夏衛(wèi)東 殷少波 樓麗華 林凱 尹翼虎 翁浩策 高志宏 吳粵 林才

[摘 要] 當前，我國創(chuàng)面修復(fù)仍處于初期，基層醫(yī)院從事創(chuàng)面專業(yè)的醫(yī)師較少，為了滿足基層慢性創(chuàng)面患者的診治需求，輔助并提高基層醫(yī)院慢性創(chuàng)面的臨床診療水平，本研究團隊開發(fā)出一種基于人工智能（AI）的慢性創(chuàng)面遠程管理系統(tǒng)——愈悅，旨在指導(dǎo)慢性創(chuàng)面患者更為便捷、精準地尋求醫(yī)療服務(wù)，提高基層醫(yī)院的診療質(zhì)量，促進二級和三級醫(yī)院之間的雙向轉(zhuǎn)診流程，使有限的醫(yī)療資源得到合理利用。

[關(guān)鍵詞] 慢性創(chuàng)面；人工智能；遠程管理系統(tǒng)；軟件開發(fā)

[中圖分類號] R622+.1 [文獻標識碼] B [文章編號] 1004-4949（2024）07-0135-04

基金項目：1.浙江省“尖兵”“領(lǐng)雁”重大科技攻關(guān)項目（編號：2023C03170）；2.浙江省醫(yī)藥衛(wèi)生科技計劃項目（編號：2022PY069）

Development and Application of Chronic Wound Remote Management System

XIA Wei-dong1， YIN Shao-bo1， LOU Li-hua1， LIN Kai1， YIN Yi-hu1， WENG Hao-ce1， GAO Zhi-hong1， WU Yue2， LIN Cai1

（1.Burn and Wound Center， the First Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University， Wenzhou 325000， Zhejiang， China； 2.School of Information Science and Engineering， East China University of Science and Technology， Shanghai 200237， China）

[Abstract] At present， wound repair in China is still in its infancy， and there are few doctors engaged in wound specialty in primary hospitals. In order to meet the diagnosis and treatment needs of patients with chronic wounds at the primary level， assist and improve the clinical diagnosis and treatment level of chronic wounds in primary hospitals， our research team has developed a chronic wound remote management system based on artificial intelligence （AI）-Yuyue， which aims to guide patients with chronic wounds to seek medical services more conveniently and accurately， improve the quality of diagnosis and treatment in primary hospitals， promote the two-way referral process between secondary and tertiary hospitals， and make rational use of limited medical resources.

[Key words] Chronic wounds； Artificial intelligence； Remote management system； Software development

隨著我國創(chuàng)面疾病譜不斷變化，基層醫(yī)院對于創(chuàng)面的診治能力難以滿足人民群眾日益增長的就診需求。近年來，微信作為使用頻率較高的網(wǎng)絡(luò)通信工具，因其功能多、使用便捷的優(yōu)勢在人群中得到了迅速推廣和全面應(yīng)用。因此，本研究開發(fā)出一種基于微信小程序的慢性創(chuàng)面遠程管理系統(tǒng)，致力于快速提升基層醫(yī)療機構(gòu)的診療水平，以此提高創(chuàng)面修復(fù)的質(zhì)量和效率。同時，能夠指導(dǎo)慢性創(chuàng)面患者更為便捷、快速地尋求醫(yī)療服務(wù)，實現(xiàn)精準醫(yī)療，從而縮短病程和創(chuàng)面愈合時間。除此之外，該系統(tǒng)的導(dǎo)診功能可以有效促進二級和三級醫(yī)院之間的雙向轉(zhuǎn)診流程，有助于推進醫(yī)療資源的合理配置。

