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编号:5889
美国远程医疗的现状和发展策略
http://www.100md.com 2001年2月14日
     首都医科大学BME系 秦笃烈

    一次远程机器人手术及现场直播

    7月23日是远程医疗发展中有意义的一天。远程机器人辅助外科完成胃-食道回流病(GERD)手术。GERD患者胃酸向食道回流,腐蚀食道。美国有2700万患者。55岁的男性病人患有严重的GERD,躺在多米尼加共和国一家医院的手术室内。"主刀"的医生远在数千英里以外的美国康乃迪格州,他是世界著名的小切口外科专家Rosser,他稳坐在家中的赛博空间和全球指挥中心,他面对的是一台计算机。Santo Domingo医院Abel Gonzalez医生和耶鲁大学医学院的外科医生等待Rosser医生下达麻醉指令。手术十分复杂,当地医生经验不足。Rosser利用称为"Telestrater"的设备指挥手术活动,通过置于病人体内的摄像机观察病人腹部。在手术现场有两台机器人协助。一台是利用语音激活的机器人(具有语音识别功能)控制手术辅助设备(称为Hermes);另一台是控制腹腔镜内的摄像机的机器人(称为Aesop)。由机器人控制摄像机是为了保证从内窥镜获得清晰的图像。机器人能够识别的简单语言如"Aesop:move right:stop"、"Hermes:light source:brighter"。手术相当复杂。需要在食道下部清理出一个区域,要将胃上部的一部分拉出来,完成以后胃上部将支撑食道,酸液将流到胃下部而不回流。在手术前举行的视频会议咨询中,Rosser博士承诺,术后3-7天所有疼痛会永远消失。耶鲁医学院的两名进修医生作为Rosser医生的助手在现场协助监督机器人工作。利用双向电视和卫星传播信息。Rosser博士指出:"我远程监控这一手术的主要目标之一是使发展中国家也能开展腹部内窥镜手术以及开展目前不能做的手术。"当然,这次远程手术现场直播并不代表远程医疗的现状。它是前瞻性技术展示。是医学和现代信息高科技结合很好的实例。体现了廿一世纪赛博医学(Cybermedicine)的广阔发展前景。
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    创建农村远程医疗国家实验室

    美国医疗费用从行业来说占据个行业的首位,总产值达1-1.2万亿美元。远程医疗的发展除了改善医疗质量以外,重要目标是降低医疗费用。从美国政府的医疗改革计划来说,要求通过利用信息和远程通信手段以后降低医疗费用300-1000亿美元。研究项目由美国高性能计算和通信国家协调办公室和国立医学图书馆(NLM)负责,由NLM具体实施。支持远程医疗的具体项目费用由国防部、退伍军人管理局(VA)、商业部和农业部该处预算。远程医疗项目开展的一项重要副产品是医学远程教育。即通过信息高速公路共享和检索医学信息,对付医学信息爆炸的严重挑战。NLM馆长Lindebertg教授指出:"如果一位勤奋的临床医生每天阅读2篇学术刊物上的文章,1年下来会落后800年。"只有不断通过查询高速公路和计算机提供的医学信息,才能不断跟上新的发展。远程医疗的发展不仅是远程通信手段的发展,必须立足于计算和网络对医学提供的全面支撑。美国远程医疗是以项目为中心。研究项目中开发成功的技术迅速辐射到其他地区。远程医疗的发展实际上成为计算机在医学上应用或医学信息学(Medical Informetics,MI)发展的龙头。1994年以来,每2年一次由NLM负责项目招标。每次招标总的支持强度在1000-3000万美元之间。这些研究项目涉及电子病历、远程会诊、临床协议标准、在州范围内以及全国的高速网络协同、神经图像远程管理、虚拟医院、医学虚拟现实、面向农村的疾病远程诊断、临床图像的储存、检索、共享以及和电子病历整合的图像引擎等。从消费者角度来看,远程医疗发展的客观需求是很高的。估计每年通过Internet询问卫生信息的成年人数达7000万。1999年美国消费者花在联机购买卫生用品和服务的钱为100万美元。在今后2年内估计将增加80倍。建立农村远程医疗国家实验室是发展远程医疗的战略性决策。远程医疗的大面积推广重点是在农村。经过竞争,这个项目由Iowa大学中标。实验室的第一阶段项目包括:
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    (1)虚拟医院

    虚拟医院是美国虚拟医学中心的一个样板。网址为www.vh.org。是远程医疗的重要组成部分。它病人、医生和医院提供广泛的医学信息。是一个规模巨大的医学多媒体(文本、图像和视频)数字图书馆。面向病人的信息可以按成人/儿童、医学各科或人体器官系统浏览。它按30多个类别提供数以百计的权威性医学教材。例如,著名的Merck氏内科手册(如果下载,数据量为80MB)。可以访问自由开放的MEDLINE和9种著名的医学电子刊物。虚拟医院的出现是21世纪医学模式向以病人为中心转换的重要标志。病人教育的地位空前提高。将迎来历史上前所未有的医学知识大普及的高潮。它也包含众多的医学继续教育内容。由于虚拟医院提供公开访问的内容十分精彩,对全美医学网站建设产生深远影响,已经在澳大利亚和台湾等地设立镜相站点。

