慢性非传染性病防制中的电子健康⋆

包家立，郑秀秀

（浙江大学医学院公共卫生系，浙江杭州，310058）

慢性非传染性病防制中的电子健康⋆

包家立，郑秀秀

（浙江大学医学院公共卫生系，浙江杭州，310058）

慢性非传染性疾病（简称慢性病，NCD）主要是指心脑血管疾病、恶性肿瘤、代谢疾病、COPD等。这些疾病严重威胁着人类健康，阻碍社会经济发展，已经引起国内外的高度关注，国际社会、中国政府已经下决心要控制慢性病对人类健康的威胁和对社会发展的阻滞。本文对慢性病概况、国内外应对策略以及对互联网+医疗仪器机遇与挑战进行分析。

电子健康；非传染性疾病；社区医疗工程；医疗器械

0 引言

慢性非传染性疾病（简称慢性病，NCD）主要是指心脑血管疾病、恶性肿瘤、代谢疾病、COPD、精神疾病、口腔疾病等。这些疾病严重威胁着人类健康，阻碍社会经济发展，已经引起国内外的高度关注，国际社会、中国政府已经下决心要控制慢性病对人类健康的威胁和对社会发展的阻滞。本文对慢性病概况、国内外应对策略以及对互联网+医疗仪器机遇与挑战进行分析。

1 慢性病的防治

1.1 慢性病已经成为世界性公共卫生问题

世界卫生组织（WHO）在2014年NCD全球状况报告中指出:NCD是全球死亡的主要原因。2012年，全世界共死亡5600万人，其中3800万（68%）死于NCD，其中40%多（1600万）是70岁以下的过早死亡。NCD导致死亡中的四分之三（2800万）和82%过早死亡发生在中低收入国家［1］。中国慢性病死亡率是533/10万，占死人数的86.6%，高血压患病率为25.2%，糖尿病9.7%，COPD9.9%，癌症235/ 10万，吸烟人数3亿，占28.1%，有害饮酒9.3%，成年人锻炼率18.8%［2］。浙江省慢性病死亡率占总死亡率的70%，医疗负担占总负担70-80%。高血压患者约650万，占人群的19.80%，糖尿病患者近100万，约占人群的3.02%。高血压知晓率为37%，服药率为29%；控制率不足10%［3］。慢性病总流行特点是:慢性病是主要的死因、有低龄化倾向、社会负担重、依从率低、穷国更严重。

WHO估计按照目前中低收入国家的情况继续发展，2011-2025年NCD导致的累计经济损失将达7万亿美元。相当于一些中低收入国家GDP的2-3%，使这些国家因NCD而贫穷。慢性病造成不良的健康结果，使社会、政府和家庭付出极高代价，患者生活质量严重下降、人口过早死亡、经济增长滞缓、国家发展潜力降低，是一个严重的公共卫生问题。

1.2 导致慢性病发生的四大危险因素

慢性病危险因素分为不可控危险因素（如年龄、性别、遗传等等）和可控危险因素，可控危险因素包括生物危险因素（如血压、血糖、血脂）和行为危险因素（如运动、饮食、吸烟、饮酒等）。WHO已经明确导致多种疾病发生的四大共同危险因素是缺乏身体运动、不健康饮食、烟草使用和有害饮酒［4］。也就是说，干预和控制人们的生活行为，可以控制NCD发生。

图1 发达国家的慢性病死亡率持续下降

1.3 慢性病可防可治

欧美发达国家在上世纪50年代就开始进行NCD的控制。一些国家运用现代知识已经大大提高了人的预期寿命，改善生活质量。如澳大利亚、加拿大、英国和美国的心脏病死亡率在过去30年间显著下降，最成功的国家下降了70%。这些国家的成功经验就是实施了针对全面和个体的综合干预措施，预防导致多种疾病发生的共同危险因素［5］。

