人工智能、5G、智能边缘等转折性技术处于前所未有的历史交汇期，这些技术加速迭代更新并且相互融合，成为不同应用领域快速成长的驱动力。在于COVID-19疫情博弈的数年中，“智慧”力量的不断注入，正在深刻改变事关生命健康的医疗应用。
可穿戴诊断设备和医疗监测未来可期
Molex和Avnet委托Dimensional Research在2022年8月对进行可穿戴诊断设备：医疗监测未来的全球调研。结果显示，穿戴诊断设备使患者、护理人员和消费者能够对健康状况数据进行更为有效地监测和分析，消费者对于运动和健身、健康和医疗监测应用方面的可穿戴设备的使用和创新抱有很高的期望。
越来越多的倡导者鼓励使用可穿戴诊断设备，其中以患者和消费者（61%）、医生及其他医疗专业人员（47%），以及家庭看护者（44%）为首。但保险公司、一大部分医生和其他医疗专业人员，以及医疗技术人员仍然对此持犹豫或反对态度。
而设计人员表示，在未来五年内，消费者可望直接采用支持肥胖控制（61%）、姿势感知与矫正（59%）、呼吸疾病检测（51%）、生殖健康监测（50%）和传染病监测（49%）的设备。
预计将在五年内推出的新型医疗可穿戴设备包括糖尿病追踪设备、睡眠监测设备、步态分析设备、电脑断层扫描移动设备、基因异常和视力减退侦测设备。
“血糖测试已有无创方案，但是相比有创方案，精度不能令人满意，目前业内还没有做到特别成熟的状态。但ADI已经看到了具备更高精度的下一代无创血糖检测的可能性，因为我们有支持更高信噪比的链路的解决方案，理论上来说达到有创血糖测试的精度是有可能实现的” ADI中国产品事业部高级市场应用经理何源表示
Molex莫仕全球医疗总监Tyson Masar表示：“随着医疗设备公司和技术创新者努力将行业颠覆性产品推向市场，整个可穿戴诊断设备领域正在实现融合。新兴的应用提出了新的要求，这就是为什么从早期设备设计概念到大规模商业化之间的每一个阶段，设计工程师都必须了解所有利益相关者的需求，以及这些需求对整个产品生命周期中所做决策的影响。
设计人员的反馈表面，目前设计更小型的可穿戴设备方面仍然存在5大障碍，包括传感组件的小型化（40%）和硬件（如连接器）的小型化（39%），以及动力管理（32%）、信号质量（29%）和热管理（22%）。而为了进一步延长可穿戴设备的电池续航能力，大家不约而同将目光转向能量收集技术，运动（49%）、体温（35%）和出汗（13%）是最可行的能量收集来源。。
智能手表健康引领健康相关可穿戴市场
在目前全球经济前景不太明确的情况下，智能手表是少有的在消费市场保持稳步上升的细分领域，这实际上表面了人们对健康的关注度日益提升。从2020年到2021、2022年，智能手表总出货量呈两位数增长，品牌占比有所增长，与几年前的TWS耳机市场具有非常相似之处。
2022年第一季度，智能手表作为健康数据全天候监测设备和手机功能的延展平台，一季度全球市场实现9.1%增长，占据可穿戴市场28%的份额，其中中国市场占全球首尾，占比28%。传感器，作为可穿戴设备的核心部件，是实现可穿戴设备精准识别参数并实现智能反应的必要技术，也是消费电子产品差异化的重要原件，开始受到产业链越来越多的关注。
贝索斯曾经说过：很多人关注的是未来十年什么会变化，他们去追变化的东西，但是他更多问自己的是未来十年什么不变。
全球智能手表出货量（图片来源：ADI） 球智能手表出货占比（图片来源：ADI）
“从可穿戴产品来看，人类自身对于健康的追求是不变的，健康一定是大趋势。除了运动追踪，现在的手表可以测心率、血氧饱和率，甚至初级的情绪、压力、健康状态，以及测体脂率等等。包括人类五大健康指标：心率、血氧、血压、呼吸、体温，这些未来都会一一被可穿戴产品攻克。“ADI中国产品事业部高级市场应用经理何源说
感知生命体征的技术不断升级
随着生命体征监测逐渐深入到非医学领域，多种生命体征监测产品不断涌现，PPG手环、ECG等皮肤接触式生命体征传感设备，各种新的技术交织在一起，改善人们的健康水平。
（1）光电配合侦测体征
