新一代信息技术在医疗健康产业中的应用研究

关键词：医疗健康产业；新一代信息技术；数字孪生；隐私计算；智慧医疗

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）21-0132-03

0 引言

我国医疗健康产业主要包括提供健康管理、医疗保健、科研技术以及环境管理等各类服务[1]。整个“十三五”期间，我国的医疗保健行业已经实现了显著的提升与扩张，取得了一系列成绩。然而，在取得成绩的同时，仍需借助新兴技术不断提升医疗健康产业的信息化、网络化、智能化水平，让先进的信息技术创造更大的价值，发挥更大的作用。

近年来，我国出台了一系列政策文件，鼓励和引导发展第五代移动通信技术、云计算、大数据、数字孪生等先进信息技术，并期望这些技术能更大幅度地助力医疗健康产业的发展与转型[2]。

1 医疗健康产业发展现状

《健康产业统计分类（2019） 》（国家统计局令第27 号）由国家统计局于2019年4月份发布。文件中系统性的规范了健康产业的界定和分类。该文件将健康产业阐述为一个包含了广泛活动和子领域的综合性产业，其核心目标在于提升国民健康水平和生活质量。

该文件将健康产业划分为医疗卫生服务、健康事务与科研技术服务、健康环境管理等关键领域。文件中着重强调了健康教育与知识普及的重要性和必要性，同时文件中明确了健康促进服务在改善公众健康状况中的重要作用。文件中还指出了将健康保障与金融服务相结合的方式，以及推动智慧健康技术服务的发展，这些都是促进健康产业发展的重要方面。

在产品流通与制造层面，文件明确提出了药品和其他健康产品的流通服务、医药制造、医疗仪器设备及器械制造、健康用品与智能设备制造等领域。这些领域的发展在满足市场需求和推动产业创新方面起到至关重要的作用。

除此之外，医疗卫生机构设施建设、中药材的种植、养殖和采集等基础设施建设以及原材料供应链的完善，也是健康产业不可或缺的组成部分。这些活动不仅为健康服务提供了物质基础，也为保障和改善民生提供了强有力的支持[3-4]。

整个“十三五”规划期间，在重大疾病防控方面我国取得了显著成就，居民的健康素养情况得到了大幅度的提升。同时，针对重点人群的健康服务持续优化，医药卫生体制的改革深入推进，基本医疗保险制度不断完善，提高了住院费用的支付比例，医疗卫生服务体系得到了加强，社会办医逐渐成熟，健康产业规模显著增长。此外，健康扶贫的相关工作取得了全面成功，人民的健康水平得到持续性的提升。

然而，我国仍面临诸多挑战，包括多种疾病的共同威胁和复杂健康因素的影响。新发和突发大规模传染性疾病的风险依旧存在。另一方面，一部分曾经得到控制或消除的传染性疾病依然存在再次流行的风险。同时，人口老龄化现象进一步的加剧，病愈和护理服务的需求也在快速增长。因此，进一步的完善国民健康政策，持续推动健康中国的建设，以满足人民群众日益增长的健康需求成为我国健康事业的迫切需求。

展望未来，我们应当积极推动全民健康信息的互联互通和应用，广泛采用数字孪生、人工智能、大数据、5G通信技术、区块链、物联网等前沿的信息技术。通过这些前沿的信息技术，我们可以实现智能医疗服务、实时个人健康监测与评估、疾病预警和慢性病筛查等功能，使新兴信息技术在健康领域发挥更大的作用，创造更多的价值[5]。

中国工程院李兰娟院士在新冠肺炎疫情期间对武汉的三次访问具有重要的意义。在第一次访问中，面对不明原因肺炎，她作为专家组成员提出了将其作为甲类传染病进行管理的建议。在李兰娟院士第二次访问武汉期间，各种先进技术被应用于降低新冠肺炎的病死率。在第三次访问中，李兰娟院士通过对一千多万武汉居民核酸检测结果进行分析，证明了疫情之后复工复产的安全性和可行性。李兰娟院士强调，她的决策过程始终依托于前沿信息技术，例如利用大数据分析疫情趋势、人工智能辅助CT影像阅读等。在整个新冠肺炎疫情的防控工作中，凸显了公共卫生领域对新一代信息技术的迫切需求[6]。

