醫療機電融合穿戴科技 迸出行動醫療新火花

  • 魏淑芳
長庚大學醫療機電工程研究所特聘教授兼所長李明義認為,唯有整合醫療機電、穿戴科技,成為穿戴式醫療機電科技(WMMT)新概念,才能讓使用者隨時、隨地、隨身、隨動使用到智慧醫療科技。

DIGITIMES企劃

在1969年,安川電機提出Mechatronics機電整合概念,融合機械(Mechanical)及電子(Electronic)形成新的專有詞彙,爾後在世界各國盛行,成為產業自動化基礎技術。在Mechatronics概念下,一經整合機構、軟體控制、感測器及驅動器(Actuators)等四大元素應用於醫療照護領域,即可實現醫療自動化,孕育許多造福人類的智能型醫療器材。

Mechatronics問世30餘年後的今天,服務於長庚大學醫療機電工程研究所的特聘教授兼所長李明義,發現一個有趣現象,全球投入醫療機電(Medical Mechatronics)或穿戴科技(Wearable Technology)的研發團隊比比皆是,一硬一軟的兩派人馬並無交集,做的事情不同,但朝向智慧行動醫療的努力目標卻一致,既然如此,何不比照Mechatronics跨域融合精神,整合兩者為穿戴式醫療機電科技(Wearable Medical Mechatronics Technology;WMMT)新概念?

爾後李明義透過國際研討會多次分享前述理念,屢屢引發與會者莫大驚喜,使WMMT蔚為新寵,且逐漸形成硬式、軟式兩大發展方向,前者係將硬梆梆醫療機電系統穿在身上,如外骨骼式醫療機器人,後者則將感測器、控制單元整合於軟性載具,如智慧衣。

李明義也在長庚大學醫療機電工程研究所組成Smart A+創新研發團隊,全力執行Smart X Project,期盼運用過去累積的專利布局能量(如已獲證之12項加速規專利技術),開創各種新穎的智慧行動醫療產品。

穿戴式心震圖  實現心臟病發早期預警

二戰後的1946至1964年,是人類史上最大嬰兒潮,該批新生兒從2011年起陸續邁入65歲高齡,使全球老年化趨勢更加顯著,猶如「銀色海嘯」形成不小社福負擔,但也意謂現在起一直到2029年,將是行動醫療科技應用商機的黃金時期。

李明義認為行動醫療科技應用的理念精髓,即是讓使用者能隨時、隨地、隨身、隨動(『四隨』)使用到智慧醫療科技,如果僅憑醫療機電或穿戴科技任何單一技術,皆難以實現達到四隨,唯有借助WMMT才能全面實現。

他主導的Smart A+研發團隊專案,旨在藉由早期(Early)的偵測、評估、預警、治療行動等4E策略促進健康老化,如利用智慧夾克內含的5項加速規專利技術,並以演算法與感測器結合而成的「共伴晶片」,測量老年人姿態、動作或步態,達到防跌效果。

順著4E脈絡,Smart A+團隊在2015年開發出利用加速規進行心臟「心震圖」(MCG)診斷的創新感測技術,並發現了6項可由心震圖判定之心臟瓣膜開閉、心臟血流脈衝及心肌收縮異常的新特徵點。

李明義指出,心臟疾病是高齡社會下最嚴重疾病,但偵測心臟疾病之病發病癥難度頗高,不時可見病患就診時檢查數據正常,但返家時卻突然發病,因而急需建立一個長期連續監測心臟生理訊號的機制。

依CPR Guideline指出,心電圖(ECG)對早期偵測心臟病癥有所極限,如心臟衰竭或心臟瓣膜異常病變,患者仍有ECG心律,但心臟卻已停搏,顯見ECG無法可靠評估心臟泵血能力,因此臨床上醫師必須以ECG搭配超音波影像,才能診斷心臟泵血及瓣膜開合之異常特徵,惟超音波無法居家使用。

另外,憑僅ECG偵測,也難以看出突發性暈厥(Syncope)癥候。為此Smart A+團隊提出以心震圖替代超音波,藉由加速規量測心臟因搏動、泵血傳遞至心臟體表之震動波(心臟搏動機械響應),配合心電圖(心臟電生理響應),以判定心臟搏動無力或瓣膜開閉異常特徵、姿動圖(MAG)判定突發暈厥的癥兆。

總括而論,Smart A+透過穿戴式慣性感測技術、ECG/MCG/MAG偵測及即時特徵判讀演算法、低耗能無線通訊閘道、高速雲端運算與大數據分析平台、病發風險篩選機制、手機Apps等元素,整合為心臟病發特徵行動偵測預警平台,可謂心臟電、機械生理同步監測技術研發之新創見,亦是穿戴式行動健康監測與預警產品實現之新突破;因而獲英國Impact-Research青睞,評選為2017年度具影響力之醫療器材新技術,並將於9月專文介紹,堪稱難能可貴。

更多關鍵字報導: 長庚大學 感測器 行動醫療