现在的智能手表透过光（血管的收缩膨胀会有变化，对反射光采集信息做判断）检测心率，且不需要很高信噪比，可以较低成本实现。但设计人员并未停步不前。已经很多研究机构想通过光的方式测血液里面的更多信息，比如测血糖、血常规的相关项目，甚至血液中异样的蛋白质等等，都可以通过光的方式去捕捉。
除了采用光反射信息采集方式，传统一点的电极方式（医疗级别的心电图数据采集），同样是提供人体数据生命体征数据的重要技术。
技术难点在于，每一个人都是独立的个体，有着不同的生命体征特点，比如大龄用户皮肤比较松弛，影响数据收集精度，寒冷的冬季皮肤比较干燥，也难以得到有用数据。因此要找出真正有用的数据，有点像螺蛳壳里做道场，这就要这些可穿戴设备不仅要搜集到足够精确的数据，还需要软件算法进行处理，过滤掉大量干扰信息。
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人体模型算法 |
采集参数名称 |
应用状况 |
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HRM |
心率算法（包含动态、静态） |
已普及 |
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l Spo2 |
血氧饱和度算法 |
已普及 |
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l ECG |
电极前端算法 |
已普及 |
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l BFR |
体脂率算法（包含BMI，FFM去脂体重等） |
已普及 |
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l BMR |
基础代谢率算法 |
已普及 |
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l ICW/ECW/TCW |
体内含水量 |
已普及 |
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l SM |
骨骼肌 |
已普及 |
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l CNIBP |
连续无袖带式血压监测 |
研发阶段 |
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l GSR |
更精密的心理状态监控 |
研发阶段 |
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l BG |
无创血糖 |
研发阶段 |
附：正在使用和研究中的针对生命体征算法 （编辑部整理）
（2）沉睡了一百多年的BCG技术 关“心”健康
1877年提出的心冲击图概念（Ballistocardiography，BCG），是心脏搏动、动脉血流动导致的人体表面对外压力的微弱变化，是心脏的力学特征，能够为医生提供重要的的参考数据，但因BCG信号自身十分微弱，且易受到呼吸、身体运动、工频噪声的干扰，导致直接测量得到的BCG信号常常淹没在噪声中，无法获得其包含的心率、呼吸等生理特征信息。因为这些原因，BCG技术被尘封在实验室。直到21世纪初，随着科学技术的进步，特别是在信号链技术中降噪技术的进步，收集有效BCG信号成为可能，这项技术才又再度复苏。
BCG信号采集装置由传感器和一众信号调理电路组成。如果将高精度传感器“隐藏”在适配的体重秤、枕头、床垫、桌椅中，即可在非接触且不打扰用户正常作息的情况下进行生命体征监测。而这些以往再寻常不过的家庭日常用品，也可以在BCG技术的加持下，化身为高精尖 “生命健康监测仪”。
基于“压电式被动传感技术”为核心的BCG传感设备能精准感知人体在静息或睡眠场景下的心脏与呼吸胸腹振动力，测量心搏间期、呼吸等重要生命体征信号。如果借助心搏间期及呼吸波动特征提取与建模技术，还可实现非接触场景下的阻塞性、中枢性睡眠呼吸暂停事件检测，真正做到未雨绸缪，在疾病发生之前对健康状况实时监测。
