智慧医疗介入脑卒中急救系统设计研究

诸臣　张乐乐

摘要：通过智慧医疗对脑卒中病人进行远程监测、主动报警、主动上门溶栓救治，实现脑卒中救治黄金期的目标。降低致残率和致死率，提升救助质量。通过梳理现有脑卒中救治流程中的痛点，将智慧医疗与脑卒中院内急救纳入院前急救环节结合，提出了运用搭载智慧医疗技术的主动式脑卒中急救车进行施救的路径。本系统整合了智慧医疗技术、系统集成、工业设计与服务设计等领域，建立了从主动发现到上门诊断，再到远程救治的脑卒中救助服务系统。该系统借助智慧医疗大数据分析及远程监测与协同操作等优势，依托脑卒中急救车院前施救，压缩不必要的等待期难点，保证救治时间窗口。实现了越早发现、越早报警、越早检查、越早诊断、越早治疗的目标。

关键词：智慧医疗；脑卒中院前急救；脑卒中急救系统；脑卒中急救车；智能手环

中图分类号：TB47 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2024）10-0143-05

前言

脑卒中分为脑溢血和脑梗塞，脑梗塞俗称中风，是指血管被堵塞，造成脑瘫的病种。本文主要聚焦利用系统服务设计与工业设计创新脑卒中治疗流程的研究。故文中脑卒中急救均特指对脑梗塞的救治，不再赘述。

无论是《柳叶刀》2018 年发布的全球调研报告，还是同年我国发布的《脑卒中救治报告》，均指出脑卒中正成为我国矛盾日益凸显的主要疾病之一。也有专家提出目前脑卒中救治的核心痛点是缺乏系统救治能力和创新性的解决路径。因各卒中患者居家情况不同决定着报警的及时性。再因各地区、各医院与患者事发地距离、道路、居住地环境不同，院内急救及时性差异也很大[1]。

为了提高脑卒中救治效率，打通脑卒中救治环节中的“堵点”，2021 年，包括国家卫建委在内的10 个部门决定实施加强脑卒中防治工作，国家启动脑卒中防治“百万减残工程”。该工程已经在各地启动，将构建区域“卒中急救地图”制，建立“院前院内一体化”急救绿色通道，打造“1 小时黄金时间救治圈”。从最初黄金救治6 小时到3 小时再到如今1 小时，反映着时间对于脑卒中救治的重要性，以及国家为了缩短救治时间的努力。

另一方面，近年来，AI 在医疗领域的介入为脑卒中治疗途径变革带来了可能。例如，科大讯飞的“Ai+ 医疗”，依托智医助理体系，以深度学习、自然语言处理、知识图谱等先进技术为支撑，实现从“感知智能”走向“认知智能”。智慧医疗包含远程会诊、远程超声、远程手术、应急救援、远程示教、远程监护等远程医疗应用，以及智慧导诊、移动医护、智慧院区管理、AI 辅助诊疗等院内应用场景。这些智慧医疗场景一旦应用于脑卒中急救过程，或许可以重新定义“脑卒中急救黄金期”[2]。

一、我国医疗救治体系现状与脑卒中急救的突出问题

（一）脑卒中急救的现状

我国医疗急救体系Emergency Mdeical System 分为120 急救中心的院前急救和医院救治的院内急救两部分。院前急救是由指挥平台依据病人所在地自动就近匹配车辆和最佳行驶路线。车辆计算机可以传送患者病情及现场视频图像到指挥中心和医院，在患者到达医院前做好准备。

通常脑卒中院前急救以保持呼吸道通畅，防止呕吐物倒吸进入肺部导致窒息为主。经过简单处理后送往医院。关于脑卒中的院内急救流程：询问病史；血常规、凝血功能、静脉通道、血糖、心电图等检查；接着进行OCSP 分型和判断生命体征是否平稳，如遇紧急情况还要先去抢救；再进入CT 检查环节，判断是脑梗还是脑出血，若是脑卒中病人，院内急诊医生会立即启动脑卒中救治预警机制，通过溶栓或取栓方式进行治疗，如图1。

（二）脑卒中急救的突出问题

目前，我国的脑卒中院前院后一体化救治体系，依托于常规的院前急救系统。包括院前急救报警系统、院前急救车、院前急救装备仪器、急诊科大夫等。这种体系对于脑卒中急救有很多突出的问题点，具体表现在以下几个方面：

