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Nature medicine (IF=82.9) | 数字健康新业态正在打造智慧养老新愿景!
世界生命科学大会 2024-05-17 15:52:16 发表于 北京



在COVID-19大流行期间,对远程医疗的需求急剧增加。虽然门诊就诊仍将是医疗服务的重要组成部分,但预计将来远程医疗在医疗中的参与度将逐渐提高。2019年,世界卫生组织(WHO)发布了“数字健康全球战略报告(2020-2025年)”,旨在推动全球数字健康的发展。之后我国也发布了《健康中国行动(2019-2030年)》,将数字健康新业态提升到国家战略层面。据方信医疗统计,2023年国家层面推出的医疗数据化智慧化相关政策多达12条。随着全球卫生负担的加重,数字健康逐渐走进人们的视野。

INTRODUCTION

研究介绍


研究背景

Background

世界老年人口以惊人的速度增长,预计65岁及以上人口将从2022年的10%上升到2050年的16%。人类平均寿命的增长一定程度上给日益紧张的卫生系统增加了负担,管理老年人口健康是一个较大的挑战。利用数字化技术促使常规的传统医疗向远程医疗转变,对于解决老年健康照护难题有巨大的应用潜力。将远程医疗应用于老年人口健康管理的主要社会目标是支持健康老龄化,同时保持老年人在家中的自主性和安全性。


研究目的

Objectives

本文就数字化技术在老年健康照护中的应用现状、挑战和未来机遇作一综述,重点研究可穿戴设备在协助老年人监测其健康和在家中保持独立性方面的作用。


FINDINGS

研究发现


1

传统医疗vs数字化远程医疗

传统医疗

依赖于医院里面对面门诊和访视以及每年的实验室监测,存在不方便且昂贵、分析结果延迟和诊断滞后的问题。其不能对患者进行连续和纵向的评估,缺乏足够的检测样本,无法满足快速增长的老龄化人口的快速增长的健康需求。

数字化远程医疗

运用数字技术协助临床实践,可为老年患者提供便捷、持续的远程医疗照护。(1)可穿戴平台可以连续、无创地采集生物特征和生物分子数据,这是传统健康评估所无法实现的。(2)在不干扰日常活动的情况下远程跟踪慢性健康问题或正在进行的治疗,它们可以在中风、癫痫发作或跌倒等紧急情况下产生即时警报,以便及时进行医疗干预。(3)将为生活在农村地区的老年人提供更好的获得保健服务的机会,从而减少因地理差异造成的不平等。


2

老年健康照护技术

可穿戴式物理传感器

多数商用可穿戴设备依赖于物理传感器,这些传感器在长时间内连续、纵向地测量人体的物理信号,包括对基本生命体征、心率、心电图、呼吸频率、体温、血氧饱和度或血压的连续测量。

可穿戴式化学传感器

可穿戴化学传感器的使用可以连续无创地跟踪各种生物体液(如汗液、眼泪、唾液和组织间液)的化学成分动态变化,从而从分子水平对穿戴者的健康状况提供有用的见解,包括对糖尿病患者的血糖水平、心脏病患者的钾离子和应激激素皮质醇或帕金森病药物L-DOPA的连续监测。然而,可穿戴物理传感器无法提供丰富的分子信息。因此,虽然目前的可穿戴设备可追踪移动性和生命体征,如智能手表,但科学家们正在努力开发用于分子水平监测健康参数的可穿戴平台。另外,多模态可穿戴传感器阵列能够同时监测大量分子标志物,因此可以更好地诊断穿戴者的健康状况。

混合的多参数可穿戴传感平台

可穿戴物理传感器通过直接接触皮肤收集信息,而可穿戴化学传感器通过接触不同的生物体液获取生物标志物数据,将两者混合使用开发为一体式设备后,单一可穿戴设备同时跟踪生命体征和化学生物标志物大大简化了对用户的监测,从而提高了依从性。

微型化和制造技术的进步使得多种传感模式和众多传感元件可集成为一个非常小的尺寸(约0.5英寸直径)的单个可穿戴平台。此类智能可穿戴系统通常具有较高的处理能力,并与其他设备(特别是智能手机和平板电脑)配对,以收集和传输其数据,从而远程向云端(存储和处理系统数据的地方)和医疗保健提供商提供丰富的医疗数据流。

非穿戴式传感器

一项正在进行的临床试验(NCTO5211687)旨在使用Kinect摄像头(具有深度感知能力的设备)作为传感器,在帕金森病患者家中评估其移动能力和步态,从而更好地进行疾病管理。此外,非可穿戴的移动化学传感器,如左旋多巴仪和常见的糖尿病检测条,可以帮助老年人在家中管理相应的疾病和健康状态。然而,尽管这种一次性传感器通常依赖于重复的血液检测,但它们不能提供先进的可穿戴设备所常见的连续读数和丰富的分子数据。

