四十大顶级趋势:科技该如何重塑医疗的未来

2016-06-07 20:37:48来源: 机器之心
    三年前, 我发布的一份白皮书特别受欢迎。上面,我列出了四十个可能会重塑医疗未来的顶级趋势和技术。我分析了这些趋势的前景如何,以及它们是否会让病人或者医生受益,能否改善疾病的预防、诊断、治疗或长期疗效。

  从那时以来,情况发生了很多变化。如今,是时候来考虑一下这些趋势发展得如何,以及产生了哪些现实的案例了。在评论每个正在形塑医疗行业未来的趋势所取得的近期进展中,我了解到了医疗健康领域使用数字化革命改善自身的五个关键方式。

  要了解形塑医疗未来的四十个趋势——从 用 3D 生物打印技术打印机体组织到虚拟临床试验以及全息医疗教育——的当前情况,请见后文。这里,先介绍医疗健康领域使用数字化革命改善自身的五个关键方式。

  1. 炫目的医疗技术

  无论政府监管与人类生物学的复杂性让医疗领域中的创新变得有多艰难,医疗保健的革新脚步一直都惊人地迅速。即使我们这一代人都是浸泡在科幻小说中长大,每一天依然有让我们惊喜的新事物出现。一些公司成功打印出了人类的肾脏与肝脏组织。FDA 已经批准个人定制化义肢以及药品。IBM的沃森人工智能收集了海量信息,并通过查找相关的医疗研究为病人定制最佳的治疗选择,而深度学习算法甚至能够做到更多。Digitial Tattoo可穿戴健康跟踪器可以测量主要的健康参数以及生命体征,通过我们的智能手机就可以知道我们需要注意身体哪个部位。诸如微软的Hololens 这样的增强设备可以在我们的视野中投影数字场景,并在某些困难的步骤上让医生做好准备工作。医疗创新一直没有停下给我们惊喜的脚步。

  2. 夸大其词毫无帮助

  对于有些方向,我曾经过于乐观了。将这些技术夸大其词并不能帮助它们变得可行并且可持续发展。在多年的盲目的期待后,《华尔街日报》针对 Therano 的一滴血测试(one-drop blood tests)表示了高度忧虑。现在我们必须要等他们拿出技术细节来。光遗传学(Optogenetics),利用光控方法控制活跃组织中的细胞行为,这项技术依然是属于遥远未来的飘渺希冀。能够在手术中探测癌组织的 iKnife 项目看起来已经人间蒸发了。如果有些医疗上的技术听起来实在太过美好以至于难以成真,那么在向全世界宣传之前我们需要极度的谨慎与确凿的证据,这样病人们就不会受到额外的伤害。

  3. 举手之劳,可以成事

  技术的发展不仅需要研究团队与资金的投入,还需来自整个社会的病人、医师等更多人的加入。如果没有我们购买设备、测试身体健康并推动公司们研发更多的强大技术,那么可穿戴感应器将永远无法变得功能全面且廉价。如果没有我们严格要求我们在护理过程中的知情权与参与权,那么患者赋权将永远无法达到主流地位。当《纽约时报》在2015年向所有印刷版订户提供免费的 Google Cardboard 手机虚拟现实观看器之后,人们开始在家里就可以理解并体验其强大力量。但是如果没有这些步骤,技术将难以真正进入市场。E-Nable 项目组织了制造者与专家一起在贫穷人们生活的地区提供非常低廉的3D 打印假肢。医疗的未来正因为这一步步前进而愈发靠近。

  4. 大公司可以加速在医疗领域的革新

  然而还有些领域还没有展现出它们真正的潜力。机器人护理正在挣扎于「恐怖谷」效应中,关于它们到底该有什么样的外貌才不会吓坏病人还没有取得一致定论。在2013年,有谣言称创业公司革新了控制患者依从性的手段,通过将微型芯片嵌入药剂胶囊中,让医师观察病人是否以及何时用药。我们一直等待着能够执行全息数据输入的装置的出现,但目前只出现了一些玩具级的简单小玩意。如果没有大公司在其中投资,那么它们在成为主流选择之前还有漫长的路要走。一个很好的例子是欧莱雅化妆公司,它投资了一个可穿戴感应器的研发,后者可以让穿戴者知道他们是否暴露在了危险水平的日光中。

