黃文彬，鄺繼發(fā)，張秀妮，鄭偉，余洋，李山祥，鐘興武

(中山大學(xué)中山眼科中心海南眼科醫(yī)院，海南省眼科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海口 570311)

隨著最新的第5代移動(dòng)通信技術(shù)(5th generation wireless systems，5G)與醫(yī)療領(lǐng)域的相結(jié)合，黨中央高度重視“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”工作，2018年國家衛(wèi)健委下發(fā)了《進(jìn)一步改善醫(yī)療服務(wù)行動(dòng)計(jì)劃(2018-2020)的通知》，對(duì)改變傳統(tǒng)就醫(yī)模式、建設(shè)智慧醫(yī)院進(jìn)行了全面部署。另外，政府相關(guān)部門出臺(tái)多項(xiàng)政策措施，鼓勵(lì)5G醫(yī)療應(yīng)用的發(fā)展，例如《關(guān)于促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”發(fā)展的意見》《推動(dòng)5G加快發(fā)展的通知》等各種文件不斷出臺(tái)[1]。5G時(shí)代醫(yī)院的信息化發(fā)展戰(zhàn)略成為亟待解決的熱點(diǎn)研究問題。全面推進(jìn)智慧醫(yī)院建設(shè)已成為必然趨勢(shì)。這不僅是國家對(duì)醫(yī)院發(fā)展提出的新要求，也是人民日益增長的健康需求對(duì)醫(yī)療改革提出的新方向。

5G技術(shù)對(duì)于遠(yuǎn)程醫(yī)療具有重要意義。遠(yuǎn)程醫(yī)療主要通過有線和(或)無線傳輸，遠(yuǎn)距離傳送臨床圖片、視頻等信息，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離臨床診斷、治療及監(jiān)測(cè)[2-4]。擁有豐富經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)療專家可通過互聯(lián)網(wǎng)5G技術(shù)對(duì)醫(yī)療條件和技術(shù)差的醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供醫(yī)療支持，遠(yuǎn)程診療將在基層醫(yī)院與本醫(yī)院之間架起“無形的橋梁”[5-6]。在常規(guī)的眼科疾病診療過程中，眼部影像學(xué)檢查占據(jù)著重要地位，以一張眼底照片為例，作為全身唯一可視化的血管，眼底血管情況可以反映糖尿病、高血壓引起的眼底病疾患，另外也可對(duì)青光眼患者的疾病進(jìn)展進(jìn)行隨訪觀察，以及預(yù)測(cè)白內(nèi)障術(shù)后視力恢復(fù)狀況等，為致盲性眼病提供診斷及隨訪依據(jù)[7-8]。遠(yuǎn)程醫(yī)療的重要環(huán)節(jié)是傳輸海量的影像數(shù)據(jù)，5G技術(shù)能夠滿足大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)連接，網(wǎng)絡(luò)連接快速、靈活，提高醫(yī)療影像數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，以確保遠(yuǎn)程會(huì)診、遠(yuǎn)程手術(shù)等的質(zhì)量[9]。

同時(shí)，隨著我國居民日益增長的健康醫(yī)療需要與醫(yī)療資源發(fā)展不平衡不充分之間的矛盾日益突出，5G技術(shù)支撐下的遠(yuǎn)程診療成為緩解這一矛盾的重要措施，在發(fā)展基層醫(yī)療、推動(dòng)分級(jí)診療中起重要作用。目前，各省市關(guān)于5G醫(yī)療的政策陸續(xù)出臺(tái)，各大醫(yī)院搶跑5G醫(yī)療。本研究在海南省衛(wèi)生健康委員會(huì)的資助與指導(dǎo)下，根據(jù)海南省眼病防治的戰(zhàn)略需求和學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)，構(gòu)建基于眼底圖像的5G醫(yī)療眼科遠(yuǎn)程診斷中心，通過遠(yuǎn)程閱片進(jìn)行眼病篩查、多科合作，建立眼病診、防、治一體化研究網(wǎng)絡(luò)。

