文|動脈網
當2013年IBM與世界頂級癌癥研究機構安德森癌癥中心（MD Anderson center，以下簡稱安德森）合作的IBM Waston（沃森）項目進入癌癥醫(yī)療領域后，醫(yī)療AI的想象力就此被打開。
美國擁有眾多重視研究成果轉化的頂級醫(yī)院，像常年在《美國新聞與世界報道》排名榜首的妙佑診所（Mayo Clinic，原名梅奧診所），2021年研究支出超過10億美元，活躍臨床試驗2889次，在同行評審的出版物上發(fā)表了13697篇文章。還有每年獲批上千件專利，見證了人類醫(yī)學多項重大突破的的克利夫蘭診所（Cleveland Clinic），在2019年就有近100款科研轉化產品。
可以這么說，正是有了這些頂級醫(yī)院在臨床方面對新科技、新技術的探索，醫(yī)療水平才有了飛速的發(fā)展。如今，在萬物互聯的時代背景下，各種數字化信息技術對醫(yī)療賦能的數字療法是一個火熱的風口。那么美國這三家頂級醫(yī)院在這方面有什么臨床嘗試呢？動脈網從美國臨床試驗資料庫中挖掘了他們關于這方面的信息，試圖從中找到答案。
ClinicalTrials是由美國衛(wèi)生研究所(NIH)下屬美國國立醫(yī)學圖書館(NLM)與美國FDA運行的臨床試驗資料庫，是目前全球最大臨床試驗注冊庫。本文所有臨床試驗項目皆從中選取。值得注意的是，由于FDA對于設備或行為進行干預的試驗并沒有定義階段，所以此類臨床試驗沒有階段標志可供參考。
睡眠干預
數字療法的核心要素是軟件。治療過程可以單獨使用軟件或搭配器械（包括監(jiān)測器械和治療器械）、藥物進行。軟件驅動的藥物或器械治療，比單獨使用藥物、器械治療效果更好，成本更低?？梢哉f，軟件是數字療法最大的價值所在。
軟件本身是基于認知行為療法（CBT）所設計的，CBT簡單來說就是通過改變不合理的思維及行為模式，來減少產生不良情緒和行為，從而達到改善心理問題的短程治療方法。
針對睡眠障礙的失眠認知行為療法CBT-i與數字療法軟件設計邏輯完美重合，CBT-i療法被美國內科醫(yī)師學會和歐洲睡眠研究會推薦為治療失眠的首選，是針對失眠最有效的非藥物治療方法。
它通過糾正對于睡眠的不恰當觀念和態(tài)度以及不良的行為習慣來改善睡眠，主要包括睡眠衛(wèi)生教育、放松療法、認知療法、刺激控制法和睡眠限制法等。
相對藥物治療，CBT-i療法雖占據優(yōu)勢，但由于治療周期較長、醫(yī)生資源有限、心理輔導導致的患者抵觸感以及距離問題，使得患者依從性偏低及體驗較差。可這些缺點都可以通過數字療法賦能改善。為此，克利夫蘭研究出了一套GoToSleep軟件，幫助中度至重度失眠患者避免產生影響深度睡眠的想法和行為。
GoToSleep搭建一套為期6周的治療計劃，由一系列圖形、動畫及音視頻構成的教程。內容涵蓋了睡眠衛(wèi)生、睡眠限制、刺激控制、認知重組和放松訓練。此外，鑒于癲癇患者中失眠患病率以及癲癇發(fā)作與睡眠障礙之間的已知關聯，這項試驗還將用作研究改善癲癇患者的失眠癥狀和癲癇發(fā)作控制。
當然，對于某些癥狀如睡眠呼吸暫停綜合征，單獨用軟件還不夠，需要器械治療配合。這類患者在睡眠過程中會反復間斷性缺氧，極大地增加高血壓、心腦血管疾病、糖尿病等的患病風險，且與老年癡呆、心律失常和呼吸系統(tǒng)其他慢病相關。這將帶來巨大的社會、衛(wèi)生經濟負擔。
