远程医疗器械作为一类独特的终端产品,其特殊性体现在既具备医疗器械的专业属性,又拥有通信终端的功能特性,且能够精准契合医疗卫生领域的临床实际需求。处于医疗器械、信息通信以及医疗卫生等多个行业相互交叉的关键领域,远程医疗器械的发展与应用,对于众多相关行业的深入拓展起到了显著的牵引和带动作用。这一领域在电子医疗器械展上被人们广泛关注。
远程医疗器械主要是指依托无线或有线通信技术接入网络,进而对医疗数据进行实时或非实时的远程传输,达成非视距、非接触式端到端医疗服务的医疗器械类别。并且,这类器械往往融合了人工智能、云计算、大数据以及 MR/VR/AR 等前沿先进技术,有力地推动了医疗器械朝着智能化与集成化的方向迈进。
就其工作原理而言,远程医疗器械属于有源医疗器械的范畴。
通信技术与医疗器械的有机融合应用,不但催生出诸如远程操控、数据快速传输以及实时共享等一系列实用功能,而且还将进一步深度变革医疗产业的整体格局。伴随 5G、千兆光纤等通信基础设施的持续优化与完善,远程医疗器械的发展即将迎来全新的历史机遇,各类新技术、新产品也在源源不断地涌现出来。
接下来,将分别对远程医疗技术在诊断、治疗、急诊、监护以及康复等各个领域的具体应用情况展开详细介绍。
一、远程诊断类医疗器械
远程诊断类医疗器械将有效推动远程问诊、远程超声等医疗服务的开展,构建健康有序的分级诊疗格局。远程诊断类医疗器械主要覆盖 X 线成像(DR)、计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)和超声等影像类设备,主要应用于心脑血管系统、呼吸系统、消化系统、肿瘤等疾病领域。
目前远程诊断类医疗器械典型落地场景主要包括以下几类:
1.1 移动 DR/CT 诊疗车
移动 DR/CT 诊疗车在新冠疫情期间探索创新,发挥了重要作用,实现了送医上门服务,减少了人们交叉感染的概率,目前处于应用探索阶段。移动诊疗车相当于一个可移动的医院,在车上搭载远程DR/CT 设备。移动诊疗车舱体主要由发电机区、扫描室和控制室等构成,其中扫描室用于配备 DR/CT 设备,控制室配备了主控台、显示器和建模工作站等设备。车内配置了无线通讯模块,移动诊疗车在进行现场筛查后,将影像数据回传至医院影像归档和通信系统(PACS),由专业医生进行远程诊断并实时反馈诊断结果。
1.2 远程超声机器人
通过远程超声机器人系统,结合 AI 视觉辅助和触觉反馈,医院专家可以远程操作千里之外的机械臂,控制机械臂上探头的移动和旋转,进行会诊、示教、指导、急救,为基层患者进行检查和诊疗。远程超声实时会诊过程中,基于远程网络实时传输动态变化的超声影像,双方医生可进行协同标记,实现语音、视频、超声影像三者的实时、同步传输,有效打破空间限制,实现跨区域、跨医院之间的业务指导、质量管控,保障下级医院进行超声工作时手法的规范性和合理性。目前,国内已有一款远程超声机器人(MGIUS-R3)获批国家药监局第三类医疗器械注册认证,未来远程超声机器人系统的大规模应用仍需进一步探索。
1.3 远程磁共振设备
磁共振设备具有复杂度高、操作繁琐等特点,目前远程磁共振设备的应用仍在研究探索阶段。远程磁共振设备通过接入通信网络,能够实现在联网设备之间实时共享扫描序列管理、图像质量反馈以及针对性的参数调整等操作,可用于大型医联体对磁共振设备的远程、高效和统一管理;还可实现及时高效的远程培训和远程会诊,从而让各层级医疗机构的磁共振检查和临床应用水平在远程环境下得到飞跃式的提升。
远程治疗类医疗器械涉及远程手术机器人、放射治疗等高端医疗器械,其应用将有效促进高端医疗资源下沉基层。远程治疗类医疗器械在临床应用中的风险较大,目前业界主要以研究探索为主,暂时还没有相关产品获得上市许可。一方面需要企业、医疗机构、科研机构等多方合力研究创新技术路径,重点突破远程手术规划、视觉实时导航、精准操控、人机交互等关键技术;另一方面也需要监管机构结合产业发展情况,探索完善相关法规文件。