图 1. 目前用于老年人健康监测的可穿戴设备概况

a、老年人常见的与年龄相关的疾病。b、反映老年人健康状况的关键物理和化学信号,目前可通过可穿戴设备进行测量。在未来,也许可以测量其他物质(如淀粉样蛋白和tau蛋白)。c、安装在不同配件、衣服或皮肤上的常见人体传感设备。GPS,全球定位系统。(i)苹果手表;(ii)Oura ring(智能戒指);(iii)飞利浦VitalPatch(检测心律失常的可穿戴生物传感器);(iv)可穿戴超声贴片;(v)移动式心脏门诊遥测心电传感器;(vi)Sensoria(健身智能袜子);(vii)Dexcom CGM(连续血糖监测仪);(viii)集成可穿戴传感器阵列;(ix)可穿戴微针阵列;(x)Orpyx Insoles(足底压力传感器)。


3

临床转化应用的挑战

(1)需根据老年人的使用习惯和使用障碍设计适合老年人的设备;(2)如何处理海量数据并将其转化为医疗决策是一个巨大的挑战,另外需注意保护数据隐私与安全;(3)可穿戴化学传感平台比物理生命体征传感平台面临更大的商业化挑战,其面临稳定性、准确性及设备范围有限的重大挑战。能够提供连续分子水平信息的可穿戴化学传感器仍处于开发的早期阶段。目前的设备范围很窄,因为它们主要依赖于酶和离子识别过程。虽然早期的工作重点是评估性能的生物标志物,但最近的工作已转向监测与老年健康相关的药物或疾病生物标志物;(4)与数字医疗相关的设备和服务的可及性和成本需要进一步改善。


DISCUSSION

研究讨论


未来展望

老年智能家庭

科学家们设想未来老年智能家庭将依赖于一个完全集成的家庭监测系统网络,在无线通信网络和云分析平台中结合了各种穿戴式传感设备和电子监控设备(图2)。由此产生的系统将持续监测居民的健康和活动,并与大数据处理和警报系统相连接,以远程通知照顾者异常变化。这种远程监测将根据居民的具体健康需求进行调整,例如根据其虚弱程度和是否患有糖尿病、心脏病或肾病等慢性疾病。除了他们自己的家之外,老年人的其他生活场景(如辅助生活设施)也应以类似方式受益于数字卫生的发展。

图2 居家老年医疗保健的未来


未来以家庭为中心的老年护理的愿景,由数字技术和设备驱动。一个分布于身体和家中的与互联网连接的传感器网络,可以监测老年人的健康状况,并将丰富的动态数据传输到云服务器。然后,通过机器学习算法分析数据,与远程照护者和自主可穿戴治疗设备进行协调,以实现最佳医疗照护效果。这种治疗由与医生的虚拟访视、语音控制的个人助理以及社交和辅助机器人提供支持。Al,人工智能;DIA,舒张压;SpO2,血氧饱和度;SYS,收缩压。


措施建议

促进推广和应用

数字技术在满足老年保健的需求和改变老年医疗的许多方面具有巨大的潜力。为了更广泛和完善地推广和应用老年人数字化医疗,我们需要与医疗保健一线人员合作,为老年人提供更多的教育援助,并持续与决策者沟通。未来(1)需合理培训:要是不当使用可能会对老年人身心造成负面影响,因此需要培训护理者和使用人员。(2)需成本控制以确保其可及性和可负担性:a.需要考虑数字医疗的费用,特别是在中低收入国家;b.需要在政府和监管机构的帮助下,将数字设备纳入医疗保险系统,使其广泛提供给公众;c.提高设备的集成性和使用性能将需要降低研究和生产成本。

可穿戴式化学传感器通过持续、无创地收集丰富的生理和活动相关的个人数据,为追踪和改善成年人在衰老不同阶段的健康状况提供了巨大的机会。然而,其依然面临稳定性和准确性有限的重大挑战,我们期待在不久的将来,数字技术的不断创新能够转化为及时有效的干预措施,以提高老年护理的质量,促进健康的老龄化。


参考文献

[1] Chen, C., Ding, S. & Wang, J. Digital health for aging populations. Nat Med 29, 1623–1630 (2023). https://doi.org/10.1038/s41591-023-02391-8

[2] 方信医疗. 2023国家医疗数据化智慧化相关政策盘点. 2024. https://mp.weixin.qq.com/s/8iZFdUZJTT3gfgsO6ay8Yg


PROFILE

Joseph Wang

加利福尼亚大学圣地亚哥分校(UCSD)纳米工程系的杰出教授和SAIC讲座教授,2014-2019年期间担任该系系主任。他同时也是UCSD可穿戴传感器中心主任。

Joseph教授的科研兴趣主要集中在生物电子学、可穿戴生物传感器和微型机器人和纳米机器、生物传感器、生物纳米技术和电分析话小学等领域。他是皇家化学学会(RSC)、美国电化学学会(ECS)和美国医学与生物工程学会(AIMBE)会士,也是美国发明家科学院(NAI)院士和汤森路透高被引研究者(2014-2022)。


END

文案 | 庄忆莲

排版 | 夏小倩

审核 | 夏小倩

发布|姜笑南


世界生命科学大会


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