人工智能推動(dòng)醫(yī)療建設(shè) 同時(shí)將帶動(dòng)可穿戴醫(yī)療設(shè)備進(jìn)入快速發(fā)展期

10年前，可穿戴醫(yī)療器械（wearable medical device）還屬于概念性產(chǎn)品，但如今，如雨后春筍般出現(xiàn)，應(yīng)用于消費(fèi)者日常生活。目前，市場(chǎng)上的可穿戴醫(yī)療器械產(chǎn)品已發(fā)展成為一種智能化、數(shù)字化的高科技產(chǎn)品，它們代表著醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展新方向。

2018年4月，國(guó)務(wù)院辦公廳下發(fā)《關(guān)于促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”發(fā)展的意見》，人工智能成為推動(dòng)醫(yī)療建設(shè)的重要技術(shù)手段，同時(shí)將帶動(dòng)可穿戴醫(yī)療設(shè)備進(jìn)入快速發(fā)展期。國(guó)內(nèi)可穿戴設(shè)備研發(fā)也如火如荼。

2018年7月，由東南大學(xué)與聯(lián)想合作研發(fā)的“穿戴式智能心電衣”在江蘇省人民醫(yī)院進(jìn)行臨床試用。據(jù)了解，該監(jiān)測(cè)設(shè)備類似于日常生活中的緊身衣、T恤，主要針對(duì)心血管疾病患者、老年人和兒童，以及現(xiàn)在快節(jié)奏環(huán)境下的亞健康白領(lǐng)人群設(shè)計(jì)研發(fā)，通過衣服里面的干性電極，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控預(yù)警患者的心臟、睡眠以及情緒，讓患者隨時(shí)隨地了解自己的身體狀況，同時(shí)還能有效促進(jìn)對(duì)心血管疾病患者的及時(shí)救援。

隨著醫(yī)療設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步，與可穿戴設(shè)備兼容的智能手機(jī)醫(yī)療保健應(yīng)用程序越來越多，醫(yī)療服務(wù)供應(yīng)商對(duì)無線連接青睞越來越明顯，以及大眾對(duì)身體健康的重視度日漸增加，可穿戴醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)業(yè)迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)。2016年全球可穿戴醫(yī)療器械市場(chǎng)總銷售額為20 億美元，2017年為23.94 億美元，2018年超過30 億美元，預(yù)計(jì)2023年有望超過60 億美元，產(chǎn)業(yè)發(fā)展充滿活力。

（注：2023年數(shù)據(jù)為預(yù)測(cè)數(shù)據(jù) ）

盤點(diǎn)近期可穿戴設(shè)備新技術(shù)

1、可穿戴設(shè)備從靜脈血采集癌細(xì)胞

2019年4月6日?qǐng)?bào)道：血檢是癌癥診治過程中必不可少的程序，醫(yī)生需要通過血樣分析獲取更多的癌細(xì)胞信息，但沒一個(gè)病人愿意頻繁被抽血。美國(guó)密歇根大學(xué)研究人員1日在《自然·通訊》雜志上發(fā)表論文稱，他們開發(fā)出一種可以直接從患者靜脈血液中持續(xù)收集癌細(xì)胞的可穿戴設(shè)備，其采集效率遠(yuǎn)超靜脈穿刺采樣。研究人員稱，該設(shè)備可以幫助醫(yī)生更有效地診治癌癥。

癌癥腫瘤會(huì)將大量癌細(xì)胞釋放到血液中，這些被稱為循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）的癌細(xì)胞，大多數(shù)不能在血液中存活，而存活下來的則有可能發(fā)展成轉(zhuǎn)移灶，它們更為致命。

如今CTC已成為各種癌癥患者預(yù)后的既定生物標(biāo)志物，可幫助醫(yī)生獲得更有價(jià)值的治療信息。但目前的離體CTC分離技術(shù)依賴于靜脈穿刺，受采血量所限，一次采樣所能捕獲的CTC數(shù)量有限，即使是在一份晚期癌癥患者的標(biāo)準(zhǔn)樣本中，所采集到的癌細(xì)胞數(shù)也不超過10個(gè)。

而密歇根大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新設(shè)備，能夠?qū)颊哽o脈中的血液進(jìn)行持續(xù)篩查，極大提高了CTC捕獲效率。犬模型試驗(yàn)顯示，使用該設(shè)備能夠在2小時(shí)內(nèi)篩查1%—2%的全血，每毫升血液中捕獲的CTC數(shù)量是抽血采集的3.5倍。

該設(shè)備十分小巧，只有2×2.5×1英寸大小（1英寸為2.54厘米），可戴在手腕上，通過導(dǎo)管連接到手臂靜脈。通過使用肝素（一種可以防止凝血的藥物）及不會(huì)傷害細(xì)胞靶向免疫標(biāo)記物的滅菌方法，該設(shè)備在使用過程中可保證血液不會(huì)凝結(jié)，細(xì)胞不會(huì)堵塞芯片，整個(gè)設(shè)備完全無菌。

研究人員估計(jì)，這種可穿戴設(shè)備可在3—5年內(nèi)用于人體試驗(yàn)，幫助醫(yī)生查看癌細(xì)胞的詳細(xì)信息，進(jìn)而優(yōu)化人類癌癥的治療方法。

