智慧混合醫療，Intel Inside

支撐起醫療行業這場變革的是無所不在的計算、無處不在的連接，從雲到邊緣的基礎設施、人工智慧以及傳感和感知技術。包括英特爾在內的全球眾多硬體廠商，正在用科技的力量跨界重構醫療。

2022年，英特爾研究院著手開展未來混合醫院的研究，這是從0到1的實踐。之所以稱未來醫院為「混合醫院」，英特爾中國研究院副院長王鵬說，這是借用人機混合智能的概念：「我們的假設是，未來人類與機器形成的是混合智能的關係。人類智能擅長的任務和機器智能擅長的任務是不同的，兩者不是誰取代誰而是互為老師和學生，共同演進、互相監督。」

混合智能將帶來混合醫療。醫院有提高醫療效率、減少病床壓力的動力，而靠現有的治療方法，病人蜂擁到醫院，爭奪有限的醫護和床位，這些都是不可持續的。混合醫療的出現，打破了醫院的物理邊界，從中心醫院拓展到基層社區醫院、急救車甚至家庭。

在英特爾的規劃中，混合醫療的技術底座分為三層：底層是英特爾的硬體平台，這是英特爾幾十年積累的成果，同時英特爾也將類腦晶片和RISC-V開源晶片加入硬體底層。類腦計算和傳統計算的區別是，它將生物科學計算和計算機科學計算兩個學科融合在一起。

中間層在三個層級中最為關鍵，相當於軀幹，連接四肢和大腦，通過靈活、可重構的雲-邊-端應用測試/優化/部署框架。

創新應用層以醫生、患者的需求為導向。除了提供與計算和計算相關的資源外，英特爾與無線運營商、設備製造商、軟體供應商、電子病歷提供商和各醫療保健技術公司密切合作，為其提供從邊緣到雲的開放平台，來實現敏捷性和規模。

2018年前後，泰安市中心醫院與英特爾合作，就老年人跌倒風險開展機器評估。2020年，北京朝陽醫院與英特爾合作，開發非接觸式心肺復甦過程機器評估。這些項目採用了英特爾的底層硬體平台、毫米波雷達感知技術、三維人體關鍵點跟蹤等技術。

擁有了技術架構之後，英特爾研究院構想了一個未來混合醫院的場景。在這個重新想像的醫院基礎設計中，護士站、急診、手術室、影像室、遠程醫療、實驗室、ICU等科室都被連成一體，並且每一個科室的功能都被重新定義。

例如在未來影像室，高性能邊緣計算結合高帶寬私有5G連接，就可以實現醫療影像的數據的近實時處理以及分布式訪問。超高解析度的超聲波、核磁共振成像以及其他成像文件在院內被放射科醫生和臨床醫生快速訪問。所有成像設備生成的數據被合併在一個主文件中，實現對患者高顆粒度、全面的視圖觀察。配合先進的人工智慧和預測分析，醫生可以獲得相關的診斷和治療決策建議，幫助加快診斷時間，並提高罕見疾病診斷的準確性。

急診科（ED）的業務形態也進行了重構。急診科系統和應用程式連接到整個智能醫院的技術生態系統，並與外部醫療保健實體相連接。智慧醫院系統允許急救車輛系統在前往醫院的途中與急診科共享近實時的患者數據，幫助急診科為即將到來的病人提前做好準備，並優先考慮最緊急的病人。如果病人需要轉往其他醫院，跨醫院基礎設施的連接和共享數據可使急診科能夠訪問到關鍵數據並與其他部門協調，以便為最危重的患者提供及時的後續治療。

在上述功能的實現中，英特爾的視頻加速器加速了數據密集型影像和視頻文件的處理速度，智能邊緣產品組合為跨醫院基礎設施的5G無線連接提供動力，同時支持數據密集型工作負載的近實時處理，由Intel?CPU和FPGAs支持的安全數據共享用以保護患者數據，並幫助醫院遵守行業與隱私相關的法律要求。

另一個至為關鍵的應用是傳感器和物聯網。《經濟學人》雜誌曾評價，在未來「所有東西都會變成傳感器，而人類則是最好的那個。任何東西、任何人，無論是機器、裝置、日常用品，特別是人類都將變為傳感器，收集與傳遞真實世界中的信息。」醫療將會被「物聯網」徹底革命。

科普作家托馬斯·高茨（Thomas Goetz）在其撰寫的《反饋迴路》（The Feedback Loop）中提到，傳感器有能力去測量人類的任何活動。人類作為一種能自我調節的超級有機體，一旦得到了相關數據，行為將被完全改變。

傳感器獲取生命體徵數據後，藉助物聯網，打開了遠程監控與預防的前景。理論上，任何家庭都可以變成移動的重症監護室，因為患者入院後，絕大多數時間都是在做體徵監測，而常常只有重症患者才會被收入重症監護室。通過無線監測，建立起「智能化」的家庭醫院，能夠為更多的老年人提供更好的健康保障。

