何 博,余 蓉,鄭 勇,劉 晗,楊以平

(重慶市九龍坡區(qū)人民醫(yī)院：1.骨科;2.神內(nèi)內(nèi)分泌科;3.黨委辦公室,重慶 400050)

慢性創(chuàng)面指各種原因形成的,經(jīng)1個月的正規(guī)治療未愈合,也無愈合傾向的創(chuàng)面[1]。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人口老齡化程度的加劇,壓力性損傷、糖尿病足潰瘍、下肢血管性潰瘍等慢性創(chuàng)面的發(fā)病率和復(fù)發(fā)率均逐年增長[2-3]。城鄉(xiāng)結(jié)合部地區(qū)的老年居民,由于健康意識較薄弱,經(jīng)濟條件有限,未注意自己皮膚的健康保護,加上慢性疾病的困擾,這部分人群的慢性創(chuàng)面尤其顯著[4]。我國大部分城鄉(xiāng)結(jié)合部老年慢性創(chuàng)面患者選擇基層醫(yī)療機構(gòu)就醫(yī),而基層醫(yī)院慢性創(chuàng)面的診療能力不足,難以保證治療效果[5]。隨著我國信息技術(shù)的發(fā)展,遠程慢性創(chuàng)面診療成為一種新的醫(yī)療服務(wù)模式[6]。然而,智能皮膚創(chuàng)面圖像處理技術(shù)(ISIPT)運用于該領(lǐng)域的醫(yī)療效果如何,尚鮮有報道?；诖?本研究將ISIPT應(yīng)用于慢性創(chuàng)面遠程輔助診療平臺,對80例社區(qū)老年慢性創(chuàng)面患者采取非同期分組對照試驗方法,初步探討基于遠程傷口治療模式下ISIPT對老年患者的輔助診療、傷口愈合、醫(yī)療費用的影響,現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 對區(qū)中心醫(yī)院輻射范圍內(nèi)社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心2021年1月至2022年4月收治的老年慢性創(chuàng)面患者進行分析,共納入80例患者,將2021年1-8月收治的38例老年慢性創(chuàng)面患者作為對照組,采用常規(guī)手機拍照結(jié)合傷口測量尺直接取樣法進行遠程傷口評估及診療,將2021年9月至2022年4月收治的42例老年慢性創(chuàng)面患者作為試驗組,使用智能皮膚創(chuàng)面圖像處理技術(shù)掃描取樣法進行遠程傷口評估及診療。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1) 經(jīng)二級及以上醫(yī)院確診為開放性慢性傷口(經(jīng)正規(guī)治療 4 周以上未愈合或無愈合傾向的傷口),包括壓力性損傷、糖尿病足潰瘍、血管性潰瘍等,一般狀況良好,基礎(chǔ)疾病已獲或正獲有效治療;(2)年齡大于或等于60歲,性別不限。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)傷口面積和體積無法測量(如針刺傷、竇道傷口、指或趾間傷口、裂縫型傷口等);(2)不具備自主行為能力或者意識障礙;(3)合并腫瘤,免疫功能異常等可能影響治療效果的疾病;(4)合并骨髓炎,肌腱、鋼板外露需行外科手術(shù)。2組患者性別、年齡、創(chuàng)面類型、病程、初診創(chuàng)面面積比較,差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。見表1。經(jīng)重慶市九龍坡區(qū)人民醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)研究倫理委員會批準(zhǔn)(批準(zhǔn)編號：202105),所有患者均簽署知情同意書。

