无线医疗：一场医疗电子技术革命

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无线技术即将在医疗领域掀起一场革命。未来，看病将不再是一件痛苦的事情。

    试想这样一个世界：你的药箱注意到你该去续开处方药了，并且打电话替你预约好;你皮肤下植入一个传感器检测到你肺部有液体积聚，随即提醒你的医生;你的 医生由此决定你的心脏病药方需要调整，然后联系药剂师改变你的给药剂量。同时，你厕所里的传感器确认你的身体已经很好地适应了其他药物，但有迹象表明你可 能处在患上糖尿病的边缘。你的医生在了解了这些读数和你的家族病史后，建议你改变你的饮食习惯。有鉴于此，你浴室里的体重计请你输入一个减肥目标，并开始 给你一个定期的进展更新。医疗检查不是一年才有一次的事，它每天都在发生，就在你进行日常生活的同时。

   如果这样无处不在的监测和干预让你觉得有点儿可怕，不妨这样想想：它可以防止心脏病发作、中风或者其他突发病情的发生。它可以让你远离医院，节省你的钱，还有国家卫生保健系统的开支。


   一个具有健康检测功能的浴室并不是在科幻小说里才有。这是医疗保健服务在未来 10 年之内就会有的样子，至少部分地区会如此。也许，预测说不出 10 年就会发生这种戏剧性变化是过于乐观了。但是，必要的技术已经存在或者说近在咫尺，而降低医疗成本的需求是真实的，而且当前的医保系统也确实需要改革。更重要的是，不同群体的个人和组织支持无线医疗的呼声越来越高，包括想用更好的方法来管理和衡量自己健康的消费者团体，比如 “数据化的自我”(Quantified Self)和 “健康 2.0”(Health 2.0)，他们赞助比赛以推动新的医疗保健应用程序和设备的发展。同样参与进来的，还有非营利性组织，如位于美国加利福尼亚州拉霍亚市的威斯特无线健康研究院(West Wireless Health Institute)，我们在这里致力于通过医疗技术创新来降低医疗保健费用。非营利性组织领先时代老龄服务技术中心(LeadingAge Center for Aging Services Technologies)正在为提高老年人的生活质量而努力。连续 3 年，美国国家卫生研究院(NIH)举办了全球移动医疗峰会，会上审查了移动通信技术对卫生保健服务的提供、研究、业务和政策的影响。此外，数以百计的创业公司都在探索短期和长期的方案来改革医疗保健服务的提供模式。

   变化正在发生。没错，医疗保健系统会有一场技术改革，对此已经有人进行过预测;但是，我们现在正处于一个转折点，此时此刻，无线连接功能、个人移动设备、无处不在的传感技术、社交网络和数据分析技术都已非常成熟，足以使无线医疗成为现实。而且，减少沉重的医疗保健负担的愿望从未像如今这样强烈。目前，新的设备已经能使糖尿病和慢性心脏衰竭等疾病在医生办公室之外得到密切监测，跟踪慢性肾脏疾病及各种肺部疾病的工具也必将随之而来。最终，大部分医疗保健服务不会在偶尔看病时才发生，而是在家里、车上和工作场所里随时随地进行。


   图为工程师兼黑客 Kyle Machulis，他是数据化的自我运动参与者。数据化的自我是一种量化个人生活方方面面的运动，参与者会借助各种电子设备(如检测器材和软件)来记录自己的血压、心率、血氧水平等生理状态和情绪状况，以及周围环境的空气质量、温湿度等。另一个“健康 2.0”理念，指利用 Web 工具，本着开源和用户生成内容的原则，借助网络的力量，实现个性化的医疗保健服务与合作和健康教育的推广。可以把 “健康 2.0” 想象成一种医疗保健的社交。



                             数据化自我运动中，家庭能源使用情况的一份统计数据图。

   系统性的改变可能意味着什么


   美国退伍军人事务部(U.S. Department of Veterans Affairs)发起的一项试验计划，可以让我们提前了解一下，系统性的改变可能意味着什么。2003 年，美国退伍军人事务部开始借助简单的通讯设备和不定期的视频会议，使患有慢性疾病的退伍军人与护士和其他卫生保健专业人员保持联系。这项计划是世界上同类计划中规模最大的其中一个，在它的实施之下，有 7.1 万名人退伍老兵每天都会接受诸如糖尿病、心脏疾病、创伤后应激障碍等病情的监测。

