杨郁青：重症数字孪生系统建设实践

　　在危重患者救治过程中，重症医学发挥着不可替代的作用，是压舱石和稳定器。“重症医学科建设已成为刻不容缓的必要课题，上海市建设超大型韧性城市的过程中对此提出了明确需求。”上海交通大学医学院附属瑞金医院（简称“瑞金医院”）信息中心副主任杨郁青谈到，在新冠肺炎疫情期间，上海市建设了基于5G的上海市新冠疫情重症患者数字化ICU平台，依托5G网络的高带宽、低延时、高并发等特性，帮助医院的管理者、专家与定点医院重症ICU治疗舱内医护人员实现了多媒体即时通信、多视角智能监控以及多学科远程会诊等服务，及时高效地掌握ICU内的各种医疗资源情况、监控患者病情危重情况，通过数字化ICU的建设提升对重症患者的救治力度和效率。

推进平台建设

疫情后，上海市申康医院发展中心对全市市级医疗机构的重症资源进行了系统化的梳理，将不同医疗机构的重症服务能力重新组织和统一起来，推出了上海市市级医院重症医学科数字孪生应用平台项目。

该平台是利用物联网、5G、数字孪生、人工智能等技术，通过病历、设备、视频等各类信息汇集，面向市级医院重症病房的可使用、可共享、可决策、可视化、可预警的一体化数字孪生数字平台，弥补重症医疗资源紧缺、管理模式以粗放及诊疗水平差异等短板，从空间维度和时间维度重构市级医院重症监护全过程管理。

杨郁青介绍，上海市重症医学科数字孪生应用平台以患者安全为中心，实现从入科到出科的重症救治“全流程一体化智慧临床”应用场景，建设数智临床服务新模式。

该平台打通了重症医学科“数据采集-数据治理-数据应用”的数据治理链条，基于重症结构化电子病历的建设，形成医院的标准化数据库，建立重症医学数据湖。它有助于建设多层次应用场景：第一层级，数据的可视化呈现，包括远程监护、查房、教学、探视等；第二层级，通过数据分析对患者进行管理，如患者病情分级评估等；第三层级，大数据建模的临床应用，通过孪生数据深度学习、建模等。

加强数据采集和利用

上海市重症医学科数字孪生应用平台的基石是全面、实时、精确的数据采集，其整体建设规划是把对应的不同采集设备与监护仪连接起来。在此方面，上海瑞金医院积极开展了实践。“一方面，我们希望通过这些传感器或摄像头，将原先重症系统收集不到的数据采集到；另一方面，希望借助该平台，使数据收集更加及时且精确。”杨郁青谈到，该平台有助于借助物联网技术实现设备使用数据的动态采集。

借助重症医学科数字孪生应用平台，瑞金医院打通了数据链路，将普通病房设备纳入平台管理，利用接口对接方式与医院其他信息系统数据平台集成融合，追溯普通病房转ICU患者生理参数及诊疗数据。

针对呼吸机、监护仪、CRRT、输注泵、ECMO、血气分析等六类生命支持类医疗设备，平台采用定制化的数据采集器与医疗设备的RS232串口或网络接口进行连接，通过解析医疗设备的通讯协议，获取医疗设备输出的生理参数和报警信息，上传至服务器。

重症医学科数字孪生应用平台可自动化记录医疗行为。以患者输液为例，原先是通过速率、开始时间、输液用量参与计算用量，存在入量不精准的情况。在平台助力下，输注泵快推量的采集增加了入量精确度。如果患者在输液或抢救过程中接受了多次少量的紧急药物注入，通过特定型号的输液泵采集能够精确采集到快推量，并计算用药持续时间和当班护士用量。

借助平台，医生及护士可通过平板电脑，对呼吸机、监护仪等重症监护设备远程查看使用过程中的各床旁实时数据、床位报警信息等。平台探索了一套辅助决策工具，为临床和重症监护设备管理提供数据支持与管理抓手。

在重症医学科数字孪生应用平台采集数据基础上，瑞金医院构建了重症病种辅助决策体系，主要核心包含病种评分任务、病种知识库、病种数据、病种评分流程，其中病种评分流程由病种辅助决策工具支撑应用。

针对重症监护室医疗设备的种类、分布、状态、健康度、报警信息、在用患者、实时数据、趋势分析，实时的病区温度、湿度、光照、噪音情况，以及患者的病区、区域及床位患者实时画面，平台以直观的数字孪生可视化的方式进行了展现。

瑞金医院在进行重症医疗设备配置过程中，平台发挥了重要的决策评估作用。它帮助建立了模型算法，实现了设备数据的采集，形成重症病区设备管理指标体系，然后运用大数据分析及概率统计方法，构建配置模型。平台根据在院患者人数、患者诊断以及患者使用设备情况等信息，针对ICU类型、重症设备的配置建议数量、服务患者诊断，形成基于临床诊断的重症设备预警及调配管理模式，对设备集中进行配置。

杨郁青谈到，瑞金医院借助重症医学科数字孪生应用平台采集重症数据后，对数据进行了治理和归集：

1.多源异构数据表分类体系。建立22类重症数据表分类标准，按业务领域/数据格式/更新频率三维度划分，实现电子病历/设备日志/检验报告等异构数据统一管理。

2.跨业务系统数据来源识别。构建HIS、PACS、LIS等9大业务系统数据血缘图谱，通过接口协议解析实现字段级数据溯源，完成1800+数据项业务含义标注。

3.三级数据清洗规范流程。设计字段级（去重补全）、表级（格式标准化）、跨表级（逻辑一致性）三层清洗架构，日均处理50万条异常数据，清洗准确率达99.2%。

4.动态质量校验机制构建。实施实时质量监控体系，部署200+质量校验规则，建立异常数据自动隔离-人工复核-系统回写三阶处置流程，质控响应时效缩短至15分钟。

5.平台化增量传输方案。实现分钟级数据同步，构建申康平台专用传输通道。

目前，瑞金医院的重症ICU数字孪生应用平台与现有院级运营智慧系统整合集成，形成了院级重症学科的数字孪生主题，作为医疗情况的子主题进行深入的主题数据挖掘展示，针对重症服务效率、资源使用效率、重症患者及病种构成、医疗质量等形成专项分析。

谈及未来重症学科整体发展趋势时，杨郁青强调：“重症学科未来将向专科化、一体化、智慧化、标准化方向发展，可进一步打造专科诊疗核心平台和专科管理支撑平台，融入个性化、智能化，实现全面化、多维度拓展。”