探讨数字医疗技术现状及未来发展方向

李铁强

1.肇庆市中心人民医院 设备科，广东 肇庆 526200；2.广东省基层医药学会医疗器械管理分会，广东 广州 510000

引言

数字医学即数字应用技术，涉及计算机、信息技术与数字医疗技术等领域，其是以数字技术演变与再造新医疗学科相结合的技术。数字医学从最初的单维信息可视化，如心电图、脑电图等信号图像，到B超、MRI、CT等二维数字信号，再到三维可视化，以及现阶段四维图像，实时动态显示三维心脏变化，并向可视化信息时代发展，引领医学技术不断前进。

随着社会从手工业、工业再到信息时代的高速发展，人类生活方式发生了巨大变化，人们对自身健康的关注度也越来越高。医疗领域也完成由传统中医到现在中西医数字医疗结合的蜕变[1]，新的医疗技术不断运用到临床治疗中。数字医疗涵盖医学工程学、生命物理学、信息工程学等学科，推动着医学向多元化、微创化、精准化与远程化等方面发展，使探究人体生理系统差异成为可能。本文通过外科手术、远程会诊、公共卫生、医疗质量等成果探讨医疗现状，以期归纳出数字医疗技术的相关发展现状。

1 数字医疗的概念

数字医疗主要利用数字技术阐明医疗现象、揭示医学本质、解决医学疑难题、提升医疗技术研究水平，现从不同角度阐述其概念。① 广义概念：数字医疗中的数字技术已交叉渗透到多个现代医学研究领域中[2]，如医疗器械开发、数字医院规划、区域医疗协同与资源信息共享、医院信息管理系统与临床信息系统开发与运营、数字医疗技术应用、远程医疗会诊与医学培训、疾病防控与公共卫生管理等范围；② 狭义概念：数字医疗包括医学技术研发与运用，其可充分利用数字技术手段探究临床医学，辅助现有技术实施相关临床诊疗，并提供先进技术，以探究更精准、有效的治疗手段，其中数字医疗技术在生物医学工程研究、新冠肺炎疫情防控、远程会诊等发挥了重要作用。同时，广义概念与狭义概念并非对立的，而是相辅相成的[3]，数字医疗应以辅助为准则，既追求临床数字技术研究与应用，又要追求医学工程发展、医院发展，才能促进数字医疗进步。

2 数字医学与外科手术的联系

数字技术与临床医学紧密相连，数字医疗有广阔的应用前景，且与外科手术相关性密切。而数字解剖研究、四维彩超等医疗技术的运用为精准外科手术提供了有力支撑，使其以准确的术前决策、详细的手术方案、精准的手术模拟和熟练的术中解剖手法获得良好的手术效果。

2.1 传统外科手术与利用数字技术的外科手术间的差异

传统外科手术效果常取决于手术医生的临床经验，主刀医师根据积累的经验制定手术方案[4]，这种手术方式极度依赖主刀医生的个人临床经验，而手术中其他医护人员则主要依靠以往合作形成的默契协助完成，手术医护团队成员较固定，但若术中部分解剖结构改变或发生其他突发事件导致不能做出预判，可能会影响手术效果。而精准外科手术则充分利用数字技术，手术医生先预备手术方案，综合采集影像信息，得到立体图像，做好术前沟通决策。同时，设计针对性手术方案，对选择最佳手术入路、避免对邻近器官损伤、减小手术损害、提高病灶定位准确度、执行复杂外科手术与提高手术成功率等提供帮助。通过虚拟信息系统生成个性化手术方案，设计并修正手术过程，预演术中可能出现的突发状况，提升手术成功率。

2.2 机器人与精准外科手术的联系

精准外科手术除需要影像医疗仪器和虚拟现实人机交换系统辅助外[5]，还需要术中定位和心电监护等医疗仪器，将计算机处理后的立体模型与实际手术进行定位匹配，若手术使用其他成像技术如内镜、超声、CT等，则还需将实时监测的图像与术前医学图像匹配融合定位，确保手术顺利完成，保障患者生命安全。从患者角度分析，达芬奇机器人可提升手术的精准度，其主要由3部分构成，即医护控制台、机械臂系统和成像系统，与腹腔镜二维图像相比，因三维图像可放大到15倍，可使微创手术指征更广，且可缩短手术时间和康复时间，控制失血量，减少术中组织创伤和炎症反应引起的术后粘连[6-7]；从医护角度分析，扩大手术视野，减少主刀医师人为的颤动，机器“手腕”比腹腔镜优势更明显，可在靶器官周围不同方位进行操作，以及在狭小的空间内高效运作，使不受工作环境限制，降低医护人员肌肉劳损，便于集中精力完成手术，提升手术效果[8]。目前新兴的复合手术室，仅在一间手术室内便可以完成各种检查，手术中还可以立即进行扫描检查或定位，表明数字医疗可节省手术时间，提高手术的精准度，应用优势明显。