王鵬認為，混合醫院的構想如果可以實現，它將使得醫療流程變得順滑，幫助醫護減少重複而瑣碎的工作，讓臨床團隊的技能和精力集中在患者的高價值服務需求上。

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單點應用突破，未來前景可期

解決費時、費力、執行上缺乏統一的醫療問題正是數字化與人工智慧可以發揮作用的地方。

王鵬說，混合醫療的第一步是從醫院基礎信息化建設開始的。從20世紀90年代初，英特爾就在與政府合作，推進醫院的信息化建設。中國大型三甲醫院的數字化建設也正是始於這一時期，到2000年前後，信息化建設進一步滲透至基層醫院。

醫院的信息化過程並不是一蹴而就的，而是需要一家一家的鋪設，並且信息化建設受摩爾定律驅動，每過一年半或兩年，硬體就需要更新。由此導致不同年代上馬信息化的醫院在數據格式、數據採集上有差異，更不用說在碎片化的醫療場景中的不同應用。王鵬說：「醫院還是一個相對封閉的場景，甚至一個醫院裡的子系統彼此之間的數據也不交互，更不用說對外做數據交互。」

在混合醫療的大前景之下，英特爾與合作夥伴一起，先解決個別案例和基礎設施挑戰，通過不斷創新實踐，為患者提供由數據驅動的個性化護理。

根據世衛組織統計，跌倒是導致三分之一老年人意外死亡的一個重要原因。根據測算，中國每年有4000多萬老年人至少發生1次跌倒,其中約一半發生在家中。跌倒導致的骨折往往伴隨著高比例的死亡率。

在一些老年人集中的康養醫院或是康復中心，通常需要評估師來對老年人跌倒風險進行評估，而全中國有上萬個康復中心，評估師資源相對短缺。

為此，2021年民政部還出台了《養老機構預防老年人跌倒基本規範》，針對養老院、社區和居家老人，從軀體的功能、疾病、用藥、認知、抑鬱狀態、居家環境等多個方面進行評估。

以往這些評估工作都需要靠評估師通過提問填表完成，在資料的保存、回溯、持續更新和共享上有很多問題。英特爾注意到，在這些評估中，軀體功能的測試非常適合用計算機視覺和人工智慧算法輔助完成，可以解決評估師人力不足的問題，同時數字化的評估結果也有利於持續監測患者的身體變化。

解決費時、費力、執行上缺乏統一的醫療問題正是數字化與人工智慧可以發揮作用的地方。為此，英特爾與泰安市中心醫院合作，設計出了創新的算法。英特爾發現這個技術不只可以用在老年人跌倒風險的評估，還可以應用在包括分診、脊柱側彎的評估，以及褥瘡、ICU等一些場景中提到的需求。

在實際操作中，跌倒評估的量表由專業醫護人員評估和定義，AI算法工程師關注的是三維人體跟蹤的一些關鍵骨骼點，把定性評估指標映射到人體跟蹤的特徵提取，設計正確的AI模型。在破圈的合作中，雙方各有自己的知識體系，需要將各自的知識翻譯成對方可以理解的語言。工程師要能夠滿足評估師和患者對於實際應用場景的處理以及便利性的要求。為此，英特爾布署了一個邊緣智能架構，去平衡算力資源的問題。評估師基於可視化工具，按照規範的標準動作邀請患者完成從站立位到坐下位，行走位、蹲下位等規範要求的標準評估動作。在動作執行過程中，現場的攝像頭可以拍攝動作完成的情況。計算機視覺根據人體關鍵骨骼點的檢測算法去做定量分析，與專家評估的知識庫做比對。目前這一測試與專家判斷結果有96%的一致性。

這一技術同時也可以布署到重症監護病房中，人工智慧和多模態傳感器融合與預測分析一起幫助預防跌倒，並檢測和預防膿毒症和其他重症護理問題的發展。近實時的生物數據和警報縮短了醫護人員的反應時間，對患者的遠程監測可讓臨床醫生在醫院內外的任何地方監測大量的患者。

在另一個混合醫療的場景中，英特爾正在讓數字人承擔一部分醫生的工作。王鵬說，患者在接受治療時常常希望得到精神安慰，越像真人的數字人醫生給病人的體驗越好。英特爾通過生成式「人工智慧+數字人」技術，對醫生的語氣、神情、手勢高度還原。基於英特爾已有的三維模型的數字人生成技術可以從單張或多張二維圖像中重建出三維面部模型，並通過神經網絡生成逼真的面部表情和動作。這一技術也用於電影、遊戲、社交媒體等場景中，實現真實人物或虛構角色的數字化複製或創造。

由於醫療行業的嚴謹性，相較於其他行業而言，醫療領域的數字化水平相對滯後，但在帶量採購、DRG（疾病診斷相關分組）、DIP（按病種分值付費）、醫療服務價格改革等一系列新政及產業結構調整之下，為了實現醫療的普惠性與可及性，數字化已經成為這一行業轉型的強大引擎。混合醫療的想像空間也會由一次次的產業實踐而不斷豐富完善。

來源 | 《商學院》雜誌2023年9月刊