首先是报警问题。目前我国急救报警电话需要患者主动拨打，急救接警中心接到电话后再启动相应急救流程，若患者未能主动报警急救，急救中心可能永远无法知道患者情况。一旦脑卒中患者发生卒中情况，如倒地不起、半夜睡梦中发病，报警急救只能依靠他人。现有的被动式急救报警体系不适用于脑卒中患者群体。

其次是急救车问题。我国院前急救车通常为小VAN 或大VAN 改装而成。因为技术限制和提高急救车利用率，急救车通常配备是常规急救药品和简单急救仪器，很多大型专业检查仪器无法装载到急救车上。故脑卒中院前急救，在没有大型CT 检查仪器的介入下，让急诊医生仅依靠观察做出最正确的判断，这几乎是无法做到。

最后是急救仪器设备问题。脑卒中急救必须要通过CT 扫描排查确认脑梗位置、大小、数量等因素，判断是否血管内治疗或机械取栓。目前急救车内配备的仪器有电动洗手池、电动吸引器、呼吸机、除颤仪及心电图机一体（进口）、药箱或急救包等，但很难做到针对脑卒中的专业急救处理。

目前，脑卒中针对性急救主要靠院内急救缓解完成。许多医院已在医院内针对脑卒中急救流程进行了优化与完善，如建立脑卒中绿色就医通道，脑卒中专家会诊通道等政策，但这些措施仍需要在院内急救环节才能实现，如图2。

二、脑卒中发病特点与急救痛点

（一）发病特点

根据深圳市脑卒中中心医院连万成医生介绍，目前我国脑卒中病人发病分为急性脑卒中和慢性脑卒中。急性脑卒中发病时，病人往往因为头晕昏迷丧失自我急救能力，甚至因为呕吐物进入气管发生窒息导致死亡。而慢性脑卒中发病时间通常在午夜，在深度睡眠过程中发病，患者的头晕症状是渐进式的，往往持续数天甚至数周。但这种渐进式的发病不易引起患者警觉，尤其是第一次发病，患者缺乏经验，容易被忽视。

（二）急救痛点

脑卒中急救措施分为溶栓治疗和机械取栓治疗两种方式。

溶栓治疗：利用阿替普酶的治疗可有效降低致死率，但治疗过程中易发生血管源性水肿引起呼吸道梗阻。因此在溶栓治疗中，需要采取应急预案，配备相应的应急措施。

取栓治疗：通过医疗器械进行取栓，但取栓有严格的时间窗口，必须与时间赛跑。一般为6 小时内，最多不能超过24 小时。

脑卒中救治就是与时间赛跑的救治。及时报警、尽早治疗，完全康复的几率越大。一旦错过黄金救治期（1 ～ 3 小时），致残率和致死率会急速上升。如何与时间赛跑是脑卒中急救的最大诉求，如图3。

（三）通过走访3 个地区，了解不同脑卒中群体急救过程中遇到的问题及需求

为了深入了解病人在发病时期的状态、心理和生理需求、从发现报警呼救到送医过程中遇到的问题，通过实地考察患者所在地，掌握周边环境、社区医院环境和配套设施等情况，设计人员分别前往合肥市庐阳区琥珀小区、新站区磨店乡回迁安置房小区和大别山金寨县天鹅村。到所在社区医院、村卫生所等医疗机构，向基层医护人员了解脑卒中救治过程中遇到的问题和困难。到居民家中，了解基层群众对脑卒中救治环节的了解程度。走访了一部分经见证过或亲身经历过脑卒中的病人群众及其家属，向他们详细了解整个救治过程以及康复情况，并对内容进行了详细记录。

1. 基层医疗设施：琥珀小区医疗配套设置完善，附近有安医大一附院等三甲医院，并设有脑卒中救治中心。磨店乡回迁安置社区附近有社区医院。基层设施较为落后，救治手段也很有限。天鹅村只有卫生所，医生在接诊后往往会让家属立刻送到市级三甲医院或者脑卒中定点救治医院。

2. 报警：琥珀小区为新楼盘，很多居民从外地来肥落户安家。邻里之间交往不多，彼此鲜有往来，独居老人在家中发生卒中，只能自救。所在小区发生过独居老人发生卒中后，通过敲击地板被楼下居民发现报警的案例，如图4。

磨店乡地处合肥市郊区，属于农村土地拆迁安置小区。这里的老人多为原同村居民，彼此之间非常熟悉，每天大家都聚在一起串门、打牌、聊天等。由于是聚居生活，一旦某位老人发生卒中，即使家中没人，被发现并协助报警求救的几率较大，属于第三方协助报警呼救。而在天鹅村，年轻人都在外打工，独居老人居多。一旦发生卒中，若家中无人，也无法自己报警呼救，很难有第三方协助报警呼救。

