研华

医疗机电融合穿戴科技 迸出行动医疗新火花

  • 魏淑芳
长庚大学医疗机电工程研究所特聘教授兼所长李明义认为,唯有集成医疗机电、穿戴科技,成为穿戴式医疗机电科技(WMMT)新概念,才能让使用者随时、随地、随身、随动使用到智能医疗科技。

DIGITIMES企划

在1969年,安川电机提出Mechatronics机电集成概念,融合机械(Mechanical)及电子(Electronic)形成新的专有词汇,尔后在世界各国盛行,成为产业自动化基础技术。在Mechatronics概念下,一经集成机构、软件控制、传感器及驱动器(Actuators)等四大元素应用于医疗照护领域,即可实现医疗自动化,孕育许多造福人类的智能型医疗器材。

Mechatronics问世30余年后的今天,服务于长庚大学医疗机电工程研究所的特聘教授兼所长李明义,发现一个有趣现象,全球投入医疗机电(Medical Mechatronics)或穿戴科技(Wearable Technology)的研发团队比比皆是,一硬一软的两派人马并无交集,做的事情不同,但朝向智能行动医疗的努力目标却一致,既然如此,何不比照Mechatronics跨域融合精神,集成两者为穿戴式医疗机电科技(Wearable Medical Mechatronics Technology;WMMT)新概念?

尔后李明义透过国际研讨会多次分享前述理念,屡屡引发与会者莫大惊喜,使WMMT蔚为新宠,且逐渐形成硬式、软式两大发展方向,前者系将硬梆梆医疗机电系统穿在身上,如外骨骼式医疗机器人,后者则将传感器、控制单元集成于软性载具,如智能衣。

李明义也在长庚大学医疗机电工程研究所组成Smart A+创新研发团队,全力执行Smart X Project,期盼运用过去累积的专利布局能量(如已获证之12项加速规专利技术),开创各种新颖的智能行动医疗产品。

穿戴式心震图  实现心脏病发早期预警

二战后的1946至1964年,是人类史上最大婴儿潮,该批新生儿从2011年起陆续迈入65岁高龄,使全球老年化趋势更加显著,犹如「银色海啸」形成不小社福负担,但也意谓现在起一直到2029年,将是行动医疗科技应用商机的黄金时期。

李明义认为行动医疗科技应用的理念精髓,即是让使用者能随时、随地、随身、随动(『四随』)使用到智能医疗科技,如果仅凭医疗机电或穿戴科技任何单一技术,皆难以实现达到四随,唯有借助WMMT才能全面实现。

他主导的Smart A+研发团队专案,旨在藉由早期(Early)的侦测、评估、预警、治疗行动等4E策略促进健康老化,如利用智能夹克内含的5项加速规专利技术,并以算法与传感器结合而成的「共伴芯片」,测量老年人姿态、动作或步态,达到防跌效果。

顺著4E脉络,Smart A+团队在2015年开发出利用加速规进行心脏「心震图」(MCG)诊断的创新感测技术,并发现了6项可由心震图判定之心脏瓣膜开闭、心脏血流脉冲及心肌收缩异常的新特征点。

李明义指出,心脏疾病是高龄社会下最严重疾病,但侦测心脏疾病之病发病症难度颇高,不时可见病患就诊时检查数据正常,但返家时却突然发病,因而急需建立一个长期连续监测心脏生理讯号的机制。

依CPR Guideline指出,心电图(ECG)对早期侦测心脏病症有所极限,如心脏衰竭或心脏瓣膜异常病变,患者仍有ECG心律,但心脏却已停搏,显见ECG无法可靠评估心脏泵血能力,因此临床上医师必须以ECG搭配超音波影像,才能诊断心脏泵血及瓣膜开合之异常特征,惟超音波无法居家使用。

另外,凭仅ECG侦测,也难以看出突发性晕厥(Syncope)症候。为此Smart A+团队提出以心震图替代超音波,藉由加速规量测心脏因搏动、泵血传递至心脏体表之震动波(心脏搏动机械响应),配合心电图(心脏电生理响应),以判定心脏搏动无力或瓣膜开闭异常特征、姿动图(MAG)判定突发晕厥的症兆。

总括而论,Smart A+透过穿戴式惯性感测技术、ECG/MCG/MAG侦测及实时特征判读算法、低耗能无线通讯闸道、高速云端运算与大数据分析平台、病发风险筛选机制、手机Apps等元素,集成为心脏病发特征行动侦测预警平台,可谓心脏电、机械生理同步监测技术研发之新创见,亦是穿戴式行动健康监测与预警产品实现之新突破;因而获英国Impact-Research青睐,评选为2017年度具影响力之医疗器材新技术,并将于9月专文介绍,堪称难能可贵。

更多关键字报导: 长庚大学 传感器 行动医疗