南方財經(jīng)全媒體記者 陳思琦 深圳報道
可實(shí)時監(jiān)測心率、血氧、步數(shù)的智能手環(huán)或運(yùn)動手表，近年來廣受歡迎。但對新生兒而言，獲取這些運(yùn)動數(shù)據(jù)可不容易。
據(jù)了解，我國NICU（新生兒重癥監(jiān)護(hù)病房）使用的監(jiān)護(hù)儀，通常是用穿戴式傳感器（電極片、血氧探頭等）監(jiān)測新生兒生命體征，極易造成疼痛刺激，醫(yī)源性皮膚損傷發(fā)生率高達(dá)15.10%，其中胎齡<29周的早產(chǎn)兒發(fā)生率為36.80%。
如何破解新生兒醫(yī)源性皮損難題？
南方財經(jīng)全媒體記者從南方科技大學(xué)獲悉，“深圳三院-南科大”醫(yī)工團(tuán)隊(duì)經(jīng)過兩年的持續(xù)攻關(guān)，攻克了光學(xué)生理監(jiān)測技術(shù)在國產(chǎn)嵌入式芯片上的落地難題，成功研制出我國首個可用于居家嬰兒監(jiān)護(hù)的脈氧監(jiān)護(hù)機(jī)器人iBaby I20，僅通過一枚微小的攝像頭，即可非接觸地監(jiān)測嬰兒心率、呼吸等生命體征。
去年，廣東省印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)衛(wèi)生健康高質(zhì)量發(fā)展的意見》，明確支持高水平醫(yī)院聯(lián)合高等學(xué)校和企業(yè)，加快研究攻關(guān)一批臨床醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)藥領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)。其中一個重點(diǎn)方向，即是豐富5G+醫(yī)療健康和醫(yī)學(xué)人工智能應(yīng)用場景。
“把高校實(shí)驗(yàn)室放到公司、放到醫(yī)院，所有的論文數(shù)據(jù)都來自一線，相當(dāng)于做一件事，同時收獲學(xué)術(shù)、產(chǎn)業(yè)兩項(xiàng)成果，很好地避免了閉門造車。”近日，南方財經(jīng)全媒體記者約訪了南科大生物醫(yī)學(xué)工程系副教授王文錦。
據(jù)王文錦介紹，深圳三院、南科大開創(chuàng)的“醫(yī)工交叉”產(chǎn)學(xué)研新范式，借鑒了歐洲“埃因霍溫”產(chǎn)學(xué)研模式，巧妙地縫合了學(xué)界與業(yè)界“兩張皮”。高校負(fù)責(zé)創(chuàng)新、企業(yè)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)化、醫(yī)院負(fù)責(zé)驗(yàn)證，這種三位一體的聯(lián)合攻關(guān)模式將比“單打獨(dú)斗”更具效率、更有產(chǎn)業(yè)生命力。
（王文錦/左、盧洪洲/右，受訪者供圖）
攻關(guān)生命體征監(jiān)測“非接觸”技術(shù)
在醫(yī)院，常見的心電監(jiān)護(hù)儀為十二導(dǎo)聯(lián)，即在患者身上貼10-12個電極片來監(jiān)測生命體征。新生兒較為脆弱，即使縮減為三導(dǎo)聯(lián)，也不可避免地會造成損傷。
不接觸新生兒皮膚，是否可能實(shí)現(xiàn)生命體征監(jiān)測？
為此，深圳市第三人民醫(yī)院（南方科技大學(xué)第二附屬醫(yī)院）盧洪洲院長團(tuán)隊(duì)、南方科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系王文錦副教授團(tuán)隊(duì)組成了“醫(yī)工交叉創(chuàng)新聯(lián)合體”，聯(lián)合深圳愛貝寶科技，獲批2023年深圳市重大技術(shù)攻關(guān)產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目，全力攻堅(jiān)新一代非接觸生命監(jiān)護(hù)技術(shù)。
經(jīng)過兩年攻關(guān)，該醫(yī)工團(tuán)隊(duì)成功研制出我國首個非接觸脈氧監(jiān)護(hù)機(jī)器人iBaby I20。簡單來說，借助結(jié)構(gòu)光生理成像原理，iBaby I20攝像頭可通過新生兒胸腔的起伏判斷呼吸，通過皮下3毫米的脈搏波信號推算心率。