  5. 研究和数据将理想照进现实

  我在2013年所提过的许多趋势和技术方向都已得到了明确的证据支持。一个基于颠覆性技术但却强调人性化的新医疗系统有成为现实的希望。Oncompass 与 Foundation Medicine 利用肿瘤的基因背景为癌症患者制定了私人化的治疗策略,他们的方案已经在上千位患者身上实施过。哈佛大学维斯研究所正在研究芯片组织(organs-on-a-chips),后者可以模拟人类组织的生理特性。美国的 Heal 智能手机应用让患者们自行寻找医师,正如Uber连接司机与乘客一样。TrialReach帮助患者根据自己的医疗条件找到公开招募患者的临床实验。精确测量数据以及病人的需求能够帮助探索这些新想法的最大潜力。

  那么下一步会发生什么?这取决于我们所有人——病人、医师、研究员和研发员。我们不能干等着机构与政府去实现未来医疗的梦想,自己却不去主动帮助它们。我们只有通过推动技术的前进,并且赞赏医疗服务中人性化与个性化的元素,才能让医疗系统变得更好。

  下面就是我对医学医疗领域利用数字技术革命改善自身的四十大趋势的详细介绍。

  

  四十大趋势概览

  预备与预防

  1. 组织在线信息

  Webicina 可以让患者和医疗专业人员免费、迅捷获取针对病人和医生的在线信息。Healthline,WebMD 和其他的创业公司也提供高质量健康信息。医生和病人也越来越多地撰写博客,管理其他社交媒体渠道。

  

  2. 医学教育领域的数字扫盲

  2015年的一份研究证实,精心设计、经常根据评估反馈不断加以改善的课程能让学生为充分利用互联网、社交媒体平台以及数字技术做好准备。

  

  3. 自己动手的生物技术

  这项技术能让医疗人员和患者都受益。DIYBio 正在组织世界范围内的地方实验室。新的方法和技术,比如牛津大学的 Nanopore MinION 或者 CRISPR 让 DIYBio 的粉丝完成更加复杂的实验。

  

  4.全生理模拟

  这是一项对医学专业人员有益的技术。Hummod 已经花了十年时间研发这项技术,打算呈现出整个人体的生理机能。据说,过去两年中,Hummod 进行了40个研究。它也是 JustPhysiology.com 的 驱动力。

  

  5. 基于游戏机制的健康管理

  一些公司正在为其他公司打造平台,以在线训练和可穿戴传感器为基础的游戏化系统会给出奖励,激励公司员工生活更加健康。比如,Omada Health( 社交健康公司)。

  

  6. 家庭诊断

  我们已经可以购买到大量可穿戴设备。亚马逊发起的可穿戴市场,将可穿戴和家庭诊断设备带入千家万户。不到两年的时间,即售出数百万件。这里值得关注的公司有 Fitbit,Withings 以及 AliveCor 。

  

  7. 微芯片模拟临床测试

  Wyss Institute 的研究人员已经在研发一种叫做芯片器官组 ( organs-on-a-chip,这款设计获得2015年英国年度设计奖——译者)的技术。这些微芯片能够模拟人类器官的心理情况。将这些芯片彼此连接起来,我们不就就能开展以硅为基础的临床测试。

  

  8. 虚拟解剖

  学习解剖是一项巨大的挑战,传统上,学生只能通过观看二位图片和文本了解复杂结构的每一个细节。 Anatomate 发布了第四版数字解剖平台,学生研习解剖不用再受二维教材局限。

  


    数据输入和诊断

  9. 增强现实

  谷歌眼镜失败了,不过它正在被重新设计和重新定位。微软发布了 Hololens 。Magic Leap 也筹得了超过十亿美元的资金。

  

  

  10. 可消化传感器

  Pillcam,是一种可吞服的微型摄像头,在经过消化系统的过程中会拍摄许多照片,2014年已经获得 FDA 批准。值得关注的是 GIVEN IMAGING。

  

  