2、可穿戴皮膚檢測(cè)器可檢測(cè)傷口愈合狀況

2019年4月3日?qǐng)?bào)道：紐約州立大學(xué)賓漢姆頓大學(xué)的研究人員開發(fā)出符合皮膚的電子設(shè)備，可以為用戶提供長(zhǎng)期，高性能的實(shí)時(shí)傷口監(jiān)測(cè)。

生物傳感器是一種分析裝置，它將生物成分與物理化學(xué)檢測(cè)器結(jié)合起來，觀察和分析化學(xué)物質(zhì)及其在體內(nèi)的反應(yīng)。傳統(tǒng)的生物傳感器技術(shù)雖然在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)步，但仍然存在克服和改進(jìn)的局限性，以增強(qiáng)其功能。賓厄姆頓大學(xué)親密生物綜合生物傳感器實(shí)驗(yàn)室的研究人員開發(fā)了一種皮膚啟發(fā)的開放式網(wǎng)狀機(jī)電傳感器，能夠監(jiān)測(cè)皮膚上的乳酸和氧氣。

研究人員希望創(chuàng)造一種新的傳感器模式，與佩戴者的身體無縫融合，最大限度地提高身體分析，幫助理解化學(xué)和生理信息。

“這個(gè)話題對(duì)我們很有意思，因?yàn)槲覀儗?duì)不久的將來傷口愈合進(jìn)展的實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估非常感興趣，乳酸和氧氣都是獲得傷口愈合進(jìn)展的關(guān)鍵生物標(biāo)志物?！?/p>

他們希望未來的研究能夠利用這種皮膚靈感的傳感器設(shè)計(jì)來整合更多的生物標(biāo)記物，并創(chuàng)造更多的多功能傳感器來幫助傷口愈合。他們希望看到這些傳感器被開發(fā)并入內(nèi)部器官，以增加對(duì)影響這些器官和人體的疾病的認(rèn)識(shí)。

“生物模擬結(jié)構(gòu)傳感器平臺(tái)允許生物組織和生物界面電子設(shè)備之間的自由傳質(zhì)，因此，這種緊密的生物集成傳感系統(tǒng)能夠確定關(guān)鍵的生化事件，同時(shí)對(duì)生物系統(tǒng)不可見或不引起炎癥反應(yīng)?！?/p>

3、蘋果可穿戴設(shè)備未來將增加獨(dú)特的生物識(shí)別方式

2019年4月2日?qǐng)?bào)道：生物識(shí)別技術(shù)已經(jīng)普遍用于移動(dòng)設(shè)備使用安全上，iPad和iPad等設(shè)備都有指紋識(shí)別或面部識(shí)別，而Apple Watch是蘋果推出的唯一不提供生物識(shí)別安全性的移動(dòng)設(shè)備，每次在未佩戴的情況下訪問Apple Watch時(shí)，都必須輸入PIN碼，但在檢測(cè)到手表并未佩戴在手臂上或并未與皮膚接觸之前，它不會(huì)再要求輸入密碼。

但PIN碼同樣存在被破解的危險(xiǎn)。近日美國(guó)專利和商標(biāo)局公布了蘋果提出的“可穿戴電子設(shè)備以光場(chǎng)相機(jī)來執(zhí)行手腕背側(cè)生物識(shí)別”的專利。正如標(biāo)題所示，蘋果考慮在Apple Watch背面使用一個(gè)光場(chǎng)相機(jī)，實(shí)際上由多個(gè)相機(jī)傳感器和光發(fā)射器組成。傳感器可以協(xié)同工作以捕獲足夠的數(shù)據(jù)，從而形成完整的場(chǎng)景圖像。

如此，相機(jī)與傳感器元件組將在Apple Watch與手腕接觸時(shí)拍攝圖像，以捕捉皮膚下的元素，從而可以檢測(cè)用于佩戴者的生物信息包括毛囊開口、血管圖案、靜脈、動(dòng)脈、肌腱、結(jié)締組織、皮膚色素沉著、毛孔和骨骼形狀等等特征列表。然后通過其中一個(gè)或多個(gè)元素用于身份驗(yàn)證。

雖然蘋果按慣例會(huì)定期向美國(guó)專利商標(biāo)局提交大量專利申請(qǐng)，但并不能保證這些創(chuàng)意能夠進(jìn)入未來的蘋果產(chǎn)品和服務(wù)。它們主要表現(xiàn)出蘋果對(duì)于這方面的興趣。

這項(xiàng)專利具有一定的前景，因?yàn)樗梢蕴岣逜pple Watch在當(dāng)前狀態(tài)下的安全性，讓它變得像iPhone與Face ID的組合一樣安全。

另外，蘋果對(duì)于靜脈傳感的想法還不止于此，3月14日的一項(xiàng)專利申請(qǐng)?zhí)岢隽耸褂渺o脈匹配技術(shù)掃描皮膚下方區(qū)域，加強(qiáng)人臉識(shí)別精準(zhǔn)度的方案，這將進(jìn)一步加強(qiáng)Face ID系統(tǒng)，哪怕是長(zhǎng)得再相像的雙胞胎也能輕松識(shí)別。