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【专题笔谈】重症监护病房康复智慧化平台

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2024-11-01 11:02

作者：王文巧赵红梅

单位：国家呼吸医学中心呼吸和共病全国重点实验室国家呼吸疾病临床研究中心中国医学科学院呼吸病学研究院中日友好医院呼吸中心呼吸与危重症医学科

引用本文:王文巧, 赵红梅. 重症监护病房康复智慧化平台 [J] . 中华结核和呼吸杂志, 2023, 46(11) : 1051-1054. DOI: 10.3760/cma.j.cn112147-20230823-00103.

摘要

随着康复医学及危重症医学的发展，重症康复日益成为临床关注的热点。随着人工智能的发展，可穿戴装备及非接触式多模态行为感知设备可实现患者生命体征连续采集、传输、大数据库的建立及康复策略智能化制定，可穿戴设备、外骨骼机器人、体位管理床、康复机器人、虚拟现实等可用于重症呼吸康复实施，智能康复序贯远程居家管理的全流程康复工作模式，有望成为未来重症康复的新工作模式。

70%的重症监护病房（ICU）幸存者会出现注意力不集中、恐惧、焦虑、虚弱等症状，被称为ICU经历综合征（post-ICU syndrome，PICS），已经成为严重的公共卫生事件。越来越多的研究显示，ICU早期康复可有效减少PICS的发生率、降低致残率、减轻医疗负担［1, 2］。但是由于ICU早期康复面临诸多障碍，在大多数ICU都无法实现。人工智能的发展为ICU康复平台提供了新的助力。近年来，随着人工智能的发展，智慧医疗（intelligent medical treatment）已逐渐成为构建医疗卫生服务和管理优化的医疗体系，可穿戴装备及手机APP可实现人群生命体征连续采集、传输和大数据库的建立，可用于呼吸康复和序贯居家管理工作模式，为ICU病房的早期康复及高依赖病房（high-dependency unit，HDU）的序贯康复真正实现可及、接受和完成，有望成为未来重症康复的新工作模式。

一、重症康复发展现状及面临的问题

随着国内重症医学医疗水平和技术的进步，重症患者救治成功率较前明显升高，对危重症患者的早期康复干预可实现重症救治与重症康复的有机结合，加快危重症患者功能恢复，缩短住院时间。重症康复应与临床救治同步的观点也得到了康复科和重症医学科的认可［3］。

然而实际上，ICU的康复开展情况并不理想，即便在发达国家，ICU物理治疗、作业治疗（occupational therapy）应用率仍然处于较低水平［4, 5, 6, 7］。临床上已认识到危重患者长期功能损害的问题，但是危重症早期康复开展得仍然偏少。目前国内重症康复尚处于起步阶段，大多数ICU的康复仅限于翻身和主被动关节活动范围训练，开展比例和项目均有待提升［8］。

ICU重症康复的早期开展面临以下障碍：（1）患者相关的障碍：①身体机能的障碍：疾病严重程度限制康复开展；②神经精神相关障碍：深度镇静，偏瘫，谵妄，患者缺乏动力、焦虑等；③ICU设备和装置对患者的限制：血流动力学监测设备，ICU相关的装置。（2）结构性障碍：①工作人员数量和时间限制；②缺乏早期康复项目或流程；③工作人员培训不足；④康复设备有限；⑤在开展康复前过早出院。（3）ICU文化壁垒：缺乏早期康复的文化，缺乏早期康复获益与风险的专业知识，缺乏多学科协作文化，未把早期康复列为优先等。（4）流程相关障碍：①缺少计划和协作；②对预期、规则及责任不清楚；③缺乏每日筛选适合康复患者的过程；④早期康复提供者的风险［9］。

近年来，随着人工智能的发展，智慧医疗已逐渐成为构建医疗卫生服务和管理优化的医疗体系，可以解决ICU早期康复人力不足及耗时过长等问题，有望助力打造未来重症康复的新工作模式。

