陈根:防疫黑科技

时间:2020-04-20 09:19 作者:佚名 分享到:

2003年非典爆发时,互联网发展正处于初级阶段,基础设施还不完善,大数据尚未流行,人工智能和机器人对一般人来说,仍然只是科幻电影中的桥段。17年过去,当疫情重临,互联网环境已经发生了乘数级巨变,我们也进入了大数据时代。

智能体温计自动识别体温异常,防控机器人排查人口流动情况,AI“医生”通过算法助力抗病毒药物和疫苗研发,智能医疗辅助医生进行CT影像诊断,苹果谷歌联手利用全球30亿手机筛查新冠密切接触者……回溯在2013年我提出了智能穿戴将会是下一轮商业浪潮,时至今日,随着5G技术的到来,以及我们的医疗和科技的水平在这几年内的快速发展,可以说智能穿戴的商业浪潮因为疫情的到来正在成为新的浪潮。

近日,研究人员正试图确定一个智能戒指是否可以帮助他们监测与预测COVID-19在医护人员中的爆发。299美元的Oura Ring就是这款设备。与其他可穿戴设备和智能手表不同,这款戒指可以监测一些额外的健康参数,可以捕捉身体信号,如静止心率、(心率变异性)、体温和卡路里燃烧等。其中最突出的一点是发烧传感器,它可以监测到体温的变化,而发烧是COVID-19的常见症状。这些技术的融入与发展,主要是得益于近几年智能科技产业链技术的不断成熟,以及与智能医疗相关的硬件技术不断成熟。

据外媒BGR报道,要正确诊断新型冠状病毒感染,唯一的方法是通过专门的检测方式来诊断,检测试剂盒便是这个专门的检测方式,试剂盒从原理上分为核酸检测和抗体检测。

核酸检测的原理是实时定量PCR(全称聚合酶链式反应),PCR能够对微量的核酸进行快速的扩增,在获得潜在病人的鼻咽拭子、痰液、肺泡换洗液等有可能包含病毒的部分后,找到里面病毒的核酸来达到检测的目的。但实际情况中样本内还有正常的人体细胞,可能存在的其他细菌,病毒,对检测结果进行干扰,于是通过PCR策略对需要的核酸片段进行特异性的扩增,当扩增出现大量样本时,自然能够准确判断检测结果。

PCR在感染初期即可检测,但也由于高标准和高需求的现实矛盾,自然而然地导致了前期的检测能力不足。RNA病毒的特性使得病毒的特征基因变异更为容易,这也一定程度导致了前期的简易试剂盒中的假阴性现象。

抗体检测的对象是人体内产生的对抗病毒的免疫球蛋白:当一种新病毒入侵人体时,免疫系统会马上发动起来。首先赶到现场的是名为免疫球蛋白M(IgM)的一类抗体分子。它们与病毒表面的蛋白质结合使其失活,并把它标记出来供巨噬细胞破坏。几天后,系统会产生第二种抗体——免疫球蛋白G(IgG)来继续战斗。IgM昙花一现,在血液中留存三到四周后消失。但IgG构成的免疫则要持久得多,可能持续多年乃至终生。

抗体检测引发注意的信号有三种。IgM单阳性表示该人在近日(也许是目前)被感染。IgM和IgG同时阳性,表示使用者在过去一个月中的某个时刻被感染。IgG单阳性意味着感染在一个多月前发生,因此使用者现在应该对感染免疫。阴性结果可能意味着没被感染,尽管这也可能意味着处于感染太早的阶段而尚未出现抗体,因为IgM通常在感染开始后7到10天才出现。

抗体检测的试剂盒只需要取患者的血液,滴到试纸上,5-10分钟就可以得到较为准确的结果。但是原理上,抗体检测需要人体先产生一定的免疫反应,在感染后14-21天左右才能成功检测,而核酸检测则是直接判断患者身上有没有病毒,在感染后1-2天即可成功检测。

