传感器和数字技术的进步如何带来更好的患者护理

在导致 COVID-19 的病毒 SARS-CoV-2 的出现为医疗创新注入新动力之前，医疗保健提供方式的大规模转变已经开始。在 2020 年大流行之前，发达国家的人口老龄化、移动宽带连接的普遍可用性以及复杂传感技术的发展正在推动采用更加个性化的数字或远程方法来监测和诊断患者。随着冠状病毒大流行增加了有限医院设施的压力，医疗服务提供商正在加速实施用于医院外检测和监测的新技术。传感器的创新现在可以在家中以临床级准确度测量生命体征，并在护理点测试样本，

这标志着几十年前的标准医疗操作程序的突破。在传统的医疗模式中，患者在症状明显时到医院就诊，或进行例行的年度检查，并接受一次性检查，这些检查通常会在诊断或健康检查前被送去实验室进行分析。进行了评估。在许多情况下，这种诊断会在最初的咨询之后很久，并且基于患者状况的这个单一快照。

当监测生命体征和症状所需的精密设备稀缺且仅在医院或其他专用医疗设施中可用时，这种治疗方法是有意义的。

新的医学传感技术的发展为完全不同的医疗概念创造了条件。代替医院使用的大型固定医疗监测设备，新的患者监测方法使用以下设备：

体积小，甚至可穿戴

耗电少，因此可以使用电池供电

提供准确的临床级测量

这使得医疗监测和测试可以带出医院并在当地设施（如全科医生诊所）或患者家中进行。为了给患者带来更大的便利，贴片等可穿戴设备可以连续、谨慎地运行，以便随时随地进行 24/7 监控。

通过现实生活中的监测更好地诊断

实施新的远程监控技术的动机部分是由于资源稀缺。当 COVID-19 感染在 2020 年达到顶峰时，医院承受的压力证明，医疗保健系统很快就会因急症护理服务需求的增加而不堪重负。因此，将需要监测生命体征的患者从病床转移到诊所或自己的家中，是一个明智的长期策略。

但同样重要的是，使用便携式或可穿戴设备进行监测可以提供更多有用的数据并产生更好的患者结果。新的医疗监测技术允许扩展跟踪生命体征，例如心率、心率变异性、血氧饱和度 （SpO2） 和温度。通过持续监控，可以发现在医生与患者的一次约会中可以捕捉到的单一快照中无法检测到的趋势和模式。人工智能 （AI） 诊断技术的并行发展意味着可以自动化监控数据流。

这种基于人工智能的方法不是用数据淹没患者的医生，而是使用技术在后台监控生命体征的模式，并且只有在需要医生的个人干预时才会发出警告。通过检测表明未来发病率的前兆信号，患者和医生可以共同改变药物、生活方式或饮食，以防止以前在医院急诊病房就诊的疾病的发作。

此外，在家中或护理点进行的监测可以揭示患者在现实生活中的健康状况信息，而不是在医院病房的人工环境中，而且通常压力很大。最新的多参数可穿戴传感器可以将生命体征与运动和睡眠等其他指标的测量相结合，将医疗数据置于患者生活方式的背景下。

半导体技术应用的新突破

这种新的病人监护模式的引入是 21 世纪半导体技术和计算机科学一系列发展的结果。

在光电领域，已经开发出可以执行光电容积描记术 （PPG） 的光学传感器解决方案，该解决方案利用非侵入性光学方法来计算心率、呼吸率和 SpO2。微型 MEMS 运动传感器同样可以测量患者活动，例如锻炼时间和睡眠质量，以将生命体征置于上下文中。

在医院，许多用于监测生命体征的设备体积庞大且耗电。通过在芯片规模上实现这种测量功能，ADI 等半导体制造商可以制造出诸如贴在皮肤上的医疗贴片等产品，这些产品可以依靠电池供电数天或数周，同时将测量结果无线传输到主机设备，例如手机。通过该主机，测量结果可以安全地上传到云诊断服务，该服务可以将原始电信号流转换为医学上可操作的数据。

技术专长与应用知识相结合

能够描述使患者能够佩戴智能手表或贴片来监测其生命体征的半导体和计算系统的功能要求是一回事。在实际产品中使用这些技术实施解决方案是另一回事。

在 ADI 公司，我们认识到我们为医疗保健技术创新者提供的服务可能从半导体技术开始，但不能就此结束。这就是为什么我们结合医疗市场的技术专家和领域专家为客户提供支持。

医学领域专家的工作是深入了解市场特征的应用需求和关键属性，例如监管和数据隐私。开发复杂医疗产品的客户在不仅了解其技术而且了解其应用的专家的支持下，可以更快地进行创新，拥有更多的自由和对成功结果的更大信心。

在生命体征监测领域，这种应用专业知识得到了开发平台的支持。例如，生命体征监测 （VSM） 研究手表是一个多参数开放式开发平台。它配备了一套方便的可穿戴式传感器，可提供一组连续的生命体征测量值，用于开发生物医学算法。

VSM 研究手表采用 PPG 和 ECG 来测量心率和心率变异性。其 MEMS 加速度计执行计步，用于改进和通知对运动伪影敏感的算法。手表上的传感器测量温度和阻抗，这些值在算法中用于监测压力和身体成分。这些功能支持医疗和学术机构开展的研究，以评估远程患者监测的新用例。

将病人监护移出医院的回报是显而易见的。ADI 公司强大的 VSM 手表和其他此类开发平台利用精确、低功耗、微型组件（如传感器、模数转换器和数字信号处理器）为创新医疗设备制造商构建监控奠定了基础明天的设备。

审核编辑：郭婷