1 慢性創(chuàng)面遠程管理系統(tǒng)的需求分析

1.1 慢性創(chuàng)面治療的重要性 流行病學(xué)調(diào)查顯示[1]，我國創(chuàng)面治療需求大約在1億人次，而每年慢性難愈合創(chuàng)面的治療需求約3000萬人次；歐洲患有急性或慢性傷口的患者有150萬～200萬人次[2，3]。慢性創(chuàng)面治療已經(jīng)成為國家層面的民眾健康需求，慢性創(chuàng)面的難以愈合不僅會對個人造成極大的危害，而且還會給家庭、社會及國家?guī)砭薮蟮纳敭a(chǎn)損失。因此，國家衛(wèi)生健康委員會于2019年發(fā)布了《國家衛(wèi)生健康委辦公廳關(guān)于加強體表慢性難愈合創(chuàng)面（潰瘍）診療管理工作的通知》，從國家政策層面出發(fā)，對于在高起點上建設(shè)具有中國特色的創(chuàng)面修復(fù)科提供了部署和指導(dǎo)，付小兵、李校堃院士提出構(gòu)建具有中國特色的創(chuàng)面治療學(xué)科體系建設(shè)，并逐步形成創(chuàng)燒傷治療的中國方案[4，5]。

當前，我國創(chuàng)面修復(fù)科的建設(shè)仍處于初步階段，學(xué)科發(fā)展任重道遠，從事創(chuàng)面/傷口專業(yè)的臨床醫(yī)師數(shù)量較少，在基層醫(yī)院更是鳳毛麟角。我國地域遼闊，醫(yī)療資源分配不均衡，基層醫(yī)院診療技術(shù)相對落后[6]，現(xiàn)有的區(qū)域醫(yī)療中心的醫(yī)療服務(wù)體系無法全面覆蓋廣大的基層創(chuàng)面患者，仍有大量的患者因無處就醫(yī)，導(dǎo)致創(chuàng)面遷延不愈，患者深陷無處就診、診治無效、效低價高的醫(yī)療困境。

1.2 慢性創(chuàng)面遠程管理系統(tǒng)的技術(shù)需求 當前我國的基層醫(yī)療機構(gòu)在處理復(fù)雜慢性創(chuàng)面時面臨著醫(yī)師診療經(jīng)驗不足、?？迫瞬湃狈Φ葐栴}，開發(fā)慢性創(chuàng)面遠程管理系統(tǒng)幫扶基層醫(yī)護對復(fù)雜慢性創(chuàng)面進行診療，使患者對于病情早發(fā)現(xiàn)、早治療，防止創(chuàng)面進一步惡化，縮短整體病程[7]，通過智能導(dǎo)診系統(tǒng)，最大程度上合理分配醫(yī)療資源。

慢性創(chuàng)面遠程管理系統(tǒng)的功能和技術(shù)需求是多方面的，必須具備及時、高效、準確、智能等特點，僅僅具備部分診療功能是無法滿足基層醫(yī)護及患者的需求[8]，只有提供智能創(chuàng)面識別、智能導(dǎo)診、出具完整的治療方案、護理方案等全方面的技術(shù)支持[9]，才能滿足患者及基層醫(yī)護在慢性創(chuàng)面治療領(lǐng)域的需求。

首先，慢性創(chuàng)面遠程管理系統(tǒng)需要具備智能創(chuàng)面識別功能[10]，通過AI智能識別，用戶可以在系統(tǒng)的輔助下，快速識別創(chuàng)面特征。其次，系統(tǒng)需要具備智能導(dǎo)診功能，AI系統(tǒng)根據(jù)患者病情，及時提供就診建議，智能導(dǎo)診至相應(yīng)的診療機構(gòu)[11]。再者，還需要具備專家團隊的輔診功能，基層醫(yī)生在慢性創(chuàng)面診療方面經(jīng)驗不足，在遇到一些無法處理的病患時，需要及時得到上級醫(yī)院多學(xué)科治療（Multi-Disciplinary Treatment，MDT）專家團隊的技術(shù)支持。因此，系統(tǒng)還需具備專家咨詢功能，以實現(xiàn)實時互動，讓基層患者能夠及時得到區(qū)域醫(yī)療中心MDT專家團隊的精準醫(yī)療幫扶，從而提高診療質(zhì)量[12]。另外，系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性是不可忽視的重要因素。在使用過程中，應(yīng)考慮到各種因素的影響，如網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)保密等，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性與患者隱私的安全性[13]。除以上功能外，系統(tǒng)還應(yīng)具備界面簡潔明了、易于操作的特點，以拍照、簡易選擇為主，輔以語音輸入，降低使用門檻，以滿足文化程度較低患者的應(yīng)用需求，提高用戶的使用體驗?？紤]到未來也許會有新增模塊，該系統(tǒng)還需具有良好的可擴展性和適應(yīng)性。