  11. 嵌入式传感器

  Dangerous Things 出售 RFID 芯片及其植入芯片所需设备器材。这家位于瑞士的公司要求公司所有雇员植入这款芯片,以监测他们呆在办公室的时间。 现在,产品的道德挑战胜过潜在好处。

  

  12. 全息数据输入

  2013年,有新闻报告这一潜在发展将能让人们用投射到任何地方的全新键盘给计算机输入数据。 Lenovo 正在研发这一技术,不过仍不可行。

  

  13. 医疗三录仪

  研发这种能够以非侵入式扫描方式分析医疗问题的设备已经得到长期关注。 The Tricorder XPrize challenge 产生了10个决赛参赛团队,他们可能将最早于2016年开始这项发明活动。

  

  14. 个性化基因组学

  根据自身分子结构和基因背景的定制化治疗,不再是梦想。这一趋势已经开始涌向肿瘤治疗。Oncompass 和 Foundation Medicine 根据基因数据为病患提供个性化治疗建议。

  

  15. 手术室实时诊断

  iKnife 是一种外科手术设备,能够检测到癌变组织并切除掉这种组织。这意味着,外科医生无须将样本送到病理实验室,在手术过程中就能识别出癌变组织。这一想法很赞,不过,仍需时日方可获得一些进展。

  

  16. 机器人护士助理

  机器人助理用其超人般体力支持医疗保健从业者的工作,也能让他们的工作精准化。Hstar Technologies 已经研发出这样一款机器人助理(如下右图),不过仍然没有吸引全球目光。

  


    17. 语义健康记录

  过去,医疗记录都是写在纸上,然后变成数字形式,不过,绝大部分记录仍然都不会说话,仅仅是文本形式。他们应该是语义的、智能的并且具有可互操作性,这样算法就能分析并利用这些记录。Practice Fusion 已经在这个领域广受欢迎。

  

  18. 智能手表

  智能手表会成为继可穿戴追踪器后的下一个大事件。他们在医疗保健领域的重要性尚不清楚,不过,苹果手表和 Pebble 已经售出数百万件,谷歌也正在研发一款健康追踪腕带,这款腕带是为临床测试量身定做的。

  

  19. 可穿戴电子皮肤

  可穿戴设备已经大量涌入市场,不过,数字纹身和智能布料能让健康监测更加简便,也不那么让人感觉被冒犯。 李维斯和谷歌正在研发智能布料,而 VitalConnect 发布了一种可穿戴贴片,可以连续几天检测重要体征。下一步瞄准的是真实数字纹身。

  

  治疗与后续治疗

  20. 3D 打印生物材料和药物

  Lee Cronin 领带的一个苏格兰小组已经在研制打印药物。2015年, FDA 最终批准了一款治疗癫痫病症的3D打印药物。 3D打印肝脏、肾、 骨头、软骨甚至血管也被证实是可行的。在这方面,值得关注的公司有 Biobots,Regemat , Organovo 以及 Ourobotics。

  

  

  21. 依从(医嘱)控制系统

  药丸带有微型电子设备,当药丸与消化液接触时,电子设备会发出信号。当患者身体上的某块贴片侦测到了这个信号,就会通知医生患者已经服用药物。

  

  Proteus Digital Health 已经提供了一种帮助医生让患者更配合的贴片。 Proteus Discover 分析服务和包括包括日常健康习惯和服药模式,可以帮助医生快速识别与用药方案有关的问题。智能手机应用能帮助坚持治疗,但是,并没有带有微信芯片的药物可售,这种药物可以提供有关病人谨遵医嘱情况的清晰数据,这也是Proteus 首先想要获取的东西。

  22. 人工器官

  不久,打印制造生物材料的公司和专注研究人工器官实验室(比如 Anthony Atala 教授所在实验室)的共同努力至少会给我们带来可移植组织。

  

  23. 人体能力增强

  外骨骼能让瘫痪病人重新行走,仿生眼恢复失明患者部分视力。第一届 Cyborg 运动会 Cybathlon 将于今年在瑞士举行。Neil Harbisson (色盲)是第一例在头骨内植入电线的人,使用声音震动获得信息。这样,他就能「听」到颜色了。

  

  