1 資料與方法

1.1 研究時(shí)間

2020年12月至2021年11月，在中山大學(xué)中山眼科中心海南眼科醫(yī)院進(jìn)行。

1.2 研究單位

海南省衛(wèi)生健康委員會(huì)，中山大學(xué)中山眼科中心海南眼科醫(yī)院，中國聯(lián)通通信集團(tuán)海南有限公司(以下簡稱為中國聯(lián)通)，海南省17個(gè)地區(qū)186個(gè)衛(wèi)生院等。

主要研究單位中山大學(xué)中山眼科中心海南眼科醫(yī)院作為海南省唯一眼科?？迫?jí)甲等醫(yī)院，配備海南省眼科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和海南省臨床醫(yī)學(xué)中心，其眼科水平在華南區(qū)位居前列，全省排名第一。

1.3 研究分工

統(tǒng)籌：由海南省衛(wèi)生健康委員會(huì)資助與統(tǒng)籌指導(dǎo)。

構(gòu)建：由中山大學(xué)中山眼科中心海南省眼科醫(yī)院組織3名具備副主任醫(yī)師或以上職稱的眼底病專家組成眼底圖片閱片小組，對(duì)人工智能(artificial intelligence，AI)輔助診斷結(jié)果進(jìn)行確診。對(duì)有異議的結(jié)果由3名專家共同討論后做出最終決定，并指導(dǎo)基層單位使用相關(guān)設(shè)備，管理運(yùn)作。

采集和隨訪：由基層衛(wèi)生院基層醫(yī)生負(fù)責(zé)給患者進(jìn)行眼底圖像采集，并自動(dòng)上傳云端得到初步診斷，起到基層首診作用及非轉(zhuǎn)診患者的隨訪。

5G建設(shè)：由中國聯(lián)通解決5G基站建設(shè)，基層單位眼病圖像設(shè)備搭建，提供眼底圖像AI輔助診斷系統(tǒng)等。

1.4 主要設(shè)備

眼底圖像采集使用深圳硅基智能AIFCS10手持式眼底相機(jī)(圖1)，這是一款可免藥物散瞳使用的數(shù)碼醫(yī)用相機(jī)，視場角為45°，500萬像素，可進(jìn)行2560×1920高清分辨率專業(yè)醫(yī)療級(jí)成像。其體積小巧，攜帶方便，操作簡單，可快速獲取眼底清晰圖像，方便應(yīng)用于快速眼科篩查、外出診斷、行動(dòng)不便的患者檢查、遠(yuǎn)程醫(yī)療及流動(dòng)式篩查等基層醫(yī)療應(yīng)用場景。

圖1 深圳硅基智能AIFCS10眼底相機(jī)Figure 1 Shenzhen silicon intelligent AIFCS10 fundus camera

輔助診斷軟件使用的是深圳硅基智能眼底圖像輔助診斷軟件(注冊(cè)證編號(hào)：國械注準(zhǔn)20203210687)，型號(hào)為AIDR screening，該軟件診斷敏感度為87.05%，特異度為95.68%。作為國內(nèi)首個(gè)基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)的眼底三類輔助診斷軟件，深圳硅基智能眼底圖像輔助診斷軟件共能診斷19 種眼底疾病(視網(wǎng)膜玻璃膜疣、豹紋狀眼底、黃斑病變、視網(wǎng)膜增殖膜、視杯擴(kuò)大、視網(wǎng)膜出血、視網(wǎng)膜血管硬化、視網(wǎng)膜變性、視盤發(fā)育異常、視神經(jīng)疾病、急性視神經(jīng)炎、視網(wǎng)膜血管病變、視網(wǎng)膜靜脈阻塞、視網(wǎng)膜動(dòng)脈阻塞、視網(wǎng)膜裂孔、視網(wǎng)膜脫離、急性缺血性視網(wǎng)膜病變、玻璃體病變、玻璃體積血)，標(biāo)準(zhǔn)詳見https://www.sibionics.com。該軟件由輔助診斷云端(含基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)的眼底病變輔助診斷模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、接口調(diào)度模塊)、醫(yī)生診斷客戶端(含患者數(shù)據(jù)管理模塊、上傳下載模塊、報(bào)告編輯打印模塊)和系統(tǒng)管理端(設(shè)備狀態(tài)管理模塊、軟件授權(quán)管理模塊、組織結(jié)構(gòu)管理模塊、患者信息管理模塊)組成。軟件基于眼底彩色照片，采用基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行計(jì)算、分析，得出對(duì)于眼底病變的輔助診斷建議，提供給具有相應(yīng)資質(zhì)的臨床醫(yī)生作為參考。