2 慢性創(chuàng)面遠程管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)

本研究團隊研發(fā)出一項慢性創(chuàng)面遠程管理系統(tǒng)——愈悅，愈悅采用智能手機作為創(chuàng)面圖片的采集設(shè)備，以微信小程序的形式提供給用戶。此系統(tǒng)分為供社區(qū)醫(yī)院及養(yǎng)老院護工等使用的運營端，以及供普通二級醫(yī)院和區(qū)域醫(yī)療中心使用的醫(yī)護端。

2.1 運營端 主要用來采集患者病例信息及創(chuàng)建導(dǎo)診訂單，具體流程見圖1。

2.2 醫(yī)護端 分為普通版醫(yī)護端和專家版醫(yī)護端。普通版醫(yī)護端主要提供給二級醫(yī)院的醫(yī)生或傷口治療師使用，用來接收上級醫(yī)院轉(zhuǎn)診的患者以及社區(qū)醫(yī)院送來的患者；專家版醫(yī)護端主要提供給區(qū)域醫(yī)療中心的專家醫(yī)生使用，用來輔助導(dǎo)診運營端上傳的患者訂單以及接收下級醫(yī)院轉(zhuǎn)診的患者，提供專家咨詢服務(wù)。

3 慢性創(chuàng)面遠程管理系統(tǒng)的功能實現(xiàn)

3.1 運營端的使用 社區(qū)醫(yī)院及養(yǎng)老院的護工首次采集病例需要輸入患者的姓名、身份證號、性別、年齡、聯(lián)系電話和聯(lián)系地址等基本信息；詳細錄入患者的既往病史、就診經(jīng)過、是否有并發(fā)癥、合并癥等病史資料；上傳創(chuàng)面照片，詳細記錄創(chuàng)面長度、寬度和深度等信息。護工上傳上述信息后，運營端會成功生成一個導(dǎo)診訂單，接下來AI會直接給出反饋，反饋內(nèi)容包括患者的創(chuàng)面類型、導(dǎo)診結(jié)果、治療和護理方案，同時為患者預(yù)約相應(yīng)的醫(yī)院，具體流程見圖2。

3.2 普通版醫(yī)護端的使用 鑒于基層醫(yī)護人員臨床經(jīng)驗不足，系統(tǒng)在普通版醫(yī)護端增加了“專家咨詢”功能。當醫(yī)師在工作中遇到復(fù)雜、難以判斷的創(chuàng)面情況時，可以通過醫(yī)護端上傳記錄，專家版醫(yī)護端會同步收到此條待指導(dǎo)的記錄，并在30 min內(nèi)提供反饋，從而實現(xiàn)指導(dǎo)和教學(xué)的雙向聯(lián)系。

3.3 專家版醫(yī)護端的使用 當運營端遇到無法識別的創(chuàng)面圖片或普通版醫(yī)護端發(fā)起“專家咨詢”功能后，由專家團隊進行人工診療，并反饋意見。專家版醫(yī)護端的反饋內(nèi)容包括創(chuàng)面類型、導(dǎo)診結(jié)果、治療和護理方案及詳細步驟等，供社區(qū)醫(yī)生或護工查看，具體流程見圖3。