    (2)适用于农村的远程放射学

    这一项目的主要目标为:
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    A.高级医学图形处理教育 开发一系列多媒体教材对农村医生进行医学图像体积成像和分析的教育;

    B.咨询 由Iowa大学的生理图像处理部(DPI)向农村医生提供交互式图像处理咨询;

    C.开发适合农村环境的图像工作站和软件

    这是项目的重点所在。由Iowa医学中心生理图像处理部(DPI)负责。研究人员包括11位计算机和医学科学家。博士和博士后研究生以及合作科研人员。获得的主要成果是开发了多维图像数据集的操作、显示和分析软件包VIDA。用C语言编写,在UNIX环境下运行。主要功能包括正交截面、体积展示、表面展示、分析任何选定的子区域、心脏机制分析、组织血流评价、交互式图像分段和编辑、图像代数操作以及任意方向截面提取等。这一可视化工具以及其他信息通过Iowa通信网络向农村地区传送。这一软件包在著名的Mayo医院作了评价。图像由动态空间重构器生成,这是世界上独一无二的速度最快的CT扫描器,重量为17吨,扫描速度达每分钟240幅。评价内容为右心室血流显示。VIDA获得许多临床应用,包括动脉瘤成像和测量、数字化气管图谱、总胆管囊肿成像、直肠镜虚拟现实成像等。VIDA的开发成功又一次证明了软件开发的重要性。CT、MRI这些现代化医学影像仪器已经非常普遍。但是仪器的主要功能是成像。需要开发或购买好的软件包才能得到更好的可视化和定量分析效果。而有了好的软件包,农村和边远地区的医生也能够完成高级的多维图像处理。
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    这一项目是开发了适用于农村医生使用的远程放射学软件。对传送到医学中心的CT、MR图像进行三维重构和体积测量,定量分析病变,例如测定肺部通气分布和心脏局部功能。开发的软件包为VIDA。

    (3)农村家庭远程医疗

    家庭远程医疗是面向农村家庭的远程医疗。家庭部件包括和电视机连接的POTS视频部件以及可以测量血压、心音、体温、体重、血糖的接口。所有测量数据传送到基地的电子病历。家庭诊断涉及血液化学、生命体症、耳镜、非法用药检查、中毒检查、癌症检查、起搏器随访、妊娠检查、传染病检查(爱滋病、肝炎、肺结核)以及激素治疗。病人数达30万以上。

    实验室第二阶段项目包括:

    (1)农村远程精神病研究

    这一项目的研究目标是患有精神分裂症进行远程咨询的有效性一边向农村提供精神病远程诊断和治疗的服务。已经在2个县的社区医院进行试点。病人通过触摸屏终端现实的信息和计算机及医生交互。
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    (2)农村外伤远程医疗系统

    这个系统是建立测试床医院和大学中心医院之间的远程通信。决定当地医院的外伤病人的治疗以及是否要转院。开发了网络数据库软件和视频会议系统(利用Power Macintosh和QuickTime)(图2)。编写了供农村医务人员使用的使用手册。

    (3)糖尿病病人多媒体教材

    当病人诊断为糖尿病以后,心理上产生巨大压力迫切需要得到有关糖尿病的医学知识。糖尿病病人多媒体教材可以在病人家中观看,也可以在病房中观看。除了编辑糖尿病知识以外,开发了一个特殊的播放器,它可以和Internet连接,从而也是一种专用的Web浏览器。

    (4)儿童超声心动图实时传输

    超声心动图的3维视频信息必须通过高带宽网络传输。已经在2家医院试用。农村地区的社区门诊部可以拥有超声心动机,但是缺乏分析影像的专家。视频信息传送到Iowa大学医院,由专家分析并将诊断结果回传到当地门诊部。节省了病人往返的时间
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    配套研究项目

    DocView

    DocView是NLM开发的文档工具。它可以将扫描的文献通过Internet传送。对文档具有放大、缩小和旋转等功能。它还能将TIFF文件转换成PDF格式(通过DocMorph服务器)。它可以成为电子病历系统的一个模块。传送急诊病人病情的扫描件。DocView可以在Windows、Macintosh和Unix下运行。程序和手册可以免费下载(http://archive.nlm.nih.gov/proj/docview/distrib/download.htm)。

    Visible HUman项目(VHP)

