“移動醫(yī)療”(Mobile health或mHealth)得益于移動通訊工具的普及應用,如智能手機或無線通訊技術等,幫助人們就醫(yī)和管理個人健康信息。
根據(jù)WHO統(tǒng)計信息,全球范圍有50億手機終端,其中70%的用戶是在中低收入國家。同時,無線通訊網(wǎng)絡已覆蓋了全球85%的人群居住區(qū),甚至超過了供電設施的覆蓋面積。
根據(jù)著名的克里夫蘭醫(yī)學中心專家編寫《移動醫(yī)療》內(nèi)容,我們不難看出:“移動醫(yī)療”是本世紀不能忽視的醫(yī)療服務場景,是AI技術應用在醫(yī)健產(chǎn)業(yè)必然發(fā)展方向。
因此,智能手機在醫(yī)療資源有限的地區(qū)的普及,也為這些地區(qū)移動醫(yī)療的應用創(chuàng)造了條件。使智能手機更好的實現(xiàn)管理健康的三大功能:
收集數(shù)據(jù);
傳播醫(yī)健知識和宣教;
遠程實時監(jiān)護或隨訪管理。
當前全球面臨的癌癥挑戰(zhàn)
人類在癌癥發(fā)生發(fā)展、擴散和耐藥性研究方面已取得了很大進展。層出不窮的癌癥診斷技術和日益強大的生物信息學分析工具,為癌癥研究人員和醫(yī)務人員提供了前所未有的便利。
遺憾的是,這些先進的科技只惠及了醫(yī)療資源豐富的地區(qū)。地球上還有大量區(qū)域,受地理環(huán)境、社會結構和人力資源的限制,甚至連最基本的癌癥診斷和分析都得不到保障。
以宮頸癌為例,全世界80%由宮頸癌引起的死亡發(fā)生在這些醫(yī)療資源有限的國家,而醫(yī)療資源豐富的國家大多會采用先進的篩查技術(如巴氏涂片和/或HPV DNA檢測)排查宮頸癌。
智能手機作為診斷平臺的可行性
目前,智能手機無處不在的,功能多樣化,這些優(yōu)點有助于在診斷領域測試它們的性能。
此外,智能手機的便攜性、無線數(shù)據(jù)傳輸和易操作等特點,有利于將醫(yī)療保健服務擴大到醫(yī)療資源不足的社區(qū)。除了能為病人提供便捷,還能提高人群健康水平。
假如你在國外旅行時拍了一張照片,智能手機的地理標記功能可以同時記錄時間和地點。若將這一特性整合到醫(yī)療診斷方法中,將有助于人們提高對疾病流行病學的認識。
除了在資源有限的情況下不能進行準確的癌癥分類外,這種方法也能根據(jù)需要,將有限的化療藥物進行更合理的分配。
智能手機如何支持分子診斷?
來自全世界的研究人員,發(fā)明了多樣化的技術來提高智能手機的分子診斷功能,這些技術包括熒光,全息攝影,和電化學等。
每個平臺都有各自的優(yōu)缺點,了解臨床需求和相關專業(yè)知識有助于確定合適的平臺,排除不可行方案。
全息攝影和對比增強顯微技術,通過達到所需的信噪比,實現(xiàn)更可靠的檢測。
智能手機早期在診斷領域僅作為顯微鏡來使用,提供便捷的檢測。實際上,這項功能需要專業(yè)病理學家作為最終用戶。但是,在資源有限的國家,病理學家稀缺,根本不具備可行性。
此外,來自兩位癌癥患者的兩張幻燈片在顯微鏡下看起來也許是一樣的,但是其各自臨床過程可能完全不同。
因此,將全息攝影技術開發(fā)重點放在腫瘤分子分析上,以便更好地評估潛在的生物學行為,改進診斷方法。
如選擇淋巴瘤和乳腺癌作為研究對象,可將智能手機作為捕獲數(shù)據(jù)的工具,并將它們獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?ldquo;云計算”工具。
當然,事先需安裝一個服務器,在幾秒內(nèi)對數(shù)據(jù)進行分析和重構,并將診斷結果發(fā)回智能手機。
如何通過陰影和智能手機突顯癌癥
“陰影”的使用是對全息攝影原理的一種運用。有點像用手操作的“皮影戲”,當光線照射一個物體時,光線會在一個特定的角度衍射。這就產(chǎn)生了一種獨特的全息模式(陰影),即固有的“噪音”。