2.3 精准外科手术在介入导管室的临床应用

介入导管室是涉及领域较广和整体性较强的科室，精准外科手术在介入科临床应用不仅体现外科手术共性，还体现了科室个性化发展，如术前的规划，通过B超、CT、MRI图像重建三维病变组织部位，在立体空间显示病变与周围器官的界线，有效制定手术方案。运用数字技术对血管、病变组织等数据进行分析与评估，可实现科学决策介入手术方案[9]；同时能在虚拟手术系统上对医护进行临床技能培训等。

3 数字医学与信息化公共卫生

医疗数字汇聚医疗相关信息，通过数字处理器转化数据，以及通过数字医疗仪器采集信息进行数字处理，并由信息管理平台支持临床诊疗、医疗管理等相关流程。因此，传统医学数字转型对实现区域卫生信息化有重要意义，而医院信息系统（Hospital Information System，HIS）是区域卫生信息化发展的重要基石。

HIS的特点为将医院业务总信息量进行浓缩、加工成为可供临床参考的数据信息，并以医学图像存档与通讯系统（Picture Archiving and Communication Systems，PACS）予以核心技术辅助诊疗，才能使数字医疗具有医用价值。但长期以来，人们对数字医疗认知度不够深入，加上实施过程技术限制，推广较困难。据统计，我国现有初具数字系统规模的医院较少，真正完善的更少[10]。调查发现，标准化是影响数字医疗发展的重要原因，原因为开发商与医院在建设HIS时未参照国际标准（HL7）执行，仅注重单一的PACS和HIS是否成功连接与运行，而没有给未来PACS和HIS保存开放接口，导致现有系统很难与将来系统接轨，而这些系统之间本身互联互通的难度较大，以上原因导致当前运行HIS中非标准化通讯接口相关问题较严重。而医院本身共享数据无统一标准等因素造成HIS大量低水平重复开发，推广难度加大、信息难以共享等不利于数字医疗的进一步发展。

3.1 公共卫生与信息管理

公共卫生是通过评价、政策发展与保障措施来预防疾病与促进身心健康的学科，主要用于监测干预、突发应急、科研教学等，虽然其经济效益回报周期较长，但其成本低、效果好[11]。公共卫生与临床医疗之间既有联系又存在明显差异：① 公共卫生是面向社会整体，而临床医疗则面向个体；② 临床医疗相关基础学科主要属于临床医学，而公共卫生则属于流行病学或卫生统计学；③ 临床医疗信息分类大多用于数字医学研究，而公共卫生则用于卫生信息的相关研究。

信息化公共卫生利用数字技术支持公共卫生活动的开展，满足监测干预、突发应急、科研教学等过程数据收集、统计分析、信息反馈与决策管理需求。

3.2 公共卫生管理与信息化建设联系

公共卫生建设的实施是政府在公共卫生工作集中指导与分级管理。中央政府主要承担公共卫生任务与健康目标职责的制定[12]；省政府负责中央与地方关系协调和本省内卫生问题处理，为中央制定相关政策的实施提供依据，同时指导地方政府具体工作执行；地方政府负责公共卫生任务具体实施，为辖区提供公共服务，提供卫生保健相关服务。而信息化则主要是为了加快公共卫生平衡化，使公民能够公平享受公共卫生服务。公共卫生服务范围包括：新冠疫苗免费接种、卫生保健、应急急救、计划免疫、采供血以及传染病、慢性病、地方病预防与控制等，如以目前广东省预防新冠疫情为例，全省人民做完核酸后，结果均通过后台大数据处理后上传到微信“粤省事”小程序上，“绿码”“黄码”“红码”等情况一目了然，不用携带纸质版证明，既节约了成本又提升了便捷度。

公共卫生管理信息化的有效建设，不仅能推进医药卫生体制改革措施的落实[13]，还可以提高公共卫生服务综合能力，从而有效解决公共卫生服务需要与服务供给之间的矛盾，不断提高科学管理水平与卫生服务效率，保障国家公共卫生安全稳定进行。

3.3 信息化公共卫生应用模式

公共卫生事业概念与范畴决定了政府在公共卫生的重要指导地位，且需采用分级管理的工作模式。在分级公共卫生数据统一采集交换平台建设部署的基础上，根据管理的范畴，统一开发疾病预防控制信息系统。加强传染病网络直报基础上，根据管理范围分别部署到国家、省疾控数据中心与地级市卫生信息系统。公共卫生疾病预防控制的核心是信息系统，包括传染病与突发公共卫生事件、预防接种疫苗、健康危险因素、重点慢性病患病监测、传染病实验室监测、重性精神病监测、疾病预防控制机构信息等[14]。公共卫生数据采集交换系统是卫生信息化总体规划建设的，也是实现公共卫生应用数据互联互通的关键技术平台化应用系统，其是由国家疾病预防控制中心具体负责开发，面向省、市级疾控机构部署应用，目的是为采集与交换公共卫生监测干预、应急事件预案、科学研究、管理服务等基本数据，高效实现公共卫生信息化管理。