表1 2組患者一般資料比較

1.2方法

1.2.1ISIPT軟硬件系統(tǒng) ISIPT軟硬件系統(tǒng)是一款用于智能皮膚創(chuàng)面圖像掃描的信息系統(tǒng)。由我院醫(yī)學(xué)和人工智能交叉團隊基于UNet和RCNN等深度學(xué)習(xí)技術(shù)開發(fā)。該團隊承擔(dān)重慶市自然科學(xué)基金項目中心電圖人工智能診斷項目并圓滿結(jié)題。該系統(tǒng)最初用于壓瘡的分期,在擴展了訓(xùn)練數(shù)據(jù)后也開始用于更廣泛的創(chuàng)面分析。其設(shè)計原則主要是以提高診斷精度和減少人工干預(yù)為核心。依據(jù)是采用計算機視覺和人工智能技術(shù),運行環(huán)境是在云服務(wù)器上運行。以手機作為圖像采集客戶端。這個系統(tǒng)包括以下幾個部分。

1.2.1.1圖像采集模塊 該模塊負責(zé)從皮膚創(chuàng)面中獲取圖像,并對圖像進行預(yù)處理。要求圖像清晰、不失真,預(yù)處理包括去噪、銳化等。硬件為帶拍照功能的智能手機,攝像頭要求不低于5 000萬像素,圖片成像分辨率不低于5 120×2 880像素。

1.2.1.2特征提取模塊 該模塊使用計算機視覺技術(shù),對圖像進行特征提取,包括顏色、紋理、形狀等方面的特征。要求提取的特征具有較好的區(qū)分度和穩(wěn)定性。該模塊使用既往臨床收集的和部分網(wǎng)絡(luò)采集的創(chuàng)面圖片,由本院傷口護理團隊專家(專家成員包括國際傷口治療師1名、國際造口治療師1名、外科醫(yī)師1名、傷口?？谱o士11名共14人組成,分別來自內(nèi)分泌科、骨科、創(chuàng)傷中心、胃腸胸外科、重癥監(jiān)護病房(ICU)、普外科、門診小手術(shù)室等科室及部門專家。手工標(biāo)記范圍、分期和組織(壞死、肉芽、腐肉)后訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)后得到。

1.2.1.3圖像分類模塊 該模塊使用人工智能技術(shù),對特征進行分類,判斷皮膚創(chuàng)面是否具有病理性質(zhì)。要求分類準(zhǔn)確率較高,同時對于新的皮膚創(chuàng)面也能進行有效分類。

1.2.1.4信息管理模塊 該模塊負責(zé)管理系統(tǒng)中的所有信息,包括患者信息、病例信息、診斷結(jié)果等。要求信息存儲和管理安全可靠。該模塊主要采用了云醫(yī)院醫(yī)生工作站(v0.9,東軟熙康)。整個系統(tǒng)的設(shè)計原則是以提高診斷精度和減少人工干預(yù)為核心,依據(jù)是計算機視覺和人工智能技術(shù)。系統(tǒng)運行環(huán)境包括個人服務(wù)器和云服務(wù)器。各功能模塊的內(nèi)容與要求如上所述,旨在提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確率、效率和安全性。

1.2.2ISIPT掃描取樣法 距離創(chuàng)緣6 cm處放置一次性無菌標(biāo)準(zhǔn)參照物,手機攝像頭從傷口的正上方拍攝傷口,所有圖像顏色、亮度一致,保證圖像清晰,取景范圍包括傷口及標(biāo)準(zhǔn)參照物。手機登錄網(wǎng)站,上傳創(chuàng)面圖片,智能創(chuàng)面圖像處理系統(tǒng)分析并輸出創(chuàng)面面積、分期、組織顏色等數(shù)據(jù),截屏保存。當(dāng)患者為多處創(chuàng)面時分別掃描并分析、截圖。

1.2.3常規(guī)手機拍照結(jié)合傷口測量尺直接取樣法 傷口測量尺標(biāo)注測量日期、患者姓名、年齡、診斷。縱坐標(biāo)尺與軀體縱軸平行,橫坐標(biāo)尺與軀體橫切面平行,縱坐標(biāo)尺與橫坐標(biāo)尺的測量邊在同一平面呈90°夾角。將縱坐標(biāo)尺置于傷口左緣,橫坐標(biāo)尺置于傷口下緣,傷口測量尺平面距離創(chuàng)面0.5 cm,嚴禁與創(chuàng)面直接接觸。手機攝像頭從傷口的正上方拍攝傷口,所有圖像顏色、亮度一致,保證圖像清晰,取景范圍包括傷口及傷口測量尺,每處傷口拍攝2張或3張圖像。當(dāng)患者為多處創(chuàng)面時分開測量并拍照。

