投入，需要兒保專家、兒科醫生、信息、算法、人工智能等專家，以及家長一起努力，從而促進兒童健康。

4.2兒童健康行業

兒童健康是全民健康的基石。數字兒童通過定期健康監測能有效跟蹤兒童各階段成長發育水平和健康狀況，讓兒童成長過程中出現的健康風險問題得以早發現、早干預、早診斷、早治療，有利于提高兒童健康水平、減少家庭及社會的疾病負擔。數字兒童適用于0～18歲兒童，面向全國各級各類從事健康體檢的醫療機構和單位，其推廣應用旨在進一步指導和規范中國兒童健康評價和健康風險篩查工作，有助于全面掌握受檢兒童健康狀況、早期發現影響兒童生長發育的疾病風險，從而及早干預，提高中國兒童整體健康狀況。在數字兒童推廣落地的過程中，希望得到各類兒童醫療機構的參與、合作，并提高先進醫療技術應用均質化，進一步探索和引導保險機構、社會福利機構等社會資源參與，構建并完善兒童多重健康保障體系，促進健康管理學科與相關行業進步發展。

4.3技術更迭

數字兒童的開發雖然是基于兒童健康需求的轉變，但同時也是近年數字技術快速發展的必然結果，尤其是新冠疫情暴發以來，政府大力推進5G、物聯網、人工智能、區塊鏈等新型基建投資，醫療衛生領域迎來了新一輪的數字技術更迭和創新。數字兒童的開發要充分應用互聯網、物聯網、區塊鏈、大數據、人工智能、先進的算法與分析等新技術，擴大兒童健康數據的獲取渠道，強化數據分析、挖掘和使用效率，促進醫療衛生、醫藥、醫保、家庭等多主體的跨機構跨區域深度融合，構建一體化的數字兒童健康平臺。通過數字化、網絡化、智能化技術賦能和平臺支撐，推動兒童衛生事業由“以疾病診治為中心”向“以健康促進為中心”和“主動健康”轉變。

4.4社會支持

數字兒童是數字技術和兒童健康相互融合的產物，覆蓋了醫療、信息技術、醫藥、醫保、養育等諸多領域，因此，需要政府主導，驅動信息技術企業、醫療衛生機構、社區和家庭等利益相關方的多元參與和支持。作為數字兒童的推動者，政府主要承擔制定相關法律法規、準入標準、行業標準、規范指南和監管評估機制等，確保數字兒童健康服務的規范化發展，同時一定的財政支持對于數字兒童的建設和持續性發展也至關重要。醫療衛生機構既是數字兒童的研發者，又是數字兒童健康服務的提供者，需要他們在專業模塊建設、醫院信息系統管理和對接、遠程診療、遠程隨訪、科研轉化等方面深入參與，這不僅有助于促進數字兒童的科學研發和推廣應用，也可以推動優質醫療資源下沉，提升診療效率。數字兒童是以互聯網為載體、信息技術為手段進行開發，所以離不開信息科學專業團隊的支持，包括平臺搭建、相關軟件硬件產品的開發、信息系統對接、數據互聯互通和安全保障等。醫藥和保險等企業的加入，會推動數字兒童健康服務過程中的精準化管理和家庭的利用率，反之數字兒童也會為這些企業產品的研發提供實時動態的大數據支持。鑒于數字兒童服務的目標人群是兒童，因此，同樣需要社區家庭的支持和信任，搭建社區衛生服務中心/鄉鎮衛生院和家庭互聯互通的數字兒童健康管理平臺，普及可穿戴設備，打通兒童健康促進的“最后一公里”，確保兒童得到高效的醫療和保健服務。

通過數字兒童建設，促進實現兒童健康、疾病實時動態評估、早期篩查預警，從而主動干預。數字兒童不僅可用于近期和遠期兒童健康狀況評估、診斷、治療、康復和預防，也將極大促進兒童新藥物、新設備和新檢測技術的研發。數字兒童的建設將有助于我國兒童健康發展提升，為提出適合中國國情、有循證依據、經濟高效的兒童健康促進計劃和工作策略提供支撐，并在兒童健康干預研究項目中驗證，形成科學、可行、可推廣的兒童健康促進模式[30]。