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医疗电子的六大未来发展趋势详解
发布日期:[2019/3/18]    共阅[103]次

医疗电子产品在过去30年中取得了长足的发展。回顾1980年的可植入式去颤器、1982年的血管修复术及1990年代中期的冠状动脉支架等发明,可看出科技大大促进了医疗装置的发明,使得医疗专业人员能够不断提升治疗的精确性及确定性,如图1所示。

医疗电子的六大未来发展趋势详解

如果说过去30年中科技创新的步伐飞快,那么未来20年其发展将更加迅速。本文仅就医疗电子产品方面的几个潜在趋势加以描述。

使用技术预测未来

若要预测未来医疗的趋势,最好的方法是了解现今创新的情况。许多将在2029年成为看护标准的技术目前已引进医学界。临床试验、美国食品药物管理局(FDA)许可、医学研究补助及其他因素将使得这些创新在全世界被广泛采用与实施。

在个人化医疗、可植入装置及光学技术等方面将出现某些显著的变化。然而,若要有效地部署及管理这些医疗解决方案当中的无线装置,就必须着眼于装置在互动上的网络规模、传输的数据量、整体装置尺寸及所需传输范围。

医疗解决方案目的的临界性是免除干扰影响的重要因素。虽然Wi-Fi或无线局域网络(WLAN)、Bluetooth?誖及Bluetooth低功耗技术等无线接口本身可用于较大规模的网络实作,而且该项低功耗技术能改善原本Bluetooth技术所采用的多项组件,然而,装置操作环境中的干扰范围与数量会使得这类界面无法用于某些应用。

因此,许多可植入装置及重要看护装置都需要专属的解决方案,以便对电磁干扰(EMI)、灵敏度以及范围等需求提供更好的控制与认知。目前,ConTInua Alliance选择Bluetooth作为无线解决方案的平台。

个人化医疗

在未来20年内,全世界绝大多数的人口将能自行使用具备成像及非成像功能的诊断装置检测自身的健康状态。例如,胃调节器(gastric pacemaker)可植入人体内治疗过胖及酗酒等问题;数位创可贴可用来监控伤口状况,并反馈感染迹象;马桶内建的高效能传感器可持续测量大小便中的细菌数,并警告感染及其他疾病的发生。而这些仅是其中的一小部份。

手机可作为一个强大的平台,能根据预定参数向个人及其健康看护服务人员提供及时反馈。未来 20 年内,在糖尿病患者出现实际症状之前,他们的手机或许可以预先向病患和医生警告糖尿病性休克的发生。目前已经有数百种不同的应用可通过医疗技术帮助病患监控其健康状态,并进行自我看护。

数据完整性与存取以及系统灵活性与机动性,是大多数病患看护系统的重要因素。通过以太网络或无线网络等接口,医院能使院内及病患家中所有的设备形成网络。现今的接口能够让医生运用医院内部网络或病患的家庭安全系统或手机,从远程联机到病患身上配戴的无线传感器,而这整套系统是运用以太网络或医疗呼叫中心持续监控病患的居家情况。Bluetooth及ZigBee?誖等无线接口也可发挥作用。除了耗电量之外,数据速率及范围是选用无线接口时必须考虑的另外两项重点。

2.4 GHz的高频率范围提供涵盖全球的多通道高速数据速率及负载周期。但是由于低频率可增大信号范围,对于多通道的全面监控,其范围可局限在固定位置,而数据速率可增加至最大。而监控多个传感器时,范围则会比数据速率更为重要。最终而言,解决方案的选择必须符合系统耗电及数据传输等需求。

可植入机械装置

未来20年内,全部的可植入装置将使用电子装置提供非侵入性评估。例如,现今的心脏手术支架只能用来疏通动脉,未来的支架将在其壁面加装采用无线射频辨识(RFID)技术的传感器,只要将感应棒扫过病患的胸部,就能以无线方式取得血管状况的反馈。

含有传感器的人造磁盘将植入病患的臀部、脊椎或膝关节,如图2所示,以便以非侵入性方式监控该部位受力的大小,并判断植入装置是否正常运作。如果受力过大,或者植入装置未正常运作,传感器会先行警告病患及健康看护服务人员,从而及时作出调整。

医疗电子的六大未来发展趋势详解

现今的高效能传感器并未广泛用于医疗装置,这是因为体内的蛋白质及免疫系统会攻击这些装置,使得这些传感器无法发挥长期效用。在未来的20年,细胞生物学将用来避免人体将传感器视为异物。对于所有可植入装置而言,生物材料兼容的装置将变得至关重要。

光学技术

不久的将来,光学相关技术将使得医疗专业人员得以观察人体组织的化学变化。使用某些吸收及反射属性呈现出人体组织后,医生便能够以非侵入性的方式迅速、轻易地区别正常组织与癌症前期组织。该技术特别适用于观测食道、皮肤及口腔的危急状况。

光谱学在未来20年将广泛用于直肠息肉的早期侦测。将直肠光学探针插入病患体内,以判断是否有直肠息肉及是否需要进行结肠镜检查。

每年进行的结肠镜检查超过1亿次,而此技术最终将减少病患的非必要性医疗步骤次数,进而降低健康看护成本。同时,探针的非侵入性将有利于不愿进行结肠镜检查的病患进行预防筛检,以确保身体健康。

另一项未来的光学技术是运用长光波进行皮下组织的医疗影像。此技术将用于腹腔镜手术中控制静脉之前的血管检视,以区分神经及血管等。所有这些技术将运用电子装置、雷射及LED等光电装置。

干细胞疗法

论及未来医疗的趋势,绝不能忽略未来20年将受到广泛运用的干细胞疗法。在科学界,目前已逐渐了解如何将干细胞转换成不同功能的细胞类型。培养及分离干细胞需要多种装置,其中使用电子装置的生化反应器能营造适合的环境来区分细胞的类型,并且将细胞置入所需的位置。

在区分可用类型的细胞方面,电子装置也有着关键功用。创新技术将用于把细胞递送回病患体内。生物材料在细胞置入体内进行修复及再生的过程中将扮演重大的角色。

 
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