1.2.4慢性創(chuàng)面遠程輔助診療模式的建立 (1)社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心的社區(qū)醫(yī)生進行傷口評估和患者的一般治療,通過云醫(yī)院醫(yī)生工作站建立患者信息數(shù)據(jù)庫,上傳患者的皮膚創(chuàng)面圖片。(2)區(qū)中心醫(yī)院的創(chuàng)面治療專家通過云醫(yī)院醫(yī)生工作站查看社區(qū)醫(yī)生會診申請,基于患者病情及創(chuàng)面圖像數(shù)據(jù)審核、修訂并反饋診斷及治療或轉(zhuǎn)診方案。(3)社區(qū)醫(yī)生查看專家反饋結(jié)果,并進行相應(yīng)創(chuàng)面治療干預(yù)、方案調(diào)整或及時轉(zhuǎn)診。(4)研究者和社區(qū)醫(yī)生對患者通過微信、電話或來院復(fù)診時對納入研究的患者進行回訪。

1.2.5綜合干預(yù)管理 2組均系統(tǒng)評估患者病情,積極治療原發(fā)疾病,接受控制感染、調(diào)節(jié)血糖、營養(yǎng)神經(jīng)、減輕水腫等全身綜合治療。局部傷口予無菌敷料覆蓋、減壓,觀察敷料有無滲液或被污染,如有異常及時更換。

1.2.6觀察指標(biāo) 記錄2組患者創(chuàng)面測量耗時、治療時間、換藥次數(shù)、治療費用、創(chuàng)面面積、創(chuàng)面組織生長情況。創(chuàng)面測量耗時從測量準(zhǔn)備工作開始到形成創(chuàng)面圖片數(shù)據(jù)結(jié)束,測量單位為分鐘。創(chuàng)面面積測量數(shù)據(jù)單位為cm2,當(dāng)患者為多處創(chuàng)面時分開測量每處創(chuàng)面后再計算總面積。在末次隨訪時根據(jù)創(chuàng)面組織生長情況評價臨床療效及創(chuàng)面愈合質(zhì)量。臨床療效分型：(1)治愈：傷口徹底長好,上皮再生,創(chuàng)面外觀與正常皮膚相似,傷口瘢痕形成極少。(2)顯效：皮膚傷口接近臨床愈合,缺損面積減少多于 1/2,有少量分泌物,皮膚再生,有新鮮的肉芽組織,輕微的瘢痕。(3)有效：有少許新鮮肉芽組織生長,皮膚缺損減少 1/3 以上,未愈合的創(chuàng)面有新鮮肉芽組織覆蓋,周圍瘢痕組織形成。(4)無效：皮膚創(chuàng)面未見減小或仍有分泌物者,未見明顯改變。創(chuàng)面治愈率及治療有效率計算方法：創(chuàng)面治愈率=治愈例數(shù)/總例數(shù)×100%,創(chuàng)面治療有效率=(治愈例數(shù)+顯效例數(shù)+有效例數(shù))/總例數(shù)×100%。創(chuàng)面愈合質(zhì)量評分：總分5分。5分：皮膚顏色正常,硬度適中,張力大小接近正常;4分：小部分皮膚呈發(fā)紅或灰暗色,小部分皮膚瘢痕,硬度較正常皮膚稍大,張力較正常皮膚稍小;3分：有一半皮膚顏色愈合后出現(xiàn)發(fā)紅或呈灰暗色,硬度較大,張力較正常小,有一半皮膚愈合后呈瘢痕狀;2分：皮膚愈合后大部分呈發(fā)紅或灰暗色,硬度大,張力小,易破裂;1分：皮膚顏色呈灰暗色,瘢痕狀,硬度大,無張力,皮膚極易破裂。