克利夫蘭針對體質指數BMI超過30的睡眠呼吸暫停綜合征高危人群，通過飛利浦Respironics或 ResMed呼吸機的解決方案，對患者在家庭環(huán)境下使用Auto-CPAP設備的效果進行長期跟蹤。參與者將接受醫(yī)療隨訪，用于提高依從性以及效果評估。此項研究用患者6個月后再入院率來評價軟件介入儀器治療的效果。
成人有較強的依從性，他們的睡眠障礙只算得上是普通難題，真正麻煩的是自閉癥兒童的睡眠障礙，這絕對算得上是地獄級難題。自閉癥兒童的睡眠問題主要表現在睡眠焦慮、嗜睡、晝夜節(jié)律混亂。比如，自閉癥兒童入睡困難，睡前經常感到煩躁，必須要大人陪伴才能安靜下來。這種情況下，醫(yī)生并非第一選擇，父母應對是否得當才是關鍵因素。
克利夫蘭的試驗對象就是患有自閉癥睡眠障礙兒童（2歲~7歲）的父母。該項研究提供一個經過測試的父母培訓計劃，專門針對就寢時間和睡眠障礙問題在孩子睡前使用，通過app展現實時指導父母執(zhí)行。
試驗分成兩組，雖然都是通過app進行，但一組內容僅為標準化內容教育，而另一組則提供全面的干預，基本概念和實踐技能的培訓，此外還有三次符合HIPAA標準的視頻家訪，用一對一的方式了解治療情況、解決特定問題并靈活調整治療計劃。試驗的主要指標是經過10周的療程后，孩子的睡眠狀況；次要指標是父母的壓力指數。
睡眠醫(yī)學在中國醫(yī)師協(xié)會于2019年發(fā)布的《?？漆t(yī)師規(guī)范化培訓專科目錄（2019年版）》中被納入培訓目錄名單，成為二級獨立學科，與熟知的神經內科、心內科、消化科等并列。
國內企業(yè)如速眠，通過倡導生活方式醫(yī)學解決睡眠問題，他們研制出運用脈沖磁靶向技術的脈沖磁治療系統(tǒng)，是可以做到實時監(jiān)測與治療一體并通過NMPA認證的助眠“黑科技”。還有慕眠、繪睡也都有基于CBT-i的數字療法產品。享睡則是通過智能健康睡眠產品，監(jiān)測心率變異及呼吸、翻身等指標來分析睡眠狀況，并提出改善方案。
成癮干預
從醫(yī)學分類上來說，睡眠障礙是一種精神類疾病，精神類疾病也是國內國外數字療法最大的應用對象。因此精神類疾病如成癮、抑郁等，也是數字療法臨床的熱門。三家頂級醫(yī)院都有相應的戒癮試驗，但三家側重明顯不同。
以最常見的尼古丁成癮為例，它包括“軀體成癮”和“精神成癮”兩方面。雖然戒煙藥物可有效治療軀體成癮和相關的戒斷癥狀，但應對精神成癮時仍有困難，特別是在患者遠離醫(yī)院的環(huán)境下。
對于戒癮治療來說，醫(yī)患之間的距離是一個必須考慮的因素，妙佑特意從偏遠地區(qū)招募參與者做了一個為期12周、基于循證醫(yī)學的行為健康戒煙計劃。主要方式是通過app進行生活干預，并配合遠程輔導，用激勵性訪談來提高參與度并幫助他們學會使用數字設備。
相對來說，安德森的試驗就比較傳統(tǒng)，面向普通煙癮人群的app干預和面向特定人群妊娠期婦女的戒煙計劃。兩者都是通過app進行積極心理學培訓以及呼吸放松訓練進行基本的生活干預。針對妊娠期婦女，安德森提供了一套專門的Baby Steps for Health遠程輔導計劃。
數字療法在戒煙領域的應用并不是新的課題，此前美國的Clickotine和日本的CureApp SC都是針對此場景的數字療法應用。
