后疫情时代的智能急诊医疗体系建设展望

江 华,刘 展,王 凯,孙明伟,蔡 斌,柳 岸,曾 俊

(1.四川省医学科学院·四川省人民医院 a.急诊医学与灾难医学研究所,b.四川省急危重症临床研究中心,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,在新冠病毒疫情的冲击下,急诊患者急剧增加、医疗资源紧缺等问题日趋严重。随着疫情的逐步控制和政策的转变,我们已经进入了一个新的时代——“后疫情时代”,然而新冠病毒的冲击仍在持续,急诊医疗体系(Emergency medical service system)作为挽救生命、应对疫情的重要防线面临着巨大挑战,现有的急诊医疗资源配置、急救网络体系等都难以满足社会对急诊医疗服务需求的快速增长[1]。传统急诊医疗体系由于信息化、智能化水平不高导致诸多问题,如:紧急医学救援场景下常常由于信息传输障碍导致沟通不畅,无法及时开展救援;院前院内不能进行数据无缝传输导致无法高效、序贯协同救援,易错过最佳救援时间;急危重症患者病情复杂紧急,人工智能、大数据等技术当前主要在智能辅助决策边缘探索,同临床实际仍有较大距离。但在5G、AI、大数据等技术迅猛发展的背景下,急诊医疗体系正积极应用新兴技术推进智能化为医护人员和病患提供更全面的医疗服务[2]。本文将从急诊医疗体系现状出发,阐述后疫情时代智能急诊医疗体系的研究、应用现状和面临的挑战,并提出可能的建设方案。

1 急诊医疗体系现状

我国急诊持续数十年的发展,形成了以院前急救、院内急诊和急诊ICU为核心的急诊医疗体系。院前急救体系及院内救治是构成急诊医疗急救体系的主要组成部分,进一步实现二者的无缝链接则是科学构建急诊医疗体系的关键环节[3]。目前国际上主要有两大急诊医疗体系:即美英模式和德法模式。前者的特点是“将患者带往医院”,强调在现场紧急处理后尽快把伤员安全转运至医院再行有效治疗,急救人员以完成规范步骤为主,现场急救时间一般在30分钟之内,以最短的时间将患者送往医院;后者则是“将医院送至患者身边”,强调医院抢救小组尽快到达现场进行救治,再转运患者至医院继续治疗,急救医师以稳定患者生命体征为主,现场急救平均时间大于30分钟[4]。

中国目前的急诊医疗体系总体上介于两者之间。当前我国院前急救管理模式可以分为6种类型,分别是单纯型模式、指挥型模式、独立型模式、依附型模式、消防合作模式和联动型模式,这些类型均存在与院内的信息沟通不畅通的问题[5];院内急救主要以急诊科为主导,主要有3种模式:①独立型模式:医护人员相对固定“通常以内科为主”多为非创伤专业;②轮转型模式:急诊外科的工作由各专科轮转医师完成,轮转的医师对本专业以外的创伤不甚熟悉,缺乏系统的创伤医学知识;③创伤主导型模式:创伤专业医师主导急诊科的创伤急救[6]。在我国,由于大多数城市和地区的院前急救体系和院内急救体系属于相对独立运行、各自发展的状态,院前与院内尚未形成有效的衔接机制。院前急救人员与院内救治医生缺乏信息沟通,往往使医院不能在患者到达前完成必要的准备,最终可能导致患者无法在最短时间内被转运到最适宜的医院接受最有效的治疗[7]。为进一步提高院前和院内协同救治能力,加强急诊多学科合作,构建科学、合理、高效的急诊医疗体系,2017年吕传柱教授、于学忠教授、陈玉国教授联合向国家卫生健康委员会医政医管局建议加强急诊与院前急救的大平台建设,同年国家卫计委医改局委托中华医学会急诊医学分会起草《进一步加强急诊与院前急救大平台建设的指导意见》,以推进我国急诊医疗体系在新环境、新时代的发展[8]。

2 智能急诊医疗体系的研究和应用现状

在后疫情时代,急诊医疗体系应通过智能化方式对急诊急救流程进行优化,以提高效率和质量。该体系包括多个组成部分,例如5G急救车、5G紧急救援、智能化的医疗装备等,都可以通过5G、物联网、人工智能等技术实现智能化,为急诊医疗提供支持。新兴技术在急诊医疗体系的应用主要体现在紧急医学救援、院前院内协同、急危重症辅助决策等领域。

2.1 紧急医学救援我国紧急医学救援相对起步较晚,体系建设发展相对滞后。随着信息化及智能化技术的发挥,我国紧急医学救援能力逐步提升,但仍然存在一些问题和挑战:其中包括急救资源优先级设置不清、调度员和呼救者沟通效率低、没有统一规范,专业救援队伍严重缺乏,信息化能力不足等,造成指挥不力、救援资源浪费或不足、急重症救援对象得不到充足的资源支持[9]。

5G通信具有大带宽、低延时、广连接的优势,使得紧急医学救援的信息快速传递和沟通得以实现。2019年6月17日发生的四川省宜宾市长宁县地震中,四川省人民医院启动新建的5G紧急医学救援系统对灾区进行了救援行动,信息化的发展集多名后方专家的智慧于前方快反分队所用,改变了以往的会诊和救援队伍派出模型。5G投入实战,解决了从前救援过程中信息化管理程度不高,前后方需求信息不对称等问题,正是因为5G的运用,快反分队的作用才得以实现和发挥,这也是全球范围内5G紧急医学救援的首次运用对严重多发伤危重症患者进行了远程会诊、伤情评估以及直升机转运,最终挽救了患者生命[10]。

