郜泉越　荀骞慧　靳文奎

关键词：新型冠状病毒肺炎 后疫情时代 分布式医疗 医疗器械 机械设备

中图分类号：TB47 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2022）07-0097-03

引言

二十一世纪是科技与信息化跨越式进步的时代，智能设备及人工智能（AI）的发展在不断为我们的生活带来便利。智能医疗器械也应运而生。其意在减少医护人员，或在无医护人员的介入下，自主完成检测、信息处理、分析判断、操纵控制等过程。对提高救助能力有着极大帮助。2020年初，新冠病毒席卷全球，世界各地的医疗卫生体系均遭受了严重的冲击。随着我国工业与信息技术技术的不断提升，抗击疫情的过程中，丰富的医疗器械发挥了巨大的作用。但在实践中，现有器械同样暴露出了许多问题，只有通过严谨、科学的设计，才可以利用现有的先进技术与传统医疗器械进行结合创新，达到更加优化的结果。

一、现有医疗机械在疫情中存在的弊端

根据《2019中国家用医疗器械行业分析报告》指出，虽然医疗器械有了显著进步，但仍处于不完善的局面。尤其在本次疫情中，暴露出部分医疗器械使用上的弊端，及医疗器械服务体系不完整的问题。

（一）医护人员自身安全感差

受感染的患者在治疗期间具有较高的传染风险，同时需要长时间的监测与照料。然而，目前我国大部分医疗器械的操作仍需要医护人员进行接触式或近距离操作。操作人员必须暴露在被感染的风险下，特殊情况下甚至需要与被污染的体液或排泄物进行直接接触。虽然严密的防护措施可以在一定程度上对医护人员进行保护，但仍对其生命安全造成了很大威胁。据报道，医护工作者在穿戴防护服、口罩等防护用具时会出现操作不便的现象，甚至会因为用具自身的缺陷，对使用者本身造成伤害。严密的防护设备加大了医护工作者操控、监测器械的难度，容易在紧张的救治环境中产生不必要的失误。

（二）医疗器械认知困难

医疗器械作为辅助医疗诊断和治疗的手段，已经成为医护人员进行日常治疗的必要辅助工具。然而，不正确的选择与操作会造成资源配置不合理和不可逆转的结局。2010年以来，WHO举行过四次全球医疗器械论坛[1]。与会代表包括政府、学术等各界人士，围绕WHA60·29决议，提出医疗器械面临的主要挑战就是医疗人员对于医疗器械的评价与获得不充分，造成利用率未达到预计期望。部分地区医疗人员对操作器材的认知水平与器材所需水平存在差距，使得许多功能无法进行实际应用，造成器材利用率低下甚至使用不合理。

（三）操作反馈的滞后性

受到机械元件特性和运作方式的影响，滞后性成为器械不可避免的问题之一。在救治过程中，尤其一些精细化操作上，在物理传动和计算能力不足的情况下，容易出现较大偏差和延时[2]。数据和操作的及时反馈与应用往往很大程度上影响治疗和救治的成功率。现有的传统医疗器械受各种因素的影响，无法通过监测范围内数据的变化指标“预测”出可能出现的风险，从而进行预警。而一些理疗辅助器械，例如医疗内窥镜等，则可通过电子甚至无线传导技术代替传统机械结构，不仅可以减小体积，还可以缩短响应延迟，从而达到在使用过程中减小创伤、提高精度的效果。例如，很多检测设备只能实现记录数据，出现异常时再进行报警。如将人工智能与检测器械进行结合，在经AI深度学习后，利用数据某一维度的指标出现异常前进行预警，将很大程度上降低某些疾病的发病程度。避免因为机械传动的滞后性，造成严重的后果。

