后疫情時代的智能急診醫療體系建設展望

江 華,劉 展,王 凱,孫明偉,蔡 斌,柳 岸,曾 俊

(1.四川省醫學科學院·四川省人民醫院 a.急診醫學與災難醫學研究所,b.四川省急危重癥臨床研究中心,四川 成都 610072;2. 中移(成都)信息通信科技有限公司,四川 成都 610041)

2020年新冠病毒席卷全球,在新冠病毒疫情的沖擊下,急診患者急劇增加、醫療資源緊缺等問題日趨嚴重。隨著疫情的逐步控制和政策的轉變,我們已經進入了一個新的時代——“后疫情時代”,然而新冠病毒的沖擊仍在持續,急診醫療體系(Emergency medical service system)作為挽救生命、應對疫情的重要防線面臨著巨大挑戰,現有的急診醫療資源配置、急救網絡體系等都難以滿足社會對急診醫療服務需求的快速增長[1]。傳統急診醫療體系由于信息化、智能化水平不高導致諸多問題,如:緊急醫學救援場景下常常由于信息傳輸障礙導致溝通不暢,無法及時開展救援;院前院內不能進行數據無縫傳輸導致無法高效、序貫協同救援,易錯過最佳救援時間;急危重癥患者病情復雜緊急,人工智能、大數據等技術當前主要在智能輔助決策邊緣探索,同臨床實際仍有較大距離。但在5G、AI、大數據等技術迅猛發展的背景下,急診醫療體系正積極應用新興技術推進智能化為醫護人員和病患提供更全面的醫療服務[2]。本文將從急診醫療體系現狀出發,闡述后疫情時代智能急診醫療體系的研究、應用現狀和面臨的挑戰,并提出可能的建設方案。

1 急診醫療體系現狀

我國急診持續數十年的發展,形成了以院前急救、院內急診和急診ICU為核心的急診醫療體系。院前急救體系及院內救治是構成急診醫療急救體系的主要組成部分,進一步實現二者的無縫鏈接則是科學構建急診醫療體系的關鍵環節[3]。目前國際上主要有兩大急診醫療體系:即美英模式和德法模式。前者的特點是“將患者帶往醫院”,強調在現場緊急處理后盡快把傷員安全轉運至醫院再行有效治療,急救人員以完成規范步驟為主,現場急救時間一般在30分鐘之內,以最短的時間將患者送往醫院;后者則是“將醫院送至患者身邊”,強調醫院搶救小組盡快到達現場進行救治,再轉運患者至醫院繼續治療,急救醫師以穩定患者生命體征為主,現場急救平均時間大于30分鐘[4]。

中國目前的急診醫療體系總體上介于兩者之間。當前我國院前急救管理模式可以分為6種類型,分別是單純型模式、指揮型模式、獨立型模式、依附型模式、消防合作模式和聯動型模式,這些類型均存在與院內的信息溝通不暢通的問題[5];院內急救主要以急診科為主導,主要有3種模式:①獨立型模式:醫護人員相對固定“通常以內科為主”多為非創傷專業;②輪轉型模式:急診外科的工作由各?？戚嗈D醫師完成,輪轉的醫師對本專業以外的創傷不甚熟悉,缺乏系統的創傷醫學知識;③創傷主導型模式:創傷專業醫師主導急診科的創傷急救[6]。在我國,由于大多數城市和地區的院前急救體系和院內急救體系屬于相對獨立運行、各自發展的狀態,院前與院內尚未形成有效的銜接機制。院前急救人員與院內救治醫生缺乏信息溝通,往往使醫院不能在患者到達前完成必要的準備,最終可能導致患者無法在最短時間內被轉運到最適宜的醫院接受最有效的治療[7]。為進一步提高院前和院內協同救治能力,加強急診多學科合作,構建科學、合理、高效的急診醫療體系,2017年呂傳柱教授、于學忠教授、陳玉國教授聯合向國家衛生健康委員會醫政醫管局建議加強急診與院前急救的大平臺建設,同年國家衛計委醫改局委托中華醫學會急診醫學分會起草《進一步加強急診與院前急救大平臺建設的指導意見》,以推進我國急診醫療體系在新環境、新時代的發展[8]。

