潘鋒

“中國醫(yī)療保健國際交流促進會學術年會暨華夏醫(yī)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(lián)網(wǎng)協(xié)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(yī)療”的主題演講。鄔賀銓指出，以大數(shù)據(jù)、智能化、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和云計算為代表的新一代信息技術，是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展新階段的主要特征，正在對各行各業(yè)產生深刻的影響。醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)同樣是信息技術可以發(fā)揮重要作用的領域。但“互聯(lián)網(wǎng)+智慧醫(yī)療”并沒有改變醫(yī)療的本質，醫(yī)院仍以醫(yī)生為核心，信息化作為輔助手段將有助醫(yī)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(fā)展迅速。2017年，一個CPU上的晶體管數(shù)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(xiàn)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(fā)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(xiàn)在雪佛蘭等新款轎車的軟件規(guī)?？蛇_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(shù)字計算機問世，占地170平方米，但其性能卻不及現(xiàn)在的計算器。1997年，1GB閃存卡的售價約8000美元，現(xiàn)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(fā)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(xiàn)有藥物和可用于藥物研發(fā)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(yī)院大數(shù)據(jù)和大視頻傳輸。

鄔賀銓院士說，如今，智慧醫(yī)療已經(jīng)包括了醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、臨床信息系統(tǒng)（CIS），電子病歷（EMR）、患者數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（CRM）、實驗室信息系統(tǒng)（LIS）、影像存儲與傳輸系統(tǒng)（PACS）、計算機化醫(yī)囑錄入系統(tǒng)、計算機臨床支持決策系統(tǒng)以及院外的智能健康管理等，寬帶互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等都是支撐智慧醫(yī)療的現(xiàn)代信息技術，智慧醫(yī)療迎來了發(fā)展新機遇。IT從“芯”開始，多種醫(yī)療芯片已被開發(fā)出來，如心臟病發(fā)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(fā)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(jiān)控并預警心臟病發(fā)作。美國斯坦福大學醫(yī)學院開發(fā)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(shù)，實現(xiàn)了低成本精準檢測，適合于未來小規(guī)模血液樣本化驗。云計算正在醫(yī)療領域得到了越來越多的應用，中小型醫(yī)院只需支付少量費用購買云醫(yī)療服務，便可利用公有云共享全球最尖端的醫(yī)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(jīng)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(fā)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(yè)務;用戶體驗數(shù)據(jù)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(yè)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(wǎng);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(tǒng)，而是一個計算和通信融合的系統(tǒng);5G不再單純面向個人通訊，而擴展到了產業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療等應用領域。5G性能比4G提高數(shù)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(yī)療領域得到充分應用。5G網(wǎng)絡業(yè)務切片可在云平臺控制下，根據(jù)醫(yī)療數(shù)據(jù)的高可靠低時延要求或醫(yī)療影像高分辨率要求來配置網(wǎng)絡資源，5G還提供了以太網(wǎng)中繼等多種交換模式來滿足智慧醫(yī)療的各種業(yè)務需求。美國IHS Markit發(fā)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(yī)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(jīng)過許多臨床驗證，且得到了FDA批準。美國佐治亞州開發(fā)了一款手機應用程序，用手機內置震測儀監(jiān)測人體震動，以發(fā)現(xiàn)帕金森病或其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

物聯(lián)網(wǎng)得到廣泛應用

鄔賀銓院士說，2016年窄帶物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT國際標準獲得通過，其特點一是廣覆蓋，在現(xiàn)有頻段下較現(xiàn)有網(wǎng)絡增益20 dB，覆蓋面積擴大100倍;二是大連接，一個扇區(qū)能支持10萬個連接，比現(xiàn)有網(wǎng)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(lián)網(wǎng)能力，避免了物聯(lián)網(wǎng)碎片化，在智慧醫(yī)療領域有著許多重要的應用。

鄔賀銓院士舉例介紹說，現(xiàn)在醫(yī)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(tǒng)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(jiān)控心率和體溫，傳感器發(fā)出的數(shù)據(jù)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(fā)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。“藥丸”能在體內維持4天時間并依據(jù)測量到的腸道氣體來“診斷”消化系統(tǒng)疾病。荷蘭開發(fā)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。