（四）医疗器械服务匹配失调

在本次疫情中，许多地区出现了资源配置悬殊的现象[3]。通过对比全国部分省市卫生资源配置情况，可以看出，全国普遍存在医疗资源缺乏的现象。仅从人均床位及人均配置卫生技术人员这两项数据的情况可知，经济欠发达地区与经济发达地区的资源配置差异很大。一些经济较为落后的地区，由于政策、经费等问题，在出现重大公共卫生事件時，缺乏足够的基础设备和专业设备进行应用。而地区医疗资源丰富地区向周围地区供应时，无法做到及时转运和高效、合理分配，使救治在一定程度上造成延误。

部分地区的医疗水平和卫生技术人员的经验也出现了与发达地区较大的差异。因其长期依赖于区域内综合大型医院，不仅不会释放地区综合医院资源的冗余，还会在一定程度上增加地区医疗资源的压力。第七次全国人口普查结果显示，我国65岁以上人口比重已经达到13.50%。虽然人口增长速度明显放缓，但基于人口基数巨大这一特性，国内老龄化趋势仍处于逐步提高的阶段。受此影响，医疗资源的需求会呈现爆发式增长。但目前，我国人均医疗器械费用仅为6-8美元，仍处于较低水平。而同时期发达国家人均医疗器械费用已皆大于100美元。未来，老龄人口及基础疾病患者的治疗必然会向二三级医院导流分散，因此从现在开始就需要对资源配置的不合理的问题加以重视，更多注重借助信息技术使得资源应逐步向基层下沉，探索平衡地区和不同级别间医疗资源难题的解决方案仍任重道远。

二、信息技术引入分布式医疗产品

（一）医疗设备对技术的新需求

近年来，国家提出了《中国制造2025》《健康中国2030》等一系列针对医疗器械领域的战略计划，使得我国医疗器械产业出现了长足的发展。其中很重要的一点，就是要培育和发展我国新型医疗器械产业。在目前，我国信息技术飞速进步，人工智能与物联网等学科快速进步的整体局面下，传统医疗器械与信息技术结合的发展已然成为必然需求。在“互联网+”的大环境下，医疗器械将会变得更加“智能”和“高效”。微型化也会使得更多设施的应用场景由医院走入家庭。在物联网设备的帮助下，更多监测和治疗可以由原来医院集中完成的方式转变为分布模式。不仅能够优化医疗资源利用效率，也会使患者的体验感大大增强。

（二）5G通信技术的特点

第五代通信技术（5G）是目前最先进、最具有代表性的民用通信技术。是支持万物互联、深度交互、信息技术发展的坚实基础。总的来说，结合5G技术的特点，医疗器械的创新可以归纳为以下几点进步：首先，“高速度”。相较于以往，更高的传输速度使得数据和操作可以高效的完成传输和应用，为减少处理时间和滞后表现带来可能，显著提升交互操作的流畅程度;第二，“泛在网”。随着业务的发展，网络需要满足更多时段、地域的使用要求。这使得物联网设备与分布式医疗体系的结合建设，成为可能。人们可以通过器械和5G技术，随时随地进行数据监测和分析;第三，“万物互联”。大部分传统医疗器械的远程控制问题因此可以得到有效解决。也能让更多的医疗器械实行联合监测、处理，实现更加全面、私人化的医疗;第五，“低功耗”，低功耗使得产品可以减少对于供能系统的依赖性，从而在微型化和高续航能力上更上一层楼[4]。

（三）智能穿戴产品与分布式医疗体系理念的契合

智能穿戴产品如今已经遍布我们生活的各种场景，与此同时，很多大型检测设备的微型化也逐渐完善。因此，利用穿戴设备进行身体指标的实时检测已经成为未来趋势之一。[5]分布式医疗概念与如今智能穿戴设备的产品理念不谋而合。伴随着信息化和数据化的不断加速，智能穿戴设备利用其高拓展、微小化、便携性等特点，保证用户体验感的同时，旨在构建高效、实时、安全、舒适的生活场景[6]。在提高检测精度的前提下，可以利用智能穿戴设备介入治疗康复体系，对患者的身体指标进行实时全 时监测，并利用智能程序进行分析与预警。必要时，还可以利用智能程序进行远程急救呼叫。这样的数据监测可以让患者免去往返于家-医院的路程奔波，还可以将医院资源配置于更加紧急的病患。在治疗康复中通过“云服务”的介入，相较于传统纸质手写文档，能够拥有更长的记忆时间。将数据与病例上传到云端，不仅可以随时下载，还能够在出现紧急状况下，及时提档，对更多监测数据进行快速整合分析，为治疗提供更加全面合理的建议和数据。

