院前智能自测、院中自动筛查、院后全程管控……在新冠肺炎抗疫战斗中,智能化解决方案发挥着重要作用。

记者/李荔 编辑/刘昭

新媒体编辑/陈炫之

【采访专家】

数千张CT快速筛查、数万康复者长期监测……董家鸿院士谈武汉前线智能防控

董家鸿

中国工程院院士、清华大学临床医学院院长、北京清华长庚医院院长、清华大学精准医学研究院院长。国际著名肝胆外科专家和肝脏移植专家,首次提出"精准外科"新理念,创立了精准肝胆外科范式。

(中国科协调宣部、中国科协科学技术传播中心推荐专家)

疫情期间,一大波"黑科技"大显神通,筑牢了疫情防控圈。从居家自测的"新型冠状病毒肺炎自测评估系统",到20秒内可自动筛查疑似新冠肺炎患者的"人工智能新冠肺炎诊断系统",再到精准高效的"康复人群信息化智能管控系统"等,数十项由清华大学团队主持研发的新技术和新应用在这场抗击疫情战斗的各个环节发挥着卓有成效的作用。

新冠肺炎期间,中国工程院院士、清华大学临床医学院院长董家鸿曾带领团队奔赴武汉开展实施智能化防控体系的建立,并一直在鄂协同开展救治工作。3月15日,远在武汉的董家鸿院士通过视频连线接受了记者的采访,详细介绍了其团队奔赴武汉建立的"智能化疫情防控体系"的最新进展,并就民众关心的后疫情阶段下的反思和全球疫情下的中国经验共享等问题进行了回应。

院前:自测系统防扩散,智能防控助追踪

董家鸿院士说,新冠肺炎爆发初期,从医院接诊的实际情况看,存在大量人群涌入医院排查新冠病毒感染的现象,极大地增加了非新冠感染人群在医院里交叉感染的风险;同时,导致医疗机构超负荷运行、诊疗效率降低、防疫物资严重浪费,给医院和社会造成极大压力。

面对近期来势汹汹的疫情,由清华大学精准医学研究院、人工智能研究院与附属北京清华长庚医院共同研发的"新型冠状病毒肺炎自测评估系统"(以下简称"新冠自测系统"),最首要的任务就是让群众具有自我健康评估能力,理性地做出保健和就医选择,避免不必要的恐慌。

数千张CT快速筛查、数万康复者长期监测……董家鸿院士谈武汉前线智能防控

▲"新型冠状病毒肺炎自测评估系统"2月1日正式上线。图为手机截屏

"新冠自测系统"的上线具有多方面重要意义。通过自测,可以强化大众对新冠肺炎的科学认识,帮助大家做好就医前的居家分诊,让医疗机构有限的人力、物力更加精准地投入到确诊/疑似患者,尤其是重症患者身上,避免不必要的交叉感染,有效遏制新冠肺炎疫情蔓延扩散。

居民登陆"新冠自测系统",根据自身实际情况,在线回答问题后,系统将进行智能分析,做出患病风险层级评估并给出保健和就医指导意见。同时,这套"新冠自测系统"自上线后,直接免费分享给全球使用,目前,已经有20个国家累计一千余万人次应用了新冠肺炎自测评估软件。

未来,他们希望这套系统可以应用到全民个人健康状况的评估,并将设计出针对不同疾病高风险人群,比如心血管疾病、肺病、肿瘤等高风险人群的自测评估系统。

第二个产品是针对社区的智能疫情防控系统。该系统主要是通过让社区居民自主测评,自动上报到社区中心的终端。这种智能化的手段替代了传统人工效率低、容易疏漏的缺点,实现社区全人群的动态监测和追踪管控,大大提高了社区管控的精准度和效率。

院中:智能分诊降负荷、自动筛查助诊断

针对大量人群流入医院造成交叉感染的问题,清华大学研发了"智能门诊预检分诊系统"。这套系统能够快速精准地将就医人群根据感染的风险高低进行分类,感染风险高的到发热门诊,感染风险的低的到一般门诊。这样既快速地避免了交叉感染,同时也降低了发热门诊的负荷。