2 結(jié) 果

2.12組治療過程數(shù)據(jù)及醫(yī)療費用比較 2組患者治療時間分別為(86.53±18.54)、(73.12±21.63)d;換藥次數(shù)分別為(25.61±9.03)、(19.50±9.00)次;平均傷口測量時間分別為(3.80±0.49)、(2.82±0.64)min;平均治療費用分別為(3 856.07±2 272.50)、(2 667.41±1 240.65)元,2組比較,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表2 2組患者治療過程數(shù)據(jù)及醫(yī)療費用比較

2.22組患者創(chuàng)面面積比較 2組患者初診創(chuàng)面面積分別為(32.50±38.00)、(31.70±37.40)cm2,末次創(chuàng)面面積為(1.87±4.72)、(1.41±3.09)cm2,平均創(chuàng)面治療后較治療前縮小(30.64±34.18) 、(30.29±35.07)cm2,2組患者治療后傷口面積均較治療前顯著縮小,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01),而2組治療后比較,差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表3。

表3 2組患者創(chuàng)面面積比較

2.32組患者創(chuàng)面治愈率及治療有效率比較 對照組創(chuàng)面治愈20例(52.6%),顯效12例(34.2%),有效5例(13.2%),患者髕骨骨折內(nèi)固定術(shù)后創(chuàng)面感染1例,經(jīng)換藥治療后無愈合傾向,轉(zhuǎn)行髕骨骨折內(nèi)固定取出術(shù)+VSD引流+清創(chuàng)術(shù)后愈合。對照組創(chuàng)面治愈率為52.6%,創(chuàng)面治療有效率為97.4%。試驗組創(chuàng)面治愈29例(69.0%),顯效11例(26.2%),有效2例(4.8%),創(chuàng)面治愈率為69.0%,創(chuàng)面治療有效率為100.0%。試驗組與對照組均取得良好的治愈效果,但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表4。

表4 2組患者創(chuàng)面治愈率及治療有效率比較[n(%)]

表5 2組患者創(chuàng)面愈合質(zhì)量得分比較[n(%)]

2.42組創(chuàng)面愈合質(zhì)量得分比較 對照組創(chuàng)面愈合質(zhì)量得分：5分13例(34.2%),4分8例(21.0%),3分8例(21.0%),2分6例(15.8%),1分3例(8.0%);試驗組創(chuàng)面愈合質(zhì)量得分：5分25例(59.6%),4分14例(33.3%),3分2例(4.7%),2分1例(2.4%)。試驗組創(chuàng)面愈合質(zhì)量高于對照組,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

3 討 論

3.1遠程創(chuàng)面診療模式在慢性創(chuàng)面治療中的作用 WHO將遠程醫(yī)療定義為：“所有醫(yī)療服務(wù)專業(yè)人員通過信息和通信技術(shù)交流有效信息,以進行疾病診斷和治療,預(yù)防疾病和傷害的發(fā)生,進行科學(xué)研究及評估,對健康保健提供者進行繼續(xù)教育等一切以促進個人和社區(qū)的健康為目標(biāo)的活動”[7]。目前,我國遠程醫(yī)療發(fā)展取得巨大成績,國內(nèi)大型公立醫(yī)院相繼開展了遠程視頻會診、遠程心電會診、遠程教學(xué)講座、遠程影像會診、遠程病理會診、遠程手術(shù)示教等醫(yī)學(xué)服務(wù)內(nèi)容[8]。近年來,遠程醫(yī)療的應(yīng)用在一定程度上解決了我國衛(wèi)生醫(yī)療資源分布不均的問題,使經(jīng)濟發(fā)達城市中的優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源下沉至醫(yī)療資源相對匱乏的農(nóng)村邊遠地區(qū)、社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)機構(gòu),方便患者就醫(yī),減少醫(yī)療費用,提高醫(yī)療質(zhì)量,促進衛(wèi)生體制改革[9]。通過應(yīng)用遠程醫(yī)療平臺對社區(qū)慢性創(chuàng)面患者進行干預(yù),可以實現(xiàn)?？漆t(yī)療專家與基層醫(yī)生信息互通,有助于專家及時了解患者的一般病情及傷口的情況,協(xié)助基層醫(yī)生做出正確的臨床診療決策,甚至直接干預(yù)創(chuàng)面愈合過程,結(jié)合社區(qū)護理特點可以更好地觀察與護理傷口。