  24. 定制手机 App

  一个名为 pApp 的智能手机应用,能让医师为病人定制应用。还未证明这是一种可行的解决方案。

  


    25. 循证移动医疗

  在医疗保险公司为智能手机 APP 买单方面,至少有一个好例子。这家手机 APP 名叫 Caterna。结果表明,特定 App 有助于改善病人安全性和服从性。

  

  26. 人形机器人

  谷歌收购了波士顿动力(不过目前又挂牌出售了),这是一家研发人形机器人以及机器动物的公司。虽然公司发布了一些发明视频,但是仍然没有可供销售的产品(或许这也是它被谷歌出售的原因之一)。

  

  

  27. 跨学科治疗

  复杂的医疗方法需要得到不同领域的专家和研究方法的支持。 2014 年问世的 MRI 引导基因治疗 (MRI-guided gene therapy) 就是一个好例子。

  

  28. 有意义地使用社交媒体

  出于医学交流和医疗健康的目的使用社交媒体,已经越来越普遍。医师和病人发布博文,在医学论文下做评论,在 Twitter 上组织讨论。Symplur 公司追踪数千条相关的博客、Twitter 标签,促进这种发展。

  

  29. 多功能放射学

  GE 医疗开发了一个名为 cSound 的软件,它几乎能收集无限多的数据以绘制出人体图片。在 2015 年 GE 呈现了 4D 心脏图片。最终,我们能看到和真正器官一样的器官渲染图。

  

  

  30. 血液纳米机器人

  库兹威尔和其他一些人都讨论过人体血液中的纳米级机器人。2015年展示的 Scallop 微型机器人就能做到这一点。当时还不能测量生命特征,但这是下一步前进的方向。

  

    31. 光遗传学技术

  这种生物技术是用光控制活体组织中的经过基因修改并表达出光敏感蛋白的细胞,通常是神经元。Karl Deisseroth 认为,需要克服的主要障碍就是让其成为一种可行的技术。

  

  32. 远程接触

  一些设备改变了我们交流的方式。Myo 臂环测量肌肉的活动状况,从而远程控制其他设备。

  

  

  33. 机器人处理

  自2013年开始,最有名且成熟的外科机器人系统 daVinci 经过改善的新版本已经可用。

  

  

  34. 远程医疗

  由于缺乏医生,不是每个病人都能便利地看医生。像 Heal、go2nurse 这些远程医疗解决方案和智能手机应用成为了医疗界的 Uber,把医嘱和治疗方案带给大众。

  

  35. 虚拟测试

  当临床测试重要并且开放的时候,患者应该有机会进入临床测试。 Trial Reach 就是把病人与这些临床测试连接起来,它的长期目标是使用超级计算机完成临床试验。

  

  结果和影响

  36. 人工智能支持医疗决策

  IBM 的 Watson 在美国肿瘤中心已经得到应用。检查病人的电子病历、学术报告和文本记录,然后提供医疗建议,预测潜在成功几率。 The Medical Sieve 项目意在帮助放射学研究人员确认放射性对身体机能的损害。

  

  

    37. 娱乐性半机械人

  有越来越多的人接受移植或者在身体上辅以各种技术设备,以提升人的某种功能。Popular Science 近期以此为主题,展示了这一趋势日趋重要。

  

  38. 重新设计医院体验

  如今医院运行的方式将很快过时。家用诊断设备、可穿戴设备、数字纹身、远程医疗、基因组学和其他技术都在改变我们看病的方式。医护也要随着这种趋势改变,2015 年,阿布扎比市在克利夫兰医院专家帮助下新开的一家医院就是一个案例,这里实现了完全数字化。

  

  

  39. 虚拟数字大脑

  脑机界面使得用意念与设备交互成为可能。通过这种方式能控制机器人手臂和其他假肢。但这样的设备还并未普遍使用,而且它们的功能有限,因为我们对大脑内部运行原理了解还不够。我们开启了人类脑计划去了解大脑的运作方式。

  

  40. 虚拟现实应用

  虚拟现实最终开始成为主流。越来越多的人开始体验虚拟现实。

  

关键字:科技  医疗  未来  趋势

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/article_201606076600.html
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