    VHP是推进医学可视化的重大创新项目(http://www.nlm.nih.gov/research/visible/visible_human.html) 。 其目标是要为医学图像和文本(如解剖名称、解剖层次结构、有关结构的医学原理和理论)的联系建立标准。虚拟人体、实时医学三维重构和展示、图像导引外科以及医学虚拟现实将成为医学教育和临床的常规手段。VHP选择了2个尸体,采集的CT、MR和组织学横断面图像数据的容量达43GB。VHP引起巨大的国际兴趣。德国、日本、意大利、澳大利亚、新加坡以及台湾都在利用VHP数据及进行开发。VHP将推动远程医疗中病人医学影像的实时重构。VHP数据集成为医学图像处理研发的标准数据。
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    3.基于计算机的病历:医疗保健的重要技术( The Computer-Based Patient Record: An Essential Technology for Health Care )。

    这本书的作者为美国国家科学院医学研究院提高病历质量委员会研究人员。全书回顾了基于计算机病历(CPR)的发展。

    研究了利用机器可读的CPR提高诊断和临床治疗质量的可能性。

    基于Web的家庭交互式医疗保健服务(IHS)

    Web技术以及无线测量技术的进展使得交互式家庭远程医疗服务(Interactive Healthcare Service,HIS)的发展有了可能。这种医疗模式既受到患者和家属的欢迎,为他们带来方便和舒适,同时也可以节省医疗费用、缓解城市交通以及改善环境。
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    IHS的信息流如图5所示。病人在规定的时间(如早晨)或者根据医疗保健提供者的指令,利用家里的无线测量装置,他们可以自动工作,或者按一下按钮就可以了。这些装置可以是体重计、血压计(包括测量脉搏)以及可以测量心电图和心率的心律记录仪。测量结果由电话机附近的家用集线器自动采集并利用通常电话线传送到护理提供者诊室的服务器。图6展示无线HIS家用设备。服务提供者的授权用户可以通过Web浏览器访问病人数据库。医生可以利用软件跟踪病人的数据,发现有超出预置阈值的测量值时可以立即通知病人到家里随访或作进一步处置。

    军队远程医疗

    由沃特里得陆军医学中心(WRAMC)(Water Reed Army Medical Center)开发的多国远程医疗项目是美国第三级军事远程医疗咨询系统。涉及的地域包括索马里、克罗地亚、德国、意大利、肯尼亚、海地、埃及、巴拿马、科威特、象牙海岸、马斯多尼亚和弗琴群岛。它基于跨平台技术计算机、软件、数字摄影和高速卫星通信。配备的医学专家专业领域包括皮科、骨外科、传染病、眼科和普通外科。远程医疗分为两种类型。一种为高分辨率数字静态(HRDS)图像处理,利用440万像素的Kodak DCS 420拍摄临床图像并下载到个人计算机或笔记本电脑。图像和咨询申请单文件通过卫星接收器或高速调制解调器传送到WRAMC。数码相机图像的分辨率为1524 x 1012,文件大小为4.5MB。内置硬盘可以储存50幅图像。咨询方式为储存和转发。WRAMC咨询管理员收到咨询申请和图像以后,编制咨询病历并将记录转送到适当的医学专家。另一种方式为视频会议(VTC)咨询,需要预约和安排。VCT系统采用两种硬件,一种是CLI 8100系统,传输速率为54kbs至1.544mbps。另一种为采用个人计算机PictureTel PCS-100E桌面视频会议系统,速率为112或384kbps。可以传送数据和HRDS图像文件、申请单、广播功能以及在VTC过程中抓获静态图像。在完成的咨询中科别包括内科(40%)、外科(36%)、放射科(21%)以及牙科(3%)。
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    VA远程医疗

