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How Advances in Sensor and Digital Technology Yield Better Patient Care 作者：Giuseppe Olivadoti，ADI 營(yíng)銷(xiāo)和應用總監（數字醫療保�。� 一種使用便攜式或可穿戴監測設備和護理點(diǎn)醫療設備的新方法有望改善患者的治療效果，并幫助減輕公共醫療機構承受的壓力。 在引發(fā)新冠肺炎的SARS-CoV-2病毒出現之前，醫療保健的提供方式已經(jīng)出現大規模轉變，為醫療創(chuàng )新注入了新的動(dòng)力。2020年新冠疫情爆發(fā)之前，發(fā)達國家的人口老齡化、幾乎無(wú)處不在的移動(dòng)寬帶連接，以及復雜的傳感技術(shù)的開(kāi)發(fā)都在推動(dòng)人們采用更加定制化的數字或遠程監測和診斷方法。隨著(zhù)新冠肺炎疫情不斷給有限的醫院設施帶來(lái)壓力，醫療服務(wù)提供商不斷加快部署新技術(shù)，以在醫院外進(jìn)行檢測和監護�，F在，創(chuàng )新的傳感器不僅使得人們的關(guān)鍵生理體征能夠在家中實(shí)施臨床級準確監測，而且能夠在護理點(diǎn)實(shí)施樣本化驗，無(wú)需再將樣本送到遙遠的實(shí)驗室中處理，從而更快獲得診斷結果。 這標志著(zhù)已沿用幾十年的標準醫療操作流程被打破。在傳統醫療模式中，患者只有在癥狀變得明顯時(shí)才到醫院就診，或者是參加常規的年度體檢。而且一次性的全套檢查結果會(huì )被送到實(shí)驗室進(jìn)行分析，之后才能給出診斷結果或健康狀況評估結果。許多情況下，得出診斷結果時(shí)，距離患者首次咨詢(xún)已經(jīng)過(guò)去很長(cháng)時(shí)間，并且也只是基于患者這一次的檢查得出結果。 當監測生命體征和癥狀所需的尖端設備稀缺，且只能從醫院或其他專(zhuān)用醫療機構中獲得時(shí)，這種治療方法是有意義的。 新型醫療傳感技術(shù)的發(fā)展，為完全不同的醫療理念創(chuàng )造了條件。這種新型患者監測方法不是使用醫院中所用的大型、固定式醫療監測設備，而是使用以下這些設備： u 小型，甚至是可穿戴的設備 u 功耗極低，可以使用電池供電的設備 u 提供精準的臨床級測量結果 這讓我們能夠在醫院以外實(shí)施醫療監測和檢驗，可以在本地醫療機構（例如GP practices）或患者家中執行。為了給患者帶來(lái)更大的便利，可穿戴設備（例如貼片）可以在不顯眼的位置持續運行，隨時(shí)隨地進(jìn)行全天候監測。 在現實(shí)生活中監測，以獲取更準確地診斷結果 采用新型遠程監測技術(shù)部分原因在于醫療資源短缺。2020年新冠疫情達到高峰時(shí)給醫院造成了很大壓力，這表明醫療系統可能很快就無(wú)法滿(mǎn)足不斷增長(cháng)的急性護理服務(wù)需求。因此，將需要監測生命體征的患者從醫院轉移到診所或自己家中是一個(gè)明智的長(cháng)期策略。 但同樣重要的是，使用便攜式或可穿戴設備進(jìn)行監測可以提供更多有用的數據，讓患者獲得更好的治療效果。新醫療監測技術(shù)支持更長(cháng)時(shí)間生命體征監測，例如心率、心率變異性、血氧飽和度(SpO2)和體溫。通過(guò)持續監控，可以發(fā)現疫情的趨勢和模式，這是執業(yè)醫師在為患者提供單次診斷時(shí)無(wú)法獲知的。人工智能(AI)診斷技術(shù)的并行發(fā)展意味著(zhù)數據流監控可以實(shí)現自動(dòng)化。 這種基于人工智能的方法不會(huì )讓醫生被海量數據淹沒(méi)，而是利用技術(shù)在后臺監控生命體征的模式，只在需要醫生個(gè)人干預時(shí)才會(huì )發(fā)出信號。通過(guò)檢測預示未來(lái)發(fā)病率的前兆信號，患者和醫生可以共同努力改變藥物、生活方式或飲食，以防出現以前需要到醫院急診就診的病情。 此外，相比前往人為的、通常充滿(mǎn)壓力的在醫院病房接受檢查，在家中或護理點(diǎn)進(jìn)行監測可以顯示患者的真實(shí)健康狀況。