移动互联网及物联网的发展催生第五代移动通信技术，其高通量、低时延、大连接的三大优势推动了智慧医疗更多新业态和新模式的出现。本文总结归纳5G技术在出生缺陷与罕见病防控的应用场景及发展瓶颈，分别在基因计算分析云平台、远程协同诊疗平台和专病数据库建设等方面进行了积极探索与实践，旨在推进出生缺陷罕见病诊疗技术的创新和转化，形成覆盖生命全周期的出生缺陷防控和诊治体系。5G+出生缺陷罕见病防控模式能够满足基因诊断、远程医疗、多学科诊疗和科研数据管理等功能需要，可实现与医联体基层医疗机构及偏远地区互联互通和信息共享，对出生缺陷防控信息化和智慧医院建设具有应用价值。

  出生缺陷成为公共卫生问题和社会问题

  随着二孩政策的全面实施，我国高龄孕妇、危重孕产妇比例日益增长，出生缺陷日益成为一个突出的公共卫生问题和社会问题。出生缺陷是指婴儿出生前发生的身体结构、功能或代谢异常，是导致孕早期流产、死胎、围产儿死亡、婴幼儿死亡和先天残疾的主要原因。我国是出生缺陷高发国家，总发生率为5.6%，每年出生缺陷儿高达80~120万，其中每年新出生的罕见病患儿超过20万，多为遗传因素导致的先天性疾病，给家庭和社会带来了沉重的精神和经济负担。

  世界卫生组织提出出生缺陷防控应采取“三级预防”策略。一级预防指通过孕前保健、婚前检查、遗传咨询、携带者筛查、第三代试管婴儿(Preimplantation Genetic Testing，PGT)等孕前综合干预手段，减少出生缺陷的发生;二级预防是针对孕早期和孕中期的产前筛查、产前基因检测和影像学检查等产前诊断和宫内治疗，以便早发现、早诊断和早干预，减少出生缺陷患儿的出生;三级预防是针对新生儿先天性疾病的筛查，对缺陷儿及早诊断、及时治疗和康复，提高患儿生活质量及降低疾病负担。目前，二级预防作为国内外主要的出生缺陷干预手段，对于避免和减少出生缺陷患儿的产生起着不可或缺的作用，但无法最大程度降低出生缺陷的发生风险，若孕妇等到产前筛查时才发现而不得不选择终止妊娠，将给孕妇带来巨大的身心痛苦。只有从源头做好预防工作，才能控制由于基因突变遗传因素和环境因素导致的出生缺陷发生，将出生缺陷发病率尽可能降到最低。因此，开展遗传咨询和干预的一级预防是对所有育龄人群均适用且成本效益最高的预防策略。

  近十几年来，随着“精准医疗”逐步纳入我国国家层面的顶层设计与统筹规划，高通量基因测序技术的成本大幅下降，孕前、产前基因检测的需求快速提升。基因数据逐步向多指标多维度转变，由生物信息学分析为主向临床意义解读为主转化，对出生缺陷罕见病诊断治疗起到越来越重要的作用。目前主要存在下述问题：

  01基因诊断流程效率较低，影响基因诊断时效性，降低了临床应用价值;

  02实验室与临床交互障碍，影响临床表型与基因型关联分析和诊断的准确性;

  03基因数据“碎片化”应用，不同医院、科研院所、第三方检测机构内部基因数据孤岛化;

  04基因诊断能力不均衡，医疗机构间基因诊断解读能力参差不齐。

  在患者就诊期间第一时间快速调取基因组数据的需求，以便在最短时间内做出最优临床决策。这对基因数据的传输、存储、分析和共享提出新的挑战，原先的本地服务器和硬盘存储方式已经无法胜任相关业务的快速发展所产生的数据和计算要求。