二、ICU康复智慧化平台

目前国内外的重症康复形式包括ICU早期移动康复，即由康复团队到ICU开展早期移动康复，以及序贯重症康复病房或称为HDU。HDU是近年来国内外康复医学的新方向，是介于ICU和普通病房的过渡病房，可为患者提供密切医疗监测和护理，开展早期床旁康复训练，改善重症患者的康复预后。国内已有部分医院开展了HDU［10］。ICU康复智慧化平台的建设包括信息采集、评估、康复策略制定、智能化康复设备实施、远程康复等，是一种智慧化全流程康复工作模式。

1. 连续无创信息采集与康复评估：目前临床康复评估中生理方面基于检查设备，心理方面评估以量表为主，但存在耗时长等问题，且结果的可靠性依赖于医生的经验，导致诊断有效性和客观性不高。尚缺乏全面的、有针对性的分析评估设备。

可穿戴设备及非接触式多模态行为感知设备［11, 12］可实现生命体征及生化指标的连续无创采集。人体信息物联网的建立实现动态人体信息监测，可应用于全方面动态康复评估。智能心身监测系统包含生理和心理多维度的综合评估，同时应用人脸识别、心率波动分析、反应时间等对主观答题进行真实性评测，最终获得心身综合分析评测报告。

ICU早期康复的障碍之一是监测设备限制了患者的活动。光纤传感器床垫的应用有望解决此项问题。患者卧床状态即可监测血压、心率、呼吸频率等指标，不需额外连接心电、血压、血氧饱和度监测，从而为重症康复减少监测设备限制及实时监测提供了条件。电阻抗成像（electrical impedance tomography，EIT）是一种利用生物组织电特征构建电阻率分布图像的技术，在肺功能和肺血流灌注监测方面具有广阔应用前景，借助EIT技术可动态、分区域监测肺组织不均匀通气情况，可以指导患者通气模式和通气参数调整以及急性肺栓塞的早期识别和疗效评估，基于EIT的可穿戴设备可极大改善危重症患者肺通气和肺血流动态监测，便于ICU早期康复的开展和动态调整。

与普通患者相比，ICU患者具有病情复杂且变化相对较快的特点，连续无创信息采集与动态康复评估尤其适用于重症背景下的康复评估，是ICU重症康复智慧化平台的重要组成部分，而同时采集生理及心理指标的智能心身康复系统将成为未来ICU重症康复智慧化平台康复评估的发展趋势，可大大减少医护工作量，实现动态、标准化评估，为多学科团队随时调整康复策略奠定基础。

2. 康复策略智能化制定与智慧化装备康复实施一体化：基于可穿戴设备的实时数据采集和物联网信息，以及大数据的应用和人工智能的发展，动态个体化智能康复处方的制定成为现实。基于智慧医疗下的智能化下肢康复系统，智能客户端可实时进行数据采集并将数据通过Internet传输至远程数据库，医生端可通过访问数据库获取患者康复数据，进行专业康复数据分析，实现实时康复方案的调整。基于机器学习和深度学习等技术，智慧化平台可以不断优化和改进康复算法，提高康复效果和预测准确性。通过整合患者的个人特征、疾病情况、基因组学信息和遗传学变异等数据，智慧化平台可以生成针对每个患者的个性化康复计划。这将使医务人员能够根据患者的特定需求和潜在风险进行更加精确的治疗选择，提高康复效果。除了专注于康复治疗本身，平台可与其他健康领域进行整合，如营养、心理健康和健康行为等。通过综合考虑患者的全面健康状况，制定个性化康复策略。

肢体功能训练是ICU重症康复中的重要组成部分。针对机械通气重症患者实施早期肢体被动康复相对安全。基于智慧医疗的康复系统外骨骼机器人，以物联网的实现为基础构建了信息管理系统，基于不同型号下肢外骨骼机器人的功能特点制定了推荐的康复策略，系统可自动生成康复策略处方供医生参考，实现了从康复策略智能化制定到实施的智慧化装备的建立［13］。