（3）毫米波—具有隐私保护功能的生命体征雷达
人类的平均预期寿命不断增加。世界上几乎每个国家/地区的老年人口规模和比例都在增长，65岁及以上的人口总数预计到2050年将翻一番，达到15亿。与此同时，为了应对这一老龄化发展趋势，必须扩大居家照护或护理设施的规模。
疾病控制与预防中心的数据显示，每年有近25%的老年人跌倒，老年人跌倒是美国创伤性入院的主要原因。了解跌倒或其他与健康相关的事件何时发生，并能够快速做出反应，有助于确保患者得到所需的护理。
毫米波雷达感知跌倒情况的发生 图片来源：ti.com
借助毫米波技术，医用传感器连接技术的创新正帮助老年人在家中过上正常的生活，并确保在发生意外时能够及时提供帮助。这些医用传感器通常基于加速计来检测跌倒等运动特征，并可自动呼叫家人或护理人员寻求帮助。
传统的防跌倒可穿戴设备，需要老年人在脖子或手腕上佩戴电池供电装置；将他们佩戴在身体上有助于传感器识别诸如跌倒等宏观运动，并使用连接节点联系家人或护理人员。传感器需要非常准确区分跌倒事件和日常活动。当一个人快速坐下或拍手时，当前的传感器往往会误判。某些类型的传感器（如光学摄像头中使用的传感器）放置在家中时，也会产生隐私问题。
而毫米波则不存在这些问题，本质它是一部雷达，用来进行“目标”观测，配合合适的算法，能够轻易发现老年人跌倒的问题，由于波长较短，毫米波雷达的精度极高，能够侦测到亚毫米级的细微动作，如呼吸、心跳引起的人体微动等。更重要的是，毫米波雷达由于不会采集任何影像信息等敏感数据，因此特别适合在对隐私要求较高的居家环境中使用。
心跳、打鼾等生命体征，可广泛应用于婴幼儿监护、睡眠质量监测、老年人养老护理等场景。在AI和机器学习技术的帮助下，各种感测技术在生命体征监测领域快速成长，为数字医疗体系提供准确地数据，也让包括可穿戴设备在内的医用和消费级产品在未来有很强的潜力和发展空间。
蓝牙技术促进医疗资源管理
分析机构的数据显示，2021-2026年，蓝牙设备的年出货量将增长1.5倍。其中位置服务将成为增长最快的解决方案领域，未来五年的年复合增长率将达到25%。2022年今年，蓝牙资产跟踪设备年出货量将达到1.28亿台。其中，包括医疗在内的商业实时定位系统（RTLS）占比最大。预计到2025年，蓝牙医疗监测设备的年出货量将达6,400万台，医疗机构中的蓝牙位置服务设备部署量也将广泛增长。
一些医疗机构由于缺乏合理的流程规划，医疗资源的供不应求和闲置浪费往往同时存在。研究表明，医院里可能有58%的医疗设备处于闲置状态，10%的设备会在医院库存中过期。而蓝牙技术可以帮助优化设备追踪和库存控制，提高运营效率，进而最大限度地减少浪费。这一应用已经在现实场景中得到验证并不断推广，比如一些机构通过使用蓝牙资产跟踪系统快速定位重要设备，从而平均每周节省人力多达40个小时。
除了医疗资源追踪，实时监测解决方案、远程医疗诊断工具、非处方药和医用可穿戴设备，以及远程传感设备等满足患者和护理人员健康安全需求的解决方案则会持续受到高度关注。通过提供高效的治疗前后解决方案，蓝牙技术已成为患者护理全过程中不可或缺的一部分。
蓝牙技术联盟高级市场发展总监Chuck Sabin表示：“疫情凸显了对患者监测和治疗解决方案的迫切需求，以提升护理人员的健康与安全。我们看到许多成员公司已经开始使用蓝牙技术，来提供在治疗前中后不同环节的解决方案。”
Kontakt.io企业物联网解决方案总监Kapil Asher表示：“蓝牙实时定位系统（RTLS）追踪器有助于最大程度地减轻员工压力、优化工作流程、改善空间占用管理并提升医疗机构内的设备跟踪表现，从而更有效集中地护理患者。面对疫情造成的工作时间延长和人员短缺，低功耗蓝牙信标(beacon)提供了一种经济高效、易用且灵活的解决方案，有效改善医疗设施，进而提供先进的患者护理服务。”
医疗同样也是信息安全的“灾区”
2022年10月份，商趨勢科发布报告称，曾經遭到勒索病毒襲擊的全球醫療機構 (Global Healthcare Organizations, HCOs) 當中有 86% 都出現過營運中斷的情況。
