羅 浩 胡 川 趙浩宇 周 琳 汪 鵬

(陸軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)與人工智能中心 重慶 400038)

1 引言

隨著醫(yī)療信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)健康管理行業(yè)的服務(wù)提出更高要求。因此如何利用移動(dòng)互聯(lián)、智能傳感、云計(jì)算及大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息化技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)疾病的早判斷、早治療，加強(qiáng)對(duì)人群的保健、護(hù)理，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、人性化、智能化的服務(wù)模式成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)[1]。結(jié)合當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”技術(shù)，構(gòu)建信息化、智能化的健康信息服務(wù)體系，從而滿足公眾日益增長(zhǎng)的健康管理服務(wù)需求和促進(jìn)健康管理行業(yè)的快速發(fā)展[2]。2016年國(guó)務(wù)院印發(fā)“十三五”衛(wèi)生與健康規(guī)劃，提出優(yōu)化醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)體系，改善醫(yī)療服務(wù)模式，大力發(fā)展智能健康醫(yī)療裝備。本文主要介紹基于移動(dòng)互聯(lián)的智能健康管理服務(wù)體系研發(fā)與應(yīng)用，為相關(guān)系統(tǒng)建設(shè)提供參考。

2 國(guó)內(nèi)外智能健康管理服務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外

健康管理是對(duì)個(gè)人或人群健康因素進(jìn)行干預(yù)的全過(guò)程。其目的是使用有限的資源達(dá)到最大的健康效果。最早在美國(guó)興起，隨后在英、德、法、日等國(guó)家得到積極效仿和推崇，目前世界上許多國(guó)家都已開(kāi)展智能健康管理的研究和應(yīng)用。2010年美國(guó)政府建成國(guó)家健康信息網(wǎng)絡(luò)(National Health Information Network,NHIN)，通過(guò)跨醫(yī)療機(jī)構(gòu)的電子病歷來(lái)實(shí)現(xiàn)信息共享，針對(duì)單一疾病提供深度診療和健康監(jiān)控的軟件，如美國(guó)個(gè)人健康管理移動(dòng)醫(yī)療公司W(wǎng)ellDoc關(guān)注糖尿病、遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)服務(wù)商Cadionet關(guān)注實(shí)時(shí)監(jiān)控心電圖、OpenPlacement致力于老年人出院后的日常家庭護(hù)理等[3]。日本政府在2006年提出IT新改革戰(zhàn)略，將醫(yī)療IT建設(shè)放在首位，提出實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療及建立國(guó)民健康數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用管理平臺(tái)、提高居民健康服務(wù)水平等在內(nèi)的多項(xiàng)戰(zhàn)略[4]。另外日本幾家知名大型廠商開(kāi)展一項(xiàng)利用機(jī)器人幫助老年人進(jìn)行健康管理的實(shí)證實(shí)驗(yàn)，該機(jī)器人采用云技術(shù)管理各種數(shù)據(jù)，力爭(zhēng)理解使用者的狀況并進(jìn)行智能對(duì)話服務(wù)。英國(guó)政府計(jì)劃2019年開(kāi)設(shè)5處人工智能醫(yī)療技術(shù)中心，以加速疾病診斷，改善醫(yī)療保健，從而進(jìn)一步改善人們生活。醫(yī)療中心的創(chuàng)新將有助于為患者提供更好的健康管理和治療服務(wù)并提高效率。

2.2 國(guó)內(nèi)