可穿戴设备的出现弥补了传统康复治疗方式的不足，使肩部抬高和肘关节伸展，手功能康复任务更细致，患者参与感更强，提升康复效果。手功能康复机器人可基于算法实现精确的运动捕捉进而帮助患者手部遵循正确的运动轨迹以实现功能康复。

体位管理在呼吸康复中起着重要作用，然而ICU患者病情危重，进行体位管理时需要耗费大量的人力和时间。体位管理床的应用可自动实现这一过程，极大解放了ICU康复过程中的人力和物力。

虚拟现实（virtual reality，VR）是一种创新互动的治疗方式，患者通过佩戴特定的眼镜及康复设备，在丰富、具有情境化的环境中进行感觉运动训练，优化了参与度，且在虚拟现实环境中实现了个体化的多种运动实践［14］。VR技术的应用丰富了患者运动康复环境的多样性，形成了人、机、环境的同步，使患者能够在虚拟的康复环境中感知多维度，为患者提供更丰富、沉浸式的康复体验，增强康复的积极性和效果，提高了患者的康复效率。全息影像技术可帮助患者减少ICU恐惧，增加家人陪伴，有助于心理健康恢复。

康复机器人在康复医学领域正进入全面应用阶段。康复机器人具备模拟人的功能、自动化操作、自我反馈能力、自我学习能力及自适应能力。康复机器人可提供可重复性的高强度的康复，并可实现互动［15］。随着外骨骼机器人的发展及基于传感器的运动模式智能化自适应调整，行动机器人可辅助或者训练患者行动能力；言语机器人可根据发音、语言特征和患者微表情变化确定构音障碍、失语症类型，并进行相应言语或构音训练；辅助进食机器人可根据患者意愿或医嘱选择合适的食物并驱动机器人手臂将食物传递到患者口边方便患者进食；大小便处理机器人可自动判断大小便动作，收纳大小便并进行会阴冲洗及烘干，可适用于ICU场景；洗澡机器人可自动清洗患者身体并烘干；交流机器人可识别语言并进行交流和对话，可用于ICU中具有精神问题及心理疾病患者的医疗。

总之，可穿戴设备、康复机器人、虚拟现实等技术为智能化康复训练提供了技术和设备支持，达到均质化的康复训练，并可实现康复策略的动态智能化调整，增加了康复训练的标准化和趣味化，大大节省了ICU的人力物力，是ICU重症康复智慧化平台中康复实施的核心部分。

3. 远程康复：是ICU重症康复智慧化平台建设中不可或缺的组成部分。通过可穿戴设备和手机APP对新型冠状病毒感染出院患者进行的居家康复研究揭示了远程呼吸康复的可行性和临床应用前景［16, 17, 18］。由ICU出院或转出后序贯康复治疗是患者恢复身体机能、回归社会的桥梁。与传统的康复方法相比，远程康复对于医患双方均更加经济方便，提高康复治疗便捷性可提高出院患者的依从性，提高康复的连续性和可及性，最大化实现康复治疗效果。

三、结语

康复是现代重症医学的重要组成部分。ICU智慧化康复平台的建设是未来发展的方向。将虚拟现实技术、可穿戴装备、康复机器人等与智慧医疗相关的理念纳入康复服务系统中，实现动态监测-智能化康复处方-智能化标准康复实施-远程序贯康复一体化的重症智慧化康复模式，突破传统的康复训练思维方式，为患者提供更方便、快捷、趣味化的康复模式，通过全局化的设计思维，实现多系统资源的共创共享。未来智慧化康复平台的建设将需要多学科的紧密合作和跨界创新，包括医学专家、工程师、数据科学家和设计师等不同领域专业人士的共同努力。

参考文献（略）

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