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医疗电子从便携式走进植入式时代

想象盲人能通过植入视觉芯片看到东西,残疾人能通过植入手臂,机械腿获得行动能力,植入式芯片帮助患者恢复听觉,触觉,说话能力,植入智能芯片治疗疾病,缓解疼痛。如果人体内脏出问题了,我们可以植入相应辅助芯片加强,甚至替代内脏完成功能,也许不久的未来人们也能像钢铁侠一样,通过植入核反应堆获得得超强能源,成为超能英雄,或者植入超级芯片变身百变星君。

医疗电子从便携式走进植入式时代

一切的一切并不是凭空幻想,随着电子技术的不断发展,全世界的科学家们在植入式医疗领域实现了一次又一次的突破。

世界先进植入式医疗成功案例

无图无真相,全世界植入式医疗研究结果让人振奋,他们一次又一次证明了植入式医疗时代即将到来。下面让我们简要的看一下他们的研究成果。

植入仿生眼恢复视力

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澳大利亚失明人士戴安-亚施沃斯植入仿生眼恢复部分视力,这标志着科学家已经向成功帮助视障人士重新开始独立生活又迈进了一大步。亚施沃斯因患遗传性视网膜色素变性视力严重受损,5月她在皇家维多利亚眼耳医院植入一个仿生眼原型。

这款仿生眼拥有24个电极,通过一根从眼睛后面延伸出来的小线,与耳朵后面附着的感受器连接在一起。它被植入眼睛视网膜附近的脉络膜空间里。参与植入这个仿生眼的外科专家彭妮-艾伦博士说:“该装置用电刺激视网膜。电脉冲经过这个装置,刺激视网膜。然后这些脉冲传回大脑,生成图像。”该装置能让患者恢复轻度视力,区分光和黑色物体的明暗对比及边缘。研究人员希望进一步完善这个装置,以便失明患者能够实现独立生活。

意念控制植入式医疗机器人手臂

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2012年瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员已经开发出世界第一个使用意念控制的植入式医疗机器人手臂。

该手臂采用“骨整合”技术,将钛合金的假肢植入患者骨架的同时,假体直接连接到病患的肌肉神经以获得永久的生物电极,这种方式与之前典型的假肢控制方式相比的优势在于,这提供了一个更加稳定的生物脉冲信号。患者脑电波意念脑电波脉冲被被捕获后,首先被转移到神经系统的接口,最后,通过复杂的算法将脉冲解码于人工手臂,以帮助患者很好地控制动作。

这些让人振奋的突破,让植入式医疗成为医疗研发新宠,植入式医疗电子设备在美国等发达国家发展的如火如荼。

医疗电子设备的发展趋势

近年来,新一代植入性医疗电子设备逐渐取代传统便携式医疗器械成为全球医疗研发热点,相比于传统便携式医疗电子设备,植入式医疗在外型或使用上更为灵巧,方便,能够实时监测健康状况,甚至能预知疾病。

传统的便携式医疗电子设备主要分为家用便携医疗电子设备和医用便携医疗电子设备,前者包括电子血压计、电子血糖仪、电子助听器等;后者包括便携式心电图仪、便携式多参数监护仪、便携式超声波检测仪等。

而现在,植入式医疗,只需将芯片植入体内,无论是监测各种健康数据,还是修复人体机能,植入式芯片更为方便,快捷,准确性更高,而且可节约成本。

植入式医疗电子设备的高速发展,离不开是电子技术的发展。比如无线充电,生物充电技术让植入式医疗电子设备比如心脏起搏器有了本质性的变化,大大延长了病人更换起搏器的时间。

随着医疗电子设备尺寸的逐步缩小,电子技术也发生了一系列变化。一是传感器、MEMS、光学等基础元件体积在不断缩小,可靠性也在不断地提高;二是高性能、低功耗的集成电路发展,未来在医疗电子设备中将应用高速度、大容量的芯片,器件数量将大大降低;三是软件技术的发展,过去有很多医疗仪器体积比较大,是因为很多功能都是通过硬件来实现的,伴随着嵌入式单片机、嵌入式系统、操作系统等软件技术的发展,过去需要通过硬件实现的功能现在可以通过软件实现,这些软件的发展也为医疗电子设备小型化发展奠定了基础。

理想是美好的,现实却是骨感的。植入式医疗的普及依然还有相当长的一段路要走。

植入式医疗仍面临一些问题

植入式医疗技术正以日新月异的速度向前发展,但是如何让植入式医疗器械更加安全,稳定的造福患者仍然困难重重。尽管所有医疗器械设计都面临挑战,但植入式器械项目和产品的复杂程度更是非同一般。现在还有一些亟待解决的问题存在:

一、外型和尺寸

外形和尺寸是设计植入物的重要因素。由于植入物对人体来说是异源物体,其外形和整体尺寸受其所处解剖部位的严格限制。

二、能耗

电池寿命以及植入物寿命成为移植介入发展的重要障碍。植入系统设计必需根据不同的电池技术,采取不同的替换和/或升级策略。一些给药型植入物每隔3年就需更换电池。能量采集技术目前正处于初级阶段,但预计未来十年,植入物将通过内部组件或身体的运动发电,对植入电池进行充电,从而延长器械的使用寿命。

三、生物相容性、降解和生物污损

医用植入物的设计人员应当考虑整个植入物的生物相容性,包括不会接触患者的内部组件(例如电路基板、电池和天线)。所有组件,即便是密封在外壳内组件,都必须为植入级,以应对意外情况。评估上述情况是植入物设计人员必须考虑的重要问题,设计人员通常依赖供应商提供有关植入产品安全性能的信息。

虽然有阻碍,但他不能冷却科学家们研发的热心,不能阻碍医疗电子发展的整体趋势,不能阻碍人们对未来美好的幻想!~

畅想植入式医疗的未来

想象力是人类发展、进步的源泉,敢于打破传统传统思维的束缚,医疗技术才能无休止符的前进。那让我们也来畅想一下未来植入式医疗的应用吧。

也许在不远的未来,我们都将成为半机器人,植入医疗芯片监测健康数据,让我们不再生病,甚至死亡;植入芯片让人们获得更强能力,或许在士兵体内植入芯片,变身超级士兵,植入智能芯片,让我们能控制所有智能设备,在未来的世界中或许并不存在电脑,手机,因为我们本身已经成为超级计算设备。

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