医疗卫生是信息技术发挥重要作用的领域

潘锋

“中国医疗保健国际交流促进会学术年会暨华夏医学科技奖颁奖大会”2018年11月10日在北京举行，中国工程院院士、中国互联网协会理事长邬贺铨教授应邀在开幕式上做了题为“信息技术与智慧医疗”的主题演讲。邬贺铨指出，以大数据、智能化、移动互联网、物联网和云计算为代表的新一代信息技术，是互联网发展新阶段的主要特征，正在对各行各业产生深刻的影响。医疗卫生行业同样是信息技术可以发挥重要作用的领域。但“互联网+智慧医疗”并没有改变医疗的本质，医院仍以医生为核心，信息化作为辅助手段将有助医疗过程更加精准地为患者服务。

信息技术效率倍增

邬贺铨院士介绍说，信息技术从集成电路起步且发展迅速。2017年，一個CPU上的晶体管数可以达到160亿个，而晶体管尺寸却比流感病毒还要小。30年来，CPU速度提高了100万倍，内存价格下降了45 000倍，硬盘价格下降了360万倍，2020年芯片有望实现7 nm工艺化。到目前为止，还没有任何一项技术像信息技术这样发展得如此之快。信息技术离不开软件和计算机。1972年，阿波罗登月飞行器软件代码只有4000行，而现在雪佛兰等新款轿车的软件规模可达到1000万行到1亿行，PC Windows10有5000万行代码。1946年全世界第一台电子数字计算机问世，占地170平方米，但其性能却不及现在的计算器。1997年，1GB闪存卡的售价约8000美元，现在则仅需10美分。过去10年间，计算机成本下降了近10 000倍，存储器成本下降了近20 000倍，超算能力提升了1000倍。过去20年，PC的计算能力提高了1000倍，利用我国“天河2号”开发的针对埃博拉病毒的超高通量药物分子虚拟筛选平台，一天可对4200万种现有药物和可用于药物研发的化合物筛选计算一遍。过去20年来，光纤的单纤容量提高了10 000倍，完全可支持医院大数据和大视频传输。

邬贺铨院士说，如今，智慧医疗已经包括了医院信息系统（HIS）、临床信息系统（CIS），电子病历（EMR）、患者数据管理系统（CRM）、实验室信息系统（LIS）、影像存储与传输系统（PACS）、计算机化医嘱录入系统、计算机临床支持决策系统以及院外的智能健康管理等，宽带互联网、物联网、云计算、移动互联网、人工智能、大数据、区块链等都是支撑智慧医疗的现代信息技术，智慧医疗迎来了发展新机遇。IT从“芯”开始，多种医疗芯片已被开发出来，如心脏病发作前3小时到4小时心肌会释放肌钙蛋白，瑞士科学家开发了一种微型肌钙蛋白检测芯片，仅14毫米长，粘贴在人体皮肤表面就可检测肌钙蛋白是否存在异常，芯片内置有蓝牙功能，通过手机即可监控并预警心脏病发作。美国斯坦福大学医学院开发了一种集成微流体技术、电子技术和喷墨打印技术的生物芯片，成本仅1美分，这种芯片可分离稀有细胞或对各类细胞计数，实现了低成本精准检测，适合于未来小规模血液样本化验。云计算正在医疗领域得到了越来越多的应用，中小型医院只需支付少量费用购买云医疗服务，便可利用公有云共享全球最尖端的医疗资源和为患者解决跨地域转诊等问题。

5G时代即将到来

邬贺铨院士还介绍说，移动通信已经走过了1G到4G时代，第一代1G技术是频分多址技术，2G是时分多址技术即TDMA，3G是码分多址技术即CDMA，4G使用的是正交频分多址技术即OFDMA，峰值速率可达上百兆。在4G蓬勃发展的同时，5G时代也到来了。与4G相比，5G峰值速率提高了30倍，支持20G宽带业务;用户体验数据率平均提高10倍，达到100兆;频谱效率提高3倍，移动性提高1倍，可支持500公里时速高铁;无线接口延时减少90%，支持1毫秒低时延业务;连接密度提高10倍，1平方公里可接入100万个传感器上网;能效提高100倍，流量密度提高100倍，可靠性达到99.999%。

邬贺铨院士介绍，5G的三个主要应用场景是，增强移动宽带、高可靠低时延、广覆盖大连接。5G已不是纯粹的通信系统，而是一个计算和通信融合的系统;5G不再单纯面向个人通讯，而扩展到了产业互联网、智慧医疗等应用领域。5G性能比4G提高数十倍甚至上百倍，特别是5G“高可靠低时延”的应用场景，将在医疗领域得到充分应用。5G网络业务切片可在云平台控制下，根据医疗数据的高可靠低时延要求或医疗影像高分辨率要求来配置网络资源，5G还提供了以太网中继等多种交换模式来满足智慧医疗的各种业务需求。美国IHS Markit发布的一份研究报告测算，到2035年，5G将增加全球产出4.6%，约12.3万亿美元，其中为全球医疗领域提供超过10 000亿美元的产品和服务。邬贺铨院士特别强调5G终端能力更强，一般手机有20多个传感器，高端手机可装200个传感器。智能手机用于测量血压和心电图已经过许多临床验证，且得到了FDA批准。美国佐治亚州开发了一款手机应用程序，用手机内置震测仪监测人体震动，以发现帕金森病或其他神经系统疾病。

物联网得到广泛应用

邬贺铨院士说，2016年窄带物联网NB-IoT国际标准获得通过，其特点一是广覆盖，在现有频段下较现有网络增益20 dB，覆盖面积扩大100倍;二是大连接，一个扇区能支持10万个连接，比现有网络提高50倍到100倍;三是低功耗，终端模块功耗仅为2G的十分之一，电池待机时间可长达10年;四是低成本，单个连接模块目标1美元。NB-IoT提供了广域低功耗物联网能力，避免了物联网碎片化，在智慧医疗领域有着许多重要的应用。

邬贺铨院士举例介绍说，现在医用压力传感器可在一个立方毫米的芯片里植入太阳能电池、存储器、射频和天线。赫利乌斯智能药丸系统实际上就是一个米粒大小的传感器，吞服后可追踪服药时间和剂量并监控心率和体温，传感器发出的数据由贴在患者皮肤上的芯片装置接收，美国FDA已批准其用于临床。澳大利亚墨尔本皇家理工大学开发出一种新型智能药丸，其纳米材料膜能阻止胃酸腐蚀但可以让肠道气体渗透进入传感器。“药丸”能在体内维持4天时间并依据测量到的肠道气体来“诊断”消化系统疾病。荷兰开发出了一种有助治疗克罗恩病或结肠癌等消化道疾病的“药丸”，吞服后可通过测量肠道酸度来确定患病部位并指导在最佳位置准确释放药物。