2 智能急診醫療體系的研究和應用現狀

在后疫情時代,急診醫療體系應通過智能化方式對急診急救流程進行優化,以提高效率和質量。該體系包括多個組成部分,例如5G急救車、5G緊急救援、智能化的醫療裝備等,都可以通過5G、物聯網、人工智能等技術實現智能化,為急診醫療提供支持。新興技術在急診醫療體系的應用主要體現在緊急醫學救援、院前院內協同、急危重癥輔助決策等領域。

2.1 緊急醫學救援我國緊急醫學救援相對起步較晚,體系建設發展相對滯后。隨著信息化及智能化技術的發揮,我國緊急醫學救援能力逐步提升,但仍然存在一些問題和挑戰:其中包括急救資源優先級設置不清、調度員和呼救者溝通效率低、沒有統一規范,專業救援隊伍嚴重缺乏,信息化能力不足等,造成指揮不力、救援資源浪費或不足、急重癥救援對象得不到充足的資源支持[9]。

5G通信具有大帶寬、低延時、廣連接的優勢,使得緊急醫學救援的信息快速傳遞和溝通得以實現。2019年6月17日發生的四川省宜賓市長寧縣地震中,四川省人民醫院啟動新建的5G緊急醫學救援系統對災區進行了救援行動,信息化的發展集多名后方專家的智慧于前方快反分隊所用,改變了以往的會診和救援隊伍派出模型。5G投入實戰,解決了從前救援過程中信息化管理程度不高,前后方需求信息不對稱等問題,正是因為5G的運用,快反分隊的作用才得以實現和發揮,這也是全球范圍內5G緊急醫學救援的首次運用對嚴重多發傷危重癥患者進行了遠程會診、傷情評估以及直升機轉運,最終挽救了患者生命[10]。

由于無人機具備垂直起降、機動性強等特點,隨著無人機載重的提升,無人機救護車的概念被多個國家相繼提出[11],無人機救護車的使用有利于解決傷員的快速轉運問題,從而突破交通狀況和地理環境對地面救護車的限制。除此之外,在本次新冠疫情期間,我國多地使用無人機對社區人員進行監控和管理,減少人與人之間的接觸,在本次突發公共衛生事件中發揮了重要作用[12]。

2.2 院前院內協同開展院內與院前急救平臺的信息互動共享,使患者的基本信息能提前傳送到院內急診信息平臺,為院內的高效、續貫搶救提供了很好的基礎。但我國的院前急救體系建設和實現“院內—院前”的無縫銜接仍然任重而道遠[13]。浙江大學第二附屬醫院研發了基于5G技術建設的院前-院內急診醫療服務平臺,由5G救護車、5G全景VR實時顯示系統、5G遠程超聲檢查系統、醫用無人機系統、5G急救指揮平臺五個部分組成,實現醫療大數據互聯互通,實現急診專家遠程指導、診斷和處置,對提升院前急救水平和保障患者生命安全具有重要意義[14]。蘇州市實現院前急救、院內急診搶救和5大專科中心之間的協同救治建設為目標,構建智慧急救一體化信息系統,建立城市多中心疾病協同救治體系。實現了救護車的數字化改造和設備信息的集成,并以全結構化的急救電子病歷為基礎,實時傳輸反映患者生命體征的相關數據到接診醫院[15]。張洪劍等[16]將腦卒中患者院前臨床表現與卒中急救地圖、交通情況等相結合,使用人工智能技術構建腦卒中智能預警系統,可優化院前院內銜接流程,縮短救治時間,提高救治效率。

