2019年12月以來，湖北省武漢市陸續(xù)發(fā)現(xiàn)新型冠狀病毒肺炎患者，并逐漸波及全國及境外。2020年3月11日，世界衛(wèi)生組織正式宣布新型冠狀病毒為全球大流行病。新型冠狀病毒感染患者從輕癥發(fā)展到重癥中位時(shí)間為7～8天，17%～29%的患者會(huì)進(jìn)展為急性呼吸窘迫綜合征，11%的病人出現(xiàn)多臟器功能衰竭，26.1%～32%的患者轉(zhuǎn)入重癥監(jiān)護(hù)室。目前針對新冠病毒無特效藥，治療的重點(diǎn)就是及時(shí)臟器功能支持治療，尤其是對于病情急性惡化的病人（3天內(nèi)出現(xiàn)呼吸衰竭），86.9%的患者需盡快給予高級支持治療。患者病程進(jìn)展極快導(dǎo)致傳統(tǒng)病情監(jiān)測體系難以在重大傳染病發(fā)生的早期及時(shí)監(jiān)測預(yù)警和應(yīng)對，特別是危重癥患者病情惡化的延遲發(fā)現(xiàn)會(huì)增加病死率。中日友好醫(yī)院援鄂醫(yī)療隊(duì)引用快速反應(yīng)體系，短時(shí)間內(nèi)完成傳染病患者專用病情監(jiān)測體系的初步建設(shè)。本項(xiàng)目擬通過開展基于患者生命體征監(jiān)測的快速急救智能預(yù)警研究，實(shí)現(xiàn)對患者病情進(jìn)行高效分級監(jiān)測，并將該模式規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，從而實(shí)現(xiàn)以醫(yī)院為基礎(chǔ)的新發(fā)重大傳染病預(yù)警、應(yīng)對和運(yùn)營優(yōu)化。

1.基于患者生命體征監(jiān)測的快速急救智能預(yù)警技術(shù)研究

本項(xiàng)目針對快速反應(yīng)系統(tǒng)中的觸發(fā)機(jī)制，開展基于新冠肺炎患者生命體征監(jiān)測的快速急救智能預(yù)警手段研究。研究住院患者生命體征數(shù)據(jù)的云端自動(dòng)采集和清洗標(biāo)注方法，構(gòu)建患者生命體征大數(shù)據(jù)知識庫；開展患者生命體征的多參數(shù)、多維度表達(dá)方法研究，揭示生命體征參數(shù)與患者病情變化之間的映射規(guī)律；構(gòu)建基于人工智能的動(dòng)態(tài)智能快速急救預(yù)警模型，通過臨床應(yīng)用實(shí)踐，進(jìn)一步驗(yàn)證和改善預(yù)警效果。最終建立一種動(dòng)態(tài)智能的預(yù)警模型，提高快速急救預(yù)警的智能性和可靠性，對于提高早期預(yù)警體系的高效運(yùn)行具有重要的理論意義和臨床應(yīng)用價(jià)值。

2.基于患者病情變化的多層級遠(yuǎn)程智能監(jiān)測預(yù)警平臺構(gòu)建

在新冠肺炎患者生命體征監(jiān)測的快速急救智能預(yù)警技術(shù)研究基礎(chǔ)上，探究多類急救與生命支持設(shè)備數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化解析方法，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成監(jiān)管，搭建統(tǒng)一的移動(dòng)中央監(jiān)護(hù)單元，實(shí)現(xiàn)患者病情的一級監(jiān)測；基于人工智能早期預(yù)警模型，開發(fā)設(shè)計(jì)患者個(gè)體差異的自適應(yīng)智能預(yù)警軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)患者病情二級自動(dòng)預(yù)警；研究傳入支、傳出支與數(shù)據(jù)處理中心高效協(xié)同工作機(jī)制，完成患者生命體征參數(shù)、設(shè)備參數(shù)與其他臨床數(shù)據(jù)庫多維度交叉驗(yàn)證，開發(fā)實(shí)時(shí)4G/5G可視化系統(tǒng)，提升初級響應(yīng)團(tuán)隊(duì)與急救醫(yī)療團(tuán)隊(duì)高效協(xié)作能力，實(shí)現(xiàn)三級遠(yuǎn)程協(xié)同診療。