SARS-CoV-2抗体检测已在中国、新加坡和韩国做了有限数量的部署。美英等国已从中国购买了数百万套抗体检测试剂盒用于本国,世界各地的公司还研发了另外几种试剂盒。但还没有哪一种方法被批准广泛使用,因为尽管这类检测试剂盒比较容易制造,但要确保它们给出有用和可靠的结果仍需要大量的工作。

这也导致了对于新冠病毒的检测相对滞后,而在实际操作层面,只有对人群进行大规模的测试,才能够获取足够的数据,从而做出正确的决策。

美国疫情爆发的初期,由于病毒检测试剂问题频出、病毒检测不到位等原因,美国疾控中心饱受质疑和诟病。3月28日,美国消费者新闻与商业频道(CNBC)详细分析了美国在新冠病毒检测上落后的原因。报道认为,美国在控制疫情的过程中,病毒检测做得不到位,是由检测试剂供应不足和官方原因共同造成的。

病毒检测实际上是一项较为基础的检测技术,但美国却在此陷入了瓶颈。原因首先在于,美国食品和药物管理局仅批准了少量用于新冠病毒检测的试剂盒,且这些试剂盒存在一定质量问题。

当检测试剂盒出现质量问题后,美国疾控中心只能重新派发试剂盒,并提出替代方案,这一定程度上延误了病毒检测。此外,由于美国疾控中心的试剂盒只分发给公共卫生实验室,致使学术实验室、商业实验室等无权参与病毒检测,无法满足民众的检测需求。

美国疾控中心初期对于接受新冠病毒检测的标准过于严苛。例如,美国疾控中心规定,只有出现发热、咳嗽、呼吸困难等症状的患者,或与新冠肺炎患者有过密切接触的民众才能接受检测。虽然疾控中心后期放宽了检测标准,但各州的检测标准不统一,检测标准仍不明确。

随着疫情的蔓延,美国虽然一直在努力提高检测能力,但不仅试剂盒短缺,检测所需的基本材料,比如拭子、吸量管等在多个州也濒临消耗殆尽的局面。截至目前,美国累计确诊超53万,累计死亡达到2万人以上。

新冠“假阴”“复阳”等表象依旧扑朔迷离,想要在前期对新冠感染进行预测,想要控制住疫情扩散,那就更需要重视隐性感染率,即“无症状感染”对社会的影响,这些都是目前抗疫亟待解决的难题。

智能戒指的研究为现阶段的抗疫提供了一个新的技术角度,有望助力预测新冠症状,Oura Health与西弗吉尼亚大学洛克菲勒神经科学研究所和西弗吉尼亚大学医学部合作进行了这项研究。使Oura Ring智能戒指不仅可以测量身体症状中体温升高的发病情况,还可以通过整体性观察个体,将生理测量与心理、认知和行为生物测量相结合,如压力和焦虑等,从而超越了这一点。

随着互联网医疗技术与体系的不断成熟,以及5G技术的到来,在基础设施与技术上保障了智能穿戴设备在形态与技术层面,成为了智能医疗的核心载体。也就是说智能戒指的出现,不仅解决的是人体生命体态特征的监测问题,对于当下的新冠病毒,以及未来可能出现的一些病毒的防控都具有重大的意义,能随时随地的监测、追踪我们每个人的健康状况。在无症状感染的情况下,这种借助于生命体态特征整体性的监测方法可以提供早期和更全面的评估,并且能跟踪无症状感染者的身体特征变化。借助于智能戒指与互联网医疗大数据的融合,这种时实的监测、分析,再借助于AI大数据的分析技术,可以时刻预测发烧、咳嗽、疲劳以及其他与病毒感染相关的身体症状的发生。

可以预见,随着这次人类疫情大灾难的发生,智慧医疗与互联网医疗将会成为各国重点关注与发展的一项医疗项目,这其中最重要的就是可穿戴医疗设备的发展。如果没有可穿戴医疗这一终端设备,智慧医疗能实现的只是一个简单的医疗管理系统,无法实现人体健康的实时监测与管理。智能戒指的出现让我们看到的不仅仅是智能戒指这一产业的机会,更重要的是让我们看到智能穿戴产业将会进入新一轮的爆发期。

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