医学工程与信息技术推动下的医疗卫生改革模式转变

汪长岭，沈华强，苏钰，毛靖宁，朱兴喜，刘铁兵

南京军区南京总医院 a.医学工程科；b.普通外科，江苏 南京 210002

医学工程与信息技术推动下的医疗卫生改革模式转变

汪长岭a，沈华强a，苏钰b，毛靖宁a，朱兴喜a，刘铁兵a

南京军区南京总医院 a.医学工程科；b.普通外科，江苏 南京 210002

本文探讨了发达国家医疗卫生改革模式，并结合我国现状进行了分析，提出了我国医疗卫生事业未来的发展是要建立在网络和信息技术发展的基础上，在医学工程的推动下，利用云计算和大数据技术建立起个性化、可预测、预防性的医疗服务体系。

医学工程；医学信息技术；大数据；可穿戴式传感器；医疗卫生改革

引言

我国的医疗卫生改革是随着改革开放同步起步的，三十余年来已取得了举世瞩目的成就：人民健康水平不断提高，期望寿命不断提升，卫生资源迅速增长，基本建立起遍及城乡的医疗卫生服务体系，初步建立了城镇职工医疗保险制度，开展了新型农村合作医疗制度试点，并且在重大传染病防治取得了明显进展。然而随着社会人口结构的变化、老龄化程度的提高将引致医疗卫生服务需求的变化，从而影响医疗卫生支出，并成为医疗卫生体制的一大挑战。工业化、城镇化、疾病谱改变以及生态环境的变化，给居民健康带来新的严峻挑战。同时，随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，人民群众对医疗卫生服务将提出更高要求。

深化医疗卫生改革是解决这一矛盾唯一途径，推行以电子病历为基础，施行移动医疗、主动医疗、预防性医疗，以病人为中心，以证据为基础，专注于改善生活质量的医疗服务模式。而信息技术、网络和生物医学工程技术的发展为正为这场医疗卫生改革奠定了基础，特别是传感器技术，云计算、大数据技术，机器学习技术等[1-3]。

1 发达国家医疗卫生现状

很多发达国家医疗支出占国内生产总值（GDP）很大一部分，而美国则是更大幅度超过世界其他国家的人均医疗支出。2010年[4]，美国GDP的16.2%（2.6万亿美元）用于医疗，人均超过8000美元，这是不少工业化国家的2～3倍。预计医疗卫生成本将继续上升，美国主要实施的医疗保健计划，可以预见医疗保险到2024年将破产。尽管如此，美国在预期寿命、婴儿死亡率、单位投资的医生人数等关键医疗指标方面都不尽如人意。

当前美国的医疗系统只是鼓励提供更多的看护服务，谈不上提供高质量的医疗保健服务， 缺乏一致的标准，缺乏对健康服务的监督。缺乏统一、相互协作的电子健康记录（EHRs），导致重复医疗服务或检查，并增加了错误和舞弊的机会。许多医疗流程和系统效率非常低下，包括等待时间长、人员成本、低效率的供应链[5]。

虽然发明和应用先进治疗仪器和治疗方法可以提高医疗水平，但这些基于先进仪器和技术的医疗服务往往抬高医院的成本，而且一些正在试验中的高花费技术，并不一定能带来好的疗效。 老年人口的快速增长导致了医疗费用成指数增长，同时婴儿出生率的大幅下降，最终的结果是受赡养比率的增长，这种现象称为“银发海啸”。随着年龄的增长，这种老龄化人口的影响进一步放大，会造成慢性疾病如阿尔茨海默氏症、心脏衰竭等的患病率的增加，个人自理能力的下降。

2 理想的医疗健康的模式

未来医疗健康需要进行模式转变，以预测、预防、个性化、参与式为特点。

首先，建立个性化和以病人为中心的医疗模式，其难点在于个体差异，应该综合考虑从基因组成到生理状况，以及他们的经历，教育，和社会经济地位等因素，病人的喜好、价值观等将很大程度上决定什么是对他们合适的医疗健康服务，因此，首先是在服务之前先获得病人认可。