最新的多參數可穿戴傳感器可以將生命體征與運動(dòng)、睡眠等其他指標結合起來(lái)，結合患者的生活方式來(lái)分析醫療數據。 半導體技術(shù)應用的新突破 21世紀，人們開(kāi)發(fā)出了一系列半導體技術(shù)和計算機科學(xué)成果，在此推動(dòng)下，這種新患者檢測模式隨之而生。 在光電子領(lǐng)域，已開(kāi)發(fā)出來(lái)的光學(xué)傳感器解決方案可以執行光電容積脈搏波(PPG)，利用無(wú)創(chuàng )光學(xué)方法來(lái)計算心率、呼吸率和SpO2。微型MEMS運動(dòng)傳感器可以測量患者的活動(dòng)，例如運動(dòng)時(shí)間和睡眠質(zhì)量，將生命體征與患者的情況結合起來(lái)。 在醫院里，許多用于監測生命體征的設備體積都很龐大，并且極為耗電。通過(guò)在芯片等級實(shí)現這種測量能力，ADI等半導體制造商可以生產(chǎn)出能夠貼在皮膚上的醫療貼片等產(chǎn)品，這種貼片由電池供電，可持續運行數天或數周，同時(shí)將測量數據無(wú)線(xiàn)發(fā)送至智能手機等主機設備。通過(guò)主機，測量數據可以安全地上傳到云診斷服務(wù)，由該服務(wù)將原始電信號轉換為可操作的醫療數據。 技術(shù)專(zhuān)長(cháng)與應用知識相結合 能夠描述半導體和計算系統的功能需求，讓患者能夠佩戴智能手表或貼片來(lái)監測他們的生命體征是一回事，在實(shí)際產(chǎn)品中使用采用這些技術(shù)的解決方案又是另一回事。 在A(yíng)DI，我們認識到我們?yōu)獒t療保健技術(shù)創(chuàng )新者提供的服務(wù)可能以半導體技術(shù)作為開(kāi)始，但不能以此結束。為此，我們將醫療市場(chǎng)的技術(shù)專(zhuān)家和領(lǐng)域專(zhuān)家匯集起來(lái)，為客戶(hù)提供支持。 醫學(xué)領(lǐng)域專(zhuān)家的工作是深入了解應用需求，以及市場(chǎng)的關(guān)鍵屬性，例如管理規范和數據隱私。對于開(kāi)發(fā)復雜醫療產(chǎn)品的客戶(hù)，如果他們能夠得到既了解其技術(shù)又了解其應用的專(zhuān)家的支持，他們就能夠更快、更自由地進(jìn)行創(chuàng )新，且更有信心能夠實(shí)現成功結果。 在生命體征監測領(lǐng)域，這種應用專(zhuān)業(yè)知識由開(kāi)發(fā)平臺提供支持。例如，生命體征監測(VSM)研究手表就是一個(gè)多參數開(kāi)放式開(kāi)發(fā)平臺。這是一款方便的可穿戴設備，它采用了一套傳感器，提供一套連續的生命體征測量結果，可用于開(kāi)發(fā)生物醫療算法。 
圖1.由ADI公司創(chuàng )建的VSM研究手表開(kāi)發(fā)平臺。 VSM研究手表采用PPG和ECG來(lái)測量心率和心率變異性。MEMS加速度計可以計步，并且可以改善和向對運動(dòng)偽影敏感的算法提供信息。手表上的傳感器可以測量溫度和阻抗，這些值用于算法中，以監測壓力和身體成分。這些功能為醫療和學(xué)術(shù)機構開(kāi)展的研究提供支持，以評估遠程患者監測的新用例。 在醫院以外對患者實(shí)施監護的好處顯而易見(jiàn)。利用傳感器、模數轉換器和數字信號處理器等精確、低功耗、微型組件，來(lái)自ADI的VSM手表和其他這類(lèi)開(kāi)發(fā)平臺為創(chuàng )新醫療設備制造商奠定了基礎，讓他們可以在此基礎上構建未來(lái)的監測設備。 作者簡(jiǎn)介 Giuseppe Olivadoti于2000年加入ADI公司。在A(yíng)DI工作期間，他擔任過(guò)多個(gè)工程、銷(xiāo)售和業(yè)務(wù)領(lǐng)導職位。Giuseppe目前擔任ADI公司數字醫療事業(yè)部的營(yíng)銷(xiāo)和應用總監。在此之前，他曾擔任歐洲和美洲的銷(xiāo)售領(lǐng)導職位。 Giuseppe擁有東北大學(xué)的電氣工程學(xué)士學(xué)位，以及鳳凰城大學(xué)的工商管理碩士學(xué)位。他目前居住在波士頓地區。聯(lián)系方式：giuseppe.olivadoti@analog.com。 |