1.4 慢性病防控的世界战略

2011年，世界各国领导人在第66届联合国大会上参加NCD高级别会议，以协商一致的方式通过“关于预防控制非传染性疾病问题高级别会议的政治宣言草案”，承诺把非传染性疾病摆到发展议程上应有重要位置［6］。NCD不仅是人类健康问题，更是事关国家社会经济可持续发展的问题。WHO提出到2015年全球慢性病死亡率在2005年的基础上每年再降2%的控制目标。我国只提出慢性病知晓率≥50%，高血压和糖尿病患者规范化管理率≥40%［7］。我国从2000年到2009年，慢性病死亡率不但没有下降，反而上升了2%，与国际社会对我国的期待差距较远。

WHO强调要采取行动预防和控制NCD，2008年，发布了第一个《预防和控制非传染病全球战略，2008-2013行动计划》［4］，2013年发布了第二个《预防和控制非传染病全球战略，2013-2020行动计划》［8］。在这个行动计划中，明确到2025年要达到以下几个目标:

（1） 心血管病、癌症、糖尿病、COPD等疾病的死亡率相对下降25%；

（2） 有害饮酒相对下降至少10%；

（3） 不足的运动相对下降10%；

（4） 平均人口盐摄入量相对下降30%；

（5） 烟草使用相对下降30%；

（6） 高血压患病率相对下降25%；

（7） 阻止糖尿病和肥胖增加；

（8） 至少50%的患者接受药物治疗和咨询（包括血糖控制）来预防心脏病发作和中风；

（9） 在公立和私立医疗机构中，80%可以负担得起的有用技术和药物（包括基因技术）用于主要NCD的治疗。

这些目标主要是针对人类生活行为的控制，如（2）-（5），医疗器械创新遇到新机会，如（9）所指的“技术”包括血压计、体重计、血糖和血胆固醇检测仪（带试纸条）和尿白蛋白试纸条。WHO针对生活行为有一系列战略，如2003年的《烟草控制框架公约》［9］、2004年的《饮食、身体活动与健康全球战略》［10］、2008年的《饮食、身体活动与健康全球战略:监测与评估框架》［11］、2008年的《扭转烟草流行系列政策》［12］、2008年的《减少酒精使用危害战略》［13］、2010年的《关于身体运动有益健康的全球建议》［14］等等。

1.5 我国的慢性病控制策略

中国政府把慢性病防制定为重大疾病来治理，主要策略是建立慢性病防治服务体系、对慢性病分级管理、实施综合防制策略［15］。国家卫生部门具体制定了一系列工作指南，如《中央补助地方慢病项目技术方案》［16］、《慢性非传染性疾病综合防控示范区工作指导方案》［17］、《全国慢性病预防控制工作规范（试行）》［18］等等。其特点在于［2］:

（1）坚持政府主导、部门协作，将营养改善和慢性病防治融入各项公共政策。多部门在环境整治、烟草控制、体育健身、营养改善等方面相继出台了一系列公共政策。

（2）着力构建上下联动、防治结合、中西医并重的慢性病防治体系和工作机制。积极地探索慢性病全程防治管理服务模式，推进分级诊疗制度。

（3）积极推进慢性病综合防治策略。广泛开展健康宣传教育，倡导全民健康生活方式，实施营养改善、癌症早诊早治、脑卒中、心血管病等疾病筛查干预等重大项目，以及“治未病”健康工程。

（4）不断提高慢性病防治决策的科学性。不断完善营养与慢性病监测网络，扩展监测内容和覆盖范围，开展居民死因监测、肿瘤随访登记、营养与慢性病监测等工作。

1.6 我国慢性病防控的难点

在现实的高危人群慢性病防控中，存在以下难点:

1.劳动力人群失控:这部分人群正处于事业的旺盛期，工作繁重、休息时间不固定、多重危险因素聚集、给药次数和给药时间不稳定，以及缺乏个体化医学指导使社区医师很难控制该人群的危险因素，做好预防工作。