2 新一代信息技术应用研究

以“云大物移智”等为代表的前沿信息技术的飞速发展已经给人们的生活带来了巨大的便利。医疗健康产业也被新兴信息技术改变了商业模式，新兴技术解决了医疗健康产业的信息孤岛问题，可有效提升医疗资源的利用效率，不断催生跨界合作，提升健康生态系统中各方的协同效率[7]。

物联网、大数据、云计算、人工智能（AI） 、第五代移动通信技术（5G） 等作为前沿新兴信息技术领域，它们并非彼此孤立的，而是相互关联、相互促进、相互绑定的。

如图1所示，各种物联网的传感器、终端等设备相当于人体的感官系统，能够精准地进行信息采集和状态感知；5G传输技术等则相当于人的神经中枢系统，能够快速准确地完成信息的传输。物联网终端传感器等收集到的海量数据存储于云平台中，并将这些数据提供给大数据系统，大数据系统为数据分析提供强有力的支撑，云计算提供了无限的算力和存储的支持。数据+算法+算力三要素的共同作用下，人工智能则可形成硬件、框架、应用等完整的产业体系和产业链。云计算、大数据、AI相当于人的大脑，负责实时分析获取的信息，在强大算法和算力的支撑下，从千万种可能性中选出最优的解决方案并给出相对完美的决策，完成实时分析与自主决策环节；应用层与行业需求相结合实现智能应用，相当于人的躯干与四肢等能够精准地完成肢体动作，精准执行任务环节，如机器人精准拣选病人所需要的药品等。

积累大数据，通过数据分析，找到更好的改进方向，不断优化系统性能，利用深度学习等技术让更先进的基于医疗场景大数据的人工智能系统来驱动运行。我们构建了多层神经网络模型，利用海量的医疗健康样本和数据对该模型进行深度训练，使得该模型可以主动学习更精准的特征，最终提高预测的准确性。如某项目团队基于人工智能-深度学习技术的医学影像分析方法研究，开发了同步实现脊柱中心线提取及脊柱侧弯量化评估精确诊断模型，大幅度提高检测精度和速度。

如图2所示，我们构建了一套智能医疗系统，该系统具备了实时状态感知、快速数据分析、制定科学决策、精确执行任务以及持续学习的能力，以此实现了数据的自动流转和处理[8]。

3 新形势下智慧医疗发展趋势

3.1 以远程手术机器人为代表的先进医疗装备取得了快速发展

近年来快速发展的手术机器人相比传统手术方式优势明显，尤其在手术术式、患者治疗、医生操作与资源利用等方面。近年来，国家不断鼓励医疗机器人的发展，有关的利好政策频出。2019年11月印发的《关于推动先进制造业和现代服务业深度融合发展的实施意见》中曾提到，重点发展手术机器人等先进且高端的医疗设备[9]。伴随着老年人口数量增多，骨科门诊的需求也逐年增加，以山东某三甲医院临床数据为例，每年脊柱疾病门诊量高达8万余例之多，手术约4000余例。如图3所示，传统开放式脊柱手术对人体组织的破坏性过大，利用手术机器人进行脊柱微创手术应运而生。手术机器人进行的脊柱微创手术能够显著减少创伤和并发症，缩短患者的恢复时间。手术机器人脊柱微创手术具有优势明显、需求大等特点，是未来脊柱微创手术的发展方向。

3.2 借助5G 技术实现远程医疗远程手术等

《关于加强信息化支撑新型冠状病毒感染的肺炎疫情防控工作的通知》由我国国家卫生健康委员会办公厅于2020年2月3日颁布。该通知着重强调了远程医疗服务的重要性，并提出了一系列具体措施，用来强化信息化在疫情防控工作中的支撑作用[10]。具体而言，通过鼓励各级医疗机构，特别是省级定点救治医院，充分利用远程医疗平台，提供远程会诊和防治指导服务。

此举旨在通过信息技术和远程医疗技术，实现专家资源的优化配置，增强基层和社区医疗卫生机构在疫情中的应对和处置能力。此外，此项措施还有助于缓解定点医疗机构的诊疗压力，降低因人员跨区域流动带来的传播风险。

