文｜觀察未來科技
不是所有傷口都能夠快速愈合。比如，糖尿病會干擾傷口愈合過程，減緩傷口愈合速度，這可能會導(dǎo)致感染和潰爛；燒傷的傷口往往也愈合得很慢，這種在 8-12 周內(nèi)都無法自行恢復(fù)至正常功能的解剖型傷口就被稱為慢性傷口。
今天，慢性無法愈合的傷口已經(jīng)成為了一個巨大的醫(yī)療負擔(dān)。據(jù)報道，為了治療由于慢性傷口所帶來的并發(fā)癥，全球每年耗費將近 250 億美元。并且，慢性傷口的無法自然愈合，使得患者只能長期忍受無法愈合的慢性傷口帶來的組織感染、功能障礙，嚴重時甚至?xí)虿l(fā)癥致死或致殘。
面對慢性傷口愈合難的問題，智能繃帶正在悄然流行，科學(xué)家們試圖通過開放這種無線可穿戴的生物電子系統(tǒng)，讓慢性傷口的治療更容易、更有效、更便宜。
智能繃帶，不只是繃帶
顯然，當一個人受傷時，治療的目標就是盡快讓傷口愈合，如果愈合較慢，傷口就會很容易受到感染。
這是因為，健康的人體皮膚上寄居著大量的細菌，而且在出現(xiàn)傷口后，它們會迅速聚集在皮膚的傷口處，例如金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和大腸桿菌（Escherichia coli）。如果細菌從傷口入侵我們的身體，并在體內(nèi)傳播，就有可能造成死亡或永久性傷害，除非它們能被盡早發(fā)現(xiàn)。
甚至，在最極端的情形下，嚴重感染的肢體可能需要截肢。尤其是對于糖尿病患者來說，感染很難治療，也會帶來一系列其他風(fēng)險。
美國有近30萬人患有糖尿病，其中約15%至25%的人在某個階段會患上糖尿病足潰瘍。由于糖尿病會導(dǎo)致神經(jīng)損傷、麻木問題，因此糖尿病患者也可能會出現(xiàn)水泡或小劃痕，而這些水泡或小劃痕不會被注意到，也不會被治療。由于高葡萄糖水平會使毛細血管壁變厚，血液循環(huán)減慢，這些傷口會更難愈合。這就可能讓很小的傷口演變得更危險。
目前，盡管有一些其他方案來干預(yù)傷口愈合，比如引入生長因子、細胞外基質(zhì)。但是這些方法都是被動的，并不會主動應(yīng)對組織環(huán)境的變化。傳統(tǒng)繃帶無法知道傷口愈合情況，有時解開繃帶，才發(fā)現(xiàn)藥物無效，傷口還在潰爛。并且，過高的開發(fā)成本，以及監(jiān)管、制造、使用上的障礙使得這些方法并不能完全解決慢性傷口帶來的所有問題。
與此同時，已有的研究又表明，電療可以加速皮膚傷口的閉合，且這一方法具備同時檢測傷口狀態(tài)的可能性。雖然在歷史上，臨床醫(yī)生曾使用過電刺激療法，但通常需要借助有線且笨重的設(shè)備，只能在醫(yī)院的監(jiān)督下使用。為了設(shè)計一款可在家全天候佩戴的更舒適的產(chǎn)品，來自西北大學(xué)的研究團隊開發(fā)出了一種小而靈活的智能電子繃帶。
這是第一個能夠提供電療的生物可吸收繃帶，也是第一個智能再生系統(tǒng)，該系統(tǒng)的一側(cè)包含兩個電極（鉬電極）：一個小型的花朵狀電極位于傷口的正上方，另一個環(huán)形電極位于健康組織上，環(huán)繞整個傷口。
該設(shè)備的另一側(cè)包含一個能量收集線圈，用于為系統(tǒng)供電，以及一個近場通信（NFC）系統(tǒng)，用于實時無線傳輸數(shù)據(jù)。研究團隊還在該智能再生系統(tǒng)上安裝了可以評估傷口愈合情況的傳感器。
研究團隊在糖尿病小鼠模型上進行了實驗，結(jié)果顯示，每天只需進行30分鐘的電刺激，能夠?qū)谟纤俣燃涌?0%。電刺激吸引了新細胞遷移到傷口并在傷口部位再生皮膚組織，新的皮膚組織包括新的血管，炎癥也得到了抑制。
除了將傷口愈合的速度提高30%，這種新型電子智能繃帶還能主動監(jiān)測愈合過程，并在傷口愈合后能夠無害地將位于體內(nèi)的電極組件溶解。對此，負責(zé)該項研究的工作人員表示，這種新型電子智能繃帶可以為糖尿病患者提供強大的并發(fā)癥治療和監(jiān)測工具。