然而妙佑臨床試驗關注的重點是數字療法對于偏遠區(qū)域居民使用效果的一致性及穩(wěn)定性，本次招募的臨床對象都是地處偏遠的農村居民，試驗的內容也特意加上了數字設備的使用教程、評估指標也增加了數字訪問、數字素養(yǎng)和患者體驗度。這對幅員遼闊的我國同樣具有現實意義，同樣的數字療法對于經濟發(fā)達地區(qū)和經濟欠發(fā)達地區(qū)的受教育程度有明顯差異的人群是否具有普適性？
成癮除了煙癮，還有阿片類藥物依賴。阿片類藥物是從罌粟中提取的衍生物，或人工合成具有類似效果的物質，用于醫(yī)療可以起到鎮(zhèn)痛作用，但長期過量使用很容易造成藥物依賴、上癮、甚至死亡。美國疾控中心數據顯示，1999至2019年間，死于阿片類藥物過量的美國人多達50萬，超過200萬美國人對阿片類藥物產生嚴重依賴性。
對于腫瘤手術患者來說，術后鎮(zhèn)痛離不開阿片類藥物，但如何避免成癮就是安德森所要研究的。安德森使用Lucid Lane的方案通過CBT來調整情緒，保持心理健康，結合使用減輕疼痛和對止痛藥需求的心身療法MBTs，來達到阿片類藥物減量計劃的目的。
研究人員希望了解這些技術如何提高患者在手術后降低或避免對阿片類藥物依賴的能力，以及行為療法是否可以改善生活質量，情緒健康和手術周圍的功能狀態(tài)。
“十二步驟”康復計劃是西方國家非常流行且有效的心靈治療支援團體療法。對于患者來說，持續(xù)的參與是最大的難點，克利夫蘭的試驗則是用app來督促鼓勵患者參與，并在每次參與后對患者進行狀態(tài)評估，正向鼓勵患者持續(xù)參與。
此外，針對術后鎮(zhèn)痛和阿片類藥物消耗的影響?？死蛱m還引入VR技術來緩解患者的疼痛感、減少阿片類藥物的消耗。最后統(tǒng)計參與者疼痛發(fā)生的頻率以及對VR系統(tǒng)可用性的評估。當然，VR技術真正被大量使用的還在后面。
鎮(zhèn)痛/焦慮干預
如果僅僅是軟件，尚不能最大程度體現數字療法的優(yōu)勢，三家頂級醫(yī)院的臨床試驗里還有大量基于軟件+器械的數字療法。比如引入虛擬現實技術（VR），無論是前文提到的術后阿片類藥物依賴性還是手術期間的麻醉輔助以及焦慮緩解等，都做了不少探索。
麻醉是外科手術的必要環(huán)節(jié)，麻醉不僅要解決患者圍手術期的疼痛，更要保證患者的圍手術期的安全，區(qū)域麻醉能提供手術部位的鎮(zhèn)痛效果，但單憑區(qū)域麻醉一種方式并不能解決患者緊張和恐懼心理，常常需要輔助使用助眠藥物或是通過非藥物的方式來分散注意力。
過去，對于這種區(qū)域麻醉患者，醫(yī)護人員會采用的辦法是“話療”，即在手術中跟患者聊天，分散患者注意力。“話療”需要醫(yī)護人員有良好的溝通技巧，醫(yī)護人員也會存在不能勝任的情況。因此，VR技術的引入就是讓患者進行沉浸式體驗從而達到分散患者注意力、消除緊張心理的目的。
妙佑診所就在骨科手術、電生理檢查及射頻消融手術中，測試VR技術能否作為手術期間麻醉的輔助手段。主要檢驗指標包括評估患者對使用VR減少手術中焦慮的滿意度，VR對鎮(zhèn)痛和抗焦慮藥物劑量的影響以及VR對患者術中和術后體溫過低有積極影響。
除了術中這種短期的使用，妙佑還對長期使用的情況進行了試驗。比如針對胃痙攣患者設計了一套真假VR對照試驗。真VR組采用專門為治療急性和慢性疼痛而設計的互動游戲、冥想和深呼吸練習程序。假VR組則只是使用VR設備播放一些自然景觀視頻。兩組都需要在三餐及就寢之前使用15分鐘，時間持續(xù)4周，參與者需要每天通過問卷報告不良反應事件。