2.危险因素信息交流受时间空间限制:目前，社区医师获得人体危险因素信息的唯一办法是被控人在规定的时间到规定的地点（医院）做体检。时间和空间限制了劳动力人群危险因素信息动态地（经常性体检）获得，限制了医师对被控人危险因素的实时控制。

3.缺乏有针对性、有效的干预措施和实践技术:全国慢性病社区综合防治示范点的工作总结出三个困难:一缺经费；二缺政策；三缺技术，缺人才也是一个难点，即社区医师整体能力不高。

4.社区医师工作量大，降低了慢性病监测数据的准确性和控制的有效性:社区医师要承担预防、保健、医疗、康复、健康教育、计划生育技术指导等职责，在没有现代医疗仪器的帮助下，慢性病防控工作效率不高，难以长期坚持。

目前，我国慢性病防控总体上说是官方重视、民众忽视；方法单一、效果有限；患者易控、高危难控。我国的慢性病防控国家政策缺少具有成本效益的干预措施投入，在落实发病率和死亡率上缺少成本效益政策。

1.7 社区在慢性病防控中的作用

世界上，依靠社区实现慢性病防控已有成功案例，如1972年，芬兰北卡社区慢性病防治项目（North Karelia Project）经过25年的长期干预，心血管疾病发生率下降68%［19］；我国大庆地区糖尿病防治研究（CDQDOS）经过20年的长期生活方式干预，糖尿病发生率下降51%［20］。

实践表明，社区在进行心脑血管疾病、糖尿病、慢性呼吸系疾病等慢性病的三级预防，以及高危人群危险因素的二级和一级预防是最为有效和经济的。

图2 北卡社区和全芬兰35-64岁冠心病死亡率

2 电子健康

2.1 电子健康政策

WHO定义电子健康（eHealth）是信息和通信技术（ICT）在健康领域的应用。第58届世界卫生大会（58thWHA）WHO对发展eHealth作出决议，要求成员国在长期卫生战略等7个方面有工作行动［21］。2013年，在66thWHA上提出eHealth的标准化［22］。2014年，WHO发布了一批包括远程、移动、电信通讯技术在内的血压、心电等低价eHealth产品。2005年，欧盟推出“电子健康行动计划2004-2010”包括电子健康基础建设、健康教育和疾病预防、发现和打造电子健康领域的示范案例，并总结推广。2012年，继续“电子健康行动计划2012-2020”。我国在“卫生事业发展“十二五”规划”的信息化重点是基层医疗卫生信息化和远程医疗系统，但随着我国解决轻重缓急之后，全面开展eHealth是适应世界卫生事业发展的必然趋势。

2.2 一种慢性病危险因素干预控制的eHealth系统

一种慢性病危险因素干预控制系统由人体系统（被控对象）、控制策略、比较器、标准（疾病防治指南）、干预执行等组成，如图3所示。该系统的输出X为表征人体状态的生理或生化参数（血压、血糖、心率、血脂、体重指数等）的状态变量。通过检测X与其正常范围（健康状态）xs作差值比较，比较结果输入到控制策略器进行危险因素分析，分析结果作为危险因素的控制量Y，该限制量通过强化干预或健康教育等措施对个体人生活方式等可控危险因素施以控制。

图3 慢性病危险因素干预控制

2.3 控制策略

控制策略是针对个体的一种控制方案，包括二值控制、PID控制等。二值控制是一种最简单的控制方案，就是当人体状态指标超过相关疾病防控指南，则采取干预措施，反之，不干预［21］。这种控制就是传统的医疗过程，不具有预防功能。PID控制是一种根据人体状态指标的当前值和过去值采取的干预策略［22］，即控制策略的时间序列有:

式中:P为比例系数矩阵，I为积分系数矩阵，D为微分系数矩阵。E（n）为偏差向量的当前值，E（n-1）为偏差向量的过去值，Y（n）为控制变量向量的当前值。这种控制策略采用了微分和积分两种控制，有超前控制和消偏差的作用，具有预防的功能。