  5G成为推动智慧医疗发展的关键技术

  为应对未来移动互联网及物联网发展带来的移动数据流量爆发式增长、多样化的终端连接，以及不断出现的应用场景，第五代移动通信技术(5G)应运而生。2019年是中国5G技术商用的开端之年，经过1年的商用探索，5G智慧医疗应用正在加速从技术层面走向商用和落地。凭借其大带宽、高速率、高可靠、低时延等性能，为智慧医疗发展提供实时、不间断、全方位的重要抓手和数据支撑，进而提升医疗服务工作效率、改善患者就医体验、实现互联互通和信息共享，有效缓解我国医疗资源发展不充分、不平衡等难题。目前我国已成为仅次于美国和日本的世界第三大智慧医疗市场，5G赋能智慧医疗的应用价值正在被不断激活，远程会诊、远程超声诊断、远程手术、远程机器人、应急救援、远程培训、远程监护、智慧导诊、影像诊断、辅助决策支持等应用场景已逐步实现。本研究归纳了近年来互联网医疗和智慧医疗在我国妇幼健康领域的应用场景，见图1，未来还能够解决哪些核心痛点，应用在哪些创新场景，5G在妇幼健康领域的发展模式将备受关注。

图1 互联网医疗和智慧医疗在妇幼健康领域的应用场景

  5G赋能妇产科医院出生缺陷罕见病防控的探索实践

  上海交通大学医学院附属国际和平妇幼保健院(简称“国妇婴”)是由前国家名誉主席宋庆龄女士亲手创办的三级甲等妇产科专科医院，该院作为上海市临床重点专科、上海市产前诊断质控中心、上海市出生缺陷防治人才培训基地、上海市胚胎源性疾病重点实验室和上海交通大学医学院出生缺陷与罕见病临床研究院的依托单位，在国家重点研发计划和上海市新一代信息基础建设专项等项目资助下，开展贯穿孕前/胚胎植入前-产前-新生儿各阶段的出生缺陷筛查及诊断，逐步形成以“优生优育”为核心的孕前-孕期-产后的临床研究及诊治体系。2019年，国妇婴与华为技术有限公司签订全面深化合作协议，打造基于大数据和人工智能的智慧医院。2019年11月，国妇婴与中国电信正式签订关于“共建5G+双千兆智慧医院”战略合作框架协议，联手打造“基于5G的出生缺陷与罕见病精准防控协作云平台”。

  基因计算分析云平台 我国传统的出生缺陷干预监测模式是通过以医院为基础的出生缺陷监测系统进行被动监测，缺乏提供遗传咨询服务的诊疗项目与诊治平台，尤其是偏远地区和文化程度不高的人群易成为监测盲点，不利于全面贯彻出生缺陷防控的三级预防策略。出生缺陷罕见病患者就医常规流程一般包括：导诊和诊前流程、临床诊疗、收送样本、基因检测、报告撰写、报告发送、遗传咨询、临床干预等步骤，见图2。该院基于基因诊断云服务平台进行业务流程再造，通过5G传输、云存储和云计算，建立医院和第三方检测机构协同的、实验室和临床实时交互的基因诊断平台，见图3。系统的优势体现在：借助5G解决了大容量数据传输的瓶颈，实现了基因数据的高效传输，原本需要2小时下载的基因数据，现在100秒就可以完成;云计算解决了本地计算能力的瓶颈，提高了分析的效率;5G的广在性解决了专线的瓶颈，实现多机构多场景的互联互通，可免于患者和家属在不同机构间的奔波，节约时间和经济成本。经业务流程再造后的一站式诊疗模式，让基因检测报告的解读实现了从审核结果到分析原始数据的转变，极大提高了遗传咨询的时效性和准确性。

