慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）具有患病率高、预后不良、医疗费用高等特点，已成为全球性的公共卫生问题之一。有效的随访管理能对 CKD 患者的治疗方案进行及时调整、延缓肾衰竭进程。物联网技术在生理指标动态监测和远程医疗中的应用有助于慢性病患者的自我管理，为其提供了方便化、智能化、人性化的医疗健康服务。未来，随着 CKD 患者健康需求的快速增长以及信息技术的革新，新型医疗物联网产业将更加深入融合进 CKD 慢病管理流程。在此趋势下，应推动多学科、多产业协作，解决真实质效评价、体系构建、智能化服务可及性等方面的问题，确保慢病管理领域的物联网产品能有效改善患者临床结局，降低医疗成本，减轻疾病负担。
引用本文： 应志野, 李春漾, 曾筱茜, 付平. 物联网在慢性肾脏病管理中的应用. 华西医学, 2019, 34(7): 827-831. doi: 10.7507/1002-0179.201907022 复制
流行病学调查显示，2012 年我国慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）患病率为 10.8%[1]；此外，据中国血液净化病例信息登记系统数据，2011 年—2016 年终末期肾病（end-stage renal disease，ESRD）患者人数从 234 632 例增长至 447 435 例[2]。CKD 患者心脑血管事件发生率和死亡风险高，且进入 ESRD 期需行肾脏替代治疗等处理[3-4]，医疗资源消耗巨大[5-6]，给患者、家庭、社会带来沉重负担。对这些患者进行有效慢病管理，及时并恰当地调整诊疗方案，将有助于延缓肾衰竭进程，改善患者生活质量[7]，减轻疾病负担。近年来，物联网技术快速发展，具备智能识别、定位、追踪、监控和管理等功能和优势[8]，逐渐融入医疗信息化、医疗服务、医疗设备智能化、慢病管理等卫生健康领域，并初见成效[9-10]。促进物联网深度融合入 CKD 管理流程，是信息化时代肾脏病医疗卫生服务发展新阶段面临的机遇，有望更高效便捷地满足患者需求、改善患者临床结局和生活质量。本文就近年来物联网在 CKD 管理中的研究现状进行综述，以此为 CKD 患者的管理提供依据和启示。
1 物联网在 CKD 管理中应用的研究进展
物联网是将仪器、设备、物品等物物相连，并通过特定协议接入互联网，实现信息交换和通信的技术，其在 CKD 管理上的应用是基于智能终端、通信技术和计算机技术的深度结合展开的，主要的应用模式是：通过智能设备传感器技术对患者数据的感知、测量和采集，实时记录个人健康状况，建立电子档案；依托有线或无线网络完成数据的实时传输，方便医疗工作者及时掌握疾病高危人群的动态；利用大数据、云计算等技术在健康管理平台进行患者数据分析，完成风险评估和预警，制订个性化的治疗方案，实现监测统计和积极的医疗方式干预。
1.1 实时监测人体生物学指标，减少风险事件
收集和记录肾脏病患者的体重、血压等生命体征指标和超滤量、透析时间等透析详细治疗数据，能够有效提高肾脏病管理的治疗和看护效率，便于医护人员及时作必要干预。
Lew 等[11-12]使用远程监控套件（血压袖带、电子秤）等终端设备对腹膜透析患者进行远程生物识别监控，使用蓝牙技术实时传输监测数据，这些数据中有 21.5% 的血压测值和 29.5% 的体重测值异常并向诊所发送警报，医护人员对 20% 的异常报警进行处理，研究结果表明使用物联网健康终端进行透析患者的远程监测可以改善护理结果。Berman 等[13]将 44 例接受血液透析治疗的 ESRD 患者分为常规护理组和远程技术组（引入氧饱和度和血糖的监测仪器以及摄像机等设备），结果显示：远程技术组与常规护理组比较，住院频率（0.001 8 vs. 0.005 6 次/研究天）、住院天数（0.008 vs. 0.036 天/研究天）、急诊就诊次数（0.000 3 vs. 0.001 9 次/研究天）及费用（114 vs. 322 美元/研究天）明显减少，生活质量评分（63.9 vs. 59.1 分）略高，表明可以通过物联网设备结合远程技术降低高危 ESRD 患者住院和急诊室就诊花费。