我國(guó)于20世紀(jì)初引入健康管理體系概念，雖然國(guó)內(nèi)的信息化與健康管理服務(wù)應(yīng)用總體處于起步階段，但發(fā)展速度非常迅猛。通過(guò)手機(jī)助手搜索健康相關(guān)的APP高達(dá)1 000多個(gè)，涉及醫(yī)療咨詢、預(yù)約掛號(hào)、健康自測(cè)、慢病管理等。各科技巨頭也相繼推出智能產(chǎn)品，如小米的智能手環(huán)、百度Dulife智能健康設(shè)備平臺(tái)、華為TalkBand系列手環(huán)[5]等。2018年4月國(guó)務(wù)院辦公廳正式發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”發(fā)展的意見(jiàn)》，確定發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”措施，提升公眾健康水平，推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能應(yīng)用服務(wù)，開(kāi)展基于人工智能技術(shù)、醫(yī)療健康智能設(shè)備的移動(dòng)醫(yī)療示范，實(shí)現(xiàn)個(gè)人健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估、疾病預(yù)警、慢病篩查、主動(dòng)干預(yù)等。目前國(guó)內(nèi)25家涉及智能健康管理的初創(chuàng)企業(yè)中，除未獲融資和沒(méi)有披露的，有16家累計(jì)融資7.2億元，與智能醫(yī)學(xué)影像診斷初創(chuàng)企業(yè)相比，受到產(chǎn)業(yè)資本的關(guān)注度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。其中有7家尚未獲得融資，1家沒(méi)有披露融資情況，其余17家在融資上均有斬獲。

3 智能健康管理服務(wù)體系關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 構(gòu)建健康管理云服務(wù)平臺(tái)

通過(guò)Hadoop、Storm、Spark、Hbase等技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、清洗、分析，建立健康管理大數(shù)據(jù)平臺(tái)，在云平臺(tái)上搭建健康應(yīng)用的各個(gè)模塊[6-7]。具體包括體檢、可穿戴設(shè)備、遠(yuǎn)程會(huì)診中心系統(tǒng)對(duì)接及體檢報(bào)告管理、慢病評(píng)估、生活方式評(píng)估、健康評(píng)估、生活方式干預(yù)、飲食/運(yùn)動(dòng)干預(yù)、隨訪檔案和方案管理、隨訪數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等。同時(shí)建立基于深度計(jì)算、圖形處理器(Graphic Processing Unit，GPU)計(jì)算技術(shù)的機(jī)器學(xué)習(xí)平臺(tái)，從而最大程度發(fā)揮大數(shù)據(jù)價(jià)值。

3.2 融合數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、傳輸技術(shù)

利用便攜式可穿戴醫(yī)療設(shè)備隨時(shí)采集血壓、脈搏、睡眠、呼吸等生理體征數(shù)據(jù)，通過(guò)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將各生理體征數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇】倒芾碓破脚_(tái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集、傳輸，有效提供醫(yī)療保健服務(wù)。

3.3 建立硬件統(tǒng)一接入架構(gòu)

開(kāi)發(fā)軟件開(kāi)發(fā)工具包(Software Development Kit，SDK)實(shí)現(xiàn)可穿戴設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)或健康管理系統(tǒng)、移動(dòng)設(shè)備的互通互聯(lián)，進(jìn)而構(gòu)建智能化健康管理服務(wù)系統(tǒng)。同時(shí)建立硬件設(shè)備數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一規(guī)范，降低數(shù)據(jù)整理成本。采用虛擬專用網(wǎng) (Virtual Private Network，VPN)和超文本傳輸協(xié)議安全(Hyper Text Transfer Protocol Secure，HTTPS)連接，唯一身份綁定和移動(dòng)設(shè)備本地加密，保證信息安全。

4 智能醫(yī)療健康管理服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)建設(shè)實(shí)踐

4.1 整體目標(biāo)

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)隨時(shí)隨地完成個(gè)人健康檢測(cè)和有效跟進(jìn)，為用戶提供強(qiáng)有力的健康指標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、在線精準(zhǔn)診斷、微課程開(kāi)發(fā)推送等服務(wù)應(yīng)用，重塑醫(yī)療服務(wù)模式，優(yōu)化資源配置，打造更完善的生態(tài)體系。

4.2 系統(tǒng)架構(gòu)