1.基于患者生命體征監(jiān)測的快速急救智能預(yù)警技術(shù)研究

（1）在基于患者個(gè)體生命特征參數(shù)的知識庫構(gòu)建方面，建立采集系統(tǒng)，搭建由數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)備、服務(wù)器、云端模塊及終端APP構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集平臺，實(shí)時(shí)采集患者生命體征參數(shù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗及預(yù)處理，以保證能有效獲得本項(xiàng)目所需的大量實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)。擬基于以下手段建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

（2）在患者多參數(shù)、多維度生命體征表達(dá)方面，通過分析多種生命體征信息（心率、血壓、呼吸頻率等）及標(biāo)簽數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)理論和機(jī)器學(xué)習(xí)方法研究生命體征大數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵影響因素及各因素相互耦合影響規(guī)律，建立多參數(shù)多維度生命體征的表征方法。為克服單一指標(biāo)過度敏感的缺陷并完善復(fù)合指標(biāo)未考慮患者基礎(chǔ)狀態(tài)的不足，引入生命體征時(shí)間動(dòng)態(tài)評價(jià)方法，建立時(shí)間動(dòng)態(tài)指標(biāo)表征患者健康狀態(tài)動(dòng)態(tài)趨勢；結(jié)合關(guān)鍵影響因素及各因素相互耦合影響關(guān)系，基于統(tǒng)計(jì)學(xué)理論構(gòu)建相關(guān)性評價(jià)指標(biāo)和耦合指標(biāo)，建立多參數(shù)、多維度生命體征表達(dá)方法。

（3）在動(dòng)態(tài)智能的快速預(yù)警模型方面，綜合患者生命體征監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析患者處于基礎(chǔ)狀態(tài)（相對健康狀態(tài)）及發(fā)生狀態(tài)變化事件時(shí)的特征數(shù)據(jù)，基于多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)挖掘患者生命狀態(tài)與各個(gè)單一生命指征之間的映射關(guān)系，通過大量學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)建立自適應(yīng)預(yù)測模型。綜合多參數(shù)多維度生命指征構(gòu)建分級預(yù)警手段。最終基于決策判別樹及模糊理論建立多層神經(jīng)網(wǎng)分類器，利用動(dòng)態(tài)趨勢預(yù)測模型進(jìn)行分類及判別，在決策級知識融合層面做出相應(yīng)決策，實(shí)現(xiàn)基于患者個(gè)體生命體征的動(dòng)態(tài)智能分級預(yù)警。

基于患者生命體征監(jiān)測的快速急救智能預(yù)警技術(shù)路線圖

2.基于患者病情變化的多層級遠(yuǎn)程智能監(jiān)測預(yù)警平臺構(gòu)建

新型病情遠(yuǎn)程智能監(jiān)測系統(tǒng)平臺的建設(shè)將主要包括三個(gè)部分：

（1）傳入支數(shù)據(jù)采集，使用適當(dāng)?shù)膫鞲衅鞑杉O(jiān)護(hù)儀（惠澤通信提供的移動(dòng)心電監(jiān)護(hù)儀）和（或）呼吸機(jī)數(shù)據(jù)；（2）計(jì)算機(jī)、醫(yī)工科數(shù)據(jù)處理評估中心，通過4G/5G網(wǎng)絡(luò)傳輸原始遠(yuǎn)程設(shè)備報(bào)警數(shù)據(jù)至處理中心，將數(shù)據(jù)與患者的其他臨床數(shù)據(jù)庫整合在一起后綜合評估患者病情，并且同時(shí)進(jìn)行人工智能預(yù)警模型的探索；（3）響應(yīng)策略中心，根據(jù)病情危重程度分為輕、中、重三個(gè)等級，輕癥患者處理方案為初級響應(yīng)團(tuán)隊(duì)（原病房醫(yī)護(hù)人員）電話咨詢；中度重癥患者處理方案包括移動(dòng)中央監(jiān)護(hù)單元以及APP遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)警；重度重癥患者處理方案在移動(dòng)中央監(jiān)護(hù)單元以及APP遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)警的基礎(chǔ)上額外增加了實(shí)時(shí)4G/5G視頻對講系統(tǒng)，讓原病房醫(yī)護(hù)人員與快速反應(yīng)團(tuán)隊(duì)成員的協(xié)作更及時(shí)高效。