此外，物联网终端医疗设备也可用于 CKD 患者的维持性治疗，改善患者的护理效果和管理依从性。例如，赖汝楠等[14]设计了一款家庭智能腹膜透析机，该透析机本身即是一台物联网医疗设备，配备完整的透析硬件设备并搭载智能化软件系统和数据库，能够帮助患者进行腹膜透析治疗过程智能化控制，有效减少感染概率，同时终端采集存储温度、透析液量、留腹时间等数据，依托网络模块支持远程医疗。
1.2 基于远程医疗，实现医患互动和个性化医疗处理
依托物联网设备和技术，远程医疗已经广泛应用于高血压、糖尿病、冠状动脉粥样硬化性心脏病等传统慢性病管理[15]，在 CKD 领域也发挥了积极的作用[16]。通过成像传输或视频会议等远程治疗方式及时干预，可使患者避免不必要的住院治疗，减少患者再入院，从而降低医疗成本，节约医疗资源[17]。
Gallar 等[18]通过对家庭腹膜透析患者的对照研究表明：在 89% 的远程医疗中医生调整了处方，仅 2% 的患者需要到医院诊治，患者平均住院时间缩短（2.2 vs 5.7 d）；同时，96% 的患者和 98% 的医生认为远程医疗可以替代医院就诊，表明将远程医疗用于家庭腹膜透析监测具备一定可行性。Campbell 等[19]针对 CKD 非透析患者的研究显示，通过视频随访有助于提高患者的依从性，及时发现患者的病情变化，并且绝大多数 CKD 患者愿意采取远程视频随访的方式与专科医生进行面对面的交流，可显著降低其往返医院就诊的时间和成本。
在 Thilly 等[20]报道的研究设计中，基于网络的 CKD 远程医疗系统 eNephro，在常规的远程监测技术的基础上，增加共享电子病历、医患信息交互、随访提示和专家决策系统等模块，其中专家决策系统基于统计模型分析，可以预警脱水/容量负荷过重风险、血压、指标异常（尿蛋白、贫血）、并发症等，有望提供更高效智能的疾病和健康管理服务。
1.3 结合智能终端，提高慢病管理便捷性
随着通信网络技术的发展，智能手机终端和移动应用技术逐渐普及，CKD 管理服务中融入移动终端应用的移动医疗新模式具有便利、易普及、成效明显的特点[21]。
日本东京大学医学研究院研发了一套基于智能手机的透析自我管理和记录系统（SMART-D），SMART-D 可以通过蓝牙连通智能体重秤记录透析期间体重变化，通过手动录入的方式记录血钾和血磷浓度情况，数据以图表形式呈现，同时提供参考目标值的自动评估，研究参与者完成率高，并且 86% 反馈 SMART-D 有助于改善他们的生活方式和自我管理，证实基于手机终端肾脏病管理系统的可行性[22]。在国内研究中，利用微信公众号构建腹膜透析患者交互式管理平台，借助于终端社交平台使用广泛、操作简便等优势，完成对出院患者持续性的监督、随访管理和护理服务，有助于医护与患者建立良好关系，取得很好的效果[23-24]。
此外，长期进行血液透析的患者营养不良发生率较高，因此日常饮食管理对于透析患者至关重要，依托智能终端社交平台和互联网营养师能够远程针对患者制定个性化的饮食计划，同时推送健康饮食教育，可以有效改善透析患者的营养状况并且促使患者养成良好的生活习惯，从而提高患者的生活质量[25]。
2 物联网在 CKD 管理中的应用前景及面临挑战
2.1 前景展望