为了推动智慧医疗技术的发展，通知中还提出了如图3所示的基于5G新型网络架构的智慧医疗技术研发计划。该计划包括构建评测验证环境、建设5G 智慧医疗示范网络，并推动关键网络设备和原型系统的产业化进程。通过这些措施，5G技术在疫情预警、院前急救、远程实时会诊、远程手术、无线监护和移动查房等关键医疗环节的应用将得到加速推广，为未来智慧医疗技术的发展和应用奠定了基础，从而为医护人员的健康保障和重大公共卫生突发事件的应对提供了重要的技术支撑[11]。

3.3 隐私计算技术：“数据可用不可见、数据不动价值动”

医疗数据的隐私保护和医疗数据的安全性是医疗卫生领域中一个至关重要的议题。这些数据不仅包含个人的基本信息，还涵盖诸如病史、诊疗记录、检查结果等敏感信息，它们对于个人隐私的保护具有极其重要的意义。医疗数据的体量复杂且十分庞大，一旦发生泄露或使用不当等问题，极有可能会对患者的隐私造成严重侵害。同时也将对医疗服务提供者造成信誉的损失和法律风险。因此，确保医疗数据的机密性和安全性不仅是维护个人权益的要求，也是维护社会公共利益的重要措施。

要想从源头上应对医疗数据泄露的痛点，同时又为医疗数据的互联互通、高效流动奠定基础，需要进行技术创新，通过底层技术的创新发展来改变医疗数据的使用模式和方法，在保障原始数据不出域不泄露前提下，实现“数据可用不可见、数据不动价值动”的目标[12]。

隐私计算技术在此背景下得到快速的发展。隐私计算技术能在充分保证数据机密性和安全性的前提下，实现数据价值的转化和释放。隐私计算技术是最符合医疗数据可用不可见需求的技术。正是因为其能够既保护数据安全和隐私，又实现数据价值的释放，隐私计算成为在医疗健康产业数据合规监管日趋严格，同时数字经济蓬勃发展的当下最受追捧的前沿技术。

3.4 借助数字孪生技术，助力医疗健康产业的快速发展

数字孪生，就是根据物理、生物或虚拟对象建立起的数字化副本，实现物理实体和数字虚体的一一对应。数字孪生已经被广泛应用于各个行业，如今正逐步融入医疗健康产业。从药物测试、化合物发现、结果预测到手术协同，数字孪生正呈现出光明的应用前景。在这波趋势的助力之下，医生已经开始使用3D 打印器官与人体部位模型开展手术设计与预演。数字孪生为对象或过程建立起虚拟表示，用以体现太大、太小或太过复杂而无法建立物理模型的场景。随着机器学习与人工智能技术的兴起，数字孪生在制药领域开始大展拳脚，不仅能够模拟潜在的治疗方法，更有望体现药物与疾病间的相互作用[13]。

“数字孪生”能够通过计算机为个人生成数字化副本，其身体特征与本人高度相似，但又与物理个体完全分离。在医学领域，数字孪生能帮助我们提升临床试验或医疗测试的准确性。以癌症治疗为例，数字孪生能够帮助医生为患有侵袭性癌症的患者找到更有效的治疗方法。

4 结束语

我国医疗健康体系自20世纪90年代起逐步引入医疗信息化系统和医疗信息化技术，不断推动医疗信息化发展。最初，信息化技术主要体现在医疗物资管理系统和医院的财务管理的建立上。随着新世纪前沿信息技术和互联网技术的快速发展，各个医院也纷纷开始建立自己的机房和网络，将前沿的信息技术广泛应用到医院信息系统中，实现了业务流程的电子化和信息化。

在此基础上，电子病历、自助服务等信息化工具逐渐普及，移动互联网的应用也使得就医服务变得更加便捷。当前，在5G、人工智能等前沿技术的推动下，医疗信息化正迅速进入一个新阶段。网络化、数字化、智能化的设施和解决方案正与医疗健康事业紧密结合， 智慧医疗的概念逐渐成为现实并走进我们的生活中。

智慧医疗利用互联网、大数据、人工智能等先进的信息技术，不仅提高了医疗服务的效率和质量，还在一定程度上替代了传统的人力工作。它是现代医学与通信技术结合的重要成果，也是生命科学与信息技术融合的结晶。通过智慧医疗，我们能够更好地管理和分析医疗数据，优化诊疗流程，提升患者体验，最终实现医疗服务的现代化和智能化。