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SARS-CoV-2病毒的出现为医疗创新提供新动力之前，医疗保健方式的大规模转型已经在进行中。在2020年大流行之前，发达国家的人口老龄化，移动宽带连接的近乎普遍的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，数字或远程方法来监测和诊断患者。随着冠状病毒大流行给有限的医院设施带来压力，医疗服务提供者正在加速实施用于医院外测试和监测的新技术。传感器的创新现在使生命体征能够在家中以临床级精度进行测量，并在护理点测试样本，从而无需将样本发送到远程实验室进行处理，并产生更快的结果以加快诊断速度。

这标志着与数十年历史的标准医疗操作程序的决裂。在传统的医疗模式中，患者在症状明显或进行常规年度检查时访问医院，并接受一次测试，这些测试通常会在诊断或健康评估之前被送走进行实验室分析。在许多情况下，这种诊断将在最初的咨询后很久才做出，并且基于患者病情的单一快照。

当监测生命体征和症状所需的复杂设备稀缺且仅在医院或其他专用医疗机构中可用时，这种治疗方法是有意义的。

新的医疗传感技术的发展为一种截然不同的医疗概念创造了条件。与医院中使用的大型固定医疗监测设备不同，新的患者监护方法使用的设备：

体积小，甚至可穿戴

功耗低，因此它们可以使用电池运行

提供准确的临床级测量

这使得医疗监测和测试能够带出医院，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，以便在任何地方实现24/7全天候监控。

通过在现实生活中进行监测进行更好的诊断

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，医院面临的压力证明，医疗保健系统很快就会被急性护理服务需求的增长所淹没。因此，将需要监测生命体征的患者从医院病床转移到诊所或自己的家中是一种明智的长期策略。

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有用的数据，并产生更好的患者预后。新的医疗监测技术允许对生命体征进行扩展跟踪，例如心率，心率变异性，血氧饱和度（SpO2）和温度。通过持续监控，可以发现从业者在与患者的一次约会中可以捕获的单个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，而是使用技术来监控背景中生命体征的模式，并且仅在需要医生的个人干预时才举起旗帜。通过检测表明未来发病率的前体信号，患者和医生可以一起改变药物，生活方式或饮食，以防止以前在医院的急性护理病房就诊时出现的情况的发作。

此外，在家中或护理点设施的监测可以揭示有关患者在现实生活中的健康状况的信息，而不是在医院病房的人工且通常充满压力的环境中。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

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

在光电子学领域，已经开发了可以执行光电容积脉搏波（PPG）的光学传感器解决方案，该解决方案利用无创光学方法来计算心率，呼吸速率和SpO2。微型MEMS运动传感器同样可以测量患者的活动，例如运动和睡眠质量，以将生命体征置于上下文中。

在医院中，用于监测生命体征的许多设备体积庞大且耗电。通过在芯片级实现这种测量功能，ADI公司等半导体制造商可以创建应用于皮肤的医疗贴片等产品，这些产品可以使用电池电源工作数天或数周，同时将测量值无线传输到智能手机等主机设备。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疗上可操作的数据。

技术专长与应用诀窍的结合

能够描述半导体和计算系统的功能要求是一回事，这些要求使患者能够佩戴智能手表或贴片来监测他们的生命体征。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始于半导体技术，但不能就此结束。因此，我们通过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应用要求以及市场特征的关键属性，例如法规和数据隐私。开发复杂医疗产品的客户可以更快地创新，更自由，更有信心取得成功的结果，因为他们得到不仅了解其技术而且了解其应用的专家的支持。

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开发平台。它具有一套传感器，采用方便的可穿戴外形尺寸，提供一组连续的生命体征测量，用于生物医学算法的开发。

VSM 学习腕表采用 PPG 和心电图来测量心率和心率变异性。其MEMS加速度计执行步数计数，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进行的研究，以评估远程患者监控的新用例。

将患者监测移出医院的回报是显而易见的。ADI公司和其他此类开发平台的强大VSM手表采用传感器、模数转换器和数字信号处理器等精密、低功耗、微型元件，为创新型医疗设备制造商构建未来的监控设备奠定了基础。

审核编辑：郭婷