步態(tài)干預
VR技術還被克利夫蘭用來重現導致帕金森病患者步態(tài)凍結的情況。對因為帕金森病而接受深部腦刺激（DBS）手術的個體使用VR設備配合全向跑步機，在虛擬現實環(huán)境中行走，從DBS設備記錄大腦信號，進而了解步態(tài)凍結期間大腦的情況。
除了VR，克利夫蘭的試驗還涉及到了增強現實技術AR。同樣是針對帕金森病患者，用多模態(tài)訓練的傳統(tǒng)物理治療作為參照，實驗組通過使用微軟HoloLens 2增強現實頭套進行。這套設備允許用戶看到現實世界，并將全息圖插入到環(huán)境中。
例如，用戶可以看到地面上的方框，他們在走路時需要避開。這些框不是真實的，而是只有用戶才能看到的全息影像。增強現實設備將指導參與者進行運動和認知任務。試驗最后以完成設計任務時的步態(tài)速度及跌倒頻率為主要參考指標。
這里不得不提一下作為科技平臺型公司的微軟，面對數字療法這樣一個跨領域的產業(yè)，微軟可以將自家IoT、MR技術等先進技術，結合到數字療法的場景，從不同的角度為企業(yè)去賦能，幫助合作企業(yè)打破從0到1去構建技術能力的壁壘，進而專注于拓寬數字療法的邊界。對于數字療法初創(chuàng)企業(yè)來說，微軟完整的生態(tài)是極具吸引力的開發(fā)環(huán)境。
基于VR的數字療法，不僅能作用于患者，對于醫(yī)療人員同樣適用。克利夫蘭就針對護士開展了臨床試驗。護理人員都會在入職培訓期間學習管理有跌倒風險的患者，通常這是在一個在線平臺的教育模塊上實現的。
使用VR技術的數字療法，國內的虛之實、心景等企業(yè)也在跟進。像虛之實就聚焦精神心理VR+AI的數字療法，用于輕度認知功能障礙（MCI）和阿爾茲海默癥（AD）的治療。心景科技除了將VR+AI的數字療法應用于心理疾病的康復治療外，還將治療范圍擴展至兒童注意力訓練、腦認知康復、戒毒戒酒評估康復等領域。
動脈網從中國臨床試驗注冊中心檢索了近兩年國內使用虛擬現實技術進行臨床試驗的項目?？梢钥吹交赩R技術的臨床試驗，國內外方向基本一致，以抑制疼痛、步態(tài)訓練和運動康復為主。
此外，國內的凝動醫(yī)療在VR技術的應用邊界上也有所突破，其宣布與上海智慧心理評估與干預工程技術研究中心合作轉化自上海市精神衛(wèi)生中心的《特定恐懼心理康復訓練軟件》已于2022年正式在湖北省武漢市獲批獨立軟件類醫(yī)療器械，成為中國首個獲批在專業(yè)心理治療機構及醫(yī)療機構使用并基于虛擬現實設備的特定恐懼心理康復訓練軟件。同時該產品也是全球首個適用于特定恐懼癥（恐高癥）的II類醫(yī)療器械。
可穿戴設備的遠程生活監(jiān)測干預
除了VR，可穿戴智能設備也是數字療法經常使用到的儀器，以智能手表為代表的這類設備日常使用不會造成患者不適，同時又能監(jiān)控自身運動水平以及某些生理指標，為app干預提供了重要的參考數據。
比如Fitbits Sense智能手表，就獲得FDA批準，可以在美國使用心電圖應用。因此，克利夫蘭研究對身體質量指數BMI即將超標的8歲~18歲青少年進行干預。通過使用Fitbits智能手表獲取他們的活動數據，提供相關營養(yǎng)知識和運動建議，幫助他們過上健康的生活。
而安德森則將Fitbits應用到了指導癌癥患者手術后的生活方式中。以乳腺癌為例，目前的研究結論是患者在健康飲食、定期運動和良好管理壓力的情況下能得到更好的恢復結果，但一份紙質的生活指南對于患者的約束和驅動是不夠的。