陸軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院移動(dòng)互聯(lián)智能健康平臺(tái)通過(guò)可穿戴智能監(jiān)測(cè)設(shè)備讀取患者生命體征，通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)傳至云端大數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，醫(yī)院內(nèi)部系統(tǒng)讀取患者健康指數(shù)，給出反饋意見(jiàn)。云端大數(shù)據(jù)中心與醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)之間通過(guò)防火墻、網(wǎng)閘等安全設(shè)備相連，患者或大數(shù)據(jù)平臺(tái)不能直接訪問(wèn)醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)讀取醫(yī)院數(shù)據(jù)。醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)患者指標(biāo)，結(jié)合制定的醫(yī)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)或算法，給出預(yù)警或反饋意見(jiàn)回傳至患者，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的智能服務(wù)，同時(shí)推送健康微課程供患者觀看學(xué)習(xí)，建立具有層次結(jié)構(gòu)的基于移動(dòng)互聯(lián)的智能健康管理平臺(tái)。系統(tǒng)架構(gòu)，見(jiàn)圖1。

圖1 移動(dòng)互聯(lián)智能健康平臺(tái)架構(gòu)

4.3 系統(tǒng)功能

4.3.1 生命體征動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) 由腕表等移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集生命體征數(shù)據(jù)，通過(guò)設(shè)備的無(wú)線傳輸模塊推送到健康管理大數(shù)據(jù)中心，建立生命體征數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生命體征變化。生命體征監(jiān)測(cè)將具有以下功能：設(shè)定生命體征監(jiān)測(cè)告警閥值，包括監(jiān)控頻率、震動(dòng)監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)值、震動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)間告警值、震動(dòng)監(jiān)測(cè)活動(dòng)等級(jí)告警閥值。采集生命體征數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)庫(kù)。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)生命體征數(shù)據(jù)，通過(guò)該功能與預(yù)設(shè)閥值進(jìn)行判斷比較，如發(fā)現(xiàn)異常即產(chǎn)生告警。

4.3.2 在線精準(zhǔn)診斷 建立在生命體征動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)上，對(duì)生命體征數(shù)據(jù)信息進(jìn)行挖掘、整理，結(jié)合給定的醫(yī)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)或算法以及人工智能技術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)診斷。使用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析疾病癥狀、診療規(guī)則，不僅能夠減少錯(cuò)誤的發(fā)生率，還能夠不斷發(fā)現(xiàn)病情之間的隱含聯(lián)系，開(kāi)創(chuàng)疾病診斷研究新領(lǐng)域。

4.3.3 危重病情預(yù)警 設(shè)置病情分值，自動(dòng)提取生命體征記錄中的數(shù)據(jù)，包括患者心率、心電、血氧、血糖、血壓、脈率、呼吸率、胎心監(jiān)測(cè)等指標(biāo)并評(píng)分，提高對(duì)疾病嚴(yán)重程度報(bào)警的警覺(jué)性。系統(tǒng)借鑒交通信號(hào)燈原理，設(shè)置不同顏色的報(bào)警界面：綠色表示正常；橘色為2級(jí)報(bào)警，需引起重視；紅色為1級(jí)報(bào)警，需要高度重視或及時(shí)處理。當(dāng)系統(tǒng)測(cè)算的分值達(dá)到報(bào)警界限時(shí)會(huì)自動(dòng)彈出不同顏色的報(bào)警界面以及程序化的監(jiān)護(hù)方案和護(hù)理對(duì)策，提醒呼叫醫(yī)生，醫(yī)護(hù)人員再結(jié)合專科情況給予病情觀察和處理。

