呂煜焱 丁思霄 趙逸凡 熊婧 張毅 朱夢(mèng)云 劉偉靜 彭文輝 姚建華 陳維 徐亞偉

200072 上海市第十人民醫(yī)院心內(nèi)科

據(jù)《中國(guó)心血管病報(bào)告2018》報(bào)道，我國(guó)心血管病患病率及死亡率仍處于上升階段，心血管病患病人數(shù)2.9億，心血管死亡占所有疾病死亡的40%以上，居首位，高于腫瘤和其他疾病[1]。其中，急性冠狀動(dòng)脈綜合征和嚴(yán)重的心律失常最值得關(guān)注，其發(fā)生突然，難以預(yù)測(cè)。若能早期捕捉及檢測(cè)到心電數(shù)據(jù)并提醒患者及時(shí)就診，可以顯著降低心血管死亡。

1 人工智能化的遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)技術(shù)

遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)是利用通信、互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息傳輸技術(shù)，將患者的心電圖儀器記錄到的心電數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)叫碾娫\斷中心，進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷分析，并對(duì)危急值進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。隨著科技水平發(fā)展，遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)技術(shù)先后經(jīng)歷了電話(huà)傳輸心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于個(gè)人電腦的遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、無(wú)線遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及便攜式心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[2]。

遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)心電數(shù)據(jù)傳輸不受時(shí)間、地點(diǎn)限制，數(shù)據(jù)傳輸速度快，保真度高。基于上千萬(wàn)心電數(shù)據(jù)片段訓(xùn)練的人工智能(artificial intelligence，AI)分析算法，可以準(zhǔn)確識(shí)別每次心跳異常，實(shí)時(shí)預(yù)警。AI技術(shù)的參與，可使遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)醫(yī)療服務(wù)效率大大提高。提升監(jiān)測(cè)敏感性與時(shí)效性，規(guī)避一定醫(yī)療糾紛；拓展了醫(yī)療服務(wù)邊界，不受醫(yī)院場(chǎng)地限制；同時(shí)降低了基層醫(yī)生的技能需求。然而，AI的準(zhǔn)確性和特異性仍有待進(jìn)一步完善，這也是近年來(lái)人工智能化遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)的研究熱點(diǎn)。通過(guò)智能可穿戴設(shè)備聯(lián)合AI，實(shí)現(xiàn)智能化遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)終端和云端大數(shù)據(jù)平臺(tái)，將移動(dòng)可穿戴設(shè)備作為心電信號(hào)采集和傳輸?shù)臉蚨耍ㄟ^(guò)采集穿戴者心電信號(hào)并利用無(wú)線通訊技術(shù)將心電信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸至心電診斷中心后，基于大數(shù)據(jù)訓(xùn)練的人工智能化心電診斷系統(tǒng)通過(guò)高效準(zhǔn)確的大數(shù)據(jù)比對(duì)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)地域、無(wú)時(shí)間限制的全天候?qū)崟r(shí)采集與監(jiān)測(cè)。此外，為保證AI的準(zhǔn)確性和特異性，可配備全職醫(yī)生團(tuán)隊(duì)對(duì)預(yù)警心電信號(hào)進(jìn)行分析，從而提供雙重保障。

2 人工智能化遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)在心血管疾病中的臨床應(yīng)用

人工智能化遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)在心血管疾病中的應(yīng)用已越來(lái)越多，并已成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。移動(dòng)設(shè)備(如移動(dòng)電話(huà)、移動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備和個(gè)人數(shù)據(jù)支持等)的創(chuàng)新、研究和實(shí)施促進(jìn)支持了醫(yī)療和公共衛(wèi)生實(shí)踐，尤其是在預(yù)防、心臟康復(fù)和教育領(lǐng)域。同時(shí)，伴隨著智能手機(jī)應(yīng)用程序的“爆發(fā)式增長(zhǎng)”、全球定位系統(tǒng)(GPS)、5G通訊技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，也可涉及更復(fù)雜的應(yīng)用策略，如心血管疾病預(yù)警等。目前，遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)適用于高危心源性猝死的患者，各種偶發(fā)或陣發(fā)的心律失常，不明原因的心悸、胸悶、胸痛，圍術(shù)期患者，心臟康復(fù)患者，監(jiān)測(cè)抗心律失常藥物療效的患者等。