試驗通過Fitbits監(jiān)控患者身體數據，提供包括健康飲食，身體活動，壓力管理和睡眠衛(wèi)生建議，正念訓練以及遠程咨詢。試驗期望通過26周的生活干預，評估干預生活的可行性。
外科手術后出院的患者中，有一部分會因為各種原因在30天內再入院。除了對患者本人造成經濟和生活質量的影響外，意外返院的患者還會進一步分流醫(yī)療資源。因此，減少手術后30天的再入院次數不僅對患者還是對醫(yī)院都很重要。與普通患者住院相比，手術患者的再入院后，相關并發(fā)癥風險使得治療過程更加復雜。
例如對于心臟病患者，預防心肌梗塞是永恒的話題。雖然病發(fā)時通常有胸部不適、呼吸急促和上半身不適的癥狀，以及惡心、嘔吐和頭暈的表現，但患者卻很難準確判斷。
妙佑的試驗是使用一款SmartHeart的便攜式12導聯醫(yī)院級心電圖設備，讓患者可以隨時隨地進行完整的心電圖測試，保持高質量的醫(yī)療護理標準。設備得到的心電圖數據符合HIPAA標準，可以通過手機或平板查看并同步至7×24小時工作的遠程醫(yī)療監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心根據當前數據進行評估和警告。試驗結果最后通過患者出院90天內的急診就診、再次入院、死亡率和不良心血管事件的指標進行評估。
此外，還有針對對腹壁重建，減肥，肝切除術，胰腺切除術，主動脈手術，下肢旁路術，食管切除術和結腸切除術等中、高度復雜外科手術患者的遠程護理試驗。參與者將用一套包含平板電腦、血壓袖帶、溫度計、脈搏血氧儀和體重秤等設備的遠程患者監(jiān)護套件，按要求反饋生理數據回醫(yī)院，讓院方可以根據生理指標來調整護理計劃。
CGM賦能慢病管理
慢病管理是數字療法繞不開的領域。而糖尿病又是慢病管理中最大的群體。克利夫蘭針對Ⅱ型糖尿病患者，引入Twin Health公司的由AI和物聯網技術驅動的Whole Body Digital Twin平臺，該平臺由智能秤，連續(xù)血糖監(jiān)測儀（CGM）、血壓計、酮體測量儀和健身手環(huán)捕捉身體指標，并為病人提供活動和睡眠方面的精確指導。
克利夫蘭使用這套平臺的原因除了它可以捕捉174個健康標志物的數據，每日數據點多達3000個之外。還在于這家公司的數字療法引入了"數字雙胞胎"的概念。平臺根據測量數據生成一個患者的虛擬模型，并會預測這個虛擬人物的健康走向。
患者可以直觀地看到自己健康的發(fā)展趨勢，如果想改變虛擬雙胞胎的健康狀況，只能按照平臺的建議，從營養(yǎng)，藥物治療，睡眠，活動和呼吸五個方面著手。這套數字療法成功將治療過程從根據檢測結果調整生活習慣，變成了一種類似養(yǎng)成游戲的模式，提高了用戶依從性。
從其他的臨床試驗可以發(fā)現，針對糖尿病的數字療法所用設備，已經從過去需要患者自己主動多次用指尖血測量的BGM設備換代為CGM。相比于一天4次測量的BGM，CGM使用一次后可以方便地進行7~14天連續(xù)監(jiān)測。不僅用戶體驗更佳，而且所得結果更為全面。