三、分布式医疗体系下产品系统设计

国家卫生健康委指出应对复杂多变的疫情，需要充分利用、发挥信息化在辅助突发公共卫生时间研判、创新诊疗模式、提升服务效率等方面的作用。各大医疗机构迅疾开展远程诊疗业务及线上问诊平台[7]。自1988年美国提出了远程医疗（Telemedicine）这一概念，欧美国家在这一项目探索已久。后疫情时代分布式医疗体系，即利用现有信息技术与医疗理念相结合，构建一套可供医患之间进行更为便捷高效的沟通体系，解决有长期就医需求的患者在后疫情时代，因医疗资源短缺、出行不便造成的就医困难、沟通受阻、无人看护等问题。同时，还可以对分布式医疗在国内的可实施性进行研究，从以下四个角度进行设计分析，从而探索如何设计后疫情时代下更为可靠的家庭医生体系。

（一）长期监测兼顾设备便携性

分布式医疗体系的初衷将是医疗检测等功能从医院分散到患者日常活动中，从而减轻医疗资源分配的压力和患者就医困难的问题。在我国目前的就医模式影响下，患者与医院间存在着很大的信息缺不对称性[8]。缺乏基础医疗知识的患者更多依靠主观感受与猜测为医生提供信息。而医生在诊断过程中，仅靠描述和短时间的观察，更容易造成误诊[8]。这就需要一种能够实现长期监测并兼顾便携性的设备。不仅需要保证监测数据的准确性，更要减少设备对于患者日常生活的影响，甚至融入其中。基于物联网的小型检测系统可以通过集成小型或微型化生理传感器的手表、项链等物联网设备，通过蓝牙、无线网络与智能终端连接，不断监测身体数据。并利用GPS网络实时更新位置信息。大数据的兴起和不断成熟的人工智能技术也能为数据处提供高效性与准确性。借助手机App或智能终端控制软件，上传至云端平台。在患者进行日常活动的同时，将“24×7”不间断数据监测变为可能。

很多健康监测App已经建立了较为科学的风险评级系统。借助人工智能（AI）的快速分析处理，可以将数据处理标准分为“正常”“异常”“有风险”和“较严重”等多個等级，对使用者进行健康干预。前两级属于较轻情况，系统仅会提供建议与预警。“有风险”一级则会在前一级基础上，为患者联系预约医生进行线上/线下排查治疗。最后一级由于情况较为严重，系统会自动帮助病患呼叫急救，实现最快救援。所有评估和报告也都能够及时传送到医生和患者手中。

除此以外，更多的物联网设备也将被整合起来，进行更加综合性观测监控。类似语音助手的交互模式还会进行主动性与被动性日常数据录入，实现数据的高效、双向、实时输出[9]。结合物联网设备下的分布式医疗体系，不仅可以大大释放医疗资源压力，同时可以更加全面、详实地记录患者的生理数据，为诊疗提供更多数据支撑[10]。

（二）利用人工智能构建智慧平台

造成就医拥挤的主要痛点就在于，传统医疗模式下诊疗环节中对于医护人员的依赖性过高。而国内病患基数大，长期存在着病患等待医护人员进行诊疗、救治的难题。在后疫情时代下，如将一些基础性保障功能交由无人设备完成，即可减少对于医护人员的占用率，从而安全、高效的完成工作。人工智能（AI）作为新兴科技已经进入了公众的视线，其通过大数据处理，可以将病情和反馈的身体数据进行有效的处理。此次疫情中，人工智能技术也运用在肺部CT的初步判断中。除了将物联网设备接入云系统外，有些App已经利用AI系统进行智能导诊，有效解决导诊对于医护人员的占用问题，化解患者专业知识不足而表述不清而出现贻误病情的可能。

