数字化可穿戴设备:为医疗领域带来创新和便捷
前不久,由国家医疗器械产业技术创新联盟、天津市高端医疗器械创新研究院、天津市药监局、天津市市场监委会等多家单位联合主办的第七届中国医疗器械创新创业大赛上,哈尔滨医科大学推出的参赛项目“可穿戴式医疗辅助视觉系统”脱颖而出,荣获了二等奖。本次行业盛会集可穿戴与数字化医疗器械的前沿理念和最新数字健康成果于一体,吸引了来自全国各地的近1100个项目参赛评比,最终有50支顶尖项目团队入围并获奖。
医工结合新业态
目前,可穿戴与便携式产品发展势头迅猛,得益于持续的技术进步和消费者对健康的日益关注以及对实时健康监测与智能设备的现实需求。在哈尔滨医科大学的鼎力支持下,该校附属第二医院结直肠肿瘤外科主任王贵玉教授及团队成员马天翼副教授等人经过多年临床观察和技术探索,最终成功研制出了一套可穿戴式医疗辅助视觉系统,这套系统通过增强现实技术和人工智能实时导航功能,得以实时进行2D/3D影像传输并显示高质量的术中影像,将术前和术中影像叠加到医生的视野中,帮助术者更清晰地识别复杂的解剖结构,在术中做出更精准的决策,由此打破了传统设备的束缚,拓展了更自由、更灵活的数字空间,提升了手术的高精度和高效率。
迄今为止,王贵玉、马天翼团队围绕医学影像3D显示系统、接收器、发射器等可穿戴式医疗辅助视觉设施的研发取得了阶段性重要成果,累计获得3项国家专利证书。王贵玉教授介绍说,下一步,他们团队将再接再厉,进一步优化数字系统功能,增强无线传输的稳定性和设备的续航能力,在不同手术环境下进行适用性和疗效的验证,让这项技术更为智能化、精准化、集成化,尽早完成临床转化,广泛应用于各类微创手术,提升手术成功率,并缩短医生的学习曲线,为手术教学和培训提供更为真实有效的模拟环境,力争在全球手术导航设备市场中占据重要地位。
一个不争的事实是,随着科学技术的越来越发达,医疗设备的发展也越来越高级,越来越数字化、精细化、人性化,也更注重用户体验,让使用者感觉更方便、更舒适。在各方面都在飞速进步的同时,未来医疗设备的外观设计也正经历前所未有的革命性变化,这些设备不再仅仅是功能的堆砌,而是通过独特的外观设计,融合了可穿戴设备和虚拟现实技术,为医疗领域带来了创新和便捷。
时代发展新动能
那么,可穿戴式设备到底有什么好处?学术界为什么对可穿戴式设备趋之若鹜呢?团队成员马天翼副教授通俗地介绍说,可穿戴式设备是指可直接穿在身上或是整合到用户的衣服、裤子、鞋子或配件中的一种便携式设备。这些设备通常包含一些特殊功能,例如帮助微创手术、监测身体状况、辅助康复训练、提供运动指导、管理日程和目标任务等。许多常见的穿戴式设备包括智能手表、智能手环、智能眼镜、智能服饰等,这类设备通过内置的传感器和处理器,以及与云端服务的连接,可显现各种智能化功能。再比如,某些可穿戴式外骨骼正不断升级换代,以满足截瘫病人辅助康复需求;一些基于生理电信号采集的外骨骼可收集患者的脑电信号、肌电信号,同时提供辅助力量协助患侧肢体进行康复运动。
哈尔滨工业大学博士、浙江理工大学信息科学与工程学院青年讲师曹天傲表示,可穿戴医疗设备有着广阔的应用前景,低功耗、舒适性、便携性、经济性等优势正不断体现。以可穿戴康复机器人为例,脑卒中病人可借助基于脑、肌电信号的可穿戴式外骨骼驱动自身患肢开展主动康复训练,参与积极性大大提高。同时,机器人技术的优势在于提供密集的、一致性、高强度、可量化和远程的物理训练,减轻物理治疗师的工作量甚至完全取代康复治疗师,并减少中风护理的区域不平等。然而,由于现有机器人的刚性结构,限制了患者的自然运动,而且它们的结构、软件和硬件不能为个人使用而重新配置。此外,机器人平台不具备住宅康复所需的智能和感知能力。康复是一个动态的过程,必须持续监控。机器人能够定量评估病人的康复情况,并发现治疗过程中是否存在障碍,这一点至关重要。
人类健康新高地
智能可穿戴外骨骼利用先进的机器人技术、人工智能和康复医学解决了这些问题,带来前所未有的进步:完全可穿戴且可重构性,外观人性化的设计与身体结合的更加紧密,契合了个人需要;在闭环系统中为患者提供个性化的手术或康复策略。同时,智能可穿戴外骨骼正逐渐与虚拟现实技术结合正在医疗领域发挥越来越大的功效。医师可以为患者设计游戏互动环节,提供逼真的虚拟环境,以帮助患者更好地完成指定任务,参与诊疗过程。未来,虚拟现实医疗设备将更注重头戴式显示器、触摸感应数字技术等外观元素,以满足更好的用户体验。
不仅如此,可穿戴设备和虚拟现实技术正日益融合到医疗领域中,为医疗行业带来更多创新和惊喜,不仅能够用于医学教育和手术模拟,还可以广泛应用于疼痛管理、康复和心理干预等方面。在此背景下,大家越来越关注健康和身体素质、生活质量的提升,而智能穿戴设备将成为他们的健康管理助手。这些设备配备了心率监测、睡眠追踪、步数计数等功能,可以实时监测身体状态,给出健康建议和运动指导,使人们更加关注自己的身体状况,积极追求健康生活方式。
展望未来,医疗设备的外观设计将更加注重于人机交互,触摸屏、手势识别和声控的交融互通,使设备更易于使用和操作,外观设计需要与这些交互技术相吻合,提供友好、直观的界面,以满足各种年龄和技能水平的用户体验。王贵玉主任表示,可穿戴与数字化医疗器械是当前医疗器械领域的重要发展方向,为远程医疗提供了技术支撑和数据基础,而远程医疗的发展又为可穿戴医疗器械的应用提供了更广阔的平台和市场需求,两者相互促进,共同推动了医疗健康服务的发展和创新。他们团队将继续致力于医疗健康领域的技术创新和成果转化,推动医疗器械行业的高质量发展,为人类健康事业做出更大贡献。
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