3. 送医：琥珀小区地处合肥老城区——庐阳区。这里道路较窄，一般为双向二车道，最多不过四车道。上下班高峰期拥堵时间较长，拥堵范围较广。救护车常常被堵在路上，救助时长较长。磨店社区约2 万居民，几乎每家一名三高人群，多为脑卒中。发病时，医生不会上门，只能拨打120 上门送医，有的是家人自行送医。有些病人发病时从床上摔下加重病情，无法报警。而在拥有3000 多人的天鹅村，村民发病时报警呼救更加艰难。由于地处偏远地区，平均每家每户间隔距离为1 公里，卫生所难以覆盖到全部居民，且当地一直缺乏专业的医疗救治体系，卫生所大多为赤脚医生。如遇发病，村民首先是找一辆当地私家车，约定好时间第二天一大早，车辆上门接人，再送往城镇医院。毫无送医时效性可言。

4. 总结：市区居民邻里之间交往不多，如遇突发情况，自主报警困难。另外，虽然医疗条件优越，但主城区道路拥堵严重，救护车难以快速送医。脑卒中在天鹅村当地群体中相当普遍，往往是由于无人监护，导致延迟报警，错失了宝贵的黄金救助期。磨店社区居民为城镇化的社区居民，就医条件相对较好。他们的就医认知：小病不看、不医、不管，只有大病才去看医生。无论是磨店乡居民还是天鹅村村民，对于互联网加医疗的需求均为：期盼互联网医疗到来，期盼送医上门服务[3]。近些年，有些社区医生也会在病人术后对病人进行电话随诊，并提供了一定的康复指导等。最终，设计人员将这些情况汇总后进行对比分析，寻找解决问题的切入点，如图5。

三、全新脑卒中急救系统设计

（一）急救系统设计的理念

本创新急救系统设计的核心理念是通过“主动报警”“定位患者”“院前溶栓”等现代智能技术和创新硬件，将院内急救的核心任务前置到院外急救，达成脑卒中黄金1 小时救治目标。如图6。

（二）系统构架

基于达成脑卒中1 小时救治的目标，全新脑卒中急救系统分智慧医疗平台和智能硬件两大模块。如图7。

（三）基于系统架构的核心构成要素

1. 急救中心端——智慧医疗平台

智慧医疗平台基于120 呼救平台构建。依托5G 技术高宽带、低延时、高可靠、广连接的特性而构建。智慧医疗平台主要分为协同层、监控层和数据层3 个层面，涉及居民电子健康档案大数据库、电子病历信息库、5G 在线急救指挥平台、5G 高级调度生命在线支持系统、实时监控、实时5G 信息推送、现场视频回传与动态管理等操作内容，可为院前急救提供及时、准确、完整的信息化支撑[4]。

脑卒中创新急救系统采用科大讯飞智慧医疗的远程医疗协同平台，可提供远程会诊、区域MDT、远程治疗、远程护理等功能。在患者智能手环进行健康监测同时，科大讯飞智医助理会与智能手环协同工作。当急诊任务展开时，急诊医生可以借助科大讯飞AI 智医助理对病情进行分析，以帮助医生对诊断有更全面的把握。如果是老病患，讯飞医疗智医助理平台还可调取患者先前住院治疗期间的病历、用药、手术等数据，可在短时间内绘制出病人画像，为急诊医生生成手术指导建议，如图8。当然，智慧医疗平台还包括数据处理、药品保障、医保支持、运营管理等要素，这里就不一一赘述。整个报警环节不超过3 分钟[5]。

2. 用户端——智能手环

作为该系统主动报警环节的硬件要素。依托科大讯飞智慧医疗平台，智能手环具备智能远程监测功能、智能报警功能，主动接通、可贴身携带的特点。远程监测功能可监测戴者的心率、血压、血氧饱和度、身体移动轨迹等信息，与讯飞AI 智医助手协同工作，分析其身体健康状态和处境，一旦AI 预判身体发出信号便及发出求助信息，如图9。