3.4 創(chuàng)面分類標準 遵循團隊之前在多模態(tài)Transformer融合創(chuàng)面圖像和元數(shù)據(jù)中所做的相關(guān)工作[14，15]，最終將創(chuàng)面分為9類，包括皮膚壞死、皮膚缺損、皮膚軟組織感染、壞疽、竇道、Ⅰ度燒傷、Ⅱ度燒傷、Ⅲ度燒傷和瘢痕。這種分類方法有助于更加準確地診斷和處理不同類型的創(chuàng)面，為患者提供更合適的治療方案。

3.5 創(chuàng)面導(dǎo)診標準 研究者對區(qū)域內(nèi)不同等級的診療機構(gòu)進行整合認證，錄入到愈悅系統(tǒng)內(nèi)，依據(jù)國家三級診療模式制定標準化分級診療方案，初步實現(xiàn)AI智能分診，判定患者創(chuàng)面類型并建議送到適宜的醫(yī)療機構(gòu)進一步治療。導(dǎo)診標準的制定應(yīng)用了決策樹算法，并基于數(shù)據(jù)集進行分類。數(shù)據(jù)集包含了多個描述屬性，如皮膚壞死程度、皮膚缺損程度、皮膚軟組織感染、燒傷程度、壞疽、竇道、基礎(chǔ)疾病、基礎(chǔ)疾病程度、慢性病、感染性疾病、治療時長、愈合后期和生命體征等。分類結(jié)果包括二級?？崎T診、三級醫(yī)院、社區(qū)及基層醫(yī)院以及緊急處理等。決策樹算法通過對描述屬性的邏輯化處理，將這些屬性用0和1表示，然后根據(jù)屬性的值進行分類，決策樹的可視化結(jié)果如圖4所示。該圖展示了影響分類的主要因素，包括生命體征、愈合后期、皮膚壞死、燒傷和皮膚缺損，這些因素對于確定最適合患者的診療機構(gòu)起到了關(guān)鍵作用。

4 慢性創(chuàng)面遠程管理系統(tǒng)的應(yīng)用效果

研究者采用決策樹分類算法，通過后臺數(shù)據(jù)提取，收集2022年5月-2023年11月通過運營端、普通版醫(yī)護端上傳的186例患者診療信息，由專家團隊給出人工診斷結(jié)果，并與系統(tǒng)智能結(jié)果進行比較。通過比較186例患者在創(chuàng)面識別、診斷、治療方案、護理方案、導(dǎo)診的準確率，發(fā)現(xiàn)愈悅的創(chuàng)面識別及診斷準確率能夠達到100%，護理方案及導(dǎo)診準確率能夠達到99.5%，治療方案準確率達到了98.9%，最大相對誤差不超過1.1%。

5 討論

針對基層醫(yī)院臨床醫(yī)生在慢性創(chuàng)面診療方面基礎(chǔ)薄弱、基層群眾就醫(yī)難等困境，研究者開發(fā)出慢性創(chuàng)面遠程管理系統(tǒng)——愈悅，該系統(tǒng)通過決策樹分類算法，智能識別創(chuàng)面信息，提供診療方案，為基層群眾就醫(yī)提供智能化導(dǎo)診結(jié)果，最大程度優(yōu)化醫(yī)療資源。

基于AI核心算法的慢性創(chuàng)面遠程管理系統(tǒng)，前期通過10 000多張創(chuàng)面圖片的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，目前已有較高的準確率，根據(jù)后臺數(shù)據(jù)驗證，該軟件的各方面準確率與實際值最大誤差不超過1.1%，表明其能夠有效輔助基層醫(yī)生開展診療工作，且系統(tǒng)操作簡便，圖像采集便捷，使用場景廣泛，具有廣闊的應(yīng)用前景。