2.3 急危重癥輔助決策急危重癥是科研人員最早嘗試人工智能技術的領域之一,早在1990年代,美國就提出基于決策樹模型,以氧輸送達標為核心標準的ICU床旁復蘇決策支持系統[17]。張薇等通過構建急腹癥知識圖譜,并運用自然語言處理技術生成輔助診斷提示文本,完成了從主訴/病史、查體到診斷過程的急腹癥AI輔助診斷系統,極大提高了急腹癥的診斷效率和診療水平[18]。胸痛是急診醫療的常見癥狀之一,病因多、病情緊急,診斷篩查困難。Than等[19]通過構建梯度提升模型計算心肌缺血損傷指數(myocardial ischemic injury index,MI3)來預測患者I型急性心肌梗死的風險。結果顯示,MI3具有良好的預測性能,驗證組AUC=0.963,其判定表現優于歐洲心臟病學會(European society of cardiology,ESC)指南推薦的0 h/3 h超敏肌鈣蛋白速排查方案。在上消化道出血患者中,早期識別高危人群并進行干預有助于改善預后、降低病死率。Seo等[20]通過構建4種機器學習模型預測初始穩定上消化道出血患者發生不良事件的可能性,并與臨床常用格拉斯哥Blatchford評分(glasgow blatchford scale,GBS)、Rockall評分進行比較,結果顯示,預測死亡風險方面機器學習模型性能更高(AUC:0.917 比 0.710、0.693)

3 智能化急診醫療體系的挑戰與展望

在后疫情時代,越來越多的研究表明5G、AI等新興技術對急診醫療體系的優化具有巨大潛力,但依然面臨許多亟待解決的問題:如5G維護成本高,啟動時調試時間長,大型災難面前也不是一臺5G急救車、無人機和一個臨時基站可以解決的;如當前院前設備廠商和院內信息化系統廠商眾多,為形成市場壁壘造成的數據接口不統一,導致院前院內醫療信息化數據通信成本較高,無法真正做到互聯互通;如AI技術應用仍局限于當前的數據質量、隱私保護及應用于臨床的法律問題和保障措施[21～23]。

雖然當前新型技術在急診醫療體系的應用多是由點及面的嘗試,但是星星之火可以燎原,在后疫情時代,越來越多的證據表明新興技術在優化急診醫療體系方面具有巨大優勢,我國急診急救領域的先驅對此作出了巨大貢獻。于學忠教授[24]提出的急診醫學體系的3.0時代,為患者提供最佳、最快、最安全的服務,提高救治成功率,降低致殘率與病死率;呂傳柱教授[25]牽頭提出以互聯網為抓手,通過大數據、信息化手段,實現院前院內救治一體化急診急救大平臺。急診大數據挖掘和 5G 技術在院前急救、院內急診、EICU的應用案例越來越多,遠程手術、無人機等新興項目也為急診醫學3.0擴展了極大的想象空間[26～28],新興技術的應用已成為急診醫療體系發展的助推器,以點帶面推動整個急診醫療體系的完善與提升。除此之外,還應重視急救分類救護,合理配置急診急救資源,加快指揮調度、院前急救、社會急救、院內急診等環節的標準和制度的制定,豐富急診醫學的內涵,建立急診醫學的規范,進而帶動整個急診醫療體系的發展。

綜上,推進醫療領域5G、人工智能等技術的應用服務,研發基于新興技術的急診急救信息化系統、醫療設備、急診急救輔助決策系統,加強5G、互聯網、人工智能的融合與應用,是后疫情時代智能急診急救體系建設的著力點,也是智慧醫療發展的重要方向之一,借助新興技術手段打造空地一體化的智能急診醫療體系,推進院前院內數據接口、內外網無縫對接的標準化建設,對突發公共衛生事件能夠實現大面積態勢感知、合理調度醫療資源、信息及時發布等功能,構建及時、精準、智能的急診醫療體系,提升重大突發公共衛生事件的處置能力和救治效率,才能真正將急診醫療體系建設落到實處。