成為移動醫(yī)療的最佳入口
近年來，關(guān)于智能繃帶的技術(shù)突破越來越多，除了近日西北大學(xué)開發(fā)的智能電子繃帶外，不久前，斯坦福大學(xué)團隊也開發(fā)出一種集成無線傳感和刺激的智能繃帶，能夠減少瘢痕形成、促進傷口愈合，同時監(jiān)測傷口的愈合進展。
這款智能繃帶由電子層和水凝膠層組成，電子層僅厚100微米，由天線、微控制器、電刺激器、生物傳感器等組成，它被安裝在具有粘性、加熱即可剝離的水凝膠層上。生物傳感器能夠通過皮膚的導(dǎo)電性和溫度變化來監(jiān)測傷口的愈合和感染情況。當監(jiān)測到傷口愈合較慢時，智能繃帶就會通過電刺激促進細胞抗炎和生長基因的激活，并促使更多抗炎巨噬細胞向傷口遷移，從而促進傷口的愈合。
這項研究提供了一種新型的自動化治療方式，雖然目前距離投入實際使用仍有很多障礙，但研究人員認為它能為慢性傷口病人和醫(yī)護帶來很多便利。
智能繃帶也好，智能手表也好，其他的無線可穿戴的生物電子系統(tǒng)也好，這都讓我們看到一個事實，就是可穿戴智能設(shè)備在醫(yī)療方面的無限潛力——實際上，醫(yī)療就是可穿戴設(shè)備最具前景的應(yīng)用領(lǐng)域，其次才是健身和娛樂。
當前，可穿戴設(shè)備正為醫(yī)療器械行業(yè)帶來一場革命，即從微型化到便攜化，最后到可穿戴化，不但可以隨時隨地監(jiān)測血糖、血壓、心率、血氧含量、體溫、呼吸頻率等人體的健康指標，還可以用于各種疾病以及傷口的治療。
將可穿戴設(shè)備應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)的優(yōu)勢是顯而易見的，其中，可穿戴設(shè)備將取代智能手機的最大優(yōu)勢就在于，它能在真正意義上解放我們的雙手，成為移動網(wǎng)絡(luò)新的輸入和輸出終端。我們不需要打字、動作、發(fā)聲等傳統(tǒng)的任意一種輸入方式，只需將可穿戴設(shè)備，比如智能手表戴在手腕上就可以完成輸入?？纱┐髟O(shè)備的輸入信號已經(jīng)變成了人體的心跳速度、卡路里、血糖、腦電波等等。
另一方面，可穿戴設(shè)備能夠不間斷地監(jiān)測我們的健康數(shù)據(jù)，只要我們的身體還在運行，那么可穿戴設(shè)備就能不間斷地通過內(nèi)置的傳感器將數(shù)據(jù)記錄并進行轉(zhuǎn)換分析。或許當前，我們所熟悉的可穿戴設(shè)備，還是智能手表、智能手環(huán)之類的產(chǎn)品，但未來可穿戴設(shè)備的發(fā)展方向必然是與人體自然融合，不被人體察覺到它們的存在。比如嵌入所有的衣服、鞋子里，甚至人體內(nèi)部。
與此同時，隨著當前傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云存儲和大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)不斷實現(xiàn)新的突破，并進行集成創(chuàng)新，相互融合，可穿戴設(shè)備還將成為移動醫(yī)療的最佳入口。未來，智能手環(huán)能夠時刻跟蹤人體各項體征數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)首先由設(shè)備記錄，接著通過互聯(lián)網(wǎng)、云、移動健康平臺等生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的配套建設(shè)，對數(shù)據(jù)進行分析反饋，為人們提供有針對性的健康建議，幫助用戶預(yù)防疾病，或者為有診療需求的用戶推薦相應(yīng)的醫(yī)療資源。
智能繃帶或許只是這場變革中的一小環(huán)，但智能繃帶不斷突破的背后卻預(yù)示著醫(yī)療走向未來的一大步。