在远程治疗领域,通信技术与远程手术规划、视觉实时导航、人机交互等技术结合,主要赋能于远程手术机器人。机器人辅助手术具有灵活精准、视野清晰、过滤震颤、直觉自然、易于学习、创口小恢复快、出血少并发症少等诸多优势,在高难度手术中具备不可替代的作用。
目前远程手术机器人主要应用于腹腔镜和骨科领域。腹腔镜手术机器人系统通常采用主从遥控操作的操控方式,由外科医生控制台、患者侧手术车和一套三维高清影像系统组成,在泌尿外科、妇科、普外科已广泛应用。骨科手术机器人系统包括控制系统、定位导航装置、机械臂装置以及配套的工具集,已在多个骨科亚专业中得到应用,它提高了内植物放置的准确性和可重复性,可改善骨科手术的临床效果,缩短住院时间。
2.1 远程腹腔镜手术机器人
远程腹腔镜手术机器人系统工作中涉及三类信号,一是辅助医生进行远程会诊交流的音视频信号,二是通过生理监护等监护设备、内窥镜等获取的患者生理参数及实时影像数据,三是肌电等触觉反馈传感器和机械臂等回传的控制信号,分别由音频模块、视频模块和控制模块进行处理传输,其中有线网络通常用来作为风险规避的备用网络。使用远程通信网络,特别是 5G 网络,基于其大带宽网络特性,远程腹腔镜手术机器人系统的内窥镜可使用 4K 超高清视频进行三维影像传输。4K 超高清内窥镜生成的图像分辨率是传统高清的四倍,影像色彩更接近人眼视觉,可观察到细微血管、神经以及传统高清内镜难以探查的细节,能为手术医生提供清晰的大视野,满足手术过程中局部放大的需求,让医生实现更为精细、精准的远程手术操作。
2.2 远程骨科手术机器人
远程骨科手术机器人系统通过术前采集用户 3D 影像,远端传输分析制定基于 3D 的个性化骨模型手术方案,术中利用实时性极高的网络传输,远程控制手术机器人进行精密操作,术后实时跟踪患者恢复状态,远程引导患者积极进行康复治疗,来实现大型中心医院对地本地手术室远程专家系统方医院的深度协助,显著提升手术最终的临床效果。从应用层面看,主要包括远程会诊、机器人手术远程规划、机器人手术远程操控等,通过不同的应用满足不同层级远程诊疗需求。
三、急诊救治类医疗器械
急诊救治类医疗器械将改变传统急救模式,为患者争取更多救治时间。传统的急救方式是将病人通过救护车转运至医院后再实施检查和抢救,这占用了黄金救援时间。运用 5G 等无线通信技术,能够实现病人“上车即入院”,利用远程急救设备在救护车上即可为病人完成一系列基础检查,并通过无线网络将患者的生理参数及检查检验结果等关键信息实时传输到医院,院前院内无缝衔接,便于医院内专家第一时间掌握患者病情,通过 AR/VR 技术进行远程会诊和指导,快速制定抢救方案,做好术前准备。
急诊救治类医疗器械包括除颤仪、车载监护仪、转运呼吸机、便携式超声、心电图机与远程心电管理系统等设备。此类设备的特征是便携易用、体积小、重量轻,能够将监测的医学数据实时上传至云平台。搭载无线通信模块,可使这类医疗器械向无线化、集成化和小型化进一步发展,满足远程急诊救治场景下的各类医疗服务应用,目前相关的器械产品仍处于应用探索阶段。
四、远程监护与生命支持类医疗器械
远程监护与生命支持类医疗器械在慢性病的预防、治疗和重症的救护过程中起到了重要作用,大大提升了医院的诊疗效率。远程监护与生命支持类医疗器械主要应用于家庭健康管理、院内重症监护和院间重症监护三类场景,为人民群众健康预防和疾病监护提供了科学手段。
远程监护与生命支持类医疗器械包括能够监测心电、脑电、血糖、血氧等人体生理参数的监护仪及呼吸机、透析设备等多种医疗器械。
目前,远程监护与生命支持类医疗器械还在研究探索阶段,多用于以下三类场景。
4.1 院外的家庭监护场景。
