遠(yuǎn)程超聲的臨床應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

王 濤 劉紹祖 張興文

遠(yuǎn)程超聲具有快速、無創(chuàng)、無輻射的特點(diǎn)，有“未來聽診器”之稱。最早由美國(guó)國(guó)家航空航天局研制成功并用于監(jiān)測(cè)宇航員身體狀況，后推廣至民用［1］。傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程超聲指通過遠(yuǎn)程視頻會(huì)診，上級(jí)專家實(shí)時(shí)指導(dǎo)基層醫(yī)師完成各項(xiàng)檢查，并予以診療意見。由于成本較高，遠(yuǎn)程超聲實(shí)際臨床應(yīng)用多在發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)，而在發(fā)展中國(guó)家，考慮到遠(yuǎn)程醫(yī)療中心建設(shè)的費(fèi)用，其應(yīng)用難以開展。而今，5G 技術(shù)和云計(jì)算的出現(xiàn)和普及，解決了網(wǎng)絡(luò)延遲、存儲(chǔ)和信息共享困難等難題，基于5G 和云平臺(tái)的遠(yuǎn)程超聲將具有廣闊的臨床應(yīng)用前景，本文就其應(yīng)用現(xiàn)狀及進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、背景和基本原理

1.遠(yuǎn)程醫(yī)療和遠(yuǎn)程超聲的歷史背景

遠(yuǎn)程醫(yī)療指通信技術(shù)、多媒體技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等與醫(yī)療技術(shù)相結(jié)合，在降低診療速度和開支、提高診療水平的基礎(chǔ)上，滿足廣大人民群眾保健需求的跨越空間的醫(yī)療服務(wù)。遠(yuǎn)程醫(yī)療的歷史可追溯至1906 年，威廉·埃因托芬利用遠(yuǎn)程通話方式對(duì)醫(yī)院患者的心電圖進(jìn)行遠(yuǎn)程分析［2］。21世紀(jì)50年代，美國(guó)國(guó)家航空航天局開發(fā)了一項(xiàng)“應(yīng)用于農(nóng)村帕帕戈醫(yī)療保健的空間技術(shù)”的地面并行項(xiàng)目［3］。之后，美國(guó)國(guó)家航空航天局首次將遠(yuǎn)程超聲應(yīng)用于國(guó)際空間站，開展了肌肉骨骼超聲、眼部創(chuàng)傷超聲及創(chuàng)傷重點(diǎn)超聲評(píng)估（FAST）等遠(yuǎn)程超聲技術(shù)［1］。此后，便開始推廣至民用，早期應(yīng)用于產(chǎn)科、心內(nèi)科，后逐漸出現(xiàn)在急診科和院前急救。

2.遠(yuǎn)程超聲的基本原理

遠(yuǎn)程超聲技術(shù)支撐包括遠(yuǎn)程通信、信息學(xué)及超聲醫(yī)學(xué)三大技術(shù)［4］。傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程超聲技術(shù)是指設(shè)置會(huì)診端和遠(yuǎn)程端，將偏遠(yuǎn)地區(qū)疑難病例的圖像通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綍?huì)診端，會(huì)診專家基于上傳的圖像提供診斷及決策分析。但4G 技術(shù)有較嚴(yán)重的低速率、高延遲等問題，不能滿足遠(yuǎn)程超聲的技術(shù)要求。近年來出現(xiàn)的5G 技術(shù)，具有高速率、低延遲、大連接等特點(diǎn)，通過基層醫(yī)師或急救車內(nèi)醫(yī)務(wù)人員將患者信息、醫(yī)療設(shè)備所采集的數(shù)據(jù)及影像學(xué)圖像實(shí)時(shí)上傳至?xí)\端，實(shí)現(xiàn)院外急救和院內(nèi)治療的對(duì)接［5］。云計(jì)算是一種虛擬化資源，可以實(shí)現(xiàn)檔案的電子化儲(chǔ)存、網(wǎng)絡(luò)信息傳輸、檔案調(diào)度，從而達(dá)到各醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間互聯(lián)互通、信息共享［6］。