同时,针对疑似新冠肺炎患者的筛查问题,清华大学仅用15天就研发成功了人工智能新冠肺炎诊断系统。这套系统采用了特殊算法、高级算法、立体定量等多种核心技术,仅10秒就可以对新冠肺炎CT影像做出智能化诊断与定量评价。目前已经有三万多例诊断应用,诊断准确率达到98%。

数千张CT快速筛查、数万康复者长期监测……董家鸿院士谈武汉前线智能防控

▲智能诊断系统部署在中南医院

董家鸿院士介绍,CT扫描目前已是新冠肺炎诊断的重要环节,但在影像诊断过程中,每位患者的CT检查多达几百幅甚至上千幅图像,医师要从庞杂的图像特征中筛选出新冠肺炎所具有的特征,不仅要具备肺炎诊断经验,还需要相当长的观察时间,这严重影响病例筛查效率。这套智能新冠肺炎的诊断系统,可以把病人的资料,包括流行病学史、症状和 CT影像导入到CT系统里。这一系统极大地提高医院对新冠肺炎的诊断效率,为快速及时的救治提供了基础。同时它能够提高基层医生的诊断能力,使得像二级医院或者社区医院,这些缺乏经验的医疗机构的医生,也能够通过人工智能辅助诊断系统进行整体诊断。

不仅如此,清华大学团队还研发应用了隔离病房里的移动生理指标监测系统。目前这一系统可无线监测一些重要指标,比如监测隔离病房里病人的体温、心电、心率、呼吸以及氧饱和度等,可避免医生、医护人员和病人的直接暴露,降低了院内感染的风险,同时还可以持续的提供病人身体指标,为病情的准确判断和治疗的决策提供依据。

此外,隔离病房里的机器人、取咽拭子机器人等智能设备正在临床测试当中。

院中:高通量数据传输,远程会诊无延时

2月25日,董家鸿院士到武汉雷神山医院慰问医护人员,为医院新冠肺炎危重症患者进行5G远程会诊。

提到目前远程医疗最大的难点,董家鸿院士说,一是病人的信息量很大,高通量的传输需要保真。比如图像的传输需要保真清晰,患者肺部CT标准影像会包含5000到6000张连续图片,文件容量多达几百兆,以往的技术很难实现大规模数据传输。二是延迟问题使双方交互存在障碍。

此次研发的远程移动协同诊疗系统克服了这几个问题,一是应用了先进的数据压缩技术,保证庞大数据通畅传输的同时,实现了超低时延的传输,远程专家实时同步参与诊疗;二是使用了独创的影像增强算法,全面提升了远程端影像清晰度,让远程专家可以看到和原图一样清晰的CT影像;三是视频图像的冻结技术,让远程医生可以冻结影像资料,进行标注和操作指导;四是全球多节点覆盖,实现包括亚洲、欧洲、美洲等跨洲的高清音视频沟通。

这套系统应用后,提高了我国社区病人的管控效率和精准性,提高了定点医院病人救治的效能,还提高了基层医院的诊治能力。目前,这套远程会诊系统已经在5家医院应用,董家鸿院士参与的4个病例诊疗中有两个通过会诊调整治疗方案,加速了病人的康复。3月16日,他们还会在雷神山医院,针对危重的病人,进行北京、上海、美国、澳洲等专家的联合会诊。

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▲在雷神山医院开展远程会诊

院后:全流程康复管控,其他慢病可借鉴

在武汉疫区,病人康复后还要到隔离点再隔离14天。此前,前线工作人员在隔离区仅靠人力去了解康复人群健康状况,信息汇总困难,且效率低。

董家鸿院士团队到武汉以后,通过与当地政府、一线医生座谈和社区调研后,应急花了两天时间成功研发了"隔离区康复人群智能护航系统",实现了对庞大康复人群的统一管理、实时监测和长期随访观察,评估和掌握康复者受损的器官功能及全身健康的恢复情况。目前,这一系统管理了95个隔离区、1.1万名康复患者,为全人群精准管控提供了高效手段。

数千张CT快速筛查、数万康复者长期监测……董家鸿院士谈武汉前线智能防控

▲在没有"院后隔离区康复人群的智能护航系统"之前,收集、处理一大堆纸质材料是武昌区积玉桥街社区卫生服务中心之前的管理方法。

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▲武昌区积玉桥街社区卫生服务中心已启用智能护航系统来管理隔离人员