2.1 人工智能化遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)在冠心病中的應(yīng)用

統(tǒng)計(jì)顯示，多數(shù)ST段抬高型心肌梗死(ST-elevated myocardial infarction，STEMI)患者死于院外。2017年歐洲心臟病學(xué)會(huì)[3]和2013年美國(guó)心臟病學(xué)會(huì)[4]分別發(fā)表的關(guān)于STEMI的管理指南中指出，影響患者再灌注的主要原因是就醫(yī)延遲、院內(nèi)延遲及區(qū)域間差異。我國(guó)STEMI現(xiàn)狀也類(lèi)似。因此，降低STEMI患者死亡率的關(guān)鍵是縮短患者呼救時(shí)間(就醫(yī)延遲和院內(nèi)延遲)和改善區(qū)域不平衡[5]。監(jiān)測(cè)設(shè)備的使用和人工智能平臺(tái)的建立，為縮短呼救時(shí)間和平衡區(qū)域間的治療差異提供了可能。我們前期成功申請(qǐng)到國(guó)家科技部“數(shù)字化診療裝備研發(fā)”項(xiàng)目(急性心肌梗死的數(shù)字化診療解決方案)，聯(lián)合國(guó)內(nèi)多家心電高科技公司進(jìn)行科技攻關(guān)。針對(duì)高、中、低危患者給予不同的可穿戴設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)，將患者心電圖實(shí)時(shí)發(fā)送至云平臺(tái)并進(jìn)行人工智能化的自動(dòng)預(yù)警，如果疑似STEMI，可得到早期診斷和及時(shí)處理。同時(shí)可結(jié)合移動(dòng)PACS系統(tǒng)(遠(yuǎn)程會(huì)診系統(tǒng)、遠(yuǎn)程信息傳輸系統(tǒng)、實(shí)時(shí)影像傳輸系統(tǒng)等)，從而縮短患者救治時(shí)間并改善區(qū)域間救治不平衡。我們項(xiàng)目合作單位的初步臨床研發(fā)結(jié)果顯示，2017年，25萬(wàn)人次的心電記錄，250億次心動(dòng)分析中，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別1 043萬(wàn)次異常報(bào)警，并篩選出符合危機(jī)預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)行電話(huà)預(yù)警(預(yù)警電話(huà)呼出17.96萬(wàn)次)，預(yù)警患者38萬(wàn)人次。其中，危急值預(yù)警總數(shù)為38 080例，其中ST-T改變27 399例(占72.0%，圖1)，共搶救了218例患者，其中急性冠狀動(dòng)脈綜合征36例(尚未發(fā)表數(shù)據(jù)，表1)。我院心電診斷中心數(shù)據(jù)顯示，2017年1月1日至2018年10月31日共有效戴機(jī)6 533例，成功實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)電話(huà)預(yù)警3 852次(尚未發(fā)表數(shù)據(jù))。因此，隨著遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，相信會(huì)有更多患者從中獲益。

圖1 2017年度危急值預(yù)警分類(lèi)構(gòu)成比(數(shù)據(jù)來(lái)自項(xiàng)目合作單位)

表1 2017年度遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)危急值統(tǒng)計(jì)a

此外，急性心肌梗死患者開(kāi)通血管后，容易出現(xiàn)室性期前收縮、室性心動(dòng)過(guò)速、心室顫動(dòng)等，也可引起緩慢性心律失常。遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用使患者術(shù)后心電信息及時(shí)發(fā)送并處理，挽救了許多患者生命。

2.2 人工智能化遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)在心律失常中的應(yīng)用

心律失常是常見(jiàn)的心血管疾病，室性心動(dòng)過(guò)速/心室撲動(dòng)/心室顫動(dòng)和心臟驟停是引起心源性猝死的主要原因，已成為青壯年人群的主要?dú)⑹諿6]。2017年美國(guó)心臟病學(xué)會(huì)在預(yù)防心源性猝死的指南中指出，針對(duì)心源性猝死高危患者，如尚未達(dá)到植入式心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫儀(implantable cardioverter-defibrillator，ICD)植入指征，或有ICD植入指征但存在ICD禁忌證的患者，建議使用可穿戴式遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理[7]。此外，還可用于圍術(shù)期監(jiān)測(cè)及抗心律失常藥物療效觀察。在ICD植入患者的隨訪中發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)程家庭監(jiān)控系統(tǒng)的心律失常發(fā)生和報(bào)告方面，較傳統(tǒng)隨訪方式更快捷安全[8]。我們項(xiàng)目合作單位的數(shù)據(jù)也顯示，2017年通過(guò)人工智能化遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)預(yù)警室性心動(dòng)過(guò)速6 337例(占16.6%)，成功搶救了室性心動(dòng)過(guò)速/心室撲動(dòng)/心室顫動(dòng)共120例，各類(lèi)停搏33例(表1)。

此外，遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯著提高了心房顫動(dòng)的檢出率[9]。而心房顫動(dòng)的后續(xù)治療主要包括藥物治療和導(dǎo)管消融術(shù)。在藥物治療中，患者服用抗心律失常藥物一般需要3～7 d才能發(fā)揮療效，此時(shí)可通過(guò)遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)來(lái)觀察藥物療效，調(diào)整藥物劑量及方案。在導(dǎo)管消融治療中，可通過(guò)遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)進(jìn)行術(shù)后隨訪，觀察患者是否完全消除心房顫動(dòng)。通過(guò)遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)可更早地發(fā)現(xiàn)術(shù)后復(fù)發(fā)，使患者盡早接受進(jìn)一步治療，從而提高患者生活質(zhì)量[10]。