该手环高41 毫米，宽35 毫米，厚10.7 毫米。表盘采用“零重力”铝金属，搭配GPS + 蜂窝网络，重为32.1 克。搭配1.57 英寸全天候视网膜显示屏（LTPO OLED），分辨率为326 ppi。蓝宝石玻璃表镜，亮度最高达 2000 尼特。采用通用的 Type-C 充电接口和无线充电，充电更省心。表带为食品级硅胶材质，防水防火抗菌。搭载麒麟A1 芯片，64G容量。配备血氧感应器、电极式心率传感器、移动心电图房颤提示软件、第三代光学心率传感器、心率过高或过低时的预警提示、具备航点标记和回溯功能和高 g 值加速感应器，可为患者提供全天候健康监测和摔倒监测。手环结构设计采用高集成整体架构和精密激光精焊互连技术，直接使用外观材料作为焊接材料，提升空间利用率的同时，达到可靠连接和美观的效果。

手环搭载嵌入式Linux 系统，并为各传感器提供接口给各个子系统。各个子系统将请求以事件的方式注册到主系统中。生理参数采集子系统采用12C、SPI 和字符驱动等架构实现。视频采集子系统中，采用V4L2架构进行程序设计，传输子系统实现基于openSSL 加密机制TCP 协议程序设计。搭建嵌入式web 服务器Boa，利用CGI 技术开发控制程序。移植Sqlite 数据进行用户数据管理。利用HTML 语言设计客户端界面。若客户端有请求，数据通过以太网和WIFI 两种方式远距离传输，其中的网卡芯片选用DM9000，此款网卡芯片具有低功耗、价格低廉等优点；无线通信模块中利用HLK—RM04 芯片实现WIFI 无线通信技术，该芯片的体积小、功耗低、支持TCP ／ IP 协议[6]。图10。

3. 医院端——脑卒中急救车

（1）脑卒中急救车角色使命

脑卒中急救车是整个系统中实现黄金救治1 小时的最后一环节。在讯飞智慧医疗平台的系统指挥下，按照智能手环发送的位置前往患者家中，急救车出发过程不超过5 分钟。急救车的行驶路线规划是依据智慧医疗平台与交通指挥中心协同调度安排的最佳路线设置的，可保证15分钟到达市区范围内任何位置（以合肥市区为例）。脑卒中急救车携带移动CT 设备、溶栓药物和医疗器械等就地诊疗设备。到达后，医生首先开始对患者进行初步的生命体征评估，车辆在AI 支持下30 秒内完成体征评估报告。医生依据报告在2 分钟内进行血生化检查，结合来时途中医生已调取的患者禁忌症排查情况，5 分钟完成溶栓前的准备工作。接着，开始运用车载移动CT 设备，5 分钟完成对患者的影像学检查。脑卒中病人在发病后的第36 分钟，开始接受溶栓手术治疗。至此，整个脑卒中黄金救治1 小时的目标达成，如图11。

（2）创新脑卒中急救车设计

1）现有常规急救车分析

目前的救护车（ambulance）是由VAN 型车改装而来，车体可以根据需要进行改造。通常急救车会被隔离成驾驶舱和救治舱2 个空间。救治舱会布置担架车、医护人员座位、医疗器具存放区等，属于一般性、普适性的救治舱，这种只能进行简单处理的急救设施，与所需的专业脑卒中救治舱设计差距较大[7]，如图12。

2）现有脑卒中急救车分析

现有市面上已经出现了脑卒中急救车，但由于搭载的是普通CT，体积较大，重量也较重。因此，采用的是重型商用车作为急救车车型架构，长度超过8 米。宽度超过2.5 米。难以驶入拥挤的小区、偏远地区的山路，如图13。

3）基于智慧医疗平台的创新脑卒中急救车设计

为了在上门救治脑卒中群体这种新场景时适应更多复杂的道路环境，有必要有针对性地开发一款针对上门救治脑卒中场景的急救车。本车型设计概念严格遵照脑卒中院内急救的流程进行开发设计。首先，车辆要具备一定正常活动空间，用来放置一台CT 扫描仪。再设置与CT 相配套的诊断床、一台担架车、若干溶栓治疗相关药品和器械，除颤仪、呼吸机、监护仪、视频通话屏幕等；其次，考虑CT 机的体积，担架车和诊断床空间存放等问题，需要车型具备较长的轴距。救护车需要考虑到各种路况、道路环境、救治地点环境，车长控制在6 米内为宜。经过多车型对比，最终选取车型基于江淮星锐大VAN 进行改装，（长宽高为5995×2011×2710，轴距为3300mm）。如图14、15、16。该车型选取体积更小的移动CT 作为搭载设备，缩小了扫描空间。同时，创新设计了可与扫描床合而为一的担架车，做到占用空间最小化，提高空间利用率。为了避免和减少转运途中对脑卒中病人的二次伤害风险。尾门采用整合式电动尾板设计，电梯上下使担架车转运更加方便安全[8]。

