现代观点
2017年05月号
医学进展
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数字医疗:医患双赢的新时代——从《星际迷航》中的三录仪谈起

作者:贾玉华

1966年,美国派拉蒙影业开始制作其系列科幻电影《星际迷航》(Star Trek),又被译为《星际旅行》,经过近50年的发展,已经成为系列影视作品,为全世界的无数粉丝所痴迷1。
这部电影的本意是描述一个乐观的未来世界,人类同众多外星种族一道战胜疾病、种族差异、贫穷、偏执与战争,建立起星际联邦。科幻电影可能就是世界的未来,主创者没有料到的是,他们在电影中所想象出来的、Dr. McCoy医生所使用的、24世纪的医学设备,已经在21世纪的今天得以实现。
三录仪大奖——让梦想照进现实
很多《星际迷航》的粉丝们应该还记得,电影里有一种神奇的非凡装置——医用三录仪(tricorder)。剧中的医疗官麦考伊博士(Dr. McCoy)总是拿着它,快速扫描患者,得出诊断结果。这是一种手持式的多用途仪器,有一个可分离的扫描仪,用于检查患者的身体;另有一个终端显示器,对扫描仪所收集到的数据进行分析,并展示出诊断结果。
作为星际迷航众多高科技道具之一,三录仪对当今世界的影响已经不仅仅局限于影视剧。为了鼓励科学家们将三录仪从梦想变成现实,高通基金会(Qualcomm Foundation)斥巨资,从2012年起,在全球范围内设置了三录仪大奖赛(Tricorder X-Prize,以下简称“X-Prize”)。
医生+网络工程师组合的兄弟团队抱走“X-Prize”大奖
来自全世界的医生和网络工程师们为此热血沸腾,312个团队注册参赛,开始了各自的设计和发明。经过4年多的开发和准备,2017年4月12日,万众瞩目的X-Prize大奖赛在洛杉矶确定了最终的获奖名单,并公布在在其官网(http://tricorder.xprize.org/)上。
有六个团队最终获奖,冠亚军大奖获得者分别为来自美国宾州的“终极边疆”(Final Frontier)团队和“动态生物标记物”(Dynamical Biomarkers)团队。
Frontier团队由一对兄弟——急诊外科医生Basil Harris和网络工程师George Harris带领,获奖的仪器名为DxtER。按照大奖要求,这是一套基于人工智能(artificial intelligence,AI)技术而设计的仪器,能够在医疗环境中识别并分析患者的疾病信息,结合既往所获得的经验(出厂时设置+诊疗过程中不断进行的机器学习),快速得出精准的诊断。
 Frontier团队之所以战胜其他参赛者而获得大奖,除了共同具有的数据采集和快速诊断功能以外,DxtER的优势还在于其数据采集系统为无创式。这个通过3D打印技术而制作的白色传感器,只有网球大小,可以收集各种生命体征数据,通过无线传输到一个平板电脑中,快速分析并显示出诊断结果。
“动态生物标记物”(Dynamical Biomarkers)团队来自中国台湾,由一群医生和工程师组成,领军人物为哈佛大学彭仲康(Chung-Kang Peng)教授,获得了100万美金。他们的设计雏形更加忠于《星际迷航》中的三录仪原型,数据采集由一个独立的手持式扫描仪进行,结果显示在智能手机上。主办方认为这一设计与Frontier团队的作品不相上下,难分伯仲,尤其将智能手机作为数据接收器的设计,代表着未来的发展方向。
这两个获奖团队的作品都符合赛事要求:设备轻便,不超过5磅;至少可以持续监测5项生命体征,并诊断13项常见病症。其中必须包括的9种是:贫血、心室颤动、慢性阻塞性肺疾病、糖尿病、白细胞增多、肺炎、中耳炎、睡眠呼吸暂停和尿路感染。此外,参赛队伍还必须在艾滋病筛查、高血压、黑色素瘤、带状疱疹和链球菌中再选择3个。
在电影中,除了能进行实时诊断,三度仪也能让非专业医疗人员使用,而这也是X-Prize的终极目标──支持发达国家的家庭诊断,同时也支持发展中国家的区域中心医疗诊断,好让全球医疗水平能够平衡。因此,比赛还规定,获奖设备需要具有很高的友好性和易用性,不止专业医务人员,普通用户也能很快上手,从而提高医疗效率。
尽管这场竞赛空前成功,但仍有一些工程障碍难以克服。因此,作为X-Prize主办方,高通基金会决定追加“赛后项目”,将竞赛中的发明开发为实际产品,推广到全球市场。他们将捐助380万美元进行消费者版本的三录仪开发,包括产品测试、使用指导以及在全球市场的营销;还将邀请获得奥斯卡金像奖的导演来执导一部纪录片。
您的健康,由自己掌控
 在三录仪大奖赛的官网首页上,所展示的宣传片采用了“您的健康,由自己掌控”(Take control of your own health)的宣传语,《新英格兰医学杂志》在2016年1月也发文对这一理念进行了阐述,认为现在已经到了由患者来掌控医疗数据的时代2。
2016年,时值《星际迷航》诞生50周年,《自然》杂志在2016年9月份将其搬上了封面,感恩于科幻作品为人类健康的发展方向所做出的引领3;《柳叶刀》杂志则在2016年8月的评论中,以三录仪为例,指出:数字医疗的到来,将是医生和患者共赢的时代4。
科技的发展正将科幻小说和电影中的梦想逐步实现,穿戴设备、人工智能、虚拟现实(virtual reality,VR)和电子传感器的发展,使医疗数据的收集变得更加容易,只要有一部装好了相关应用程序(Application,APP)的智能手机,患者就能看到自己的实时血压、动态血糖、心电图等健康数据,这在以前是不可想象的,如今却已经从梦想变成现实。尽管这些新型的医学设备仍处于开发早期,数据的准确性、稳定性和精密度仍需要在实践中不断证实,数据的安全和患者隐私等问题仍需要不断完善和规范,但他们所预示的未来是毋庸置疑的。
预计到2020年,全世界80%的成年人都将拥有智能手机。来自这些智能终端上所收集的健康数据,将为医疗决策提供很多有价值的参考。大数据和机器智能的出现,为医学的发展提供了更好的机遇。临床医生和医疗从业者无从回避,最好的方式,就是张开双臂,欣喜地拥抱技术革命,迎接更加美好的未来!
(作者:贾玉华)
参考文献:
http://www.startrek.com/
New England Journal of Medicine 2016;374:205-208
Nature 2016;537:137-8
Lancet 2016;388:740-741

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