全球大部分 (57%) 的醫療機構都坦承曾在過去三年當中遭到勒索病毒襲擊。在這些機構當中，有 25% 表示被迫全面停擺，另有 60% 表示有部分業務流程受到衝擊。大部分的受訪機構平均都在幾天內 (56%) 或幾週內 (24%) 恢復正常運作。然而，勒索病毒對醫療產業帶來的嚴重影響並不只侷限於營運。有五分之三 (60%) 的受訪醫療機構表示駭客還會外洩他們的機敏資料，進一步影響其法規遵循與商譽損失，另外衍生調查、矯正、清除的成本。
目前，絕大部分的醫療機構 (95%) 都會定期修補更新漏洞，另有 91% 會限制電子郵件附件來降低惡意程式帶來的風險。許多受訪機構還會使用偵測及回應工具，包括：網路 (NDR)、端點 (EDR) 以及多層式 (XDR) 方案。不過，這份研究也特別點出一些潛在的問題，包括：
• 約有五分之一 (17%) 的受訪機構並未採取遠端桌面協定 (RDP) 管控。
• 很多醫療機構都不會與合作夥伴 (30%)、供應商 (46%) 或所屬生態系 (46%) 分享任何威脅情報。
• 有三分之一 (33%) 不會與執法單位分享任何資訊。
• 僅有一半或更少的醫療機構目前有在使用 NDR (51%)、EDR (50%) 或 XDR (43%)。
• 令人擔憂的是，僅有少數受訪機構能偵測駭客橫向移動 (32%)、首次入侵 (42%) 或使用 Mimikatz 和 PsExec 這類資安工具 (46%)。
趨勢科技技術總監 Bharat Mistry 表示：「在網路資安領域，我們經常抽象地談論著資料外洩和網路入侵的問題。但在醫療產業，勒索病毒對現實世界的衝擊卻是真實又危險。因為醫院一旦營運中斷，很可能將危及病患的生命安全。我們無法祈求駭客改變作為，所以醫療機構必須提升自身的偵測及回應能力，並與合作夥伴適當分享一些情報來維護供應鏈安全。」
Palo Alto Networks公司认为，在医疗保健领域，网络安全是优先事项。医疗保健机构迫切需要采取有效措施保护其应用程序、基础架构和患者数据的安全。作为新一代网络安全防护理念，零信任是医疗保健机构提升网络安全的强有力策略，使其能够有效管理风险、保护敏感数据、改善患者体验，并支持以患者为中心的持续创新。
例如，在远程患者监测应用中，通过监测患者、捕获并分析实时医疗数据来深入了解治疗和效果是医疗领域最值得关注的创新和增长点之一，但挑战也随之而来：确保合规性、保护患者隐私和大量设备的安全，以及保证医务工作者和患者的安全访问也不容忽视。通过将零信任原则应用于支持居家办公、远程临床体验、远程医疗（包括医务工作者和患者双方）、数字前门解决方案，医疗保健机构可以建立安全强大的数字体验。现代化、整体性的方法能够降低由单点解决方案引起的复杂性和安全威胁蔓延问题。
价值医疗时代来临了？
ADI公司数字医疗健康高级副总裁Patrick O’Doherty
ADI公司数字医疗健康高级副总裁Patrick O’Doherty在《价值医疗时代终于到来了吗？》一文中指出：“在美国，医疗健康成本一直以超过GDP和通货膨胀的速度持续增长，美国医疗健康支出占其GDP的百分比是经合组织(OECD)成员国平均水平的两倍，但是这些支出却与医疗健康服务的改善几乎毫无关联，因为统计显示，人们的平均寿命远低于预期水平，本可避免的死亡人数反而更多，慢性疾病发病率也高于平均水平。”
有别于按服务收费(FFS)的传统医疗服务方式， 15年前出现了一种新的模式，即价值医疗(VBC)。VBC颠覆了FFS模式，将经济关注点从手段（花费的努力）转向结果（在质量、治疗效果和成本方面创造的价值）。自出现以来，这种模式的受欢迎程度一直稳步上升。除了直接带来的经济效益外，价值医疗还有望将医疗模式从以治疗疾病为主的被动模式转变为以预防和管理为主的主动模式。尽管价值医疗受到患者的欢迎，但是其发展十分缓慢，主要是其中存在各种障碍，包括技术、人员以及法规和监管等等。
直到COVID-19疫情的出现……