愈悅未來將繼續(xù)構(gòu)建一個非結(jié)構(gòu)化存儲系統(tǒng)，存儲已有的、及未來會有的各項創(chuàng)面診斷圖像、患者臨床信息、儀器數(shù)據(jù)、報告等[15]，這些數(shù)據(jù)一方面為模型訓(xùn)練所需要，另一方面可支持第三方應(yīng)用、數(shù)據(jù)溯源、培訓(xùn)與科研等。愈悅在后期仍然會通過自學(xué)習(xí)、自升級、根據(jù)需要的遠程升級來不斷提高自身水平，成為創(chuàng)面修復(fù)?？漆t(yī)生的好幫手，以期在臨床診療中可以作為一個相對有經(jīng)驗的醫(yī)療專家輔助工具提供服務(wù)，緩解醫(yī)療行業(yè)的人員短缺問題，提高醫(yī)護人員的工作效率。

[參考文獻]

[1]付小兵.構(gòu)建一個創(chuàng)面治療學(xué)科體系：中國特色創(chuàng)面治療中心建設(shè)20年的回顧與展望[J].中華燒傷雜志，2018，34（12）：859-863.

[2]Lindholm C，Searle R.Wound management for the 21st century：combining effectiveness and efficiency.[J]. International Wound Journal，2016（13）：5-15.

[3]Serra R，Grande R，Butrico L，et al.Chronic wound infections：the role of Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus[J].Expert Rev Anti Infect Ther，2015，13（5）：605-613.

[4]付小兵，李校堃.從第一個用于創(chuàng)燒傷治療的基因工程國家一類新藥研發(fā)與轉(zhuǎn)化應(yīng)用看創(chuàng)燒傷治療“中國方案”的創(chuàng)立[J].中華燒傷與創(chuàng)面修復(fù)雜志，2022，38（1）：4-8.

[5]王雪，吳昊，王彬，等.成纖維細胞生長因子的藥物研究進展[J].藥物生物技術(shù)，2019，26（3）：256-260.

[6]郭潤瑩，劉巍，馬華瑞，等.河南省二級醫(yī)院臨床醫(yī)生對循證醫(yī)學(xué)的認知現(xiàn)狀[J].河南大學(xué)學(xué)報（醫(yī)學(xué)版），2015，34（1）：46-49.

[7]王冬，彭英，張云，等.早期治療與康復(fù)一體化護理模式對深Ⅱ度燒傷創(chuàng)面愈合效果的影響分析[J].中國美容醫(yī)學(xué)，2019，28（11）：130-133.

[8]溫麗，朱偉杰，鐘小艷，等.互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院建設(shè)及其助力基層醫(yī)療服務(wù)探索與實踐[J].醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志，2023，44（6）：79-83.

[9]韓花花，趙倩楠，劉振楠，等.醫(yī)護一體化治療模式在難治性創(chuàng)面中的應(yīng)用[J].河南大學(xué)學(xué)報（醫(yī)學(xué)版），2021，40（3）：225-229.

[10]Anisuzzaman DM，Wang C，Rostami B，et al.ImageBased Artificial Intelligence in Wound Assessment：A Systematic Review[J].Adv Wound Care （New Rochelle），2022，11（12）：687-709.

[11]馮巧梅.醫(yī)院-社區(qū)-家庭聯(lián)動護理模式在老年慢性阻塞性肺氣腫患者中的應(yīng)用[J].河南大學(xué)學(xué)報（醫(yī)學(xué)版），2023，42（4）：294-298.

[12]任碧晨，方圓，李曉牧，等.多學(xué)科團隊診治重癥缺血性糖尿病足的策略[J].中華普通外科雜志，2023，38（4）：287-291.

[13]肖璦，盧雅雯，呂智慧，等.生物醫(yī)療大數(shù)據(jù)隱私安全保障機制研究[J].計算機應(yīng)用與軟件，2021，38（2）：318-322.

[14]Cai G，Zhu Y，Wu Y，et al.A multimodal transformer to fuse images and metadata for skin disease classification[J].Vis Comput，2022（5）：1-13.

[15]Jiang Y，Trotsyuk AA，Niu S，et al.Wireless，closedloop，smart bandage with integrated sensors and stimulators for advanced wound care and accelerated healing[J].Nat Biotechnol，2023，41（5）：652-662.

收稿日期：2024-3-11 編輯：吳含