图2 出生缺陷罕见病患者就医常规流程

图3 基因计算分析云平台

  远程协同诊疗平台 我国医疗服务发展正处于从“信息化”向“智慧化”过渡的关键阶段，推进智慧医院建设的核心目标之一，就是让群众就医更便捷，缓解医疗资源不平衡，让偏远地区人员获得同质化医疗服务。国妇婴建立了出生缺陷和罕见病远程协同诊疗平台，形成集在线咨询、远程影像诊断、远程染色体分析、远程超声等功能为一体的多学科会诊模式，见图4。凭借5G毫秒级低时延的特性，实现4K/8K的远程高清会诊和医学影像数据的高速传输与共享，快速建立上下级医院间的双向转诊通道，保障远程医疗的实时性、稳定性和安全性，实现专家面对面实时会诊。此外，还可以支持远端专家通过操控机械臂实现对基层医疗机构的患者开展手术或操作，以直播、录播等形式进行在线教学培训和学术会议转播，对提高基层医护人员案例经验及实操水平有积极推动作用，真正实现医联体单位及偏远地区的学科共建和援助帮扶。

  目前国妇婴已经与长三角及全国其他省市的21家综合性医院及妇幼保健院建立了医联体合作关系，开展胎儿宫内诊疗新技术和复杂性双胎妊娠全程诊疗技术，进一步扩大区域辐射范围，提升业务协同能力。该院作为上海市第一批批准的产前诊断中心，组建了胎儿医学团队，联合产科、遗传、影像科、计划生育科、新生儿科、小儿内科、小儿外科多个合作科室，为高危孕妇特别是外地患者提供了一个多学科联合诊治出生缺陷胎儿的平台。通过实时超高清视频通话，每年接受来自全国及上海其他医院患有先天性心脏病、唇腭裂、骨骼及肢体畸形、无脑儿及脑积水、泌尿系统畸形、消化系统畸形的胎儿等疑难危重病例几千余例。

图4 出生缺陷和罕见病云协同诊疗平台

  罕见病(Rare Disease)是指一群流行率很低、很少见的疾病。国际上确认的罕见病有近7 000种，大约80%属于基因缺陷疾病。高通量基因测序技术是遗传性出生缺陷和罕见病的重要防控手段。中国的罕见病发病率、患病率、生存时间等流行病学数据和临床病例登记信息严重匮乏，再加上患者地理分布分散、信息采集周期长，数据采集标准不统一、临床表型变异多样、疾病分类交叉重叠、疗效长期随访数据缺乏等原因，限制我国开展罕见病流行病学调查、医疗技术评估和疾病负担估算等一系列研究。精准医学的发展需要规范的数据管理体系和高效的数据共享来推动，搭建符合科学数据管理FAIR原则——可查找(findable)、可访问(accessible)、可互操作(interoperable)和可重用(reusable)的出生缺陷罕见病专病数据库，释放数据资产价值，推动科研成果转化。严格实施临床数据管理流程，汇聚不同医院、不同检测机构的临床原始数据，搭建适用于中国人群的遗传疾病基因库，为跨区域的出生缺陷和罕见病多中心临床研究提供数据支撑，见图5。对标欧美国家，我国在专病数据库的数据管理与开放共享方面尚处于初级阶段，在临床数据管理经验、标准操作规程和执行监管方面亟须进一步加强和完善。数据管理计划(data management plan，DMP)是指临床研究项目进展中以及在项目结题后的数据收集、数据创建、数据组织、数据处理、数据存储、数据共享和数据复用的全过程。DMP在欧美国家已成为科研项目申报和临床试验注册必须提交的文件之一，但在我国目前尚未提出强制要求。随着国内多中心临床研究数量及资助资金的飞速增长，提高临床数据质量和开拓数据共享模式成为必然趋势。

图5 出生缺陷和罕见病专病数据库

  智慧医疗赋能出生缺陷罕见病防控的发展瓶颈

  2020年以来新基建按下快进键，我国多省份陆续出台新型基础设施建设发展规划，以5G网络、人工智能、物联网、数据中心、云计算、区块链为重点，一方面致力于打造数字化、智能化的新型基础设施，另一方面运用数字化、智能化技术改造提升传统基础设施。尽管5G+智慧医疗初步展现了多元化的应用场景，但暴露出配套设施不足、网络覆盖有限、远程医疗网络连接不稳定、终端设备尚未普及等问题;医疗信息涉及患者隐私，数据传输和共享过程缺乏信息安全保障;运营模式不成熟，缺乏激励和补偿机制，考虑到风险和成本等原因医疗机构一时难以开展，智慧医疗的推广应用仍有很长的路要走。