3.2ISIPT有助于提高創(chuàng)面評估效率 本研究結(jié)果顯示,ISIPT在評估效率方面優(yōu)于手機拍照結(jié)合傷口尺測量法。因 ISIPT在使用時,操作者只需將參照物放置在創(chuàng)面5 cm處,使用手機拍照后直接上傳軟件系統(tǒng),系統(tǒng)自動分析得出創(chuàng)面面積數(shù)據(jù),系統(tǒng)平均分析時間為2.36 s。從拍照到得出創(chuàng)面數(shù)據(jù)總時長平均為(2.82±0.64)min。而手機拍照結(jié)合傷口尺測量法要求操作者一手持標(biāo)尺對準(zhǔn)患者創(chuàng)面的橫、縱軸,另一只手持手機進行拍照,操作難度較ISIPT評估法更大。操作者得到圖片數(shù)據(jù)后,需人工對創(chuàng)面數(shù)據(jù)進行記錄、計算,最后得出面積數(shù)據(jù)。即使經(jīng)過系統(tǒng)培訓(xùn)后的熟練操作者,從準(zhǔn)備測量到得出創(chuàng)面面積數(shù)據(jù)的時間平均為3.82 min。并且ISIPT自動組織分類功能可幫助醫(yī)生更加快速、準(zhǔn)確地評估創(chuàng)面、診斷病情,及時調(diào)整治療方案。本研究結(jié)果顯示,試驗組治療時間較對照組短,換藥次數(shù)、治療費用較對照組均更少。

3.3ISIPT有助于提高創(chuàng)面愈合質(zhì)量 本研究結(jié)果顯示,ISIPT與傷口尺測量評估法用于遠程慢性創(chuàng)面診療均能取得良好的治愈效果,但ISIPT輔助治療下的慢性創(chuàng)面可獲得更高愈合質(zhì)量。在創(chuàng)面治療過程中,準(zhǔn)確評估傷口利于對傷口愈合情況進行持續(xù)、客觀地分析,監(jiān)測傷口愈合過程,預(yù)測傷口愈合時間,改善患者在傷口治療過程中的消極情緒,并為醫(yī)生作出診斷及診療決策提供信息支持[10]。國外研究報道,慢性傷口診療初期(2～4 周),傷口縮小面積的百分比與傷口愈合結(jié)局相關(guān)[11-12],準(zhǔn)確評估傷口面積利于有助于醫(yī)療技術(shù)人員評判治療效果,調(diào)整傷口治療方案。因此,患者創(chuàng)面信息采集及評估是臨床工作至關(guān)重要的部分。在遠程醫(yī)療模式中,隨著智能手機的普及,手機拍照被廣泛應(yīng)用于創(chuàng)面圖片信息取樣。常規(guī)手機拍照結(jié)合傷口測量尺直接取樣法因取材方便在臨床工作中最為常用,但該方法使用難點在于由于基層醫(yī)務(wù)人員的創(chuàng)面評估技術(shù)參差不齊,需要經(jīng)過反復(fù)培訓(xùn)、考核才能掌握傷口測量尺使用技術(shù)及創(chuàng)面圖片拍攝要點,且紙質(zhì)傷口尺直接貼近創(chuàng)面,易造成創(chuàng)面污染,延長創(chuàng)面愈合時間。傳統(tǒng)測量創(chuàng)面面積方法為：傷口延軀體縱軸長度乘以橫軸長度,實得為一標(biāo)準(zhǔn)四邊形形狀,通常與實際創(chuàng)面形狀不符,造成患者創(chuàng)面面積評估偏差。