其次，建立以证据为中心的医疗模式。以往，绝大多数医疗决策是主观的，受个人临床医生的经验影响，医生不仅要治疗病人，还要保持医学知识增长，据统计，平均约需要17年才能成为一个称职的医生。 “医疗健康机器学习系统”的建立可能会显著缩短这一时间，采用大数据技术，可以根据目前的循证医学的知识支持，提供即时准确的诊断结果，提供相似病人的治疗建议。

主动和预防性的医疗模式要求未来医疗和药品不仅要关注治疗疾病，而且要预防疾病。可以通过移动通信网络，实现慢性疾病生命体征变化监测，交互式辅导，生活方式管理等。

注重质量和过程优化的医疗模式。通过优化流程、工作流和通信可以降低医疗事故。通过连续监测质量指标，在医疗服务低于预期时，允许患者和服务商比较医疗保健的质量进行选择和干预，质量控制将减少病人的伤害，获得最好的医疗结果，并为奖励高水平、协调的健康服务提供依据。

3 医疗卫生事业改革问题

以往医疗卫生事业的发展改革主要是依靠应用先进的技术，如发展成像技术、研发医疗设备、生物传感器，生物化学疗法等。 如磁共振成像技术成像（MRI），正电子发射断层扫描（PET），轴向计算层析成象技术（CAT）提供了包含详细内部结构和功能的医学影像[6]。脉搏血氧仪、心电图和脑电图可以评估和监控的人们的生理状态[7]。应用腹腔镜和手术机器人实现手术的微创化，从而减少病人恢复时间[8-9]。应用先进的 手术模拟系统，可以预演手术过程并采取优化措施来提高手术的安全性[10]。

尽管这种以技术革新为核心的医疗改革已取得了重大的成功，但仍存在着几个问题。首先，虽然医学影像和传感器的发展有助于诊断，但这些方法也可能导致辐射、药物副作用以及不必要的检查和医疗流程，即过度医疗的发生。例如，植入除颤器可以避免心律失常带来的危险，但同时其高昂的医疗成本风险，据调查研究美国有22.5%的除颤器植入是不必要的。其次，目前的医疗手段重点是表征疾病状态，而不是维护和改善健康状况。因此，临床医生不能掌握病人以往的健康状况，从而导致不必要的检查和治疗以及对检查结果的误读。仅凭单次的检查诊断，并不能描述病人的实际情况，从而带来较大机率的误诊。最后，临床工作流程缺乏一个量化、面向流程、可预测的模型。

由于计算机模型可以用于优化测试，提高统计推断的效率，应用现有的网络及信息技术解决可以上述的问题。尽管我们还需要不断革新我们的医疗设备和医疗技术，但更重要的是综合考虑社会、环境、行为等因素，可以使疾病早期诊断、慢性病的治疗、健康维护得以实现。

4 健康数据与健康模型

健康数据的获取可通过嵌入式或可穿戴式传感器和传感系统，包括心电传感器、脉搏血氧、射频识别、加速度计等，以及一些生化传感器。传感器的微型化和小型化的是大势所趋，微型化的传感器可以在不影响人们正常生活的情况下收集相关数据。此外，可穿戴传感器需要设计美观，也面临着电源设计和管理问题。当前的智能手机可以作为平台为授权病人提供应用程序和传感器终端服务，使得健康服务随身携带。

传感器采集的数据单独看来并没有准确的意义，必须通过建立模型将这些测量数据与临床变量建立联系。例如，血压数据与整体的心输出量有关，病人的体重可能反映水潴留问题，前列腺特异抗原（PSA）水平反映了罹患前列腺癌或前列腺炎的可能性。通常采用基于关联或分类的模型：通过大规模的试验建立常模，而将疾病的值定义在标准范围之外。虽然这种方法有效，但基于流程的模型是更有为效的。因此，建立现象的归纳计算模型和预测模型，确定现象与测量数据的关系，是评估分析和推理的关键。

5 未来的发展方向

未来医疗是建立在网络和信息技术发展的基础上，利用云计算和大数据技术建立起个性化、可预测、预防性的医疗服务体系。使用计算模型诊断，可以帮助医生筛选有用的病人信息。通过对健康状况的实时监测，并利用复杂的计算模型，实现对早期不良信号的检测和个性化定制治疗方案。

