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行動電話和微型感測器讓快速標記健康趨勢變得更容易

在美國,隨時都可能有人哮喘病發作。這種剝奪呼吸的疾病困擾著大約 2500 萬美國人,每年約有一半人會失去對哮喘的控制。他們可能會衝進急診室或拿起急救吸入器,這是一種快速起效的藥物來源,可以在幾分鐘內放鬆收縮的氣道。然而,預測誰有發生此類危機的風險很困難,因為用於識別趨勢的相關統計資料來自患者在緊急情況發生幾天或幾周後的回憶。

在美國的幾個城市,一項新技術可能會改變這種情況。在肯塔基州路易斯維爾、加利福尼亞州部分地區和華盛頓州,哮喘患者正在使用頂部裝有小型感測器的急救吸入器,該感測器可以無線廣播裝置的使用時間、地點和頻率。資料透過安全伺服器傳輸到患者的行動電話和醫生的網路儀表板,提供患者狀況的即時記錄,並存檔資訊以供將來參考。

該裝置和資料監控系統(統稱為 Asthmapolis,並於去年 7 月獲得美國食品和藥物管理局批准)只是一個新興策略的例子,該策略屬於一個如此新穎的運動,以至於沒有人為其創造一個朗朗上口的名字。這場運動前景廣闊,因為它將傳統的醫療記錄儲存和公共衛生監測與資料探勘和行動電話技術相結合。這些工具共同生成深入、最新的報告,可以同時惠及患者和醫學研究人員,以及公共衛生和環境部門。


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加州大學伯克利分校社會利益資訊科技研究中心醫療保健主任 Steven DeMello 說:“如果你考慮一下未來 20 到 30 年將塑造醫療保健的驅動力,有三件事很突出:人口嚴重老齡化、慢性病的大規模增長、護理人員不足。”DeMello 說,移動診斷和監測可以透過及早發現健康危機、為遠端護理提供連線以及為患者提供足夠的資訊來控制病情,從而幫助減輕人口結構變化的影響。

第一口氣息

Asthmapolis 的出現源於聯合創始人 David Van Sickle 對政府哮喘資料的失望,這種感覺在他獲得博士學位並在疾病控制和預防中心國家哮喘控制計劃中擔任疾病偵探後日益強烈。“儘管我們對哮喘以及如何治療哮喘瞭解很多,但實際上大多數個體患者的疾病都無法控制,”他說。“他們的醫生無法糾正病程,因為患者不會報告他們的病情有多糟糕,因此他們最終面臨更高的急診就診、住院、曠課和曠工的風險——而所有這些都超出了公共衛生的雷達範圍。”

Van Sickle 意識到,患者已經隨身攜帶可以客觀報告他們狀況的裝置:急救吸入器。大多數哮喘患者每天服用緩釋藥物以控制病情;反覆使用吸入器表明正在發生緊急情況。從 2006 年開始,Van Sickle 和幾位合作伙伴建立了一種無線感測器,目前正在各種環境中進行測試。例如,在路易斯維爾,研究人員正在使用該裝置來識別當地哮喘的環境誘因;在薩克拉門託,重點是適當的後續護理。

路易斯維爾專案的贊助商是市政府。其創新主管 Ted Smith 表示,路易斯維爾希望部署至少 500 個感測器,以構建該疾病對人口影響以及該市空氣質量差對病情惡化所起作用的為期一年的概況。薩克拉門託專案位於 Woodland Healthcare 和 Mercy Medical Group 內部,這兩家公司都是 Dignity Health 醫療保健系統的子公司。目標是測試患者的健康狀況是否因將其症狀的即時反饋提供給醫生而得到改善。Woodland 的首席醫療官 Michael Patmas 表示,該專案也可能使其他患者受益。首先,許多當地哮喘患者是農場工人,他們塵土飛揚的戶外工作會引發哮喘發作;更好地管理他們的健康狀況可能會讓他們遠離急診室,從而減少擁擠。此外,將患者感測器中的彙總資料與當地天氣報告進行比較,可以讓醫院透過簡訊等方式提醒所有患者注意可能的風險。Patmas 說:“如果天氣乾燥、炎熱,並且風向朝某個方向吹,我們可以傳送簡訊警告:‘今天天氣條件惡劣’。”