二、遠(yuǎn)程超聲的實(shí)現(xiàn)模式和應(yīng)用現(xiàn)狀

1.遠(yuǎn)程超聲實(shí)現(xiàn)模式

（1）異步模式：遠(yuǎn)程超聲包括異步模式和同步模式。異步模式是收集、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，然后發(fā)送給會(huì)診端專家進(jìn)行解釋。由于條件限制，遠(yuǎn)程端醫(yī)師和會(huì)診端醫(yī)師間并非實(shí)時(shí)交流。在該模式下，可以下載、存儲(chǔ)圖像、音頻和文本，專家在會(huì)診端進(jìn)行會(huì)診。異步模式運(yùn)作成本較低，可以改善經(jīng)濟(jì)狀況欠佳或技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施落后的偏遠(yuǎn)地區(qū)的醫(yī)療保健服務(wù)。這一模式在非洲拯救了較多患者，尤其是心臟瓣膜病患者［7］。其優(yōu)點(diǎn)是工作靈活，不受時(shí)間限制；其缺點(diǎn)是診斷時(shí)間可能延時(shí)，延誤治療，對(duì)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)和所獲檢查圖像有較高的要求。就目前而言，該模式在遠(yuǎn)程超聲的研究和應(yīng)用最廣泛。

（2）同步模式：同步模式是遠(yuǎn)程端和會(huì)診端同時(shí)在線進(jìn)行交流，會(huì)診端專家實(shí)時(shí)指導(dǎo)遠(yuǎn)程端操作醫(yī)師進(jìn)行超聲檢查，以獲取專家所需要的超聲畫面，從而給出準(zhǔn)確的診斷和診療方案。該模式的優(yōu)點(diǎn)是能夠獲得專家滿意的檢查圖像，并能與操作醫(yī)師實(shí)時(shí)交流，獲得較準(zhǔn)確的診斷結(jié)果，并進(jìn)行及時(shí)診治；其缺點(diǎn)是操作醫(yī)師可能無法獲取會(huì)診專家要求的圖像而導(dǎo)致誤診，且需要會(huì)診專家實(shí)時(shí)在線指導(dǎo)和解釋。最近一項(xiàng)關(guān)于同步遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用于兒科重癥醫(yī)學(xué)科的研究［8］表明，大部分醫(yī)師認(rèn)為同步遠(yuǎn)程平臺(tái)雖可帶來重大收益，但降低了工作效率。隨著科技的發(fā)展和普及，同步模式也應(yīng)是未來發(fā)展的方向，可為偏遠(yuǎn)地區(qū)患者帶來更好的醫(yī)療服務(wù)。

2.遠(yuǎn)程超聲臨床應(yīng)用現(xiàn)狀

遠(yuǎn)程超聲是一種特定形式的遠(yuǎn)程醫(yī)療，利用信息學(xué)的傳播和專家解釋患者超聲檢查結(jié)果，并支持遠(yuǎn)程視頻會(huì)診的技術(shù)。超聲操作和釋讀對(duì)操作者具有高度依賴性。因此，這些檢查的操作和解釋傳統(tǒng)上僅限于醫(yī)學(xué)專家［9］。21 世紀(jì)，信息、通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，以及傳感器和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的進(jìn)步使得遠(yuǎn)程超聲開始得以實(shí)際應(yīng)用。近年來有研究［10］結(jié)果表明現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)與遠(yuǎn)程指導(dǎo)花費(fèi)時(shí)間和圖像獲取成功率間比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。多數(shù)情況下遠(yuǎn)程指導(dǎo)超聲檢查與傳統(tǒng)指導(dǎo)超聲檢查具有相似的敏感性和特異性［11］。目前，已有遠(yuǎn)程超聲應(yīng)用于心內(nèi)科、產(chǎn)科、急診科等科室的報(bào)道，并成功完成了遠(yuǎn)程心臟超聲和胎兒遠(yuǎn)程超聲檢查和診斷。

（1）遠(yuǎn)程超聲在產(chǎn)科的應(yīng)用：超聲是確診宮內(nèi)妊娠和兇險(xiǎn)妊娠的首選工具，也是監(jiān)測(cè)胎兒生長(zhǎng)及評(píng)估妊娠并發(fā)癥的重要檢查手段。由于偏遠(yuǎn)地區(qū)缺乏專業(yè)的超聲專家，胎兒和母體情況無法得到長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)，常直至即將分娩時(shí)才發(fā)現(xiàn)是兇險(xiǎn)性妊娠或患兒出現(xiàn)缺血缺氧性腦病，嚴(yán)重者可能危及孕婦和胎兒生命，因此及時(shí)發(fā)現(xiàn)和干預(yù)尤為重要。目前，澳大利亞已建立此類基于偏遠(yuǎn)地區(qū)和三級(jí)產(chǎn)前超聲檢查的遠(yuǎn)程超聲鏈接，對(duì)農(nóng)村地區(qū)胎兒進(jìn)行遠(yuǎn)程超聲檢查，在已檢查的病例中，異常胎兒均被檢出［12］。隨著設(shè)備成本的降低和互聯(lián)網(wǎng)的普及，遠(yuǎn)程超聲對(duì)產(chǎn)科的臨床應(yīng)用價(jià)值將會(huì)更高。國(guó)內(nèi)也有將遠(yuǎn)程超聲和胎心監(jiān)測(cè)用于產(chǎn)前評(píng)估胎兒是否缺氧的研究［13］，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者聯(lián)合檢查較單一檢查檢出率更高，有利于對(duì)于胎兒宮內(nèi)缺氧進(jìn)行及時(shí)處理，提高母嬰安全，有較好的臨床推廣價(jià)值。