2.4 人体模型

在PID控制策略设计中，人体模型是设计的基础，必须建立在人体模型的基础上才能设计PID控制策略。人体模型是一种非线性模型，可以用神经网络BP算法建立［23］，如图5所示。在这个模型中，输入层的输入有盐、谷物、蔬菜、水果、禽肉、蛋、鱼虾、豆、奶、油脂、动物内脏、运动、饮酒、吸烟等14种，输出层的输出有收缩压、舒张压、血糖、心率、BMI等5种。模型数据采集周期2周，连续10～12周。模型目标函数E = 1×10，用残差分析、配对t检验、皮尔森（Pearson）相关分析等方法检验模型的正确性。

2.5 危险因素实时监测分析系统

根据状态控制原理，将图3的慢性病危险因素状态反馈控制模式改造成图5所示的eHealth系统。该系统将前向通路和反馈通路用无线通讯的方式进行信息链接，将整个反馈控制模式系统分割为移动监控仪和社区监控工作站两部分。在硬件上，这两部分没有硬链接，可以实现在“任何地点任何时间”（Any Where Any Time）危险因素的监控。实际应用可以取得良好效果［24］。

危险因素监测分析系统是实现社区慢性病防治的物质基础。慢性病社区综合干预就是通过对人群的长期监测、系统地对个体（个人）和群体（防治对象）生理数据的收集、保存、传递、分析、管理，制订和实施个体慢性病防控计划，分析群体的慢性病发生发展趋势，为政府制订公共卫生政策提供依据。

信息监测分析系统的关键技术是信息的获取和分析。目前，社区医疗信息的获取主要是通过居民体检和医师随访，这两种方式都需要在特定的时间和特定的地点产生，降低了监测效率。因此，开发在“任何时间任何地点”获取医疗信息的技术是信息监测分析系统的关键技术之一。另一方面，目前危险因素分析的应用主要是为政府制定公共卫生政策服务，其技术主要是基于群体的流行病调查。在社区预防实践中，个体化的健康计划和实施措施对慢性病防控更具有意义。因此，个体化健康信息分析是信息监测分析系统的另一个关键技术。

图4 神经网络的人体模型

图5 危险因素监测分析系统

3 慢性病eHealth的几个关键技术

3.1 传感器

慢性病防制的关键是针对高危人群的一级预防，控制疾病的发生率。因此，开发个人、家庭、社区应用的医疗器械至关重要。WHO把“技术”作为2025年要达到的目标之一。就目前慢性病防制推进对技术要求包括血压计、体重计、血糖和血胆固醇检测仪（带试纸条）和尿白蛋白试纸条等。

［1］ World Health Organization，Global status report on noncommunicable diseases 2014 ［R］，Geneva，WHO，2014.

［2］ 中国卫生与计划生育委员会，中国居民营养与慢性病状况报告（2015）》 ［R］，北京，国家卫计委，2015.

［3］ 浙江省科技厅，浙江省代谢综合征流行现状及干预策略研究获得阶段性成果 ［R］，杭州，2011.从长期看血压、血糖和血脂的个体化和家庭化检测是非常频繁的，其传感器技术要求如下:

① 安全:在任何情况下，传感器都不能对人体造成伤害；

② 可靠:在任何情况下，检测出的参数数据是唯一对应的；

③ 方便:考虑使用者是非专业人士，不能有过于复杂的使用操作；

④ 便携:考虑在“任何时间任何地点”能检测数据，一定要便于携带；

⑤ 无创:为避免感染，要求传感器具有无创或少创特性；

⑥ 价廉:传感器价格必须控制在中等收入及以下的个体能够支付的水平。

目前，家用血压计已经达到上述要求；家用血糖仪为少创，基本可以满足上述要求；家用血脂仪处于空白状态。开发适宜于家庭的传感器对慢性病防治具有重要意义。

3.2 控制策略和人体建模

人体身体状态分为健康状态、高危状态和疾病状态三种，这些状态用血压、血糖、血脂、心率、体重指数（BMI）等生理生化指标进行判别，判别方法根据《中国高血压防治指南》和《中国糖尿病防治指南》中的正常范围（健康状态）、危险范围（高危状态）和诊断标准（疾病状态）。

