面向精准医疗的智慧医疗传感技术

1 引言

随着人类基因组学、人类蛋白质组学、生物信息学、基于互联网的生物传感技术和高通量、高灵敏度生物检测技术的深度融合，传统医疗技术的粗放式医疗方案将被考量个体差异和分析疾病状态的精准医疗技术所逐渐取代，临床医生可以通过对病人生理指标、生物学信息的连续性获取，从而建立基于个体差异的动态疾病发展精确分类、诊断、治疗方法确认的一套新的医疗技术，这些医疗技术的建立，不仅取决于目前基于海量人群已经建立起来的生物学知识和药物学、临床医学知识，还取决于对这些数据的分类、关联以及建立其与个体差异的知识更新和细分。随着基因测序技术的逐渐进入个体化，以及蛋白质组学、发育学的快速发展，用于临床诊断的分子生物学方法也不断适应个体差异的需求，往准确性、便捷性及低成本方向发展上，开发出适合临床诊断的仪器。

由于传统医学的治疗效果和施治方案是建立在海量人群统计的基础上的，对疾病成因和演化的个体差异无法识别，而对人类健康有重要影响的几种疾病都和个体生物学特征有密切关联，将临床医学与生物学、信息工程、医学工程相融合结合，将中华传统医学“因人施治”的理念与现代医学的精确分类、精准识别和精确计量方法相融合，必然对医学治疗的有效性有极大提高。目前美国“精准医学计划”分短期目标和长期目标，短期目标是为癌症找到更多更好的治疗手段，长期目标则是为实现多种疾病的个性化治疗提供有价值的信息。从目前分子生物学、信息学和医学工程的基础研究成果看，通过整合生物大数据，对疾病诊断进行个体化细分和针对性治疗，以及以网络技术和先进检测技术为基础对个体实时生理指标监测，实现对多种严重危害人体健康的疾病实现“因人施治”，在技术上是可以实现的。

美国提出“精准医学计划”的学者们主要是基因组学家，他们根据基因分析的成果，对于有严重基因关联的疾病，例如乳腺癌、白血病、糖尿病等，有针对性的实施靶向预防、早期检测、早期治疗，实现优化治疗策略，从而最大限度减低传统治疗方法的副作用，提高患者存活几率。在奥巴马提出的雄心勃勃的精准医学计划中，癌症治疗作为早期收获已经在研究机构开展多年，通过预防、诊断、筛查和个性化有效治疗来实现控制恶性肿瘤的发展，以替代目前比较简单的切除加化疗的治疗方案，极大提高治愈率。而更广义的精准医学将在丰富的基础研究成果和先进信息技术（大数据设备、移动健康数据终端设备）的支持下，实现对疾病危害性的精确评估、对疾病成因的深入了解以及对更多疾病的优化治疗[1，2]。

尽管目前国内对精准医学理念在中国现阶段经济社会发展水平条件下的适用性有各种争议，例如针对美国人口为主的基因组数据库得到的癌症基因不一定适用于中国人，西方人的生活环境与中国也相差很大，需要针对中国人基因组建立遗传敏感疾病数据库。而很多疾病具有与人类遗传不敏感的共通性，例如心脑血管疾病，其成因大多与生活方式、生活环境相关，建立对这类疾病的“因人施治”，很大程度上依赖于对个人生理指标的实时监测。医疗物联网的建立和各种可穿戴人体监护设备投放市场，为个人生理条件连续监护提供了基础，我们认为，通过医学传感电子学基础研究、工程实施、临床医学的密切合作，为社会提供具有临床诊断精度的可穿戴传感设备，结合大数据的整合和知识库的建立，可以在不久建立个人移动医疗传感和云端医学诊断监护结合的服务系统，为广泛人群中多种疾病的个性化治疗提供数据支持。

2 为个体服务的医疗物联网技术

信息技术进入医学领域，目前最活跃的各种基于网络技术和传感技术的医疗物联网，这类技术为医疗机构提供的技术支持主要体现在通过信息获取的准确有效，实现对医疗过程管理的精细化，物联网技术的引入，使得传统以管理为主的信息系统升级为对物品状态的全方位信息获取，通过网络平台，将医疗机构内的物件：包括人（医疗人员、病人及其相关人员）、医疗仪器和设施以及药品，以医疗服务流程进行有效互动，形成交互式信息网络，使得信息系统管理深入到“物”的信息传感和互动。2010年物联网市场规模达到2000亿元，在医学领域，物联网主要用于个人健康监护和远程医疗[3]。

一个典型的医疗物联网服务是远程心血管病和睡眠状态监护平台，现代都市化高节奏的生活方式和不良生活习惯，使得心血管病（cardiovascular disease，CVD）的发病人数和死亡率高居所有疾病首位，国内1.8亿的高血压病患者需要接受药物治疗，每年心脏病和脑卒中死亡人数高达几百万，其中有相当一部分是由于突发事件得不到及时救助而死亡或留下严重后遗症。阻塞性呼吸睡眠暂停综合症（obstructive sleep apnea syndrome，OSAS）也是致死率较高的快速致死疾病，由于缺乏有效预警，多数患者在睡眠状态窒息死亡。开发适用于CVD和OSAS远程监护功能的传感产品，有明确的市场需求[4]。

文章来源：《传感技术学报》 网址: http://www.cgjsxb.cn/qikandaodu/2021/0627/451.html