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互联网医疗健康的应用与发展研究第七节 智能型可植入设备（第1页）

““互联网+”医疗健康的应用与发展研究（..）”！

第七节

智能型可植入设备

一、概述

智能型可植入设备是指可以从人体关键部位或血液中，以无线方式向体外接收设备发送数据的智能型设备。如胶囊内镜、纳米机器人、可植入式芯片等。

1．需求分析

近几年来，生物学、电子信息技术及基因遗传学领域正以前所未有的速度向前发展，继可穿戴设备之后，可植入型设备或将大放异彩。可植入型设备可以从人体关键部位或血液中，以无线方式向体外接收设备发送数据，以其先进的医疗技术和复杂的数据分析手段，打破传统的医疗模式，为医生提供更多更精准的信息，帮助他们决定怎样才能给患者提供最好的治疗。

智能型可植入设备被称为人机交互的终极进化，这些富有未来感的设备将从实验室逐步走进人们的日常生活。

2．组织形式

按照植入方式的不同，智能型可植入设备可分为以下三种形式。

（1）口服：

以口服药丸的形式，将小机器人或内置摄像与信号传输装置的智能胶囊，借助消化道蠕动进入体内。例如：2002年进入中国的以色列的M2A胶囊内镜；我国自主开发的OMOM胶囊内镜，已于2004年3月获得中国SFDA的批准，准予临床应用。

（2）皮肤贴片：

将监控元件像徽章一样贴在皮肤上或像文身一样直接印制的皮肤表面。例如：美国伊利诺伊大学香槟分校研制出的“生物邮票”（BioStamp），该设备由超薄电极、电子元件、传感器、无线电源和通信系统所组成，可以测量佩戴者的健康指标，测量信息以无线方式传送回医院；韩国研究人员发明的皮肤贴片，可以智能地根据患者的身体情况进行给药。

（3）植入体内：

从人体上切开一个小口将设备植入人体内。该类型的设备有：美国研制出的植入式新型葡萄糖传感器，这种设备可以持续监测患者的皮下葡萄糖水平，用以指导胰岛素的注射剂量和注射时间。Glaukos公司开发的用以治疗青光眼的微型设备，该芯片植入视网膜后替代视网膜损坏的感光细胞。NeuroPace公司开发的监测癫痫发作的脑部植入设备，该设备能够及时地发出电脉冲从而阻止癫痫发作。美国加州理工学院帕萨迪纳分校研制的由铁传递蛋白覆盖的微型聚合物机器人，可以找到很多不同类型肿瘤的受体或分子入口（moleculardoorway）。

二、场景

以纳米机器人为例。

1．技术人员给纳米机器人编程，将某种特定疾病定义为“是”状态。

2．纳米机器人进入人体后，借助细小的附属肢体在血管中移动，科学家们在患者的体外通过某种方式来操控这些附属肢体的动作，此时的机器人不具有活性。

3．“巡逻”过程中，机器人可执行一系列计算，从多种渠道来检测疾病指标。

4．某种特定疾病的所有指标都满足，机器人转入“是”的活性状态，开始进行例如释放药物等治疗操作。

5．治疗结束后，回归“否”的状态。

智能型可植入设备的具体植入流程见图10-6。

图10-6智能型可植入设备植入示意图

三、分析

1．优势特点

（1）检查更加精细、完整：

通过胶囊内镜、纳米机器人，患者可以在无创伤、无痛苦、无交叉感染的前提下完成检查，同时能检查人体器官深处部位，更可产生模拟三维图像，成像也更为清晰。与传统监测方式相比，可植入设备得到的信息更为精确、完整，通过植入芯片，可以在感觉不到设备存在的状态下监测人体生命体征，从而获得更多异常信息。

（2）治疗更为可控、有效：

在治疗效果上，有其独特的优势。大多可植入型设备都包含释药部件，可利用遥控开关启用或停用该部件，甚至可以远程调控药物使用时间和使用剂量，有效降低患者忘吃药或者药物过量的风险。除此之外，医用纳米机械人可直接注入人体固定位置攻击病毒。由于给药或治疗的部位尽可能的接近病原，提高了治疗效果，减少了治疗引起的副作用。植入式生物传感芯片还能够做到替代人体丢失的感知器官，恢复许多残疾人已丧失的功能。

2．存在问题

（1）技术保障：

作为一种新型的位于前沿的科技，可植入型设备仍有许多的技术难题有待攻克。第一，一旦设备进入人体后，必须去感应体内的运作目标，这个目标可能是监测人体内的不同物质，如脑电波、葡萄糖等，也可能是不同细胞，如细菌、病毒等，如何制造出具有能够辨识这些环境的传感器是技术上最大的挑战。第二，设备的长期供电问题，可植入型设备要实现体外控制和体内治疗，必然会耗费更大的电能，怎样保证设备在体内有充足的电能完成任务，也是可植入设备能否成功的首要条件之一。第三，设备在体内完成任务后，必须取出体外，如何设定其取出的时间及方式也必须得以解决。

（2）生物风险：

由于需要植入体内，可植入型设备是否会引起人体医疗系统对其的免疫反应一直备受关注。可植入型设备长久地留存在体内，由于植入电极长期刺激周围细胞组织将会导致周围细胞一些复杂的生物学响应和演变，要么引发人体病变，要么芯片被腐蚀损坏。专家们表示，植入型设备必须无毒并具有生物相容性。

（3）安全问题：

像任何一项新技术最初的遭遇一样，可植入技术也饱受着安全问题的争议。作为一种可联网的电子设备，也会遭遇黑客的攻击，此外，病毒也可以像在普通计算机之间一样，在这些植入型设备间传播。在伦理方面，有些植入型设备，例如在耳朵里植入的“隐形耳机”，不仅能让佩戴者扔掉耳机，也能让他听得更远。医疗的本身意义在于解决患者的健康问题，而这类设备可以超出人的正常功能，这与医疗常理不符。