在医疗需求方面，目前我国 CKD 患病率已达 10% 以上，预计其发病率还将进一步上升。老龄化、糖尿病、高血压、肥胖等 CKD 发生发展的重要危险因素，在我国均是突出问题。例如，国家统计局发布的老年人口统计数据显示，截至 2017 年底，我国 60 岁以上老年人口已达 2.41 亿人，占总人口的 17.3%；我国成人中糖尿病患病率为 11.6%，糖尿病前期患病率为 50.1%（美国糖尿病学会标准）[26]；高血压患病率为 29.6%，且高血压患者中血压控制率仅为 9.3%[27]；超重和肥胖人口在我国成年男性和女性中的比例分别达到 28.3% 和 27.4%[28]。这些 CKD 危险因素对于肾脏的影响将逐渐显现[29-31]。因此，预计中国在未来 10～20 年会迎来 CKD 的患病率和发病率的快速增长。鉴于专业医务人员和医疗资源的相对紧缺，对基于物联网的远程慢病管理体系需求将进一步增长。
在技术发展层面，5G 技术已经成熟并且将在未来 10 年引领移动通信技术的发展，5G 可以将目前移动网络接入数量提升百倍，同时具备大带宽和低时延的特性[32]，新一代信息基础设施将满足物联网的全面规模扩张，将人们的生活信息化和网络化，一大批新型医疗物联网智能设备将应运而生，完成 CKD 管理模式升级。医疗物联网接入量级的增长将挑战远程医疗云平台的存储和处理能力，依靠人工智能在医疗的应用和边缘计算在物联网方面的发展，人工智能将逐步在物联网边缘节点赋能 CKD 管理，减少网络资源消耗和物联网设备能耗，提升干预实时性和续航能力，从而有望大幅降低肾脏病管理成本、提高肾脏病管理患者的数量和参与度，扩展患者生物指标测量维度、提高指标检测准确度，推动物联网慢病管理发展。
同时，在政策层面，工业和信息化部发布的《信息通信行业发展规划物联网分册（2016—2020 年）》提出，要加快物联网与行业领域的深度融合，推动物联网技术在药品流通和使用、病患看护、电子病历管理等领域中的应用，积极推动远程医疗、临床数据应用示范等医疗应用；预计到 2020 年物联网产业总体产业规模将突破 1.5 万亿元，其中，社区健康服务物联网应用、基于智能可穿戴设备远程健康管理等将成为物联网应用创新的重点内容。
基于上述群众慢病管理需求增长和技术发展，结合政策引导，不难预测，物联网技术在 CKD 管理上的应用和发展将迎来加速发展期，智能信息服务在 CKD 健康医疗服务中的比重将大幅提升，促进健康医疗服务新流程、新业态、新产业构建。
2.2 挑战与思考
物联网在慢病管理领域的潜力巨大，但切实落地并广泛推广，仍面临一些挑战。
第一，在疗效方面，虽然当前远程医疗在 CKD 慢病管理中的可行性已经得到验证，但是发表在《American Journal of Kidney Disease》的一项随机对照研究发现，在 CKD 患者中，整合了远程医疗等新技术的治疗组与常规治疗组相比，全因死亡率、住院率等以患者为中心的结局指标没有显著改善[33]。尽管文中对这一结果有相应解读，但目前仍需要开展高质量临床试验验证物联网平台或体系在 CKD 患者中的临床疗效。
第二，在物联网平台或体系构建方面，目前有各类仪器设备可接入物联网和远程系统，如可穿戴设备、远程听诊、远程心电图、生命体征采集、透析设备运转参数等，但在 CKD 慢病管理领域，如何选取纳入监测指标仍未有明确建议。例如，哪些指标构建的决策模型能准确提示不良事件？如何确定这些指标的个体化有效预警值？如何构建物联网预警与医护人员的交互系统，在保障医护人员适宜工作强度下确保及时排查和处理各类有效报警[34]？如何权衡警报的灵敏度和医护人员可能出现的警报疲劳（alarm fatigue）？以上问题的解答，仍需要循证证据支撑。
第三，在物联网体系可及性和用户黏度方面，以新西兰的研究为例，CKD 患者知晓可靠的远程医疗网站的比例仅为 25%[35]。另一项德国的研究显示，在 iNephro 项目中，使用智能手机用药提醒应用程序的 11 688 名用户中，尽管 74% 患心血管疾病，13% 曾行器官移植术，7% 合并肾功能不全，但用户中仅有 27% 使用应用程序超过 84 d，使用超过 365 d 的用户仅约 1%[36]。可见，在现阶段，如何提高可及性及用户黏度以确保物联网平台体系的长期有效性仍值得探讨，尤其是对慢病管理需求最大的人群往往是老年等对信息新技术不敏感的人群。