追蹤趨勢

Asthmapolis 等技術代表了本身是新出現的兩種趨勢的融合:患者的遠端監控和從非傳統來源收集監測資料。

遠端監控追蹤患有慢性病(例如充血性心力衰竭)的患者,這些患者可能會突然發作並發展為緊急情況。患者將裝置放在家中或隨身攜帶,這些裝置可以透過無線或電子方式提醒醫護人員注意令人擔憂的變化。退伍軍人健康管理局 (vha) 對遠端監控的試驗已超過十年。連結的裝置範圍從糖尿病患者的血糖儀到體重秤,因為體重變化可能表明充血性心力衰竭正在惡化。vha 以外的試驗包括連線到家用電話線的心電圖,以檢查心力衰竭的早期跡象;每日藥物分配器,可以無線通訊是否已開啟;糖尿病患者可以透過智慧手機應用程式報告他們吃了什麼以及自我給藥了多少胰島素;以及支援藍牙的峰值流量計,哮喘患者可以使用它來檢測他們的氣道是否正在收縮。

由於這些技術大多是新技術,因此只進行了一些全面的研究。到目前為止,他們報告說患者對疾病的控制感和對護理的總體滿意度大大提高。只有當更多患者使用感測器時,該技術才可能證明其在改善醫療保健方面的全部價值。

遠端監控期間收集的大多數資料都從一位患者傳輸到該患者的醫生或團隊,從而針對該人的護理。在幫助 Asthmapolis 和類似專案誕生的另一種趨勢中,資訊流是從多到多——也就是說,從多個數據源中提取,以使從公共衛生部門到普通大眾成員的多個使用者受益。

傳統上,疾病監測資料來自醫學和公共衛生領域,並留在這些領域內:它們源自醫生,流經衛生部門,並由政府機構釋出。這種新型眾包式監測的最早迭代可能是 ProMED-mail(Program for Monitoring Emerging Diseases,新興疾病監測計劃),這是一個由學術志願者運營的電子郵件列表,始於 1994 年,現在已覆蓋約 60,000 名訂閱者。ProMED-mail 接受來自廣泛通訊員的投稿,並接受來自政府等官方來源和新聞報道等非官方來源的資料。同一概念的第二代產品是 HealthMap,由波士頓兒童醫院的一個團隊於 2006 年創立。它結合了讀者的積極貢獻(ProMED-mail 的命脈)以及對政府資料、新聞報道和社交媒體閒聊的被動、自動智慧處理,以便生成全球疾病爆發的即時地圖。

這兩個專案都證明,他們可以比傳統監測更快地識別重要進展。2003 年 2 月,ProMED-mail 轉發了一份查詢,突破了中華人民共和國圍繞迅速發展的 SARS 疫情構建的沉默之牆。2009 年 4 月,HealthMap 的網路抓取工具在墨西哥報紙上發現了呼吸道疾病報告,比 CDC 宣佈首例 H1N1 流感大流行病例早了幾周。

與此同時,其他人正在開發新一代行動式裝置來收集健康資料。例如,舊金山的 Fitbit 生產一系列可穿戴感測器,可將有關睡眠和運動的資訊傳達給移動應用程式和網路儀表板。Scanadu 在加利福尼亞州莫菲特菲爾德於 2012 年底宣佈推出的 Scout 被比作《星際迷航》中的“醫療三錄儀”,因為這款手持裝置可以同時測量脈搏、體溫和血氧。與最早的遠端監視器和電子郵件列表一樣,這些新裝置面臨的挑戰將是如何說服人們使用它們。DeMello 說,最新的玩具在這方面具有優勢。“這個想法是,你擁有一項核心監控技術,包裹在一個產品中——最好是一個可愛的小設計——包裹在一項服務中,”他說。“你需要所有這些才能成功。”

但精美的設計是有代價的。Fitbit 最便宜的裝置 Zip 售價 59.95 美元,Scanadu 表示消費者將為 Scout 支付“不到 150 美元”。如果只有一小部分人能夠首先負擔得起這些裝置,那麼它們的更大承諾——提供有關大量人群健康的深入資料——可能會無法實現。

Maryn McKenna 是一位專門研究公共衛生、全球健康和食品政策的記者,也是大眾科學的特約編輯。她是《大雞:抗生素如何創造現代農業並改變世界飲食方式的不可思議的故事》(國家地理圖書,2017 年)的作者。

更多作者:Maryn McKenna
大眾科學 Magazine Vol 308 Issue 3本文最初以“醫療監控的新時代”為標題發表在《大眾科學》雜誌 第 308 卷第 3 期(),第 33 頁
doi:10.1038/scientificamerican0313-33
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