（三）药物配送的及时性及可达性

分布式医疗体系的构建，除了要将问诊及监测功能进行远程化处理，还要考虑到救治及药物配送问题。由于城市的汽车保有量急剧增加，受交通问题和道路问题的影响，传统急救运输工具已无法实现快速转运。并且，很多偏远地区由于距离问题无法短时间内到达。利用无人机及无人控制技术的蓬勃发展，可以实现将药物直接送至患者手中，从而避免在最终环节仍需要回归医院。可以由此设计出一套将区域内医疗药品整合调配的系统，在线上问诊结束后，以各级医院作为配送集散地，通过无人设备进行运输与中转，就近配送服务范围内的患者，及时送至目的地[11]。由于中低空范围内几乎没有障碍物，可以实现中高速移动运输。既保证运输效率，又拥有较高的安全性。

（四）非接触性互动功能

后疫情时代，人们对于公共接触风险问题越来越重视。医生与病患、医生与医疗设备的接触都在无形中增大了感染风险。首先，分布式医疗产品力图在医生与病患之间，通过实体产品与智能技术的配合，既保证了病患的诊治，又确保了医生自身的安全。2014年贝勒医学院在埃博拉疫情中研发了“紧急智能仓”，如图1，除配备相应保障措施外，还利用智能程序和模块化系统，进行监测和保障。疫情期间，美国也使用由集装箱生化隔离系统改良的“无人舱”（CBCS）等一系列医疗设备，从“钻石公主”号邮轮上将已感染新冠的美国公民顺利转运回国进行治疗[12]。这些设备有效地降低了医护工作者和公众的感染风险。针对于我国目前“内防反弹，外防输入”的疫情平稳阶段，面对一些零星出现病例的地区，将类似封闭式治疗系统投入使用，具有很大的参考价值。

而在医生与医疗设备之间，考虑到使用可达性及用户接受程度等问题，类似语音控制、手势操作作为非接触式操作最简便的方式，具有操作简单，适用人群广泛等优势[13-14]。例如，对于语音识别与控制技术的应用，仍处于探索阶段。声音作为人类获取信息的重要途径，也是产品的附加属性之一。心理学家赤瑞特拉通过实验证实：人类约有11%的信息是通过听觉获取的，是人类仅次于视觉的第二大获取信息的途径[15]。在语音交互系统的帮助下，不仅可以有效增强使用者的感官体验，也会减少接触造成交叉感染的风险。通过特定语句唤醒语音系统后，患者可以在任何地点，控制系统下的物联网设备并将自己的状况、饮食等进行记录;医生也可以通过智能系统，将病历与报告进行上传至系统[16]。由于仅仅使用麦克风和智能终端，让使用中对于接触公用设施的次数相较于传统手写或电脑输入大大降低。既减少了公共接触风险，还可以减轻医生负担，增加效率。例如手术场景下，也可以利用语音助手及机械手臂进行协助器材的拿取，减少医护人员到场数量，降低感染风险[17]。在人工智能的加持下，通过深度学习，语音助手可以很大程度上提高精度和识别效率，对于不同语种，尤其是较为难处理的方言也能实现精确识别。

结论

我国作为人口大国，医疗问题关乎民生。随着疫情防控的常态化和国内老龄人口数量的剧增，分布式医疗模式必然会成为未来发展的主要趋势。将集中的医院治疗进行分散处理，不仅减少了交叉感染风险，更释放了大量医疗资源冗余。使更多资源集中于更为紧急的抢救中。本文通过挖掘医疗产品弊端，对未来医疗产品的发展及应用进行展望。后疫情时代，5G技术对于智能医疗器械的设计与研究，将带来巨大的变革。相关产品与信息化技术的耦合，也会打开我国医疗体系改革与完善的新思路。