将人体看作为一个系统，系统的输入是运动、饮食、吸烟、饮酒等生活行为，系统的输出是血压、血糖、血脂、心率、BMI等生理生化参数，输出受输入所控制。这样，通过控制人体运动、饮食、吸烟、饮酒等生活行为的限制量和需要量来维持或改变人体的血压、血糖、血脂、心率、BMI等保持或回归在健康状态。控制策略则根据血压、血糖、血脂、心率、BMI的当前量和变化率实现，这种根据人体状态生理参数当前量和变化率的控制策略称为状态控制［21］。

社区医师利用状态控制理论为每一个个体设计危险因素控制计划，控制目标是每一个受控个体的生理生化指标被控制在健康状态内，控制策略最简单的有二值控制，较复杂的PID控制，以及复杂的最优控制、模糊控制等。

3.3 互联网+eHealth

高危人群的慢性病危险因素控制的特点是在“任何时间任何地点”传递干预控制的信息，互联网及其相关APP是实现控制信息传递的物质条件。互联网+eHealth服务平台主要针对高危人群的云计算平台结构与实现（包括应用层、平台层、资源层、网络层、感知层的研发）、慢性病APP的监测、传输、控制、APP服务平台开发和实现。慢性病O2O模式主要针对高危人群和疾病人群与医护人员之间的请求与应答的信息交换，包括身体状态，生活行为干预和慢性病危险因素信息的采集、处理、传送、整合等。

3.4 药物电子辅助释放

给药依从性是慢性病三级预防的难点之一。大多数慢性病具有终身给药的特点，一旦停止给药，疾病重返。很多慢性病患者在疾病缠身时，治疗比较积极、配合。而当疾病有所缓解时，治疗比较消极、不配合。目前，我国慢性病的给药依从性不足20%，大多数的慢性病患者不能按时给药，其中有很多患者是由于工作紧张而不能按时给药。因此，开发不依赖人为意识而自动实现给药的装置在慢性病防治中就变得非常有意义［25］。

总体上，目前慢性病防制的技术手段不多，尤其是医疗器械的采用率不高，与临床医学的医疗器械采用的技术进步相比，预防医学明显不足。因此，以慢性病为突破口，开展针对个人、家庭、社区的医疗器械及其eHealth技术创新，对人类健康和健康产业的发展具有重要意义。

参考文献

［1］ World Health Organization，Global status report on noncommunicab le diseases 2014 ［R］，Geneva，WHO，2014.

［2］ 中国卫生与计划生育委员会，中国居民营养与慢性病状况报告（2015）》 ［R］，北京，国家卫计委，2015.

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eHealth in the Prevention and Control of Noncommunicable Diseases

BAO Jia-li，ZHENG Xiu-xiu
（Department of Public Health， School of Medicine， Zhejiang University， Hangzhou， 310058， China）

Noncommunicable diseases （referred to as chronic diseases，NCD） mainly refers to the disease of cardiovascular and brain，cancer，metabolic disease，COPD，etc. These diseases are a serious threat to human health，hinder the development of social and economic，and has attracted the attention of the international social. The international community and the Chinese government has decided to control NCD threat to human health and resisters the development of the society. In this paper，it is described that the current situation of NCD，controlled strategies in the domestic and foreign，and opportunities and challenges of the Internet+ and medical devices.

eHealth；Noncommunicable diseases； Community health engineering； Medical devices

浙江省医药卫生平台重点资助计划（2012ZDA011）