此外，将物联网在 CKD 慢病管理领域大力推广之前，还需要对信息安全、隐私保护、成果效果评价、医疗责任划分、多源数据整合等方面开展细致论证。
3 结语
尽管面临挑战，但正如文中所提到的《信息通信行业发展规划》所指出，物联网将深刻融入包括健康医疗等各个领域，已成为未来技术和产业创新的新动能之一。我们需要顺应这种趋势，通过多学科、多产业协作，确保慢病管理领域的物联网产品能有效改善患者临床结局、降低医疗成本，这样，必将推动物联网体系平台为人民群众提供便捷、有效、优质的健康医疗服务。
流行病学调查显示，2012 年我国慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）患病率为 10.8%[1]；此外，据中国血液净化病例信息登记系统数据，2011 年—2016 年终末期肾病（end-stage renal disease，ESRD）患者人数从 234 632 例增长至 447 435 例[2]。CKD 患者心脑血管事件发生率和死亡风险高，且进入 ESRD 期需行肾脏替代治疗等处理[3-4]，医疗资源消耗巨大[5-6]，给患者、家庭、社会带来沉重负担。对这些患者进行有效慢病管理，及时并恰当地调整诊疗方案，将有助于延缓肾衰竭进程，改善患者生活质量[7]，减轻疾病负担。近年来，物联网技术快速发展，具备智能识别、定位、追踪、监控和管理等功能和优势[8]，逐渐融入医疗信息化、医疗服务、医疗设备智能化、慢病管理等卫生健康领域，并初见成效[9-10]。促进物联网深度融合入 CKD 管理流程，是信息化时代肾脏病医疗卫生服务发展新阶段面临的机遇，有望更高效便捷地满足患者需求、改善患者临床结局和生活质量。本文就近年来物联网在 CKD 管理中的研究现状进行综述，以此为 CKD 患者的管理提供依据和启示。
1 物联网在 CKD 管理中应用的研究进展
物联网是将仪器、设备、物品等物物相连，并通过特定协议接入互联网，实现信息交换和通信的技术，其在 CKD 管理上的应用是基于智能终端、通信技术和计算机技术的深度结合展开的，主要的应用模式是：通过智能设备传感器技术对患者数据的感知、测量和采集，实时记录个人健康状况，建立电子档案；依托有线或无线网络完成数据的实时传输，方便医疗工作者及时掌握疾病高危人群的动态；利用大数据、云计算等技术在健康管理平台进行患者数据分析，完成风险评估和预警，制订个性化的治疗方案，实现监测统计和积极的医疗方式干预。
1.1 实时监测人体生物学指标，减少风险事件
收集和记录肾脏病患者的体重、血压等生命体征指标和超滤量、透析时间等透析详细治疗数据，能够有效提高肾脏病管理的治疗和看护效率，便于医护人员及时作必要干预。
Lew 等[11-12]使用远程监控套件（血压袖带、电子秤）等终端设备对腹膜透析患者进行远程生物识别监控，使用蓝牙技术实时传输监测数据，这些数据中有 21.5% 的血压测值和 29.5% 的体重测值异常并向诊所发送警报，医护人员对 20% 的异常报警进行处理，研究结果表明使用物联网健康终端进行透析患者的远程监测可以改善护理结果。Berman 等[13]将 44 例接受血液透析治疗的 ESRD 患者分为常规护理组和远程技术组（引入氧饱和度和血糖的监测仪器以及摄像机等设备），结果显示：远程技术组与常规护理组比较，住院频率（0.001 8 vs. 0.005 6 次/研究天）、住院天数（0.008 vs. 0.036 天/研究天）、急诊就诊次数（0.000 3 vs. 0.001 9 次/研究天）及费用（114 vs. 322 美元/研究天）明显减少，生活质量评分（63.9 vs. 59.1 分）略高，表明可以通过物联网设备结合远程技术降低高危 ESRD 患者住院和急诊室就诊花费。
此外，物联网终端医疗设备也可用于 CKD 患者的维持性治疗，改善患者的护理效果和管理依从性。例如，赖汝楠等[14]设计了一款家庭智能腹膜透析机，该透析机本身即是一台物联网医疗设备，配备完整的透析硬件设备并搭载智能化软件系统和数据库，能够帮助患者进行腹膜透析治疗过程智能化控制，有效减少感染概率，同时终端采集存储温度、透析液量、留腹时间等数据，依托网络模块支持远程医疗。