心力衰竭是各種器質(zhì)性心血管疾病的最終轉(zhuǎn)歸。心力衰竭患者常會(huì)表現(xiàn)出心律失常(心房顫動(dòng)、室性期前收縮、室性心動(dòng)過(guò)速、心室顫動(dòng)等)，使心功能進(jìn)一步受損[11]。利用遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)，可及時(shí)預(yù)警病情變化，從而調(diào)整治療方案，有效減少急診及入院率[12]。《中國(guó)心力衰竭診斷和治療指南2018》指出，通過(guò)心臟再同步治療(cardiac resynchronization therapy，CRT)可糾正心力衰竭患者的心臟失同步以改善心力衰竭，或采用ICD治療預(yù)防心源性猝死。2011年CONNECT研究對(duì)1 997例植入ICD或CRT-D的患者進(jìn)行了15個(gè)月隨訪，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)組的醫(yī)生臨床決策時(shí)間與傳統(tǒng)隨訪組相比顯著縮短(4.6 d比22 d，P<0.01)，并極大程度促進(jìn)了心律失常的檢出率[13]。因此，2015年心律協(xié)會(huì)推薦遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)為所有器械治療隨訪的Ⅰ類(lèi)適應(yīng)證[14]。

2.3 人工智能化遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)在心臟康復(fù)中的應(yīng)用

心臟康復(fù)治療是促進(jìn)心血管疾病二級(jí)預(yù)防，也是所有心血管疾病患者護(hù)理的重要組成部分[15]。心臟康復(fù)治療主要包括運(yùn)動(dòng)干預(yù)、社交干預(yù)和心理干預(yù)。美國(guó)心臟病學(xué)會(huì)和世界各地心肺康復(fù)學(xué)組均推薦遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)下的運(yùn)動(dòng)干預(yù)，而且運(yùn)動(dòng)前也需要進(jìn)行遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)[15-16]。

3 小結(jié)和展望

AI技術(shù)的加入，使遠(yuǎn)程心電網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值得到進(jìn)一步體現(xiàn)。對(duì)于個(gè)人而言，首先是就近得到優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源的診療，更加便捷；其次，提前篩查盡早診治，降低心血管疾病危害；此外，轉(zhuǎn)診綠色通道，減少等待時(shí)間，減少開(kāi)支。對(duì)于醫(yī)院而言，擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源區(qū)域影響力與社會(huì)價(jià)值；第二，提高基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)及醫(yī)生的技術(shù)水平，提升百姓信任度；第三，通過(guò)基層首診與轉(zhuǎn)診模式，緩解就醫(yī)壓力，提升醫(yī)療資源利用率。對(duì)于政府而言，符合中央政策，有助于實(shí)現(xiàn)國(guó)家醫(yī)療改革目標(biāo)；檢驗(yàn)結(jié)果互認(rèn)，降低醫(yī)保開(kāi)支，更好地利用資金與資源；最后構(gòu)建區(qū)域心血管預(yù)警網(wǎng)絡(luò)，降低心血管疾病死亡率，造福百姓。

然而，人工智能化遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)心電監(jiān)測(cè)也存在一些問(wèn)題和局限性。首先，缺乏有效科學(xué)依據(jù)。技術(shù)的快速發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)激烈的商業(yè)化市場(chǎng)導(dǎo)致許多技術(shù)缺乏證據(jù)。為了促進(jìn)臨床醫(yī)生和患者對(duì)這些技術(shù)的參與，需先進(jìn)行明確驗(yàn)證。目前正在發(fā)表和進(jìn)行的越來(lái)越多臨床試驗(yàn)旨在進(jìn)行驗(yàn)證、并縮小不同技術(shù)之間的差距。其次，在線安全隱患。隨著技術(shù)的發(fā)展，有可能會(huì)失去隱私權(quán)，這可能會(huì)對(duì)個(gè)人產(chǎn)生影響。第三，長(zhǎng)期影響目前未知。用戶(hù)參與程度會(huì)隨著時(shí)間推移而減弱，因此，需明確對(duì)健康的好處是否會(huì)長(zhǎng)期持續(xù)下去，或者研究維護(hù)策略以確保參與度。另外，還需要探索程序最佳組合和成本效益問(wèn)題，以幫助醫(yī)療服務(wù)提供商確定是否、何時(shí)以及如何將這些技術(shù)納入當(dāng)前的醫(yī)療服務(wù)中。

人工智能化遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)心電監(jiān)測(cè)提供了無(wú)與倫比的機(jī)會(huì)，可以改變醫(yī)療保健的提供方式，從而改善醫(yī)療服務(wù)，為患者及醫(yī)護(hù)人員提供便捷，降低醫(yī)療成本，改善臨床預(yù)后。與傳統(tǒng)醫(yī)療模式相比，人工智能化遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)心電監(jiān)測(cè)可提高效率和結(jié)果，可更有效地提供行為改變干預(yù)措施。但是，仍需要進(jìn)一步和持續(xù)的臨床研究來(lái)確定人工智能化遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)心電監(jiān)測(cè)的功效和成本效益，以及如何將其轉(zhuǎn)化為對(duì)患者真正可靠、有效的防治手段。

利益沖突：無(wú)