基于5G技術的遠程母胎監護體系建設實踐*

郭 甜 沈雁翎 李夢翔 程蔚蔚 陳 磊

(上海交通大學醫學院附屬國際和平婦幼保健院 上海 200030)

1 引言

隨著中國二孩、三孩生育政策的實施，孕產婦平均年齡呈逐年增高趨勢，經產婦比例上升，其中有相當一部分有剖宮產史。同時，孕產婦妊娠并發癥發生風險、前置胎盤、嚴重產后出血發生率均顯著上升[1]?；既焉锊l癥的孕婦新生兒流產、死產、新生兒呼吸窘迫綜合征和新生兒重癥監護病房入院的發生率上升[2]。為降低胎嬰兒死亡率，有必要盡快建立精準、有效的母嬰安全保障體系，改進胎心、胎動監測技術，建立更加精準、智能、有效的母胎監護和孕期保障措施。

2018年《促進“互聯網+醫療健康”發展的意見》提出“鼓勵利用可穿戴設備獲取生命體征數據，為孕產婦提供健康監測與管理”；《母嬰安全行動計劃(2018—2020年)》明確提出要“增加胎心監護等可穿戴設備，逐步縮短檢查等候時間”。遠程母胎監護作為一項“互聯網+婦幼保健”新技術已引起重視，成為提高圍產服務質量的重要方法。遠程母胎監護有利于以較低成本監測孕產婦及胎兒健康情況，提高監護質量和就醫體驗；并且通過更密集的院外監護可及早發現胎兒窘迫、妊娠期血糖異常等高危因素，及時處理、預防不良妊娠結局。

2 母胎監護概述

產前母胎監護對順利分娩意義重大，通常包括胎心監護、母體生命體征(體溫、脈率、呼吸、血氧、血壓)監護。胎心率的變化代表胎兒的心臟和中樞神經系統對血壓、血氣和酸堿狀態的反應，可作為胎兒是否健康的標志之一。孕期及產時胎心監護可鑒定與胎兒血氧飽和度不足有關的胎心率變化，有助于及時干預，減少胎兒低氧性損傷或死亡的可能性。胎心監護通過監測胎心率以及宮縮變化評估胎兒宮內狀況，由于其操作簡便無創，已成為產科不可或缺的輔助檢查手段，主要用于產前、產時以及高危妊娠的監護，電子胎心監護包括無應激試驗和宮縮應激試驗[3]。

臨床胎心監護存在時空、技術和準確率等方面的制約。傳統母胎監護需要孕婦定期到醫院在特定區域內應用專業醫療設備監測，耗費時間長，占用醫護資源多，并且具有嚴重的滯后性。隨著高齡孕產婦數量逐年上升，高危因素更加復雜多變，妊娠并發癥發病率增加，胎心監護工作需求量上升，進一步增加醫護人員的工作壓力。孕產婦到院檢查排隊時間也相應增加，不僅影響孕產婦就診體驗，也會增加診療滯后帶來的病情延誤風險。因此，需要一種更及時、更高頻、更智能的母胎監護方法，為母嬰健康提供保障。在技術和準確率層面，傳統母胎監護通常需要臨床醫生依靠自身經驗判讀和診斷，基層醫院診斷復雜胎心監護存在一定挑戰。臨床上將可以明確診斷為胎心正常、胎兒無宮內窘迫的胎心監護圖類型，稱為I 型監護圖；對可以明確診斷為胎心異常、存在胎兒宮內窘迫的監護圖，稱為Ⅲ 型監護圖；無法判明臨床意義的監護圖類型，稱為Ⅱ 型監護圖。目前Ⅱ 型監護圖占比高達80%以上，嚴重限制胎心監護的診斷效率[4]。出現這種情況的主要原因是對所獲得的生物信息缺乏有效的信息分類、濾波和定性等。此外，由于對胎心監護圖的誤判，臨床中有時會出現過度干預或漏診。誤判原因通常包括以下幾點。一是對胎心監護信息缺乏有效的分類和臨床意義評估。二是子宮間歇性收縮時，孕產婦心率往往加快至接近胎兒心率的水平，容易誤判為胎心率(正常狀態下胎心率為110～160次/分鐘)。三是胎心監護時，感受器可接收到多種生物信息，需要有效分析、正確鑒別這些信息的類型和生物學意義。對此要在信息采集、傳輸、分類、定性等方面解決各種技術難題，建立精準、便捷、高效的母胎監護體系。