1.2 基于远程医疗，实现医患互动和个性化医疗处理
依托物联网设备和技术，远程医疗已经广泛应用于高血压、糖尿病、冠状动脉粥样硬化性心脏病等传统慢性病管理[15]，在 CKD 领域也发挥了积极的作用[16]。通过成像传输或视频会议等远程治疗方式及时干预，可使患者避免不必要的住院治疗，减少患者再入院，从而降低医疗成本，节约医疗资源[17]。
Gallar 等[18]通过对家庭腹膜透析患者的对照研究表明：在 89% 的远程医疗中医生调整了处方，仅 2% 的患者需要到医院诊治，患者平均住院时间缩短（2.2 vs 5.7 d）；同时，96% 的患者和 98% 的医生认为远程医疗可以替代医院就诊，表明将远程医疗用于家庭腹膜透析监测具备一定可行性。Campbell 等[19]针对 CKD 非透析患者的研究显示，通过视频随访有助于提高患者的依从性，及时发现患者的病情变化，并且绝大多数 CKD 患者愿意采取远程视频随访的方式与专科医生进行面对面的交流，可显著降低其往返医院就诊的时间和成本。
在 Thilly 等[20]报道的研究设计中，基于网络的 CKD 远程医疗系统 eNephro，在常规的远程监测技术的基础上，增加共享电子病历、医患信息交互、随访提示和专家决策系统等模块，其中专家决策系统基于统计模型分析，可以预警脱水/容量负荷过重风险、血压、指标异常（尿蛋白、贫血）、并发症等，有望提供更高效智能的疾病和健康管理服务。
1.3 结合智能终端，提高慢病管理便捷性
随着通信网络技术的发展，智能手机终端和移动应用技术逐渐普及，CKD 管理服务中融入移动终端应用的移动医疗新模式具有便利、易普及、成效明显的特点[21]。
日本东京大学医学研究院研发了一套基于智能手机的透析自我管理和记录系统（SMART-D），SMART-D 可以通过蓝牙连通智能体重秤记录透析期间体重变化，通过手动录入的方式记录血钾和血磷浓度情况，数据以图表形式呈现，同时提供参考目标值的自动评估，研究参与者完成率高，并且 86% 反馈 SMART-D 有助于改善他们的生活方式和自我管理，证实基于手机终端肾脏病管理系统的可行性[22]。在国内研究中，利用微信公众号构建腹膜透析患者交互式管理平台，借助于终端社交平台使用广泛、操作简便等优势，完成对出院患者持续性的监督、随访管理和护理服务，有助于医护与患者建立良好关系，取得很好的效果[23-24]。
此外，长期进行血液透析的患者营养不良发生率较高，因此日常饮食管理对于透析患者至关重要，依托智能终端社交平台和互联网营养师能够远程针对患者制定个性化的饮食计划，同时推送健康饮食教育，可以有效改善透析患者的营养状况并且促使患者养成良好的生活习惯，从而提高患者的生活质量[25]。
2 物联网在 CKD 管理中的应用前景及面临挑战
2.1 前景展望
在医疗需求方面，目前我国 CKD 患病率已达 10% 以上，预计其发病率还将进一步上升。老龄化、糖尿病、高血压、肥胖等 CKD 发生发展的重要危险因素，在我国均是突出问题。例如，国家统计局发布的老年人口统计数据显示，截至 2017 年底，我国 60 岁以上老年人口已达 2.41 亿人，占总人口的 17.3%；我国成人中糖尿病患病率为 11.6%，糖尿病前期患病率为 50.1%（美国糖尿病学会标准）[26]；高血压患病率为 29.6%，且高血压患者中血压控制率仅为 9.3%[27]；超重和肥胖人口在我国成年男性和女性中的比例分别达到 28.3% 和 27.4%[28]。这些 CKD 危险因素对于肾脏的影响将逐渐显现[29-31]。因此，预计中国在未来 10～20 年会迎来 CKD 的患病率和发病率的快速增长。鉴于专业医务人员和医疗资源的相对紧缺，对基于物联网的远程慢病管理体系需求将进一步增长。
