人工智能醫(yī)療器械是指基于“醫(yī)療器械數(shù)據(jù)”，采用人工智能技術實現(xiàn)其預期用途(即醫(yī)療用途)的醫(yī)療器械。感知技術是人工智能醫(yī)療器械的關鍵技術之一。
基于醫(yī)療器械采集產(chǎn)生客觀數(shù)據(jù)是最主要的感知方式
醫(yī)療器械使用目的在于能夠對某些疾病起到預防、診斷、治療和監(jiān)護的作用，對人體樣本進行檢測等，最終輔助醫(yī)生更好地治療病患，直接或間接地作用于人體，采集人體信息，產(chǎn)生具有醫(yī)療用途的客觀數(shù)據(jù)。
根據(jù)醫(yī)療器械所采集信息的種類可將醫(yī)療器械大致分為三類：一是醫(yī)學影像設備，借助放射成像技術、磁共振成像技術、超聲成像技術等，生成與人體內部結構有著空間和時間對應關系的影像信息，設備主要包括CT/MRI、PET、SPECT、內窺鏡、超聲、眼底照相機等;二是醫(yī)用電子設備，借助傳感器、導聯(lián)線等對人體生物物理信號進行長期或短時間的監(jiān)測診斷，并將信號圖形化或數(shù)值化，設備主要包括心電監(jiān)測儀、腦電監(jiān)測儀、血壓儀、無創(chuàng)血糖儀等;三是體外診斷設備，利用光電比色法原理、光學掃描原理、基因測序技術等對人體樣本(血液、組織等)在人體之外進行檢測，進而獲得診斷信息，設備主要包括生化分析設備、微生物分析設備、分子生物學分析設備等。醫(yī)療器械采集具有醫(yī)療用途的客觀數(shù)據(jù)在很大程度上改善了患者護理效果，提高了診斷準確性，便于癥狀跟蹤。而人工智能與醫(yī)療器械的結合，在進一步提高醫(yī)療數(shù)據(jù)采集效率與準確性的同時，改善了對醫(yī)療數(shù)據(jù)的分析功能。
基于可穿戴設備的數(shù)據(jù)采集技術是重要的感知手段
可穿戴設備是在計算機及電子產(chǎn)品小型化、便攜化的趨勢下誕生和發(fā)展起來的，是一種可直接佩戴/穿戴在身上或貼附在皮膚表面、整合到衣服或配件上的便攜式設備。
可穿戴設備利用硬件設備采集人體生理數(shù)據(jù)，在軟件支持下感知、記錄、分析、調控、干預甚至治療疾病或維護健康狀態(tài)，實現(xiàn)生命體征數(shù)據(jù)化，可通過長時間的穿戴實現(xiàn)用戶體外數(shù)據(jù)或生理參數(shù)的連續(xù)采集;還可借助軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測、采集和傳輸，通過云端將患者和醫(yī)生銜接起來，將患者的健康數(shù)據(jù)實時同步給醫(yī)生，及時開展后續(xù)診療或病情干預，釋放醫(yī)療資源，減少就醫(yī)次數(shù)，降低醫(yī)患雙方治療成本。此外，醫(yī)療機構及地方衛(wèi)生部門可通過可穿戴設備獲取海量用戶健康數(shù)據(jù)，促進醫(yī)療政策科學決策。
可穿戴設備結合人工智能技術，在可穿戴性、可移動性、可持續(xù)性的基礎上，同時具備簡單操作性、可交互性的特點?？纱┐髟O備按照產(chǎn)品形態(tài)分為四類：一是以手腕支撐為代表，如智能手環(huán)、腕式血壓計等;二是以腳部支撐為代表，如智能鞋、智能鞋墊等;三是以頭部支撐為代表，如智能眼鏡、無線耳機等;四是智能服裝、書包、拐杖、配飾等各類非主流產(chǎn)品形態(tài)，如智能體溫貼等。隨著人工智能技術及傳感器技術等的不斷發(fā)展，可穿戴設備正逐步向醫(yī)用級產(chǎn)品靠攏，在實現(xiàn)不間斷連續(xù)生理指標監(jiān)測的同時，數(shù)據(jù)采集準確性及數(shù)據(jù)處理分析能力也在不斷加強，在運動健康、醫(yī)療監(jiān)護等場景有著廣闊的應用前景。
運動捕捉技術對人體運動姿態(tài)進行感知
運動捕捉技術主要借助運動捕捉系統(tǒng)對運動物體關鍵點在真實三維空間中的運動軌跡或姿態(tài)進行實時測量和記錄，并通過處理軟件在虛擬三維空間中重建運動模型，對動作進行時空參數(shù)和運動學參數(shù)分析，探索運動規(guī)律。運動捕捉系統(tǒng)主要包括傳感器、信號捕捉設備、數(shù)據(jù)傳輸設備及數(shù)據(jù)處理設備四部分。根據(jù)工作原理不同，可分為光學式、機械式、電磁式、聲學式和基于視頻的捕捉系統(tǒng)。
人工智能技術的發(fā)展，使得運動捕捉系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理更準確、效率更高，并逐步應用于醫(yī)療領域。運動捕捉技術在康復領域的應用主要包括人體步態(tài)分析、靜態(tài)體姿分析、運動數(shù)據(jù)獲取等。其中，步態(tài)分析是研究康復治療過程中患者運動狀態(tài)最常用的技術手段之一。在步態(tài)分析中結合運動捕捉技術，可以實時監(jiān)護捕捉患者的運動狀況，提高空間定位的精準性，量化數(shù)據(jù)并進行分析，將結果傳輸給醫(yī)生，輔助醫(yī)生進行評估及康復方案制定，彌補了患者康復過程中沒有準確性數(shù)據(jù)，醫(yī)生只能通過周期性觀察及經(jīng)驗進行康復評估的缺陷。
融合AR/VR 的腦機接口技術提升感知能力
人工智能和腦科學融合發(fā)展為機器智能與人類智能的融合提供了可能，實現(xiàn)腦機智能融合的關鍵技術就是人腦與機器之間的信息交互，即腦機接口。腦機接口在大腦與外部環(huán)境之間建立一種全新的不依賴于外周神經(jīng)和肌肉的交流與控制通道，從而實現(xiàn)大腦與外部設備的直接交互。該技術能夠在人腦與外部環(huán)境之間建立溝通以達到控制設備的目的，進而起到對人體信息的監(jiān)測作用。
腦機接口技術根據(jù)腦信號采集方式不同分為侵入式和非侵入式兩種。非侵入式通過附著在頭皮上的穿戴設備測量大腦的電活動或代謝活動，無須手術，安全無創(chuàng)，目前應用相對廣泛，但是空間分辨率較低，且受大腦容積導體效應的影響，傳遞至頭皮表面時衰減較大，易被噪聲污染，信噪比低。侵入式腦機接口需要采用神經(jīng)外科手術方法將采集電極植入大腦皮層、硬腦膜外或硬腦膜下直接記錄神經(jīng)元電活動，信號衰減小，信噪比和空間分辨率高，但屬有創(chuàng)傷植入，技術難度大，存在繼發(fā)感染可能性，目前仍有待深入研究，突破相關技術瓶頸。腦機接口技術通常與AR/VR 技術相結合，創(chuàng)建腦機接口同步閉環(huán)感知反饋系統(tǒng)，模擬產(chǎn)生三維空間的虛擬場景，患者可利用大腦皮層信號完成肢體控制，并在三維空間中完成運動，同時通過 VR 向用戶進行視覺反饋，完成障礙康復。
京公網(wǎng)安備11010802046783號