在疫情肆虐的前几个月，医疗健康提供者和支付方开始提供远程医疗，以降低当面看诊带来的传染风险。在疫情爆发以前，远程医疗以前一直是保健服务领域的一种例外情况，在大多数患者和医生看来只是一种辅助的手段。
Patrick O’Doherty指出，现在远程医疗正成为一种非常受欢迎的模式。智能手机、高速互联网连接、Zoom和其他协作工具，以及医疗健康门户都推动了这种新模式的发展，而且医疗健康提供者和患者发现，许多健康问题都可以通过远程方式安全、有效、便利、轻松地得到解决。当支付方意识到远程医疗不会增加其风险时，他们也愿意加入进来。此外，在疫情期间，许多医疗健康提供者发现他们的收入并没有因为选择性治疗数量的减少而中断，进而发现了按患者收费（与FFS相反）这种模式的经济优势。
远程医疗服务场景 图片来源ADI
Patrick O’Doherty表示，證明醫療服務可以不必受限於中央醫療設施，這是推動廣泛採用價值醫療模式的關鍵第一步，因為它證明瞭，醫療健康經濟並不一定要依賴醫院的使用情況或位置。遠端患者監測(RPM)創新技術的不斷發展在推動VBC採用方面起著同樣重要的作用。例如，基於智慧手錶的血氧計和其他測量血氧水準的家用設備可以説明患者和醫生在診室之外監測新冠肺炎的治療情況。從根本上來說，RPM讓醫生能夠通過虛擬方式診治居家治療的患者，而不只是通過現有的遠端醫療技術與他們通信。
技術層面，要達到醫療級別的精度，仍然需要很多努力。比如：Apple和三星手錶、Garmin、Casio和Fitbit這些產品從最初測量步數和心率，到現在能夠提供血氧、血壓、睡眠監測等等功能，取得了長足進步但它們的精度、準確性和可靠性還遠遠沒有達到醫療測量標準的要求。
“智能手錶漏測了一兩次心跳，這沒什麼大不了的。但是，如果以RPM系統為基礎進行治療，而RPM系統給出的測量結果不正確，這就是大問題了。要想利用遠端患者監測設備來在家中實施有效的急性和亞急性或慢性疾病管理，這類設備必須能夠提供與醫院設備相當的臨床級測量結果。“Patrick O’Doherty強調。
文中提到，除了精度外，传感器集成也非常重要。与独立传感器相比，互相连接和集成的传感器具有更大的优势。例如，将用于测量心电图、胸阻抗和体温的不同传感器的异源输出连接起来时，可以实现协同增效效应，让人们不必直接进行测量，就能了解患者的身体机能状况。通过结合使用集成式传感器、边缘处理、人工智能和云端分析，医疗健康提供者能够在家里获得丰富的诊断信息，从而在患者进入急性发病阶段之前及时做出临床决策。
此外，在远程持续监测应用中，工作流程的问题也不可忽视。医疗健康服务的提供仍然受限于提供者的服务能力，因此，远程患者监测系统必须足够智能，通过算法、人工智能和机器学习精简其输出数据，让医生和护士能够只关注影响最大的问题，而将影响较小的问题留给机器或其他人。
Molex《可穿戴诊断设备现状和医疗监测未来的全球调研报告》也指出了类似问题，尽管对智慧医疗持乐观态度，但几乎所有受访者都指出了设计方面存在的挑战，例如消费者对易用性的期望（42%）、对简易用户接口和完整记录的需求（41%）、非受控的家庭护理环境中的设计难点（40%），以及监管批准流程的复杂性（34%）。阻碍设计过程的领域还包括成本（38%）、耐用性（37%）、动力（35%）、小型化（33%）、资料收集（30%）和连接性（30%）。其中，四分之三的受访者表示，连接限制影响了当前收集相关资料以跟踪和分析健康状况的能力。
“许多医疗健康提供者和支付方已经开始考虑疫情之后如何在医疗领域采用更多创新的技术。虽然部分医疗机构可能会回到传统的医疗模式，但采用VBC的许多障碍已经消失。” Patrick O’Doherty表示
对医事服务机构和患者来说，价值医疗将是双赢的局面，因为医事服务机构可以跟高效率服务更多患者，而借助大量“智慧”医疗技术，患者可以让医生更早对疾病进行官干预，发现潜在的问题或者控制并改善已有的病症，让更多人享受健康的生活。
参考数据：
ADI：《价值医疗时代终于到来了吗？》
AVNET: 《数字化技术深度赋能，让智慧健康触手可及》
Molex:《可穿戴诊断设备现状和医疗监测未来的全球调研》
TI：《毫米波传感器如何为独立的辅助生活创造技术优势》