3 5G技術賦能遠程母胎監護

醫療健康行業具有數據密集特征，醫療大數據的采集、傳輸與利用對智慧醫療的建設、精準醫療的實施具有重要作用。第五代移動通信技術(5th generation mobile communication technology，5G)的發展為提高醫院醫療信息交互效率、發展與完善遠程醫療、增加醫患信息互動提供了技術保障。相比4G系統，5G系統具有速度快、頻譜寬、低時延等優點，時延達到1 毫秒以內[5]。

隨著移動醫療的飛速發展，母胎醫學內涵不斷深化，遠程母胎監護技術的應用對于提升圍產保健服務質量和智慧產科的建設具有重大意義[6-8]。莫翠新等[9]研究發現遠程互聯網胎心監護與醫院傳統胎心監護的結果一致率可達96.67%，周麗[10]研究發現遠程胎心監護的使用可以有效降低胎兒窒息率、新生兒死亡率、剖宮產率和早產率。然而，鮮有基于5G技術構建集院內、院外、醫聯體應用、互聯網醫院等于一體的遠程母胎監護體系。遠程母胎監護的開展涉及大量母嬰健康數據的實時傳輸，且覆蓋區域廣。例如胎心監護圖像需要精密、無損、高速地發送至醫院端，醫院端再返回判讀結果。5G網絡的技術優勢可為孕產婦遠程母胎監護體系建設賦能，打破空間和時間的局限，通過可穿戴設備對母胎進行連續、長期監測，并將數據儲存、傳送至醫院端，提高醫患信息交互效率。

4 基于5G技術構建遠程母胎監護體系

上海交通大學醫學院附屬國際和平婦幼保健院(以下簡稱國婦幼)是上海市三級甲等婦產科?？漆t院，與中國電信簽訂“共建5G+雙千兆智慧醫院”框架合作協議，已完成院區內5G室分覆蓋。在此基礎上建立了基于5G技術的遠程母胎監護體系，并獲授牌“上海市5G+醫療健康應用試點醫療機構”。5G遠程母胎監護體系由智能硬件(遠程胎監、多參數生命體征儀)、5G遠程監護專網、用戶端及醫生端App、管理后臺及母胎管理平臺、云平臺5個部分組成。該體系為可復制、可推廣的醫聯體合作模式，基于5G技術高速率、低時延等優勢，結合母胎監護、在線教育、遠程問診、人工智能、健康數據管理、就醫綠色通道等服務，創建滿足當前人口和生育政策下服務需求的新型數據庫和智能預警分析模型，優化胎心監護流程，提升婦幼保健水平。該體系構建要點如下。

4.1 建立基于5G技術的母胎監護數據傳輸網絡(圖1)

圖1 遠程母胎監護體系數據傳輸

采用智能可穿戴母胎監護儀采集遠程胎心監護和孕產婦生命體征數據，經硬件的智能化處理，通過5G數據傳輸網絡安全、高速、無損、實時傳輸到胎監云平臺存儲。通過建立基于5G技術的遠程母胎監護數據傳輸網絡，實現遠程母胎監測院內、院外、醫聯體、互聯網醫院和救護車轉運等應用多位一體的功能結合與交互。

遠程母胎監護可以實現院內、院外及互聯網醫院應用。平臺精準繪制胎心監護圖，形成孕產婦各項生命體征參數，采用3級判讀管理機制和AI大數據分析技術建立區域性判讀中心，有效實現遠程監護的“線上分級診療”，即母胎判讀中心、臨床專業醫生、產科醫學專家團隊3級。孕產婦可在手機App上查看實時監測情況以及監測報告，也可打印紙質版報告存檔。一方面，醫生可在手機App或管理平臺在線回復患者。另一方面，利用COM/DCOM通信和中間層構建銜接通道，實現中間層與數據庫的數據傳輸，以及客戶端與醫院信息系統數據庫的交互，醫生也可以在醫院門診系統看到孕產婦的監測信息，從而縮短就診檢查時間，方便醫生及時作出診斷與干預措施。

此外，遠程母胎監護體系可以實現醫聯體和救護車等轉運過程的應用。通過云平臺，基層醫生可將無法準確判讀的胎監圖同步至國婦幼產科醫學專家進行判讀，并將基層醫院無法處理的病例向國婦幼快速發起遠程會診和重癥轉診綠色通道。當監測數據異常時，應用軟件啟動雙向預警機制，一方面通過孕產婦手機App自動推送異常提醒信息并由人工客服聯系孕產婦，另一方面對最近的醫聯體單位發送預警信息，為孕產婦開通就診綠色通道及救護車轉運服務，確保及早醫療干預，為危急重癥孕產婦提供快捷高效的服務。