  资金投入不足我国5G网络建设正处于起步阶段，尚未覆盖偏远地区和基层医疗机构，一定程度上限制了智慧医疗的发展。5G基站站址协调困难、耗电量大、投入成本高，需要部署4G基站现有数量的2~3倍。远程医疗各场景下配备的医疗器械和医疗装备也增加了建设成本，目前大部分医院的5G网络筹建主要依托于科研项目或自筹经费，国内三大运营商基于项目合作形式在部分医院免费铺设，因此还需要资金的持续投入。

  补偿机制不完善2018年5月我国发布《第一批罕见病目录》，共121种，其中2019年纳入国家医保目录的罕见病数量仅为19种。罕见病患者一出生或在儿童期就开始发病，缺乏有效的治疗药物且治疗费用昂贵。罕见病是我国医疗保障体系的一块短板，尚未出台全国性政策。上海、浙江、江苏、山西等部分省份基于基本医疗保险、大病保险、专项援助、医疗救助、社会援助、商业保险、个人支付等多方筹资的方式，先行探索多层次共付机制。此外，随着智慧医疗的发展，5G存储和云计算的建设成本高、通讯费用高等难题逐渐显现，应当合理调整相关医疗服务项目的收费价格，补偿新技术发展所需的资金投入。我国医疗费用支出以政府主导的基本医疗保险和个人支付为主，缺少商业保险作为补充，患者医疗负担较重，需要更多社会资金加入到市场中来发挥作用。

  遗传咨询专业人员匮乏遗传咨询是联合人类基因组技术和遗传学知识，对胎儿来源的生物标本进行产前基因诊断分析，从而在胎儿出生前对其是否存在某些单基因遗传病做出诊断。长期以来，我国由于缺乏临床遗传咨询师专业培训机构及资质认定机构，导致我国遗传咨询从业人员匮乏，基因检测报告的解读能力有限。临床遗传咨询师是一个介于实验室、医师、病患及家属之间的桥梁，其主要负责在门诊和实验室提供遗传咨询服务。基因诊断对技术水平、人员和实验室资质有较高的要求，随着精准医学时代的来临，加强专业化、职业化的遗传咨询人才队伍建设刻不容缓。

  运营模式不成熟基因计算分析云平台、远程协同会诊平台、互联网医院等创新应用场景落地后仍面临诸多挑战，潜藏医疗质量安全和数据安全风险，运营模式缺乏顶层设计。主要体现在：数据开放和治理机制不够完善，跨部门协调的问题突出，难以均衡各方利益分配;5G医疗应用仍处于初探阶段，在软硬件接入方式和数据采集传输等方面未实现标准化和结构化，特别是基因表型数据存在复杂性和模糊性的特征，医院与网络运营商、第三方信息企业以及各家医院间对接可能存在难题;智慧医疗场景下的创新应用，卫生行政主管部门尚未制定统一的质控标准与评价体系。

  宣传力度不够随着优生优育意识提升和基因测序技术普及，育龄人群对遗传咨询和遗传病诊治等医学服务需求与日俱增，但受地理环境因素、专业人员匮乏、技术能力参差不齐、群众认知观念等因素的影响，医务人员和孕产妇对出生缺陷防控知识的掌握程度不容乐观。随着5G网络与智能手机的普及，借助信息化手段鼓励卫生技术人员主动学习，广泛开展社会宣传和健康教育，普及优生优育知识和技能是出生缺陷防治最根本、最经济、最有效的措施之一。

  结语

  我国出生缺陷和罕见病的临床诊疗水平和遗传咨询能力存在明显的地域差异性。随着正式进入5G商用时代，应主动把握新基建发展机遇，积极培育智慧医疗在妇幼健康领域的新业态新模式，打破时间和空间的限制，实现区域辐射和信息共享，促进5G+出生缺陷罕见病防控的“国妇婴”模式在长三角乃至全国地区的示范推广。

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