    美国退伍军人管理局(VA)所属的医疗机构是美国规模最大的医疗机构,遍布全国。它的远程医疗项目也是规模最大。VHA远程医疗是由退伍军人管理局(VA)开发的面向退伍军人的超越时间和地域的医疗系统。领域包括远程放射学、远程病理学、电话联系护理、远程核医学和心脏起搏器监护。1998年开始建立退伍军人综合服务网络(VISN),2002年建成。建立VHA全国远程医疗评价、开发、研究和教育中心,严格评价和开发临床远程医疗。在不同的临床领域建立远程医疗示范项目,检验由跨距离服务和访问引起的可靠性、准确性和效益。VISN划分为22个图7为第4区,包括东部地区的华盛顿特区和弗吉尼亚州,向西连接西海岸的洛杉矶。在第5网区(VISN5)的巴尔迪摩VA医学中心建立美国第一个无胶片放射科。VISN5和VISN22网区开展了远程放射学。在VISN12网区的米尔沃基铁山VA医学中心建立了远程病理学服务,可以动态实时会诊,也可以按储存-转发方式会诊。在东海岸华盛顿和西海岸旧金山的两个VA医学中心之间通过起搏器监管中心建立远程实时心脏起搏器随访监护。巴尔迪摩VA医学中心和米尔沃基铁山VA医学中心利用视频会议系统分别建立城市和农村的远程精神卫生诊断和治疗系统。巴尔迪摩VA医学中心和德汉恩VA研究所利用视频会议系统开展了远程皮肤病图像的储存和传输。图8-10为远程传输的皮肤病图像。波士顿VA研究人员利用基于家庭的信息工具和临床工作站开展远程糖尿病护理。一些VA医学中心利用"低技术"传输核医学图像已经有20年历史。所有VA医学中心都提供电话联系疾病咨询(预约)。在一些VA中心开展了基于数字图像和远程放射学的远程牙科咨询服务。位于VISN18的VA医学中心和Ohio州立大学开展远程医疗合作,在所有单位和部门均安装了桌面视频会议系统。Iowa是美国国家信息高速公路的第一个测试床。VA利用Iowa高速通信网络建立远程放射学临床测试和评价基地。图11展示4个监视器的放射学工作站。2000年1月以来利用电话线/调制解调器的远程医疗活动520多万次。所用的基本医疗仪器远程监护仪7514台、X-线扫描仪4294台、显微镜1029台、内窥镜329台、数码相机329台、皮肤镜199台、计算机放射学3000台。
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    远程医疗标准

    远程医疗的标准关键是编码。由于医学本身有庞大的学科群,加上许多新生的边缘学科。统一编码是长期的系统工程。大型影像医疗仪器的图像标准格式DICOM已经被厂商和用户接受。WHO提出疾病诊断标准ICD-9和ICD-10已经被广泛采用。但是很难满足医学全面信息化,特别是电子病历和远程医疗发展的要求。美国国立医学图书馆的重大项目统一的医学语言系统(UMLS)的研发已经进入第十年。以人工智能方法汇集各种编码。词汇量达30-40万条。是目前最完备的医学编码系统。其中重要的子集是SNOMED。SNOMED已经发展了超过20年,其3.5版包括了150,000余词条,分别组织在12个不同的轴和章节中,它包括解剖学、形态学、正常与非正常的功能、症状及疾病体症、化学制品、药品、酶及其它体蛋白、活有机体、物理因素、空间关系、职业、社会环境、疾病/诊断和操作。SNOMED的每一个术语(词条)均有一个编码与之对应,在疾病/诊断轴内,很多疾病概念还提供了与其它术语的交叉参照关系。SNOMED RT 的测试版包括了拥有各自编码的180,000个词条,每个词条都与一个概念相连接,概念的总数是110,000条,包括了260,000显式的关系。1999年2月以来在美国已经有30多家单位开始试验使用SNOMEDRT的测试版,每个单位都有其测试的重点,例如,数据的采集,数据的提取,或者聚合分析等应用。HL7(Health Level Seven)是非盈利的组织,从事卫生保健环境临床和管理电子数据交换的标准开发,HL7也是标准的名称,最新的版本为3.0。HL7是美国国家标准局(ANSI)批准的标准开发机构(SDO)。它建立了11个技术委员会(CCOW、临床决策支持和阿登语法、数据仓库、教育、病人和信息管理、建模和方法学、病人管理和财务管理、病人护理、术语)。HL7拥有1800个会员,其中包括400多家公司,占据为医疗卫生服务的厂商的90%。HL7公司已经在澳大利亚、加拿大、芬兰、德国、印度、日本、新西兰、南非、荷兰、英国建立分支机构,最近又在我国、韩国和台湾建立分支机构。最近宣布的HL7 CCOW标准1.2版包括了基于Web的技术。
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    目前HL7信息模型包括参考信息模型(RIM)和HL7版本3的适用于消息开发框架的原模型。

    HL7的模型命名编码格式为DDDVVVVT。DDD代表域名,每个域名都有自己的页面和模型集。已经定义的域名有:

    ·RIM 协调的HL7参考模型

    ·MMC 方法学和建模(版本3为原模型)

    ·ADT 入院/出院/转院

    ·FIN 财务

    ·ORD 医嘱和结果

    T代表模型页面提供的文件类型。已经定义的类型有:

    ·a 代表档案(Archive)
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    ·c 代表合成(Composition) ,ZIP文件

    ·d 代表数据库(Database)

    ·f 代表区别(Difference),是包含各模型区别的Excel95的表的集合

    ·g 代表图形(Graphics),是包含模型的图形表示的文件集合

    ·h 代表HTML,模型的HTML表示

    ·l 代表文本(Literary),代表模型的文字表达

    ·n 代表注解(Notes),包含有关模型评阅的各种修改

    ·r 代表版本说明(readMe)

    ·t 代表Rose工具

    凡是要将远程医疗和信息交换发生关系,就必须考虑采用标准的问题。, 百拇医药