非接觸監(jiān)測如何保證精準(zhǔn)度？王文錦向南方財經(jīng)全媒體記者解釋道，傳統(tǒng)的穿戴式設(shè)備為單點(diǎn)監(jiān)測，比如智能手環(huán)只是監(jiān)測單手運(yùn)動，而非接觸式解決方案為圖像陣列式監(jiān)測，比單點(diǎn)監(jiān)測更全面、更多維，還能捕捉到面部表情、肢體姿態(tài)等語義信息，使測量更精準(zhǔn)。
另一方面，當(dāng)人在醫(yī)療環(huán)境中，尤其在醫(yī)生面前時容易出現(xiàn)“白大褂效應(yīng)”，即精神緊張、心率加快、血壓升高等現(xiàn)象，導(dǎo)致數(shù)據(jù)有偏差。非接觸解決方案則可實(shí)現(xiàn)居家、無感監(jiān)測，更能捕捉到人的日常真實(shí)狀態(tài)。
（非接觸監(jiān)測技術(shù)原理，受訪者供圖）
去年底，“深圳三院-南科大”醫(yī)工團(tuán)隊(duì)首次在國際著名生物醫(yī)學(xué)光學(xué)期刊Biomedical Optics Express上發(fā)表原創(chuàng)臨床研究論文“Notch RGB-Camera based SpO2 Estimation: A Clinical Trial in A Neonatal Intensive Care Unit”（基于視頻光學(xué)的非接觸新生兒血氧監(jiān)測），展示了國內(nèi)首例在NICU完成的面向新生兒的非接觸血氧飽和度（SpO2）監(jiān)測。
該論文顯示，NICU場景的非接觸SpO2監(jiān)測裝置已在深圳三院完成22例新生兒臨床研究，具備非接觸式連續(xù)SpO2監(jiān)測能力，以及對SpO2驟降的跟蹤能力。與邁瑞監(jiān)護(hù)儀對標(biāo)，該裝置的平均絕對誤差小于4%。
今年，醫(yī)工團(tuán)隊(duì)又在IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics發(fā)表多中心臨床研究論文“Generalized Camera-based Infant Sleep-Wake Monitoring in NICUs: A Multi-center Clinical Trial”（基于視頻的新生兒睡眠覺醒監(jiān)測），在廣東省4家三甲醫(yī)院完成了103例新生兒智能睡眠分期監(jiān)測，獲得領(lǐng)域內(nèi)最優(yōu)的睡眠監(jiān)測分期結(jié)果，相關(guān)算法技術(shù)已移植入iBaby I20產(chǎn)品。
根據(jù)Grand View Research數(shù)據(jù)，全球非接觸式生命體征監(jiān)測市場份額預(yù)計(jì)在2025年達(dá)到約300億元人民幣。
以母嬰醫(yī)療監(jiān)護(hù)場景為例，截至2021年，我國共有三甲醫(yī)院1441所，平均每家三甲醫(yī)院至少有20個暖箱床位。而市場上的接觸式嬰兒監(jiān)護(hù)儀（邁瑞、飛利浦等）售價在15-20萬元/臺。按最低售價計(jì)算，這一市場也超過了43億元規(guī)模。
除了嬰幼兒智能監(jiān)護(hù)，該項(xiàng)技術(shù)還可用于居家養(yǎng)老監(jiān)護(hù)。艾瑞咨詢《2022年中國商業(yè)養(yǎng)老服務(wù)市場發(fā)展研究報告》顯示，到2026年，我國居家養(yǎng)老賽道規(guī)模可突破500億元。
王文錦介紹道，醫(yī)工團(tuán)隊(duì)最新研發(fā)的i6SOS型號產(chǎn)品將增設(shè)“一鍵呼叫”核心模塊。老人可通過隨身攜帶的無線求助摁鍵一鍵呼叫監(jiān)護(hù)人，還可聯(lián)系深圳三院醫(yī)生進(jìn)行遠(yuǎn)程問診，帶來更便捷、更及時的就醫(yī)體驗(yàn)。
“醫(yī)工交叉”探路產(chǎn)業(yè)科技互促雙強(qiáng)
從“一老一小”的廣大市場需求出發(fā)，由高校負(fù)責(zé)創(chuàng)新、企業(yè)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)化、醫(yī)院負(fù)責(zé)驗(yàn)證，“深圳三院-南科大”團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)了醫(yī)工交叉產(chǎn)學(xué)研新范式，助推高校科研成功走出“象牙塔”。