   参与美国退伍军人事务部这项计划的，通常都是身患多种慢性疾病的退伍老兵，他们随时都有被送进急诊室的危险，除非并发症能在早期被发现。在最初的试点研究中，每个病人都分到了一名护理协调员和一台专用设备，这是由德国罗伯特博世医疗保健公司(Robert Bosch Healthcare)生产的一种名为 “健康伙伴”(Health Buddy)的装置，大小相当于一台固定电话机，上面有一个小的液晶显示屏和 4 个大大的按钮，用来让患者与护理协调员保持联系。患者会定期连接健康伙伴上的一或多个生命体征监控设备(如血压袖带或温度计)，并按照屏幕上的指示说明收集数据。病人还会回答像 “你吃过药了吗?”“你感到伤心吗?” 这样关于症状和行为的提问。日常评估结果会自动上传到一个安全的服务器上，病患护理专员之后会用一个 Web 界面查找问题。有了这个系统，每名护理协调员能够监测 125 名患者，并在必要时用视频会议跟进。

   最终的成果非常惊人。2008 年 12 月，美国退伍军人事务部针对这项计划进行了调研并得出结论认为，计划使入院人数减少了 19%，使患者在医院或其他医疗保健机构的住院时间减少了 25% 。以每名患者每年 1600 美元计算，远程医疗计划所需的成本要大大低于护士探访(13121 美元)或护理之家的看护费(77745 美元)。并非只有退伍军人才能受益于这种医保服务。据新英格兰医疗保健研究所(New England Healthcare Institute)2009 年 1 月进行的一项研究估计，同样的技术还能用于有心衰风险的患者，这在美国大约有 127 万人;降低入院带来的经费节省每年最多可达 6.4 亿美元。

    虽然美国退伍军人事务部的这项计划获得了如此之大的成功，但其中应用的却是非常简单的远程医药技术，在很多时候所涉及的只是电话拨号连接和一些非常基础的设备。在今天无处不在的无线连接和新的移动健康监控设备加入之后，带来的效益将是更加巨大的。

    糖尿病和心脏疾病患者，将率先体验到无线医疗革命的先期成果


    如果你是当今世界上数亿糖尿病或心脏疾病患者之一，你可以率先体验到无线医疗革命的下一阶段措施。市面上已经有诸如美敦力(Medtronic)和 DexCom 等公司推出的无线血糖检测仪在售卖;很快，配有胰岛素输液泵的最新一代产品就会问世，届时，根据病人的血糖水平变化自动调整胰岛素的剂量将成为可能。

    大多数的无线血糖检测仪都包括一个贴片，由一个处理器、一个发射器，还有一个植入在皮肤表层下的铂电极薄片组成。检测仪固定的时间间隔(通常隔 5 分钟测一次)会计算血糖水平，然后将信息传递给输液泵，输液泵再以此计算出什么时候释放多少胰岛素。相比人工的自我给药方案，这种系统能使糖尿病病情得到更严密的控制，还避免了刺破皮肤、采集血液样本、将样本放入分析仪，再据此选择适当的胰岛素剂量这一系列过程。在需要的时候提供适量的胰岛素已被证明能够有效预防如失明、肾脏疾病、周围血管疾病等并发症的发生，其中，周围血管疾病严重时会导致截肢。

    患有充血性心脏衰竭的病人或许很快就能用上一款由美国的医疗器械公司 CardioMEMS 研发的无线监控设备。这款心脏衰竭压力测量系统由两部分组成：植入式无线传感器和外部的电子模块。无线传感器中有一片玻璃膜，会根据压力变化发生位移;这一微小运动会改变传感器中振荡电路的谐振频率。外部模块则负责追踪这些变化。这种追踪方法检测的是病人肺部积水的情况，肺部积水是一种常见的并发症，往往会需要住院。这款设备能够在病人还没有注意到什么重大症状之前就检测到问题;医生可以因此调整病人的用药以减少肺部积水的水平。

   避免住院治疗，对患者和对国家的医疗保健系统都好。在美国，因为心脏衰竭而入院治疗一天，费用平均下来是 1 万美元，而将近 30% 的住院病例在出院后的 30 天之内又会重新入院。所以，只要植入手术收费合理，无线监测设备能够节省的开支将是显著的，就是只避免一例住院治疗病例也是如此。