1.5 研究內(nèi)容

本研究是基于5G網(wǎng)絡(luò)和AI技術(shù)，構(gòu)建基于眼底圖像的眼底病遠(yuǎn)程會(huì)診系統(tǒng)，促進(jìn)“基層首診、雙向轉(zhuǎn)診、急慢分治、上下聯(lián)動(dòng)”的分級(jí)診療模式逐步形成。

由基層衛(wèi)生院基層醫(yī)生收集并記錄每例患者姓名、年齡、性別、視力、眼部疾病病史、高血壓與糖尿病病史，使用深圳硅基智能AIFCS10手持式眼底相機(jī)給客戶進(jìn)行眼底圖像采集(圖2)。信息收集后，通過5G網(wǎng)絡(luò)上傳到海南省5G眼科遠(yuǎn)程診斷中心平臺(tái)，由AI輔助診斷系統(tǒng)做出初步診斷完成基層首診。由中山大學(xué)海南省眼科醫(yī)院成立的眼底圖像閱片小組，根據(jù)遠(yuǎn)程眼科單張眼底像質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來確保采集圖像清晰度來進(jìn)行人工質(zhì)控[10]，診斷結(jié)果以閱片小組人工診斷為主，最終結(jié)果報(bào)告30 min內(nèi)通過5G網(wǎng)絡(luò)回傳到基層單位再反饋打印紙質(zhì)報(bào)告移交患者，并指導(dǎo)當(dāng)?shù)蒯t(yī)生進(jìn)一步治療，必要時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程會(huì)診。專家閱片小組判定需要手術(shù)治療或需要進(jìn)一步檢查明確診斷的患者，建議轉(zhuǎn)診上級(jí)醫(yī)院。

圖2 患者信息彩集示意圖Figure 2 Schematic diagram of patient information color set

研究流程見圖3。

圖3 遠(yuǎn)程眼科診斷流程圖Figure 3 Flow chart of remote ophthalmic diagnosis

2 結(jié)果

2020年12月至2021年11月，本研究共已收集海南省17個(gè)地區(qū)的186個(gè)衛(wèi)生院，1561例眼底圖片，篩查眼底病圖像陽性數(shù)為185例，檢出眼底病總陽性率為11.9%。其中有42例需要轉(zhuǎn)診治療，轉(zhuǎn)診率為23%；143例不需要轉(zhuǎn)診治療，非轉(zhuǎn)診率為77%。在561例眼底圖像中，采集異常的眼底圖像有490例。排除490例異常眼底圖像后，輔助診斷系統(tǒng)與人工診斷結(jié)果有1002張眼底圖像診斷相同，69張眼底圖像診斷不同，其輔助診斷系統(tǒng)準(zhǔn)確率為93.3%(表1)。

表1 海南省5G眼科遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)篩查檢出一覽表Table 1 List of screening and detection of Hainan 5G remote ophthalmic diagnosis platform

在185例陽性圖像中，男95例，女90例，年齡(57.83±15.53)歲。其中視網(wǎng)膜玻璃膜疣103例，豹紋狀眼底17例，黃斑病變14例，視網(wǎng)膜增殖膜11例，視杯擴(kuò)大10例，視網(wǎng)膜出血10例，視網(wǎng)膜血管硬化10例，視網(wǎng)膜變性7例，視盤發(fā)育異常3例。各疾病百分比構(gòu)成見圖4。

圖4 篩查陽性患者眼底病變構(gòu)成圖Figure 4 Composition of fundus lesions in patients with positive screening