由于无人机具备垂直起降、机动性强等特点,随着无人机载重的提升,无人机救护车的概念被多个国家相继提出[11],无人机救护车的使用有利于解决伤员的快速转运问题,从而突破交通状况和地理环境对地面救护车的限制。除此之外,在本次新冠疫情期间,我国多地使用无人机对社区人员进行监控和管理,减少人与人之间的接触,在本次突发公共卫生事件中发挥了重要作用[12]。

2.2 院前院内协同开展院内与院前急救平台的信息互动共享,使患者的基本信息能提前传送到院内急诊信息平台,为院内的高效、续贯抢救提供了很好的基础。但我国的院前急救体系建设和实现“院内—院前”的无缝衔接仍然任重而道远[13]。浙江大学第二附属医院研发了基于5G技术建设的院前-院内急诊医疗服务平台,由5G救护车、5G全景VR实时显示系统、5G远程超声检查系统、医用无人机系统、5G急救指挥平台五个部分组成,实现医疗大数据互联互通,实现急诊专家远程指导、诊断和处置,对提升院前急救水平和保障患者生命安全具有重要意义[14]。苏州市实现院前急救、院内急诊抢救和5大专科中心之间的协同救治建设为目标,构建智慧急救一体化信息系统,建立城市多中心疾病协同救治体系。实现了救护车的数字化改造和设备信息的集成,并以全结构化的急救电子病历为基础,实时传输反映患者生命体征的相关数据到接诊医院[15]。张洪剑等[16]将脑卒中患者院前临床表现与卒中急救地图、交通情况等相结合,使用人工智能技术构建脑卒中智能预警系统,可优化院前院内衔接流程,缩短救治时间,提高救治效率。

2.3 急危重症辅助决策急危重症是科研人员最早尝试人工智能技术的领域之一,早在1990年代,美国就提出基于决策树模型,以氧输送达标为核心标准的ICU床旁复苏决策支持系统[17]。张薇等通过构建急腹症知识图谱,并运用自然语言处理技术生成辅助诊断提示文本,完成了从主诉/病史、查体到诊断过程的急腹症AI辅助诊断系统,极大提高了急腹症的诊断效率和诊疗水平[18]。胸痛是急诊医疗的常见症状之一,病因多、病情紧急,诊断筛查困难。Than等[19]通过构建梯度提升模型计算心肌缺血损伤指数(myocardial ischemic injury index,MI3)来预测患者I型急性心肌梗死的风险。结果显示,MI3具有良好的预测性能,验证组AUC=0.963,其判定表现优于欧洲心脏病学会(European society of cardiology,ESC)指南推荐的0 h/3 h超敏肌钙蛋白速排查方案。在上消化道出血患者中,早期识别高危人群并进行干预有助于改善预后、降低病死率。Seo等[20]通过构建4种机器学习模型预测初始稳定上消化道出血患者发生不良事件的可能性,并与临床常用格拉斯哥Blatchford评分(glasgow blatchford scale,GBS)、Rockall评分进行比较,结果显示,预测死亡风险方面机器学习模型性能更高(AUC:0.917 比 0.710、0.693)

3 智能化急诊医疗体系的挑战与展望

在后疫情时代,越来越多的研究表明5G、AI等新兴技术对急诊医疗体系的优化具有巨大潜力,但依然面临许多亟待解决的问题:如5G维护成本高,启动时调试时间长,大型灾难面前也不是一台5G急救车、无人机和一个临时基站可以解决的;如当前院前设备厂商和院内信息化系统厂商众多,为形成市场壁垒造成的数据接口不统一,导致院前院内医疗信息化数据通信成本较高,无法真正做到互联互通;如AI技术应用仍局限于当前的数据质量、隐私保护及应用于临床的法律问题和保障措施[21～23]。

虽然当前新型技术在急诊医疗体系的应用多是由点及面的尝试,但是星星之火可以燎原,在后疫情时代,越来越多的证据表明新兴技术在优化急诊医疗体系方面具有巨大优势,我国急诊急救领域的先驱对此作出了巨大贡献。于学忠教授[24]提出的急诊医学体系的3.0时代,为患者提供最佳、最快、最安全的服务,提高救治成功率,降低致残率与病死率;吕传柱教授[25]牵头提出以互联网为抓手,通过大数据、信息化手段,实现院前院内救治一体化急诊急救大平台。急诊大数据挖掘和 5G 技术在院前急救、院内急诊、EICU的应用案例越来越多,远程手术、无人机等新兴项目也为急诊医学3.0扩展了极大的想象空间[26～28],新兴技术的应用已成为急诊医疗体系发展的助推器,以点带面推动整个急诊医疗体系的完善与提升。除此之外,还应重视急救分类救护,合理配置急诊急救资源,加快指挥调度、院前急救、社会急救、院内急诊等环节的标准和制度的制定,丰富急诊医学的内涵,建立急诊医学的规范,进而带动整个急诊医疗体系的发展。

综上,推进医疗领域5G、人工智能等技术的应用服务,研发基于新兴技术的急诊急救信息化系统、医疗设备、急诊急救辅助决策系统,加强5G、互联网、人工智能的融合与应用,是后疫情时代智能急诊急救体系建设的着力点,也是智慧医疗发展的重要方向之一,借助新兴技术手段打造空地一体化的智能急诊医疗体系,推进院前院内数据接口、内外网无缝对接的标准化建设,对突发公共卫生事件能够实现大面积态势感知、合理调度医疗资源、信息及时发布等功能,构建及时、精准、智能的急诊医疗体系,提升重大突发公共卫生事件的处置能力和救治效率,才能真正将急诊医疗体系建设落到实处。