而智能皮膚創(chuàng)面圖像處理技術(shù)屬于無創(chuàng)檢測技術(shù),可以準(zhǔn)確分析其特征,而無需與創(chuàng)面本身接觸。本團隊自主研發(fā)的智能皮膚創(chuàng)面圖像處理系統(tǒng)可以對傷口圖片進行分析,數(shù)字化創(chuàng)面特征點,提取形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù),包括圖像分割、測量、組織分類和愈合評估 4 個方面。(1)慢性創(chuàng)面圖像分割作為圖像處理與分析中最重要的步驟之一,能理解圖像內(nèi)容,自動找到圖像中慢性創(chuàng)面的邊界,提取出圖像中對診斷有價值的部分,分割分離出創(chuàng)面區(qū)域,還可以使用圖像增強技術(shù)來提高圖像的對比度和清晰度,使得病灶變得更加明顯,協(xié)助醫(yī)生準(zhǔn)確進行分析和評估。(2)面積測量儀器系統(tǒng)用計算機視覺識別創(chuàng)面范圍,標(biāo)準(zhǔn)相機捕獲圖像,生成創(chuàng)面二維圖像,并與測量標(biāo)準(zhǔn)參照物進行比對分析,得出精準(zhǔn)的創(chuàng)面面積。(3)組織分類技術(shù)依靠從慢性創(chuàng)面圖像不同類型組織中提取視覺特征,并利用有監(jiān)督的分類器進行檢測,提取出不同類型組織定量參數(shù)。(4)基于與醫(yī)學(xué)知識相結(jié)合,醫(yī)生對創(chuàng)面愈合過程進行評估。故ISIPT不僅可以為醫(yī)生提供更為準(zhǔn)確的創(chuàng)面面積數(shù)據(jù),還能主動進行創(chuàng)面組織類型分類。有助于醫(yī)生及時作出或調(diào)整診療方案,縮短傷口愈合時間,獲得更高愈合質(zhì)量的創(chuàng)面。

國內(nèi)外多項研究顯示,遠程醫(yī)療和門診治療在糖尿病足潰瘍治愈方面,其愈合率和死亡率差異無統(tǒng)計學(xué)意義[13-14]。王思俊等[15]將遠程視頻指導(dǎo)應(yīng)用于糖尿病足潰瘍的診療獲得與門診就診相同的傷口護理效果,且減少了患者照顧負擔(dān)及醫(yī)療成本。本研究試驗組與對照組采用遠程傷口治療模式均取得良好的治療效果,與以上研究結(jié)果一致。

在圖像處理技術(shù)的實際應(yīng)用中,有必要注意以下問題：在采集圖像數(shù)據(jù)階段,應(yīng)當(dāng)確保圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量,避免因為圖像模糊不清或者損壞等因素對診斷結(jié)果造成影響。在應(yīng)用這項技術(shù)時,也應(yīng)高度關(guān)注人工智能決策帶來的責(zé)任和倫理問題。因此,應(yīng)明確的是,圖像處理技術(shù)只是社區(qū)遠程老年慢性創(chuàng)面診療的一種手段。要實現(xiàn)該診療的理想效果,需要結(jié)合其他技術(shù),如遠程傳感技術(shù)、遠程手術(shù)技術(shù)、醫(yī)療大數(shù)據(jù)技術(shù)等。

綜上所述,本研究通過將智能皮膚創(chuàng)面圖像處理技術(shù)應(yīng)用于遠程傷口治療模式,對城鄉(xiāng)結(jié)合部地區(qū)老年慢性創(chuàng)面患者進行干預(yù),初步證實該技術(shù)在遠程傷口治療模式下能有效協(xié)助醫(yī)生準(zhǔn)確評估創(chuàng)面,提高治療效率,改善傷口治療效果,為進一步探索醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)在慢性創(chuàng)面診療中的應(yīng)用提供依據(jù)。