3 討論

國家衛(wèi)健委、工信部對(duì)5G醫(yī)療遠(yuǎn)程應(yīng)用方面提供了強(qiáng)大的政策支持，致力推進(jìn)“一帶一路”互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療服務(wù)，“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”是指利用互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代信息技術(shù)，包括5G技術(shù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、AI等，使其與傳統(tǒng)醫(yī)療行業(yè)融合形成一種新型服務(wù)業(yè)態(tài)，以提升醫(yī)療行業(yè)的創(chuàng)新能力和效率，創(chuàng)新服務(wù)模式。2019年，中國遠(yuǎn)程醫(yī)療與互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)大會(huì)正式發(fā)布了《基于5G技術(shù)的醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》[11]。該標(biāo)準(zhǔn)明確了5G無線網(wǎng)絡(luò)將成為醫(yī)院內(nèi)和醫(yī)院間醫(yī)療應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施，并定義了支撐典型醫(yī)療應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)所需具備的功能、性能、安全性、可靠性、可維護(hù)性、環(huán)境友好性及可演進(jìn)性的具體要求，這標(biāo)志著5G網(wǎng)絡(luò)將成為我國醫(yī)療體系的新一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。2019年以來，我國已有多家醫(yī)療機(jī)構(gòu)加入5G在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用試點(diǎn)，主要涉及醫(yī)學(xué)影像應(yīng)用、遠(yuǎn)程急救、遠(yuǎn)程手術(shù)指導(dǎo)、遠(yuǎn)程會(huì)診等領(lǐng)域。其中開展遠(yuǎn)程手術(shù)指導(dǎo)的占比最高(44%)，其次是遠(yuǎn)程會(huì)診(30%)，以及遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)影像應(yīng)用(11%)[12]。

本研究搭建的平臺(tái)為5G賦能的智慧遠(yuǎn)程眼科會(huì)診體系，讓醫(yī)療大數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，提供更豐富、更優(yōu)質(zhì)的鏈路基礎(chǔ)，物信技術(shù)融合，解決就醫(yī)中“時(shí)間”和“距離”產(chǎn)生的難題，最大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源可及性。該研究使用的深圳硅基智能眼底圖像輔助診斷軟件已獲得國家藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械技術(shù)審評(píng)中心審批，且在臨床試驗(yàn)過程中未發(fā)生不良事件，產(chǎn)品的安全性和有效性達(dá)到預(yù)期，可進(jìn)行臨床應(yīng)用。本眼科遠(yuǎn)程診斷中心構(gòu)建并應(yīng)用1年以來，共收集海南省17個(gè)地區(qū)的1561例眼底圖片，篩查眼底病陽性數(shù)為185例，檢出眼底病總陽性率為11.9%。其中有42例需要轉(zhuǎn)診治療，轉(zhuǎn)診率為23%；143例不需要轉(zhuǎn)診治療，非轉(zhuǎn)診率為77%。11.9%的高陽性篩查率體現(xiàn)了該診斷平臺(tái)的重要性和必要性。該中心的構(gòu)建與應(yīng)用為基層醫(yī)院提供便捷的眼底篩查手段，也極大地提高了基層醫(yī)院對(duì)于眼底疾病的篩查速度，并能快速地讓需要轉(zhuǎn)診的患者得到優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源診治。該遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)與目前國內(nèi)外研究的其他眼科AI診斷平臺(tái)相比，如中山大學(xué)中山眼科中心Lin等[13]研究的“CC-Cruiser先天性白內(nèi)障AI平臺(tái)”、Raumviboonsuk等[14]研究的“糖尿病性視網(wǎng)膜病變AI診斷平臺(tái)”，主要搭載了5G智能網(wǎng)絡(luò)，快速智能網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用極大地縮短從患者登記到最終結(jié)果反饋時(shí)間。但設(shè)備使用及收集數(shù)據(jù)中也存在相應(yīng)不足，在1561例眼底圖像中采集異常的眼底圖像有490例，考慮原因可能為患者屈光介質(zhì)不清(角膜混濁、晶體混濁、玻璃體混濁)，或基層醫(yī)生缺乏培訓(xùn)，拍照操作不當(dāng)導(dǎo)致，也有可能是患者不配合。個(gè)別地區(qū)收集眼底圖像數(shù)量較少，設(shè)備使用普及率較低，未能充分代表該地區(qū)患者眼底病陽性率。為促進(jìn)信息統(tǒng)計(jì)工作的進(jìn)程，為眼底病與高血壓、糖尿病慢病管理聯(lián)合做準(zhǔn)備，我們需加強(qiáng)基層衛(wèi)生人員眼底圖像采集水平并盡量引疏導(dǎo)患者配合醫(yī)療檢查，降低圖像采集異常率，增加設(shè)備使用率，收集更多眼底圖像數(shù)據(jù)。