每个康复者可通过智能手机终端的问卷对自我健康状况进行评估,这些评估检测的结果会共享到智能平台,再汇总到每一个隔离区的终端,终端的医生和护士以及管理人员就会了解隔离区所有康复者的状况。而每一个隔离区的信息又汇集到区卫健委、区政府,各方都可及时掌握康复全人群的健康状况。不仅如此,这一平台还可以统计每个隔离点床位的情况,预计康复者出院的情况,从而可辅助开展精准地资源调配。

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▲社区医生使用"院后隔离区康复人群智能护航系统"的管理界面,为保护康复者隐私已模糊处理掉了敏感信息。

此外,隔离区的康复者还可以通过平台,在隔离区与网格管理员、医生和护士进行互动和信息交互。比如向隔离区的管理员求助医疗方面或者生活上的帮助,提高康复人群在隔离区生活的个人体验感和满意度。

未来,这个系统还预计为每一个康复者提供长期的观察,直至最终健康。比如一年后,康复者的健康状况如何?平台还会定时的提醒这些患者做定期的随诊,到医院去复查等,并进行全程管理,保证每一个病人能够完全康复。

事实上,这个系统对其他疾病也有普适性。一直以来,术后的管理是我国医疗体系中普遍存在的短板。通过康复人群管理系统就可以实现病人的全程管理以及动态监控,尽早的发现新的问题并及时处理,这样就可以大大的提高治疗的效果。他们希望这一系统将来能为我国全人群、全周期、全方位的康复健康管理做出一些贡献。

中国后疫情阶段下的反思和中国经验分享

"在后疫情阶段,党中央一定会组织全国的专家和领导以及相关人员来复盘、反思。" 董家鸿说,他个人对疫情认识体会比较深的是:第一,新冠肺炎期间,我国的疾控体系存在严重的短板,包括疫情直报体系,整个疫情防控的分级诊疗体系、指挥体系等都值得反思。

二是这次疫情非常清楚地暴露了我国大部分社区医疗体系非常薄弱。社区医疗体系作为疫情防控的第一道防火墙,在此次疫情当中基本没有起到作用,处于"失守"的状态。像武汉暴露问题比较严重的是,大量的病人都没有通过社区接诊,而是直接涌向了大医院,导致武汉大医院被挤爆,诊疗瘫痪,并使得院内交叉感染非常严重。

同时,在一些地方的大医院里,针对传染病的治疗防控设施也存在严重的不足。很多医院都是疫情来了之后,才紧急地根据防控的要求,改造发热门诊和隔离留观区。

董家鸿院士认为,医和卫联动、融合也值得反思。公共卫生系统如何能够深入到基层、社区,如何跟医生们一起来发现疫情的苗头并进行防控也尤为关键。未来,我国应着重考虑建强、建大公共卫生系统,分级诊疗体系,特别是要完善社区的诊疗。

眼下,中国正在为世界各个地方的应急防疫提供帮助。针对这些智能化疫情系统输出到世界各国的问题,董家鸿院士也做出了回应。

他说,中国经验,在应对全球疫情方面,具有非常重要的借鉴价值。我国在前期新冠肺炎病人救治当中所获得的很多经验,可以被国际社会所采纳。比如建方舱医院、对轻症病人的隔离处理、对重症病人的积极监护治疗等。尤其在早期的干预,防止病人的重症化,是降低死亡率的最主要的策略。

董家鸿院士说,目前,针对当前全球疫情蔓延的趋势,他们的这些智能产品已经在全球范围免费分享,为全球防控做出中国贡献。其中人工智能诊断系统已经分享到美国、意大利、韩国等多个国家。目前,美国麻省理工学院和斯坦福大学提出要与他们合作,希望通过分享,他们可以在此基础上做一些更适合美国国情的 "在地化"开发。

而目前"新冠肺炎自测评估系统"免费提供了英语、日语、韩语、波斯语和意大利语等5个语种的版本,基本覆盖了大部分的各国民族所需。任何全球的居民只要从网络上下载就可以自测。同时,团队也在持续关注非洲的进展,未来需要的话,他们还会面向非洲进行相应的版本翻译。

数千张CT快速筛查、数万康复者长期监测……董家鸿院士谈武汉前线智能防控

出品:科普中央厨房

监制:北京科技报 | 科学加客户端

来源: 科普中央厨房

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图文简介

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