4.3.4 微課程開(kāi)發(fā)及推送 充分利用云計(jì)算、流媒體技術(shù)，以教學(xué)視頻為載體，醫(yī)生在系統(tǒng)平臺(tái)發(fā)布指導(dǎo)病情自我監(jiān)測(cè)及預(yù)防的資料，包括圖片、文字、視頻等，供患者學(xué)習(xí)并能夠與醫(yī)生互動(dòng)交流。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)智能健康平臺(tái)系統(tǒng)以移動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備及互聯(lián)網(wǎng)為載體，根據(jù)體征指數(shù)自動(dòng)生成健康管理方案，大數(shù)據(jù)中心采用分布式計(jì)算，能夠?qū)颊咧笜?biāo)進(jìn)行快速分析和處理，根據(jù)預(yù)設(shè)的危急值及時(shí)對(duì)患者進(jìn)行自動(dòng)預(yù)警。同時(shí)將患者數(shù)據(jù)傳至醫(yī)院內(nèi)部系統(tǒng)，提示醫(yī)生及護(hù)理人員對(duì)患者進(jìn)行健康隨訪與干預(yù)，定期發(fā)布健康微視頻，提高患者保健意識(shí)，增強(qiáng)患者與體檢中心的粘性。

5 應(yīng)用效果

5.1 智能體檢

用戶可通過(guò)醫(yī)院配備的智能設(shè)備進(jìn)行身體檢測(cè)，只需簡(jiǎn)單的身份驗(yàn)證可測(cè)量出血壓、心電、脂肪率等100多項(xiàng)健康指標(biāo)。智能設(shè)備將采集的健康數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)并形成個(gè)人健康檔案，以供健康管理人員診斷用戶健康情況。

5.2 健康管理

智能設(shè)備可通過(guò)個(gè)人健康檔案數(shù)據(jù)分析建立個(gè)性化健康管理方案。通過(guò)了解用戶飲食習(xí)慣、鍛煉周期、睡眠習(xí)慣等個(gè)人生活習(xí)慣，對(duì)用戶整體狀態(tài)給予評(píng)估，提供個(gè)性化健康管理方案，輔助健康管理人員幫助用戶規(guī)劃日常健康安排，進(jìn)行健康干預(yù)等。

5.3 健康監(jiān)護(hù)

醫(yī)院依托可穿戴設(shè)備和智能健康終端持續(xù)監(jiān)測(cè)用戶生命體征，提前預(yù)測(cè)險(xiǎn)情并處理。一旦發(fā)生突發(fā)情況，可穿戴設(shè)備還可直接報(bào)警求救并聯(lián)系用戶親屬。

6 結(jié)語(yǔ)

移動(dòng)智能健康管理系統(tǒng)需要用戶將數(shù)據(jù)上傳至云端網(wǎng)絡(luò)，醫(yī)院和醫(yī)生從云端大數(shù)據(jù)平臺(tái)讀取其監(jiān)測(cè)指數(shù)，做好云端數(shù)據(jù)安全建設(shè)是非常重要的一環(huán)。在保護(hù)用戶隱私的同時(shí)要保障數(shù)據(jù)質(zhì)量；用戶異常數(shù)據(jù)傳輸回來(lái)，醫(yī)院通過(guò)何種方式能夠及時(shí)給出反饋意見(jiàn)；智能終端監(jiān)測(cè)設(shè)備國(guó)內(nèi)沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各廠商對(duì)回傳數(shù)據(jù)自行分析，診斷名稱混亂；智能設(shè)備數(shù)據(jù)的自動(dòng)比對(duì)、預(yù)警、準(zhǔn)確性以及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定、設(shè)備實(shí)時(shí)在線，更加合理地制定收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等都是未來(lái)移動(dòng)健康管理系統(tǒng)需要應(yīng)對(duì)和解決的問(wèn)題。相信隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的制定、移動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的完善、5G網(wǎng)絡(luò)的推廣，基于移動(dòng)互聯(lián)的智能健康管理系統(tǒng)應(yīng)用將會(huì)更加廣泛和深入，人們對(duì)健康的管理、疾病的預(yù)防將更加及時(shí)和智能。