在技术发展层面，5G 技术已经成熟并且将在未来 10 年引领移动通信技术的发展，5G 可以将目前移动网络接入数量提升百倍，同时具备大带宽和低时延的特性[32]，新一代信息基础设施将满足物联网的全面规模扩张，将人们的生活信息化和网络化，一大批新型医疗物联网智能设备将应运而生，完成 CKD 管理模式升级。医疗物联网接入量级的增长将挑战远程医疗云平台的存储和处理能力，依靠人工智能在医疗的应用和边缘计算在物联网方面的发展，人工智能将逐步在物联网边缘节点赋能 CKD 管理，减少网络资源消耗和物联网设备能耗，提升干预实时性和续航能力，从而有望大幅降低肾脏病管理成本、提高肾脏病管理患者的数量和参与度，扩展患者生物指标测量维度、提高指标检测准确度，推动物联网慢病管理发展。
同时，在政策层面，工业和信息化部发布的《信息通信行业发展规划物联网分册（2016—2020 年）》提出，要加快物联网与行业领域的深度融合，推动物联网技术在药品流通和使用、病患看护、电子病历管理等领域中的应用，积极推动远程医疗、临床数据应用示范等医疗应用；预计到 2020 年物联网产业总体产业规模将突破 1.5 万亿元，其中，社区健康服务物联网应用、基于智能可穿戴设备远程健康管理等将成为物联网应用创新的重点内容。
基于上述群众慢病管理需求增长和技术发展，结合政策引导，不难预测，物联网技术在 CKD 管理上的应用和发展将迎来加速发展期，智能信息服务在 CKD 健康医疗服务中的比重将大幅提升，促进健康医疗服务新流程、新业态、新产业构建。
2.2 挑战与思考
物联网在慢病管理领域的潜力巨大，但切实落地并广泛推广，仍面临一些挑战。
第一，在疗效方面，虽然当前远程医疗在 CKD 慢病管理中的可行性已经得到验证，但是发表在《American Journal of Kidney Disease》的一项随机对照研究发现，在 CKD 患者中，整合了远程医疗等新技术的治疗组与常规治疗组相比，全因死亡率、住院率等以患者为中心的结局指标没有显著改善[33]。尽管文中对这一结果有相应解读，但目前仍需要开展高质量临床试验验证物联网平台或体系在 CKD 患者中的临床疗效。
第二，在物联网平台或体系构建方面，目前有各类仪器设备可接入物联网和远程系统，如可穿戴设备、远程听诊、远程心电图、生命体征采集、透析设备运转参数等，但在 CKD 慢病管理领域，如何选取纳入监测指标仍未有明确建议。例如，哪些指标构建的决策模型能准确提示不良事件？如何确定这些指标的个体化有效预警值？如何构建物联网预警与医护人员的交互系统，在保障医护人员适宜工作强度下确保及时排查和处理各类有效报警[34]？如何权衡警报的灵敏度和医护人员可能出现的警报疲劳（alarm fatigue）？以上问题的解答，仍需要循证证据支撑。
第三，在物联网体系可及性和用户黏度方面，以新西兰的研究为例，CKD 患者知晓可靠的远程医疗网站的比例仅为 25%[35]。另一项德国的研究显示，在 iNephro 项目中，使用智能手机用药提醒应用程序的 11 688 名用户中，尽管 74% 患心血管疾病，13% 曾行器官移植术，7% 合并肾功能不全，但用户中仅有 27% 使用应用程序超过 84 d，使用超过 365 d 的用户仅约 1%[36]。可见，在现阶段，如何提高可及性及用户黏度以确保物联网平台体系的长期有效性仍值得探讨，尤其是对慢病管理需求最大的人群往往是老年等对信息新技术不敏感的人群。
此外，将物联网在 CKD 慢病管理领域大力推广之前，还需要对信息安全、隐私保护、成果效果评价、医疗责任划分、多源数据整合等方面开展细致论证。
3 结语
尽管面临挑战，但正如文中所提到的《信息通信行业发展规划》所指出，物联网将深刻融入包括健康医疗等各个领域，已成为未来技术和产业创新的新动能之一。我们需要顺应这种趋势，通过多学科、多产业协作，确保慢病管理领域的物联网产品能有效改善患者临床结局、降低医疗成本，这样，必将推动物联网体系平台为人民群众提供便捷、有效、优质的健康医疗服务。