雖然CGM之前的主要應用場景都是患者在家庭環(huán)境下的使用，但妙佑和克利夫蘭這兩家頂級醫(yī)院不約而同地將CGM應用在了ICU及院內其他環(huán)境，用于測試CGM能否完全取代床旁毛細血管血糖儀?？死蛱m還針對一些特定環(huán)境做了臨床試驗，如CGM在心臟手術后以及在篩查囊性纖維化相關糖尿病中的效用。研究用的CGM設備主要包括德康G6 PRO和雅培FreeStyle Libre Pro。
國內CGM市場份額主要由雅培和美敦力所占據，但國內企業(yè)的CGM產品近半年來陸續(xù)獲批，目前已有7款上市產品，包括圣美迪諾、凱立特、移宇科技、普林斯頓、美奇、硅基仿生、微泰和九諾。目前國產品牌正在積極拓展院內院外渠道。
妙佑試驗所用的美敦力胰島素筆，最大的特色是可以與美敦力自家的CGM產品在手機app上聯動，根據實時血糖讀數來建議患者調整胰島素劑量，不必在應用程序之間切換，幫助患者做出合理的劑量決策。CGM與胰島素泵聯動是未來發(fā)展的一個趨勢，目前國內的微泰醫(yī)療和移宇科技正在向這方向努力。
藝術干預
當然，除了上述這些相對硬性的療法外，還有一些調節(jié)身心狀態(tài)的試驗。像克利夫蘭做了一個基于藝術鑒賞改善個人的身心健康的試驗；妙佑期望從文化角度促進非裔美國人的健康教育；還有針對多發(fā)性硬化癥通過提供有節(jié)奏的聽覺線索，幫助患者改善走路能力。
以音樂為代表的藝術類療法是目前數字療法領域的一個熱門方向，國內山東菏澤市婦幼保健院就將可視音樂治療用于自閉癥兒童康復訓練中。簡單來說，藝術類療法就是利用數字信號處理技術在音樂、動畫、燈光等綜合干預下，通過視、聽、動等多感官刺激，在治療師與特殊兒童的互動中改變其不良生理、心理狀態(tài)的音樂治療方法。適用于孤獨癥、多動癥、智力障礙、腦性癱瘓、行為障礙、語言發(fā)育遲緩以及聽力障礙等特殊人群。
術后院外生活指南
出院后患者的生活指導也是治療過程中重要的環(huán)節(jié)。過去醫(yī)院也會發(fā)生活指南之類的手冊，但患者對它們的依從性極低?，F在妙佑和安德森都試著將這類術后的院外干預通過app來進行，并評估效果。
術康是國內首批獲得NMPA審批的數字療法產品，以心肺、肌骨、營養(yǎng)的遠程智能評估為核心，結合可穿戴設備和預包裝醫(yī)用食品的科學組合，由醫(yī)生開具處方，患者可居家執(zhí)行遠程運動康復和營養(yǎng)干預，有效降低發(fā)病率、入院率、再入院率。
總結
數字療法近年來發(fā)展勢頭迅猛，近幾年FDA批準的De Novo數字療法已經有7款，如何創(chuàng)造性地運用數字技術是每個投身于數字療法研究的企業(yè)所要思考的一個問題。
透過美國3家頂級醫(yī)院關于數字療法的臨床試驗，我們可以看到，數字療法并非一定要創(chuàng)造新的場景，而是通過技術，把現有場景內的痛點和患者苦難解決掉，是對傳統(tǒng)治療未被滿足需求的補充。像這8種數字療法的臨床試驗中，美國3家頂級醫(yī)院對于基于VR技術、CGM和可穿戴設備的研究數量和重視程度明顯更高。它們三者的共同點就是能對傳統(tǒng)醫(yī)療流程中未能達成的環(huán)節(jié)進行有效彌補。
當然，這不僅需要來自政策、技術方面的支持，一線臨床專家的參與和幫助也是必不可少的，美國數字療法產業(yè)發(fā)展迅速的原因也在于此。如果國內的數字療法企業(yè)能和一線醫(yī)療機構專家以及像微軟這樣的科技平臺型企業(yè)一起去合作構建解決方案，那肯定會大大提高數字療法落地的效率，推進數字療法行業(yè)的發(fā)展。