王文錦向南方財經(jīng)全媒體記者透露，這一范式是在歐洲“埃因霍溫”產(chǎn)學(xué)研模式基礎(chǔ)上融入國內(nèi)醫(yī)工特色形成的。2021年全職回國加入南科大之前，王文錦曾擔(dān)任荷蘭飛利浦研究院（總部）研究員、荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)助理教授。
他觀察到，埃因霍溫作為歐洲科技重鎮(zhèn)，孕育了飛利浦、ASML等一大批優(yōu)質(zhì)企業(yè)，其主導(dǎo)思想即是產(chǎn)學(xué)研的高度融合，堅(jiān)持“所有的科技創(chuàng)新都應(yīng)由產(chǎn)業(yè)來驅(qū)動，所有的需求都應(yīng)由業(yè)界提出”。
（“深圳三院-南科大”醫(yī)工交叉產(chǎn)學(xué)研模式，受訪者供圖）
而在我國，學(xué)界與業(yè)界曾是割裂的“兩張皮”，通常高校實(shí)驗(yàn)室先做課題，企業(yè)再從中挑有市場前景的項(xiàng)目做轉(zhuǎn)化。由于許多臨床挑戰(zhàn)在實(shí)驗(yàn)室里無法預(yù)知，“可能10個項(xiàng)目才能跑出來1個”。
去年底召開的中央經(jīng)濟(jì)工作會議將“以科技創(chuàng)新引領(lǐng)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)”置于2024年經(jīng)濟(jì)工作九項(xiàng)任務(wù)之首，意味著產(chǎn)業(yè)能級的提升將越來越依靠前沿創(chuàng)新，“兩張皮”正逐漸縫合。
這其中，廣東省率先在“龍年新春第一會”提出擁抱新的“科學(xué)的春天”，用科技改造現(xiàn)有生產(chǎn)力、催生新質(zhì)生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)科技互促雙強(qiáng)。
“深圳三院-南科大”醫(yī)工交叉模式正是產(chǎn)業(yè)科技雙向促進(jìn)的代表性成果。據(jù)王文錦介紹，高校、企業(yè)、醫(yī)院形成了三位一體的聯(lián)合攻關(guān)，三方從科學(xué)問題定義、產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、臨床需求解決等方面全流程參與，并在醫(yī)院科室和高校課題組之間實(shí)現(xiàn)了多層次深度融合，降低了溝通上的時間成本。
同時，三方形成科研與轉(zhuǎn)化成果的共享機(jī)制，旨在開展有明確轉(zhuǎn)化目標(biāo)、有科學(xué)價值輸出、有產(chǎn)業(yè)生命力的前沿創(chuàng)新研究。
這是一種三方共贏的合作模式。對企業(yè)而言，非接觸生命監(jiān)護(hù)技術(shù)具有可觀的市場需求；對高校和醫(yī)院而言，該醫(yī)工團(tuán)隊(duì)兩年內(nèi)已發(fā)表40余篇高水平SCI期刊論文和國際會議論文，還獲得了科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（青年科學(xué)家）、工信部人工智能醫(yī)療器械創(chuàng)新任務(wù)、國家自然科學(xué)基金海外優(yōu)青、原創(chuàng)探索計(jì)劃等政府項(xiàng)目資助。基于醫(yī)工創(chuàng)新轉(zhuǎn)化成果，王文錦入選了《科學(xué)中國人》2023年度全國科技新銳20人。
“所有的論文數(shù)據(jù)都來自一線，相當(dāng)于做一件事，同時收獲學(xué)術(shù)、產(chǎn)業(yè)兩項(xiàng)成果。我也要求學(xué)生們培養(yǎng)這樣的思維模式，必須站在醫(yī)生、患者的角度思考技術(shù)怎么優(yōu)化，避免閉門造車。”王文錦說。
本文鏈接：廣東競逐醫(yī)療人工智能新藍(lán)海：“深圳三院-南科大”團(tuán)隊(duì)成功攻關(guān)非接觸式生命體征監(jiān)測http://www.lensthegame.com/show-1-6221-0.html
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