4 数字医疗技术在远程会诊方面的应用

远程会诊是通过网络、信件、传真等数字通讯手段，为患者完成病历分析、病情诊断，进一步确定治疗方案的治疗方式，其是极其方便、诊断极其可靠的新兴就诊手段，有力地推动了传统治疗方式的改革和进步，为医疗走向区域扩大化、服务国际化提供坚实基础和有力的保障，也为规范医疗市场、评价医疗质量标准、完善医疗服务体系、交流医疗服务经验提供新的准则和工具，如广东省第二人民医院基于迈瑞“瑞影云+远程超声”的多级区域医联体远程超声智慧平台启用，在肇庆市中心人民医院实施，推动了“省-市-县-镇-村”多级覆盖，省级三甲医院、市级医院、县级医院、镇卫生院、村卫生站之间的阻碍被打破，在人才、技术等方面，及时、高效输送省级专家资源到下级医疗机构，在全国率先实现“省-市-县-镇-村”多级联动，此外在5G加持下，多级区域医联体远程超声智慧平台具有数据传输低延迟、高速率的优势，可实现床旁远程超声诊断，住院患者在病房申请远程超声诊断，医师在超声诊室就可以看诊、问诊，相比于传统床旁超声检查，医护人员无需推着设备在院内奔波，节省了人力与设备成本，提高了超声诊断效率。

5 数字医疗与质量安全

目前数字医学已应用到基层医疗领域，与临床诊断、治疗和整个医院工作关系越来越紧密，而医疗质量安全又是医疗工作的重点，所以数字医疗与质量安全紧密相关，影响医疗质量提高与医疗安全保障。

5.1 医疗质量安全问题

医疗质量安全问题一直是卫生领域关注的重点，与患者生命安全密切相关。任何医疗服务、医院工作出现疏忽，都可能对患者、患者家庭及社会造成不良后果[15]，因此，提高医疗质量安全是医疗管理的重点工作。

5.2 数字医学对医疗质量问题的促进作用

数字医学可对医疗质量安全产生积极影响。① 宏观分析：以患者为中心的医疗环节，如接诊、检查、化验、诊断、治疗、与术后康复随访等，都体现数字医学价值，同时诊断、治疗、护理准确度大幅提升，医疗质量整体提高，进而保障了医疗安全；② 微观分析：医院数字后整体流程与医疗技术与传统相比极大地促进了医疗质量安全，同时数字医学还为医疗工作提供了新业务流程、运作模式与管理手段，由于临床信息系统（Clinical Information System，CIS）、管理信息系统、电子病历（Electronic Medical Record，EMR）等联网，达到实时全面质量管理。数字医学支撑临床实践指南、循证医学、临床路径，使医疗相对集中、技术差异缩小，达到高质量、高水平发展。而实现远程医疗会诊、区域医共体对提高医疗质量有重要意义。

5.3 数字医疗在提升医疗质量的作用

与传统相比，应用B超、MRI、数字机器人等仪器，应用PACS、LIS、麻醉系统等信息系统与共享平台、EMR[16]，应用临床手术计划与手术导航系统、肿瘤化疗和放疗辅助决策系统、临床药学系统等的诊疗效果，在医疗质量安全方面优势更明显。数字医学技术的兴起，使医疗技术平台、时空数据仓库与数据挖掘、知识发现及医疗知识数据库与远程查询功能越来越完善，医生不仅可以收集数据、研究病情，及时发现问题，还能检索与参考文献，合理运用数据指导临床；通过患者病情取得临床新经验、新知识，成为循证医学最佳证据提供者。

6 总结与展望

数字医疗是近年来的新兴学科，在信息内涵、知识结构、研究内容及方法、学术体系及发展规律等方面，在传统研究基础上有新发展并形成了一定的规模。推动数字医学发展，利于新学科与新机构制度完善。医学研究深层次发展的同时仍面临两大挑战：① 计算机辅助导航、机器人手术及快速成型技术虽投入使用多年，但仍缺乏权威研究，相关制度落后，未形成规范化操作标准与系统化评判标准；② 医患环境使医学与工科很难有效统一，临床发现问题后缺乏解决问题的能力，而能解决问题的工程师又未熟练掌握相关的医学知识，导致数字医学设施开发进展较缓慢，且导致相关科研资源浪费。因此，数字医学工程应针对现有困境提出相关解决办法，以保持快速发展。