此类医疗器械具有功能简单、操作便捷、体积小巧、携带方便等主要特征,其技术革新也相对较快。在健康中国战略的引导下,人民群众对身体健康的关注也由被动转变为主动,随着国内人口老龄化程度的进一步加剧,家庭、社区等健康监护模式成为必然趋势。家用监护类远程医疗器械能够更加便捷地将人体监测数据上传至云平台,联合医院、社区、家庭等多个渠道汇总的患者数据,运用人工智能、大数据等技术,对患者的健康状态进行实时、持续监护,对急重症风险较高的患者进行预警提示,推动医疗渗透至疾病预防、诊断、治疗和家庭护理各个环节。
4.2 院内的远程监护场景。
此类医疗器械具有复杂度高、专业性强、体积偏大、存量较多等特征。远程监护具备一对多实时监护、实时查房、远程交班、远程会诊、远程指导、家属远程探视、远程心理疏导等功能。借助远程监护与生命支持类医疗器械,医生可以随时随地查看患者的身体状况、生理信息、病历信息等数据,为急重症患者提供及时有效的救护;患者也可向医护人员发起高清视频进行互动式交流咨询。远程监护能够有效减小医生患者频繁接触和交叉感染风险,切实提高重症患者的生存率和治愈率,提升医护人员的工作效率。
4.3 院间的远程监护场景。
与院内远程监护场景类似,区别在于院内监护场景下患者在病房内,监护中心在同一院区内的护士站或医生工作站;而院间远程监护场景下患者与监护中心在不同院区或不同医院。院间远程监护能够有效弥补基层医院医疗资源短缺,监护水平不足等问题。
五、远程康复类医疗器械
远程康复类医疗器械能够有效协同大型医疗机构与基层医疗机构的康复医疗资源,推动医疗机构、家庭社区一体的康复医疗发展。从而使得基层患者能够在节约医疗成本的前提下,进一步提升康复水平和效果,甚至提高生活质量。
康复医疗器械指在康复医疗中用于康复评定、训练与治疗、有效改善或恢复患者功能的医疗设备。人口老龄化、慢病年轻化、术后康复显性化等成为康复医疗器械市场的主要驱动力。目前,我国康复医疗技术仍处于发展初期,医疗资源存在总量不足、分布不均、地域性差距较大等问题,很多患者往往因为得不到及时有效的康复治疗而逐渐失去运动功能,甚至导致终生残疾。另外,康复医学的服务对象主要是各种急慢性疾病导致功能障碍的群体,往往需要长期随访性的诊疗指导,患者产生懈怠情绪,阻碍了康复效果的提升。远程康复类医疗器械的落地应用目前仍在积极探索,未来将有效推动上述问题解决,使患者在家庭内或社区医院便可接受专业的康复治疗,实现家庭康复、社区康复和医院康复一体化发展。远程康复类医疗器械通常还集成了人工智能、虚拟现实、远程监测等技术,以丰富康复终端的功能和应用场景,实时监测患者的运动学、生理学等康复数据,从而达到良好康复效果。
5.1 远程康复训练机械臂
远程康复训练机械臂的系统结构如图 12 所示,基于力反馈遥操作机器人技术,使得医生通过网络便可以一对多远程控制机械臂,设定康复机械臂的训练模式和控制参数,利用反馈的视频图像及力反馈信息监控患者的训练状况,从而对中风患者或上肢受伤患者进行康复训练。该系统在有限的康复医疗资源下能够大大提升医生工作效率,帮助患者达到预期康复效果。
5.2 远程康复虚拟游戏训练机器人
远程康复虚拟游戏训练机器人通过传感器和软件模块模拟现实环境,辅助患者完成运动训练,游戏中提供视觉、听觉、力觉等多种形式的反馈,增加训练时的真实感和沉浸感,提高患者康复训练的积极性。同时,借助于网络实现了远程康复监控,将康复数据进行量化后反馈至医生端,由医生根据病人情况实时调控设备参数,既适应病人的康复情况,又保证病人的训练强度,使治疗效果最大化。
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图片及文章来源:医二三思
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