    还有许多病症的治疗都能为这类检测工具所改善，糖尿病和心脏疾病只是最初一批中的个别而已。在未来，我们很可能会看到类似的方法被用于减缓慢性肾脏病的发展，以及预防慢性阻塞性肺病、肺气肿和肺炎等其他疾病的住院治疗。

   只是有点超重，经常坐着不动? 来看看无线医疗能为你做些什么


   但你说你还算健康，就是超重一点儿和有些太久坐着不动。哦，你或许还应该吃得更好些。反正这都是你的医生在你年度体检时反复叮嘱你的。也许他建议你每天都量一下体重，记在日记本上或一个 Excel 电子表格里。也许你真这样做了，只是就坚持了几天。

  来看一种检测生命体征更加方便的办法。来看看售价 159 美元的无线体重秤(WiFi Body Scale)，这款体重秤两年前由法国的 Withings 公司推出 [1] 。它会把你的体重和身体质量指数(BMI)自动上传到一个安全的网站或移动设备里，并随着时间的推移对体重的发展趋势进行跟踪。你可以自己查看更新或者把数据发送给你的医生。

   再来看看松下公司(Panasonic)出品的具有无线上网功能的血压计，售价 199 美元，也是两年前面世的 [2] 。这款家用血压计有一个便携式无线显示器，最多可以储存 90 条个人读数记录，在你下次去看医生时可以很方便地带上它。和 Withings 公司出品的体重计类似，这款血压计也可以很方便地跟踪一段时期内的血压发展趋势，让医生能够注意到任何可能需要立即采取干预措施或者有必要与病人进行谈话的病情变化。

   这两款设备也许开起来不具有革命性;毕竟，它们只是标准产品升级了通信能力和网络接口而已。但是，它们标志了医疗保健领域将会发生的翻天覆地的变化。这两款设备使生理数据——去看医生时基本上每次都会一开始采集的基本生命体征——可以在一段时间里很方便地被自动记录和监测。

   追踪这些信息对提供有效的卫生保健服务至关重要;比如说，医生们都知道，血压极端波动其实要比高血压危险，而体重突然增加对心脏病患者来说意味着将要发病。但如果没有相应的技术，跟踪病人的生命体征并不容易，而且信息可能无法赶在还有意义之前及时送达医生那里。

[1] 该体重计于 2010 年推出，当时在美国市场售价 159 美元。原文发表于 2011 年，发布时我们对原文中提到的时间进行了调整。特此说明。

[2] 该血压计于 2010 年推出，当时在美国市场售价 199 美元。

   无线医疗的下一步：替代传统医疗保健服务


   这里说的还只是今天使用传感器和无线通信设备能够监测的各种病情和体征数据中的小部分。越来越多的人正在转向技术来更全面地了解他们的整体健康情况。在过去，只有花许多钱入住高端诊所或者接受昂贵的医疗检查才能得到具体的健康数据。然而，现在要获得这些信息花费并不高，而且在很多地方都能得到。这些监控系统有些在独立的设备上运行，而其他则在像 iPhone 这样的流行消费电子产品上运作，还有的甚至可以在你的车上运行。

   例如，对于很多夜里睡不好觉的人来说——这样的人仅在美国就有 5000 万之多——现在有了很多辅助睡眠的仪器，有已经面市了的，也有正在等待美国食品和药品管理监督局(FDA)这类国家监管机构批准通过的。其中，前景最好的一款是 BiancaMed 公司推出的床边睡眠检测仪 “睡眠大师”(SleepMinder)。这款仪器大约有闹钟大小，通过运动传感器来测量你的睡眠质量、呼吸情况以及任何睡眠呼吸暂停事件，全部都无需接触你的身体。从这些数据中， “睡眠大师” 会创建一份报告并将其发送到一个网站，用户可以在这个网站上将报告打印出来带与医生讨论。这一流程去年获得了 FDA 批准，效果可以替代在睡眠实验室度过昂贵的一晚(在美国平均价格为 2625 美元) [3] 。除了帮助诊断普通的睡眠障碍，它也可以查出影响睡眠的慢性疾病。

    一款更简单的家用设备 “Zeo 私人睡眠教练”(Zeo Personal Sleep Coach)，去年就已上市，售价 159 美元 [3] 。 Zeo 系统中有一条内置多个传感器的头带，这些传感器会在使用者从清醒状态进入深层和 REM 睡眠状态或者从中醒来时收集大脑、眼睛以及脸部肌肉的信号。不过该系统并不跟踪睡眠中的呼吸情况或呼吸暂停现象。传感器会把数据传输到一台床头设备，把信息用图形展示出来，并根据每晚休息的总体质量打一个分。