四、智慧医疗脑卒中急救系统中软硬件实施的可能性

本文提出的智慧医疗脑卒中急救系统，从大数据系统到远程健康监测智能手环再到搭载CT 的脑卒中急救车等均有实践依据，具有很强的可操作性和实践性。

（一）智慧健康大数据应用案例

基于智慧医疗中的智慧交通与急救系统集成、远程通讯、实时采集与共享等优势，使医院作为后台监管角色，与患者手环间建立联系，参与对患者监管环节，使主动报警成为可能，也成为构建全新脑卒中急救系统前提。

当前，我国正在逐步建立全民健康检测大数据平台。以脑卒中为例，目前已建立的中国脑卒中大数据创新服务平台，可为广大患者朋友提供及时、准确、全面的脑血管就医信息。中国电信广东公司推出的翼健康智慧医疗健康数据解决方案，已经能让患者朋友们足不出户就能对脑卒中进行诊断与治疗，通过电信监测手环可实现健康实时跟踪与反馈。这些技术应用为本系统设计实施的可能性提供了现实的实践依据。

（二）智能硬件——智能可穿戴设备应用案例

MI 小米手环8 标准版智能手环，延续了前代椭圆形药丸表身设计，金属机身亮面处理，配备窄边框1.62 英寸“跑道屏”。支持心率、血氧和睡眠监测等健康管理功能，能记录监测走路数据，可以检测出步频、步幅、着地冲击力等13 项关键数据，与专业监测设备的误差不超5%。续航方面，典型模式下续航16 天，AOC 模式下6 天，支持快充，1 小时可充满。提供标准版和NFC 两个功能版本可供选择。

彩虹科技联合301 医院和华为公司联合打造的健康监测主动报警设备，实现了跌倒报警功能，该功能实现了对患者体态的检测。图17。

（三）移动CT 设计实例

院内急救使用的通用型CT 扫描设备体积巨大，重量也较重。以BodyTomCT 机为例，宽度为2.6 米，高度达到2 米，重达1.6 吨。如此庞大的体积必然需要更大的承载空间。这正是导致目前脑卒中急救车使用重型商用车作为急救车车型架构的原因。

经过筛选，设计人员找到一款移动CT（图18 以美国Neurologica公司生产的移动CT 机Cere-Tom 作为车载移动CT 原型）。这款移动CT 体积小，重量轻，宽度只有1.6 米，高度仅为1.7 米，重量只有770kg。可以手推移动，很适合在移动场景下使用。

结论

当前，脑卒中发病导致高致残高致死率而日益受到国家与地方的重视。大多数脑卒中急救解决方案多为优化与提高院内救治流程，如绿色通道、卒中救治指南、成立专家救治小组等措施。发布脑卒中救治地图也旨在为患者急救提供参考。这些举措在一定程度上提升了救治质量和效率，缓解了救治困难的问题。然而，若想从根本上保证脑卒中救治的时间窗口，必须要解决脑卒中急救的真正痛点，即实现主动发现、报警零等待、救治少等待等救治核心问题。

本文首先从现有脑卒中医疗急救系统的流程中找出关键问题点，通过对3 个不同典型地区的脑卒中患者调研，分析了现有急救流程无法应对和有效解决脑卒中患者对于报警及时性、救治紧迫性需求的不足之处，以科大讯飞的智慧医疗平台应用案例为依据，充分发挥智慧医疗大数据健康监测的技术优势，设计出脑卒中急救的救护系统，实现远程监测、及时报警、主动派医上门、就地治疗的脑卒中急救服务方式。同时也提出将体积更小的移动CT 设备放到移动救护车中的创意设计。这样可缩小急救车尺寸体量，减少占地面积，让急救车的适应性更强。通过就地CT 扫描，实现就地溶栓取栓治疗方式。这种送医上门、送检测仪器上门、就地治疗的手段，根本上扭转了无法就地诊查医治、时间延误问题，为溶栓/ 取栓等环节创造了条件，有效改变了卒中病人因为时间耽误造成致残致死的严重后果。逐一提出了针对性解决方案。并且，所提出的解决方案均以现实案例为参考，具有很强的可行性[9]。也希望通过本文给相关企业、医院提供一定参考，为救治广大脑卒中患者略尽绵薄之力。

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