（2）遠(yuǎn)程超聲在心血管疾病中的應(yīng)用：超聲臨床應(yīng)用范圍廣，以超聲心動(dòng)圖在心血管疾病中的診斷最常用，并常與臨床實(shí)驗(yàn)檢查、心電圖、X 線檢查等相結(jié)合［14-16］。在印度的阿拉貢達(dá)，使用遠(yuǎn)程超聲心動(dòng)圖診斷小兒心血管疾病，結(jié)果顯示29%的患兒因此轉(zhuǎn)診了心臟手術(shù)［16］。在孟加拉國(guó)，使用超聲評(píng)估結(jié)構(gòu)性心臟病并收集這些圖像，再由全球心臟病專家協(xié)會(huì)進(jìn)行會(huì)診解釋，不但減少了進(jìn)行瓣膜干預(yù)的轉(zhuǎn)診時(shí)間，還減少了患者住院和死亡的可能性［15］。美國(guó)兩家基層醫(yī)院與一家三級(jí)醫(yī)療中心建立了遠(yuǎn)程醫(yī)療聯(lián)系，一位兒科心臟病專家對(duì)新生兒遠(yuǎn)程超聲心動(dòng)圖進(jìn)行解釋，準(zhǔn)確地區(qū)分需要立即接受治療的新生兒和不太嚴(yán)重的心臟病患兒，從而為重癥患兒提供了及時(shí)的診斷和護(hù)理［17］。以上研究均表明了遠(yuǎn)程超聲心動(dòng)圖診斷的準(zhǔn)確性，在發(fā)展中國(guó)家，遠(yuǎn)程超聲能夠?qū)︶t(yī)療系統(tǒng)產(chǎn)生變革性影響。

（3）遠(yuǎn)程超聲在急診科的應(yīng)用：急診科疾病特點(diǎn)是緊急、危重，轉(zhuǎn)運(yùn)、診療均需要盡量減少時(shí)間以免延誤病情。研究［17-18］發(fā)現(xiàn)，急診科專家遠(yuǎn)程指導(dǎo)醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行超聲檢查，完成檢查所需時(shí)間低于10 min，診斷準(zhǔn)確率為66%～100%，敏感性為82%～98%。對(duì)于因創(chuàng)傷而轉(zhuǎn)運(yùn)的急救患者，在創(chuàng)傷復(fù)蘇的最初階段，被稱為“創(chuàng)傷的黃金時(shí)刻”，擴(kuò)展的創(chuàng)傷超聲重點(diǎn)評(píng)估法檢查可以為患者的院前評(píng)估提供可靠、重要的信息［19］。早期通過心電監(jiān)護(hù)和實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)發(fā)現(xiàn)危及患者生命的情況，對(duì)于經(jīng)驗(yàn)不足的臨床醫(yī)師該操作的難度較大，隨著便攜式超聲儀器的出現(xiàn)，越來越多地應(yīng)用于創(chuàng)傷診斷的各個(gè)方面。急診室中的便攜式超聲儀已將超聲從確認(rèn)性診斷測(cè)試轉(zhuǎn)變?yōu)轶w檢的擴(kuò)展［20-21］。創(chuàng)傷超聲重點(diǎn)評(píng)估法也可作為創(chuàng)傷患者在急診搶救室的首選檢查。

（4）遠(yuǎn)程超聲在其他方面的應(yīng)用：遠(yuǎn)程超聲除了可應(yīng)用于遠(yuǎn)程會(huì)診，還可通過遠(yuǎn)程超聲視頻教學(xué)，在指導(dǎo)基層醫(yī)師進(jìn)行超聲檢查時(shí)，培訓(xùn)基層醫(yī)師如何正確使用超聲并進(jìn)行診斷。在重癥監(jiān)護(hù)室通過遠(yuǎn)程超聲實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)重癥患者心功能或血流動(dòng)力學(xué)情況；配備遠(yuǎn)程超聲的醫(yī)療車可通過遠(yuǎn)程會(huì)診實(shí)時(shí)了解轉(zhuǎn)運(yùn)或急救患者的情況，提前制定治療措施，并為搶救提前做好準(zhǔn)備。