    如果你患有心律不齐，或者你认识有这个毛病的人，AliveCor 公司去年发布的一款产品可能会有所帮助 [3] 。安装了该公司售价 100 美元的 iPhone 4 外壳后， iPhone 就变成了一台心电图仪(ECG)。现在这个产品已经通过了 FDA 的批准，你可以用它来监控心率和包括心房纤维性颤动在内的心脏节律异常，只要你觉得不对，随时可以拿出来测量。这可以说是一个大突破，因为抱怨自己心率不齐的病人往往在看病时不会发生这个问题。使用这款 AliveCor 设备时，把装有特殊外壳的 iPhone 按在你胸前的皮肤上，或把它拿在你的手中。外壳中的银电极检测心率，通过蓝牙把信息传到 iPhone 上，iPhone 上的一个应用(App)会把数据转换成心电图的图形，之后变成 PDF 保存起来。

    同时，美国佐治亚技术研究所(Georgia Tech Research Institute)的研究人员开发了一款 iPhone 应用程序，用以评估与帕金森氏病有关的震颤，使医生更好地治疗病人。这款叫做 iTrem 的应用程序去年在埃默里大学开始了临床研究，在 FDA 批准后即可以投放市场 [3] 。

    就连福特汽车公司(Ford)都已开始做出无线医疗方面的动作。2011 年 5 月，福特公司宣布正在开发车内健康跟踪技术作为其同步系统(Sync system)的一部分。福特正与像美敦力这样生产血糖测试设备和软件的医疗器材公司合作，帮助糖尿病患者追踪他们的饮食和服药情况。第一套原型系统用蓝牙把汽车和血糖检测装置连接起来。这套系统会通过声音把更新发给用户，如果血糖水平降得过低，可能导致意识丧失或癫痫发作进而引发极其危险的道路情况，系统还会发出警报提醒。

    在沉重的医疗保健开支和人口老龄化现象的推动下，不断发展替代传统医疗保健服务的国家，并不只有美国，许多欧洲国家和日本也同样如此。另一方面，发展中国家的手机普及程度已经与世界上其他任何地区相差无几，由联合国基金会(United Nations Foundation)和许多非政府组织在发展中国家开展的移动健康项目(Mobile Health)，成功触及了少有机会得到医疗保健服务的人群，这些移动医疗服务集中在打电话提醒病人按时服用结核病的药丸、通过短信息让人们知道在那里可以找到保密的艾滋病毒或艾滋病检测，并利用通信网络追踪疾病的暴发和流行。

    在某些方面，美国还处于落后阶段，需要迎头赶上。美国监管部门审批新的无线医疗设备的渠道仍不清楚，虽然 FDA 已经在 2011 年夏天发行了指导文件草案，努力解决这一问题。然而，业内的普遍感觉是，美国正在失去与欧洲和世界其他国家和地区竞争的优势。例如 Kai Medical 公司生产的一款连续监测呼吸速率、模式和活动状况的非接触式无线设备 “Kai Continuous” ，同样一款设备在欧洲已经取得了欧盟认证(CE)，而在美国的批准还悬而为知。

   无线医疗的未来：全方位的健康监测和治疗系统


    扩大的无线医疗保健功能将会引领未来几年内我称之为 “健康 e 家”(health-e-home)的新概念。这种全面的健康监测和治疗系统会从现今的技术发展发展而来，帮助家庭成员监测年迈亲戚的身体健康。家里安装的运动传感器可以跟踪居民的日常活动水平。这些传感系统做的远远不止是检测一个突然的下降;它们监视日常活动，如起床、打开冰箱、在房子里走来走去，可以发现任何可能预示身体出问题了的变化。例如，一个老人一天比一天睡得晚、不出家门也不怎么吃东西，可能出现药物性并发症、充血性心脏衰竭恶化或者是患上了抑郁症。

     那么，从这儿进一步想到不出几年扩大这类技术的应用，出现能够跟踪服药情况、警告药物潜在的相互作用、续开处方和检查药品到期日的智能药箱，也不算是个大跨步。这种智能药箱还能与其他的设备互动，比如智能手机上的日历(提醒你要出差了，最好把常用药准备好)或你的冰箱(提醒你不要喝柚子汁，因为你正在服用立普妥[Lipitor])。带来的好处将是巨大的。据新英格兰医疗保健研究所估计，包括不按医嘱服药在内的与药品有关的并发症，每年花费的医疗成本高达 290 亿美元，相当于美国医疗开支总额的 12%。