受以往科技水平的限制，当前的国内的卫生信息基础设施是相互独立和不完整的。医疗机构和个人可以访问系统中部分患者信息，比如医保信息可以在各个平台之间共享。然而，大部分的数据类型没有所需的标准语法和语义互操作性，也没有严格执行国际标准。此外，尽管数据的共享可以减少重复昂贵的检查和医疗流程，提高临床诊断水平，但目前医疗机构的相互竞争很大程度上阻碍了信息的共享。国家发展和激励使用医疗卫生信息技术，如电子病历的使用急剧上涨，但医疗检查信息互认和共享还是非常局限的。

网络技术和信息基础设施发展，临床数据和行为数据的有效采集，使得以我们有充足的个体或群体数据来实现以证据为基础、以病人为中心的前瞻性医疗决策。在个人层面上，通过分布式的床边系统进行检测，实现医院、诊所、工作场所和家庭的数据无缝对接。个性化地使用这些数据，将使病人能够最大程度控制自己的医疗决策，提高个人生活品质。 通过对大量数据的融合而获取的信息，可以用来检测健康状况的缓慢变化或者流行病的发展程度。例如可以在流行病爆发之前，迅速做出干预处理。同样，通过自动的、复杂的数据分析，可以客观地研究新药或医疗流程的副作用，而不是依靠主观且耗时的报告。对基因型和表现型的研究，可以优化特定疾病的治疗方案，或提前建议易患人群预防疾病的发生。如果要在全国范围内推广，就必须改进分析方法，制定统一的数据标准，建立数据聚合和共享的基础设施，并同时保护个人隐私和安全。

[1]郭有德.我国医疗卫生改革进展与展望[J].中国卫生资源,2008,11(4):151-153.

[2]刘继同.我国医疗卫生体制改革背景与公立医院管办分离改革议题[J].中国医院管理,2008,28(3):3-5.

[3]杨善发.全面正确评价改革开放30年来的医疗卫生改革与发展[J].中国医院管理,2009,29(1):2-4.

[4]Martin AB,Lassman D,Washington B,et al.Growth in US health spending remained slow in 2010; health share of gross domestic product was unchanged from 2009[J].Health Aff, 2012,31(1):208-219.

[5]Decker SL,Schappert SM,Sisk JE.Use of medical care for chronic conditions[J].Health Aff,2009,28(1):26-35.

[6]赵倩,李娟,王荣福.PET/MRI显像技术与其他分子影像技术的比较[J].中国医学装备 ,2013,10(1):4-8.

[7]王锋,戚仕涛.心电监护仪的最新进展及新技术应用[J].中国医学装备,2013,10(3):35-37.

[8]徐大华.腹腔镜-内镜技术在外科的应用进展[J].中华实验外科杂志,2012,29(1):10-12.

[9]戚仕涛,刘铁兵.外科手术机器人系统及其临床应用[J].中国医疗设备,2011,26(6):56-59.

[10]李晶,雷曼平.颅颌面计算机手术模拟系统中的三维测量[J].第四军医大学学报,2003,24(2):186-189.

Health Reform Model Driven by Medical Engineering and Information Technology

This article explores the health reform mode of developed countries. Combined with the present situation in our country, the author puts forward that the future development of our health reform is a personalized, predictable and preventative service system, which is based on the internet and information technology development, driven by medical engineering, and makes use of cloud computing and big data.

medical engineering; medical information technology; big data; wearable sensor; health reform

WANG Chang-linga, SHEN Hua-qianga, Su-yub, Mao Jing-ninga, Zhu Xing-xia, Liu Tie-binga
a. Department of Medical Engineering; b. Department of General Surgery, Nanjing General Hospital of Nanjing Military Command, Nanjing Jiangsu 210002, China

R197.1

C

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.12.048

1674-1633(2016)12-0164-02

2015-06-24

2015-08-03

刘铁兵，高级工程师。

通讯作者邮箱：njbull@163.com