數字醫療:數位技術為醫療帶來革命

作者:大下淳一   |   2015 / 07 / 08

文章來源:日經技術   |   圖片來源:日經技術


【日經BP社報導】洶湧的數位化浪潮也在不斷衝擊醫療領域。運用光學技術、穿戴裝置、機器人、大數據分析等技術,不僅能在患者感覺不到身體負擔的情況下發現疾病,還有助於治癒疑難病症。甚至可以在發病之前進行預防。

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2015年4月中旬的京都,櫻花比往年開得更早一些,醫療產業的人士從日本各地匯聚而來,使這裡呈現出一片人潮擁擠的景像。大家的目的都是參加“醫學界的奧運會”,也就是日本最大規模的醫學界盛會、四年一度的“日本醫學會總會”。上屆大會的舉辦時間是2011年,就在會期臨近之時,發生了東日本大地震。大會被迫停辦,此次為時隔8年之後重新舉行。

此次讓參會的醫療界人士感到吃驚的是數位技術為醫療帶來的新面貌。讓以前看不到的疾病實現了可視化,使不治之症得以治癒,甚至還可以在發病之前進行預防。很多這樣的創新技術點綴著本屆大會的整個會場。

解讀數字醫療動向的關鍵詞有三個,分別為“無創檢測”、“智慧手術”和“醫療大數據”。

無創檢測:悄悄看到患者身體內部

近年來,醫療技術的趨勢之一是“微創化”。即進行疾病的診斷和治療時,盡量減輕給患者帶來的身體負擔。比如,用於癌症診斷等的X光CT(電腦斷層掃描裝置)的輻射量大幅減少。東芝子公司2015年4月推出的產品能以拍兩次X光片的輻射量來拍攝CT圖像。以前二者在輻射量上存在的差距高達數十倍。東芝的產品是通過改進生成CT圖像的計算方法降低輻射量的。

微創理念進一步昇華之後就是“無創”。這種技術可在患者感覺不到身體負擔的情況下,在早期階段讓病症“可視化”。在本屆大會上,日本原子能研究開發機構發佈的“手掌大小的無創血糖值感測器”受到了廣泛關注。用戶只需將手指插入形狀類似於電腦滑鼠的測量儀內,就能在3秒鐘內測出血糖值。

過去要測量血糖值,一般都需要採血。如果不需要採血的話,就能在家中或診所輕鬆測量血糖值,通過監視該值的變化來防止病情發展。估計無創血糖值感測器的全球潛在市場規模將超過3.6兆日元。日本原子能研究開發機構已通過試製機證實其測量精度毫不遜色於採血檢查。該機構打算與醫療器械廠商展開合作,併為臨床試驗做準備。

輕便了解動脈硬化風險

因“ROBOT SUIT HAL”而知名的日本CYBERDYNE公司開發出了可在家中或辦公室使用的移動式心電動脈硬化檢測儀。能夠輕鬆測量心電圖和動脈硬化程度。該公司打算2015~16年推出該產品。

夏普開發的血管老化度感測器

夏普開發的“血管老化度感測器”,可使晚期糖基化終末產物的蓄積度轉化成數值

這款心電動脈硬化檢測儀由手掌大小的心電儀和與其相連的拇指大小的脈搏儀組成。心電儀使兩個電極與皮膚接觸來測量二者的電勢差,脈搏儀則通過LED(發光二極體)的光來測量血紅蛋白量的變化。

測量時,使心電儀接觸左胸,再把脈搏儀裝在腳趾上,讓用戶採用仰臥姿勢。根據心電與脈搏的測量結果來計算脈搏波的傳導速度。該數值就是動脈硬化度的指標。測量時間僅為30秒鐘左右。以前測量脈搏波傳導速度時,必須使用為兩隻手腕和兩隻腳腕纏上綁帶的大型測量裝置。

夏普也在大力開發無創檢測技術。該公司力爭2015年度實現“血管老化度感測器”的產品化。該感測器可使體內蛋白質糖基化形成的“晚期糖基化終末產物”的蓄積度轉化為數值。

晚期糖基化終末產物是一種與糖尿病、癡呆症、癌症、動脈硬化等疾病相關的物質。此次的感測器可利用照射藍紫色光時晚期糖基化終末產物的螢光來測量其蓄積量。用戶只需將手指插入測量儀內即可測量。