三、遠(yuǎn)程超聲實(shí)現(xiàn)的障礙

目前，發(fā)達(dá)國(guó)家的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)支持遠(yuǎn)程超聲檢查，能獲得質(zhì)量較高的診斷畫面，也建立了三級(jí)遠(yuǎn)程超聲會(huì)診中心。加拿大是率先開展遠(yuǎn)程超聲會(huì)診的發(fā)達(dá)國(guó)家之一，其建設(shè)了比較完整的遠(yuǎn)程超聲會(huì)診中心，并與農(nóng)村地區(qū)建立了醫(yī)療聯(lián)系［22］。而在資源匱乏的發(fā)展中國(guó)家，存在缺乏培訓(xùn)、設(shè)備和設(shè)備的維護(hù)等問題［23］。目前，在發(fā)展中國(guó)家實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程超聲，需解決以下問題：①偏遠(yuǎn)或農(nóng)村地區(qū)便攜式超聲尚未普及，這是進(jìn)行遠(yuǎn)程超聲會(huì)診的重要基礎(chǔ)；②三級(jí)醫(yī)療會(huì)診中心尚未建立，與基層醫(yī)院無法實(shí)現(xiàn)信息共享和醫(yī)療服務(wù)對(duì)接；③對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)和基層醫(yī)院的醫(yī)師進(jìn)行超聲培訓(xùn)的力度不夠；④設(shè)備不能進(jìn)行維護(hù)；⑤急救車輛中檢測(cè)儀器與三級(jí)醫(yī)療遠(yuǎn)程會(huì)診中心的儀器不能實(shí)現(xiàn)對(duì)接；⑥電信網(wǎng)絡(luò)在偏遠(yuǎn)地區(qū)和農(nóng)村地區(qū)尚未普及或網(wǎng)絡(luò)延時(shí)嚴(yán)重，這是遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診系統(tǒng)的關(guān)鍵。

四、展望

超聲是一種優(yōu)秀的影像學(xué)檢查技術(shù)，許多發(fā)達(dá)國(guó)家均建立了遠(yuǎn)程會(huì)診中心和會(huì)診系統(tǒng)，但其臨床應(yīng)用不應(yīng)局限于發(fā)達(dá)國(guó)家，更應(yīng)該造福農(nóng)村人口居多的發(fā)展中國(guó)家。要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程超聲在發(fā)展中國(guó)家的普及，需要加快電信網(wǎng)絡(luò)的普及建設(shè)，加強(qiáng)超聲專業(yè)人員的培訓(xùn)，使用價(jià)格便宜且不影響遠(yuǎn)程超聲運(yùn)作的設(shè)備，減少不必要的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。遠(yuǎn)程超聲是資源貧乏地區(qū)和偏遠(yuǎn)地區(qū)患者的理想檢查工具，隨著5G 技術(shù)和云計(jì)算等新技術(shù)的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)普及和會(huì)診中心的建設(shè)將更加快速，高速的網(wǎng)速和云平臺(tái)將代替延時(shí)的網(wǎng)絡(luò)和會(huì)診中心，也能降低網(wǎng)絡(luò)和會(huì)診中心建設(shè)的成本，從而降低醫(yī)療經(jīng)濟(jì)壓力，最終使遠(yuǎn)程超聲應(yīng)用于更多的臨床科室，改善偏遠(yuǎn)和農(nóng)村地區(qū)患者的預(yù)后，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療資源共享。在最近新型冠狀病毒性肺炎疫情中，需要在與患者隔離的情況下完成超聲評(píng)估，專家通過遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)指導(dǎo)住院醫(yī)師和護(hù)理人員進(jìn)行超聲檢查，并作出診斷，減少了感染傳播的機(jī)會(huì)。因此，對(duì)于患有重大傳染病或重癥感染患者，遠(yuǎn)程超聲同樣值得推廣。

綜上所述，遠(yuǎn)程超聲在臨床醫(yī)學(xué)中的多個(gè)領(lǐng)域被證實(shí)是可行的，且具有媲美傳統(tǒng)超聲和CT 檢查的診斷能力。盡管已經(jīng)描述其在資源匱乏地區(qū)的潛在益處，但尚未在實(shí)踐中證實(shí)其益處，實(shí)施和普及存在較多的問題，故實(shí)施之前需要更加強(qiáng)有力的證據(jù)。在資源匱乏地區(qū)，考慮到成本問題，未來的研究應(yīng)當(dāng)確保遠(yuǎn)程超聲基于5G和云計(jì)算等新技術(shù)來設(shè)計(jì)研究。