     虽然智能药箱可以核查正确的药品被按时放进又放出，但是它不能分辨病人是否真的在服用这些药品。在未来，医疗集成无线技术将能够确认病人已经摄入了规定的药物。总部设在美国加利福尼亚的 Proteus 生物医药公司(Proteus Biomedical)，开发出了一款可以被人体消化的内置无线发射器的计算机芯片。这些被称为 “内服事件标识”(Ingestible Event Markers)的电子芯片达到胃部后，与胃酸接触获得能量，随即发送出超低功率信号。这些信号会由插在患者皮肤下或者贴在皮肤表面的一片微型接信器所捕获，从而记录下服用药物的确切时间以及服药类型、剂量等。此外，芯片还能收集心率、呼吸率及其他生理指标。这些信息之后会被发送到一台服务器上，结合从其他传感器传来的数据(如血压值、体重和血糖水平)和患者自己输入的信息(比病情变化)，最后，帮助患者制定出个性化的医疗服务方案。

     当然，这些设备不是独立工作的：收集到的数据在某个时候总会由专门的医护人员来解读，就像美国退伍军人事务部的计划一样。最终，当健康传感器成为人们家中和社区里的常见之物时，医生们很快就会海量的数据所淹没。因此，我们必须尽快创建能够自动理解数据并基于所收集到的数据做出行动的智能系统。这些系统将比人类的临床医生更快地发现异常，更好地识别那些需要人类会诊的病情。

    虽然所有这些技术都拥有令人振奋的潜力，但是在医疗保健领域的无线技术革命还存在着一些障碍。首先，监管方面的障碍。无线医疗设备技术正在以一个飞快的速度发展，超越了我们把所有潜在后果、好的或者坏的，都考虑周全的能力。因此，对于这种技术对病人的安全可能意味着什么还存有很多的疑惑，故而在监管指导上存在一定的滞后，这是可以理解的。可以肯定的是，连接到智能系统的远程传感器和可调节疗法目前还不是很完美。但美国现有的医疗系统还要差得更多：医护碎片化、医生负担过重、标准的临床指导方针滞后，还有不正当的激励措施，提高某些人的经济效益却导致大多数人的护理质量和效率降低。坦率地说，无线设备无需做到完美即可超越我们现有的医保系统。

    人们同样也担心隐私问题。他们可能担心设备会被黑客入侵或者资料被雇主或保险公司所滥用。是的，这些都可能发生。但我们可以把这个可能性降到极低。说到底，我们很多人都没多想就使用手机上的移动应用程序查看银行账户——你对支票账户安全性的重视程度应该不会比你的医保信息还低吧。

     我们还需要互通性的行业标准。目前，医疗服务体系就像是一座巴别塔，含有我们各种零碎的信息的设备和数据库彼此分开，没有哪一个单独的系统能让患者、医生和护理人员看到一份完整而全面的个人健康信息图。同样缺失的，还一个展示人体各项功能监测结果的通用界面，这个界面应该像汽车的仪表盘一样简单易懂。就是说，这个界面会像汽车仪表盘显示油箱里还剩多少油、发动机发生故障了那样，清楚地描述健康状况，并在疾病或其他问题初期进行预警。这个接口将汇集我们收集到的数据——我们的生命体征、医疗条件以及各自不同的对药物的复杂生理反应——然后告诉我们所有的一切都可能意味着什么。

     最近的改革在美国立法在医疗报销政策应有助于克服这些障碍。而新制定的医疗收费模式——以一个固定的价格覆盖患者的整个治疗，而不是按病人每次去看病来收费——应当对用技术保持患者身体健康、不进医院起到一定刺激作用。而促使人们启用这些集成无线系统的最主要力量，还是能够证明这些系统具有成本效益的数据;这还需要更多的研究和试验，比目前美国退伍军人项目所提供的还要多得多。

     但我相信，我们一定会走到那里。总有一天，我们会把现在的种种趋势——无线监测和诊断疾病工具的逐渐普及、远程管理药品和医疗器械能力的不断提高、人们对基因如何影响易感性疾病的认识日益加深——与具有学习和应对能力的智能系统连在一起，掀起一场医疗保健的革命，像工业革命那样对社会产生巨大的影响。