我國醫(yī)療衛(wèi)生資源極度匱乏，且存在著分配不均的普遍現(xiàn)象，占據(jù)全球人口1/5卻僅占有2%的醫(yī)療資源[15]。海南省眼科目前同樣存在醫(yī)療資源總量不足、質(zhì)量不高、分布不均等問題。在此背景下，優(yōu)化衛(wèi)生資源配置，加強(qiáng)基層眼保健工作已成為當(dāng)務(wù)之急，提高防盲工作的覆蓋率，建立并完善防盲網(wǎng)絡(luò)，是海南省全體醫(yī)療機(jī)構(gòu)面臨的重要任務(wù)。遠(yuǎn)程醫(yī)療作為海南省眼科醫(yī)聯(lián)體業(yè)務(wù)合作的重要技術(shù)手段，能夠跨越機(jī)構(gòu)與距離障礙實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源共享，促進(jìn)“基層首診、雙向轉(zhuǎn)診、急慢分治、上下聯(lián)動(dòng)”的分級(jí)診療模式逐步形成。海南省眼科遠(yuǎn)程診斷中心的構(gòu)建，有利于調(diào)整醫(yī)療資源結(jié)構(gòu)布局，促進(jìn)醫(yī)療衛(wèi)生工作重心下移和資源下沉，提升基層服務(wù)能力，提升醫(yī)療工作體系整體質(zhì)量，更進(jìn)一步實(shí)施分級(jí)診療和滿足廣大群眾的基本健康需要。通過遠(yuǎn)程會(huì)診與5G技術(shù)相結(jié)合，能夠在專家會(huì)診時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)患者身體體征最大限度的還原，極大地提高了患者救治能力，其最終目的是實(shí)現(xiàn)醫(yī)療資源的優(yōu)化配置，為醫(yī)療資源缺乏地區(qū)提供高質(zhì)量醫(yī)療服務(wù)[16]。另外，在科研方面，本研究將發(fā)揮大數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，通過5G網(wǎng)絡(luò)建立多中心、多層級(jí)協(xié)同的科研機(jī)制，打造科研新模式，以期獲取海南省熱帶地區(qū)眼底病流行病學(xué)數(shù)據(jù)。海南省5G眼科遠(yuǎn)程診斷中心，將5G移動(dòng)通信與遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)影像相結(jié)合，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)科技催生新型醫(yī)療生產(chǎn)力，提高衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)的質(zhì)量和效率，是最新一代5G移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)商業(yè)化應(yīng)用的典范，也是醫(yī)療領(lǐng)域探索5G應(yīng)用場景的一項(xiàng)成功的示范樣板。

目前，隨著5G技術(shù)的廣泛使用，醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域的涉及也進(jìn)一步擴(kuò)大[17-18]。國外對(duì)于5G技術(shù)的應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域的設(shè)想主要集中于遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)、在線會(huì)診及在線健康監(jiān)測(cè)等[19]。然而，5G技術(shù)在健康醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用還處于初期階段，目前大部分為試驗(yàn)性案例探索，大規(guī)模鋪開還面臨著一系列需要解決的問題[1,20]：1)后續(xù)更多醫(yī)療設(shè)備接入5G網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，終端設(shè)備為適應(yīng)5G網(wǎng)絡(luò)的使用需要不斷地開發(fā)與改進(jìn)，設(shè)備之間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、接口統(tǒng)一問題也需要得到解決；2)5G網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)所產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)成本及建設(shè)平臺(tái)需要技術(shù)支持；3)針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)使用過程需要出臺(tái)相應(yīng)的法律法規(guī)。

5G技術(shù)的應(yīng)用正引領(lǐng)著醫(yī)療發(fā)生變革，但新的醫(yī)療革命在發(fā)展中必定會(huì)遭遇各種新的挫折，這正需要各界人士協(xié)同合作，探索和解決5G醫(yī)療時(shí)代下醫(yī)療體系的新模式和新問題，加快智慧醫(yī)療發(fā)展，高效解決醫(yī)療資源均衡優(yōu)化，推動(dòng)早日完成健康中國2030的目標(biāo)任務(wù)。

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