4.2 構建母胎監護數據庫與智能評分模型

采用人工智能、機器學習等技術，在胎監云平臺和母胎判讀中心實現智能評分和胎監圖像判讀等功能，見圖2。監測數據通過5G網絡安全、高速傳輸，保存至云端服務器，利用可穿戴設備前瞻性地收集孕產婦母胎監護數據，預處理采集數據，通過經典的域變換、插值、平滑和去噪算法，去除噪聲、斷點和背景信息等干擾因素，提高數據質量。選取母胎醫學知識庫、臨床指南、診療規范、臨床路徑、醫學教材等循證等級較高的資料作為知識來源，經母胎醫學專家團隊審核，保障知識圖譜質量。根據兩項國際標準(無應激試驗標準、美國國家兒童健康和人類發展研究所標準)對采集數據分類和編碼標注，由資深產科專家確認，最終將高質量圖譜集合至母胎監護數據庫。

圖2 遠程母胎監護體系系統構架

結合國內外臨床專家經驗和典型病例，經過訓練模型的初步探測比較，選取將母胎監護數據庫中的高質量監護數據進行模型訓練。利用遠程母胎監護系統和電子病歷系統收集大量病例資料，包括孕產婦年齡、高危因素、孕次、產次、孕期出血情況、是否前置胎盤等，建立遠程母胎監護病案庫。采用機器自動抽取與醫學專家團隊審核相結合的形式進行知識抽取，確保知識圖譜的準確性和質量，同時不斷收集使用反饋，持續動態維護更新，提升知識圖譜的實用性和專業度。構建基于數據模型和知識模型交互學習的母胎監護人工智能模型，并利用云數據不斷訓練和改進人工智能系統模型，進一步提高人工智能輔助診斷系統的準確性。以數千例臨床胎心監護數據的專家判讀結果作為神經網絡訓練樣本；對比神經網絡輸出和專家判讀結果，對胎心監護樣本進行時間窗尺度上的特征分析，修正樣本庫結果；通過決策層延伸實現專家系統的知識粒度細化；通過再次反向訓練參數優化更新神經網絡參數，實現知識模型和數據模型的交互學習、迭代進化以及模型驗證，最終實現在臨床實踐中輔助醫療行為。

4.3 項目效果

相比傳統母胎監護，基于5G的遠程母胎監護體系可以打破時間和空間的限制，具有便捷性、及時性、經濟性、個性化等特點。截至2023年5月，國婦幼共采集2 505人次的孕晚期遠程胎心監護數據，涉及402名孕產婦。面向使用過遠程胎心監護的孕產婦隨機發放256份匿名滿意度問卷，問卷回收率100%。問卷包含“是否滿意遠程胎心監護”“是否愿意向他人推薦遠程胎心監護”“推薦/不推薦的具體原因”3個問題。采用李克特五點計分法，“非常滿意”計5分，“滿意”計4分，“一般”計3分，“不滿意”計2分，“非常不滿意”計1分。問卷結果顯示，75%的孕產婦對遠程胎心監護項目表示“非常滿意”，23%表示“滿意”，滿意度平均分為4.70分。98.44%的孕產婦愿意向他人推薦遠程胎心監護，主要原因包括便捷、安心、減少孕期焦慮等；1.56%的孕產婦不愿意向他人推薦遠程胎心監護，主要原因為周末歸還不便。針對不足，國婦幼增加線上預約快遞歸還服務。

目前項目同步在上海市金山區亭林醫院、上海市松江區婦幼保健院、鹽城市婦幼保健院等醫院上線開展，并已實現聯盟單位獨立判讀本院線上胎監報告，可疑報告可轉單由國婦幼判讀專家團隊進行判讀。項目的應用不僅使國婦幼專家資源有效下沉服務更多孕產婦；而且有助于聯盟單位醫生遠程帶教，以真實胎監報告實戰判讀提高準確率。

5 結語

基于5G技術建設遠程母胎監護體系，可以實現母胎監護院內、院外、醫聯體、互聯網醫院、救護車轉運等多級應用，通過構建孕產婦母胎監護數據庫與人工智能母胎監護模型，可提高母胎監護結果判讀效率及準確性。5G技術的引入為遠程母胎監護帶來了一些潛在挑戰，例如隱私和數據安全、信號穩定性、人員培訓、費用和基礎設施投資等問題。隨著母胎監護數據庫的不斷豐富，基于數據模型和知識模型交互學習的母胎監護人工智能模型將不斷完善，遠程母胎監護結果判讀的準確性和效率將不斷提升，而未來遠程胎心監護也將在技術、便捷性、精準性和個性化等方面不斷發展，并注重解決技術依賴性、隱私和數據安全等問題。

利益聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。