云算法將這種噪聲重構成可識別的模式,從而確定標本中是否存在癌癥特異性標記。
如何使用全息技術實現(xiàn)癌癥篩檢
假設想要確定一個樣本細胞表面的雌激素受體表達量(雌激素受體表達量乳腺癌的重要信息),其表達水平直接決定患者是否接受激素治療。
在撒哈拉以南的非洲地區(qū),很多情況下無法對雌激素受體進行常規(guī)檢測或及時檢測。相比之下,在美國雌激素受體檢測項目是一項常規(guī)項目。
因此,一旦基于智能手機的移動平臺能在國外使用,人們就可以通過在智能手機攝像頭上方的一個小附件上放置一份乳房組織樣本進行檢測,不受醫(yī)療資源限制。
研究人員目前開發(fā)的智能手機診斷平臺通過在組織標本表面涂一層微小的塑料珠,這些微珠表面標記有雌性激素受體抗體。如果標本本身有表達雌性激素受體,那么抗體(連同附著的微珠)就會與之結合。
然后,將智能手機的光照射到標本,創(chuàng)造出全息模式。這些產(chǎn)生的數(shù)據(jù)被發(fā)送到“云計算”工具,并重建原始的細胞和微珠影像。
如果微珠上的抗體與標本上的雌激素受體結合,那么就能觀察到細胞與微珠在既定距離內(nèi)緊密相連。如果微珠上的抗體沒有與雌激素受體結合,將會看到微珠隨意排列,漂浮在細胞附近或周圍。
分子檢測與全息攝影。(a)由細針穿刺采集的癌癥細胞的全息分析示意圖。(b) 將全息圖重建為互補振幅和相位對比圖像。其中綠色代表微珠,紅色代表細胞。
可使用多重標記對更多感興趣的目標進行檢測。目前檢測結果可以在一個小時內(nèi)完成,相對于需要花費數(shù)天的常規(guī)病理檢測技術(在資源豐富的地區(qū))來說是一個巨大的進步。
全息技術如何被轉(zhuǎn)移到可穿戴設備上?
可穿戴設備目前尚處于早期研究階段,但在臨床實踐中具有很好的應用前景。以智能手表為例,它可用來存放和處理標本,還可用來接收和存儲信息。
正在開發(fā)的人工智能算法,用來分析數(shù)據(jù),這種算法對資源密集型計算需求不大。應用程序?qū)惭b在智能手表或眼鏡等其他可穿戴設備上。隨著其他技術的進步,未來的發(fā)展將令人振奮!
癌癥診療中面臨的挑戰(zhàn)
盡管目前與實驗室配置專業(yè)技術人員所耗費的成本相比占有絕對優(yōu)勢,但在不考慮資源配置的情況下,真正實現(xiàn)這些技術的普及應用,需要嚴格控制檢測費用,甚至每一項測試必須低于一美元。但這項檢測中所用的抗體就很昂貴。
正是意識到這一點,研究人員采用了更小尺寸的微珠和較少的標本(這樣抗體的用量也隨之減少了)來節(jié)省成本,并將抗體轉(zhuǎn)化成干粉,便于在室溫長期儲存(延長抗體的有效期)。
遵從醫(yī)療標準的同時,任何創(chuàng)新都應該與現(xiàn)有的臨床工作流程相結合,提高檢測總量,使更多人受益。
移動醫(yī)療設備帶來的積極影響
對醫(yī)療資源有限地區(qū)產(chǎn)生的影響將是革命性的。開發(fā)用戶友好登錄界面和低成本的即時服務平臺,授權社區(qū)開發(fā)可持續(xù)的診斷方案。在癌癥擴散前,對癌癥進行診斷是提高生存率的關鍵。
隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來,聯(lián)通外界為患者提供了利用強大的計算能力進行臨床分析的便利。人工智能和機器學習的使用只能從精確度和預測方面提高便利性。
隨著醫(yī)療變得越來越分散,醫(yī)療護理的重擔將逐漸落在病人自己身上。
通過微型設備、可穿戴設備和先進的生物傳感器,人們可以持續(xù)訪問健康數(shù)據(jù),進而了解自己的身體狀況。
這些健康數(shù)據(jù)可傳輸給醫(yī)生或?qū)<遥赏ㄊ褂盟惴ㄗ粉櫦膊?,實現(xiàn)真正的個體化醫(yī)療。
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