基于患者病情變化的多層級遠(yuǎn)程智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)路線圖

中日醫(yī)院援鄂醫(yī)療隊(duì)于2020年2月1日在武漢同濟(jì)醫(yī)院中法院區(qū)提出建設(shè)針對新冠肺炎患者的分級病情高效監(jiān)測體系，并在其C棟6樓東病區(qū)順利安裝醫(yī)療設(shè)備與實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集盒，與惠澤智信公司合作開發(fā)適用于該體系的軟件應(yīng)用系統(tǒng)，包括PC端、手機(jī)移動(dòng)端、移動(dòng)中央監(jiān)護(hù)站等，使得該高效監(jiān)測體系的建設(shè)快速推進(jìn)。最后，該新冠肺炎患者分級病情高效監(jiān)測體系不僅可盡早發(fā)現(xiàn)新型冠狀病毒肺炎的重癥患者，而且還減少醫(yī)護(hù)人員院內(nèi)感染率，為盡快實(shí)現(xiàn)新型冠狀病毒肺炎患者重癥率及病死率的降低做出一定貢獻(xiàn)。

以同濟(jì)醫(yī)院中法院區(qū)C棟6樓東病區(qū)為例，入院的新冠肺炎患者依據(jù)新型冠狀病毒肺炎診療方案（試行第六版）分為輕癥、重癥、危重癥患者，重癥患者多達(dá)30例，如果單純依靠既往傳統(tǒng)人工采集及錄入數(shù)據(jù)將耗費(fèi)巨大人力物資且容易將重要信息遺漏或延遲傳導(dǎo)。新型分級病情監(jiān)測系統(tǒng)，充分應(yīng)用移動(dòng)醫(yī)療設(shè)備，如移動(dòng)監(jiān)護(hù)儀不僅可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳達(dá)的準(zhǔn)確性及唯一性（二維碼鎖定具體患者而非固定床位），還可提高其使用率，并利用監(jiān)護(hù)儀所搭載的數(shù)據(jù)采集盒實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和傳輸患者的心率、血壓、呼吸頻率、指氧飽和度等參數(shù)，而且在軟件系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行多參數(shù)預(yù)警評分，如預(yù)警總評分＞5分或單項(xiàng)≥3分將啟動(dòng)自動(dòng)報(bào)警顯示在APP端及移動(dòng)中央護(hù)士站，該系統(tǒng)將監(jiān)護(hù)、報(bào)警、呼叫三個(gè)功能整合在一起，減少信息傳遞的延誤，從而盡早地發(fā)現(xiàn)病情不穩(wěn)定的患者并積極治療改善其預(yù)后。除此之外，對于病情及其危重的患者，如本病區(qū)一例新冠肺炎患者合并急性心肌梗死患者，使用ECMO+IABP雙重支持治療，僅僅監(jiān)護(hù)儀和呼吸機(jī)所提供的數(shù)據(jù)不能充分評估患者病情，采用可視化4G對講系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)專家組成員遠(yuǎn)程床旁指導(dǎo)診療工作這一目的。

針對新冠肺炎疫情暴露的公共衛(wèi)生特別是重大疫情防控救治問題，尤其缺乏有效的重癥患者快速急救反應(yīng)體系。本項(xiàng)目將充分發(fā)揮醫(yī)學(xué)與工學(xué)結(jié)合優(yōu)勢，針對快速急救系統(tǒng)中的觸發(fā)機(jī)制，依據(jù)醫(yī)療監(jiān)測大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，開展基于患者生命體征監(jiān)測的快速急救智能預(yù)警研究。為提高醫(yī)院內(nèi)部早期預(yù)警能力提供關(guān)鍵技術(shù)和理論支撐以及可實(shí)現(xiàn)的路徑，積極探索構(gòu)建基于機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的動(dòng)態(tài)智能快速急救預(yù)警模型，期望建立一套高效實(shí)時(shí)的新型病情遠(yuǎn)程智能監(jiān)測系統(tǒng)，以提高急救預(yù)警的智能性和可靠性。同時(shí)，通過建設(shè)醫(yī)聯(lián)體遠(yuǎn)程ICU監(jiān)控會(huì)診中心提高基層醫(yī)院重癥患者救治水平，對全國突發(fā)公共衛(wèi)生事件重癥患者救治體系的構(gòu)建具有重要的理論研究意義和顯著的臨床應(yīng)用價(jià)值。