智慧手術:利用可穿戴終端及機器人

執刀醫生在手術時佩戴上眼鏡式穿戴裝置,將患者的臟器和3D印表機製作的臟器模型作對比,來推敲最佳手術流程。

與其他機構開展合作並提出這種手術方案的是神戶大學研究所醫學研究系特聘副教授杉本真樹的研究小組。在本屆大會上,杉本介紹了在手術中導入穿戴裝置“Laser Eyewear”的事例,該終端可使用雷射直接在視網膜上描繪影像。杉本還同時公開了與手術同時進行的、使用3D印表機製作的患者臟器模型進行手術訓練的“同步手術”(Synchro-surgery simulation)實施範例。

 Laser Eyewear是由從事新一代雷射技術開發的日本QDLaser公司(川崎市)與東京大學共同開發的。由於可在人類的視網膜上直接描繪影像,因此無論用戶的視力水準如何,都能得到清晰的圖像,並且無需對焦即可在視野中的任何位置獲得圖像。使用該終端來投射用於輔助手術的影像資訊等,不僅能夠減輕執刀醫生的視野移動負擔,還能消除其眼部和手部動作的偏差。

3D印表機製作的臟器模型不僅能夠再現臟器的形狀,還能再現質感。杉本的研究小組還製作了甚至可以再現手術刀切入後“出血”的臟器模型,用其進行了手術模擬等。

同步手術是該研究小組與東京慈惠會醫科的共同研究成果。使用了帶有骨骼的胸部臟器模型。在實施肺癌手術時,醫科學生在旁邊使用該患者的臟器模型,同時再現了與執刀醫生相同的技術。這是一項可以自學手術技能的研究。

東京大學研究所醫學系研究專業與藥學系研究專業教授浦野泰照開發出了一種螢光噴霧試劑,手術時在疑似癌症部位噴灑這種試劑,就能使癌症部位發光。浦野教授已利用手術時從乳腺癌患者身上取出的腫瘤證實了這種試劑的有效性。目前正與全球約30家醫療機構共同推進研究。

據介紹,這種試劑的噴霧量極小,幾分鐘內就可以用肉眼看到螢光。在癌症手術中,切除癌細胞可為完全治癒開闢道路。浦野教授等人的方法是一種強有力的手段。

電裝等公司開發出手術輔助機器人

這些智慧手術的先驅是美國直覺外科公司(Intuitive Surgical)開發的手術輔助機器人“daVinci”(達文西)。日本也已開始在前列腺癌等手術中使用這種機器人。

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直覺外科公司研發的手術輔助機器人“daVinci”

在手術輔助機器人領域,不同產業的企業涉足該業務的動向十分活躍。電裝使機器人“iArmS”實現了產品化,該機器人可在執刀醫生的手臂靜止時為其提供支撐,在其移動時進行追蹤,從而減輕醫生手臂的顫抖和疲勞。不僅採用了在任何位置都能與醫生手臂的重量保持平衡的設計,還通過採用不帶馬達的構造,提高了安全性。

此外,Google也與強生公司(Johnson&Johnson,J&J)開展合作,開始著手開發手術輔助機器人。兩家公司將把醫療器械技術、機器人技術及影像技術等融合在一起進行開發。

醫療大數據:用智慧型電腦進行分析

智慧型電腦及AI(人工智慧)等新型計算技術也在不斷為醫療領域帶來革新。對過去的大量診斷資訊、治療經歷、基因資訊等進行分析,為每位患者提供最佳治療方法。IBM的智慧型電腦“華生”(Watson)已開始以這種形式在美國等地區獲得應用,被用作癌症治療中幫助醫生作出診斷和決策的工具。

原京都大學校長、擔任本屆大會會長的井村裕夫在會長演講中提到了這樣的新一代計算技術,稱“AI等技術必然會對醫療發揮巨大作用”。

大會結束後,蘋果和IBM宣佈開展合作,將華生應用於醫療健康領域。雙方將構築一種使用華生來分析蘋果終端收集的大量健康數據的環境。這種舉措有助於探明日常生活習慣與疾病的關係,開發相關預防方法。

此外,還有很多企業嘗試利用大數據來預防疾病的醫療領域。東芝最近開始著手推進一項研究,該研究旨在查明“癡呆症發病率”與生活習慣等的因果關係並開發預防方法。該公司將利用自己開發的腕帶式體徵感測器收集多種生活資訊,將這些數據應用於研究。

本文圍繞“無創檢測”、“智慧手術”、“醫療大數據”三個關鍵詞,介紹了數字醫療的開發動向。有望為醫療帶來革命的技術或產品將會很快來到人們的身邊。(記者:大下 淳一,《日經數位健康》)

日經技術在線授權轉載》

§封面圖片來源:http://intuitivesurgical.com/company/media/media-kit/

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