南方財經全媒體記者 陳思琦 深圳報道
可實時監測心率、血氧、步數的智能手環或運動手表，近年來廣受歡迎。但對新生兒而言，獲取這些運動數據可不容易。
據了解，我國NICU（新生兒重癥監護病房）使用的監護儀，通常是用穿戴式傳感器（電極片、血氧探頭等）監測新生兒生命體征，極易造成疼痛刺激，醫源性皮膚損傷發生率高達15.10%，其中胎齡<29周的早產兒發生率為36.80%。
如何破解新生兒醫源性皮損難題？
南方財經全媒體記者從南方科技大學獲悉，“深圳三院-南科大”醫工團隊經過兩年的持續攻關，攻克了光學生理監測技術在國產嵌入式芯片上的落地難題，成功研制出我國首個可用于居家嬰兒監護的脈氧監護機器人iBaby I20，僅通過一枚微小的攝像頭，即可非接觸地監測嬰兒心率、呼吸等生命體征。
去年，廣東省印發《關于推進衛生健康高質量發展的意見》，明確支持高水平醫院聯合高等學校和企業，加快研究攻關一批臨床醫學、生物醫藥領域關鍵核心技術。其中一個重點方向，即是豐富5G+醫療健康和醫學人工智能應用場景。
“把高校實驗室放到公司、放到醫院，所有的論文數據都來自一線，相當于做一件事，同時收獲學術、產業兩項成果，很好地避免了閉門造車。”近日，南方財經全媒體記者約訪了南科大生物醫學工程系副教授王文錦。
據王文錦介紹，深圳三院、南科大開創的“醫工交叉”產學研新范式，借鑒了歐洲“埃因霍溫”產學研模式，巧妙地縫合了學界與業界“兩張皮”。高校負責創新、企業負責轉化、醫院負責驗證，這種三位一體的聯合攻關模式將比“單打獨斗”更具效率、更有產業生命力。
（王文錦/左、盧洪洲/右，受訪者供圖）
攻關生命體征監測“非接觸”技術
在醫院，常見的心電監護儀為十二導聯，即在患者身上貼10-12個電極片來監測生命體征。新生兒較為脆弱，即使縮減為三導聯，也不可避免地會造成損傷。
不接觸新生兒皮膚，是否可能實現生命體征監測？
為此，深圳市第三人民醫院（南方科技大學第二附屬醫院）盧洪洲院長團隊、南方科技大學生物醫學工程系王文錦副教授團隊組成了“醫工交叉創新聯合體”，聯合深圳愛貝寶科技，獲批2023年深圳市重大技術攻關產學研項目，全力攻堅新一代非接觸生命監護技術。
經過兩年攻關，該醫工團隊成功研制出我國首個非接觸脈氧監護機器人iBaby I20。簡單來說，借助結構光生理成像原理，iBaby I20攝像頭可通過新生兒胸腔的起伏判斷呼吸，通過皮下3毫米的脈搏波信號推算心率。
非接觸監測如何保證精準度？王文錦向南方財經全媒體記者解釋道，傳統的穿戴式設備為單點監測，比如智能手環只是監測單手運動，而非接觸式解決方案為圖像陣列式監測，比單點監測更全面、更多維，還能捕捉到面部表情、肢體姿態等語義信息，使測量更精準。
另一方面，當人在醫療環境中，尤其在醫生面前時容易出現“白大褂效應”，即精神緊張、心率加快、血壓升高等現象，導致數據有偏差。非接觸解決方案則可實現居家、無感監測，更能捕捉到人的日常真實狀態。
（非接觸監測技術原理，受訪者供圖）
去年底，“深圳三院-南科大”醫工團隊首次在國際著名生物醫學光學期刊Biomedical Optics Express上發表原創臨床研究論文“Notch RGB-Camera based SpO2 Estimation: A Clinical Trial in A Neonatal Intensive Care Unit”（基于視頻光學的非接觸新生兒血氧監測），展示了國內首例在NICU完成的面向新生兒的非接觸血氧飽和度（SpO2）監測。
該論文顯示，NICU場景的非接觸SpO2監測裝置已在深圳三院完成22例新生兒臨床研究，具備非接觸式連續SpO2監測能力，以及對SpO2驟降的跟蹤能力。與邁瑞監護儀對標，該裝置的平均絕對誤差小于4%。
今年，醫工團隊又在IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics發表多中心臨床研究論文“Generalized Camera-based Infant Sleep-Wake Monitoring in NICUs: A Multi-center Clinical Trial”（基于視頻的新生兒睡眠覺醒監測），在廣東省4家三甲醫院完成了103例新生兒智能睡眠分期監測，獲得領域內最優的睡眠監測分期結果，相關算法技術已移植入iBaby I20產品。
根據Grand View Research數據，全球非接觸式生命體征監測市場份額預計在2025年達到約300億元人民幣。
以母嬰醫療監護場景為例，截至2021年，我國共有三甲醫院1441所，平均每家三甲醫院至少有20個暖箱床位。而市場上的接觸式嬰兒監護儀（邁瑞、飛利浦等）售價在15-20萬元/臺。按最低售價計算，這一市場也超過了43億元規模。
除了嬰幼兒智能監護，該項技術還可用于居家養老監護。艾瑞咨詢《2022年中國商業養老服務市場發展研究報告》顯示，到2026年，我國居家養老賽道規模可突破500億元。
王文錦介紹道，醫工團隊最新研發的i6SOS型號產品將增設“一鍵呼叫”核心模塊。老人可通過隨身攜帶的無線求助摁鍵一鍵呼叫監護人，還可聯系深圳三院醫生進行遠程問診，帶來更便捷、更及時的就醫體驗。
“醫工交叉”探路產業科技互促雙強
從“一老一小”的廣大市場需求出發，由高校負責創新、企業負責轉化、醫院負責驗證，“深圳三院-南科大”團隊開創了醫工交叉產學研新范式，助推高校科研成功走出“象牙塔”。
王文錦向南方財經全媒體記者透露，這一范式是在歐洲“埃因霍溫”產學研模式基礎上融入國內醫工特色形成的。2021年全職回國加入南科大之前，王文錦曾擔任荷蘭飛利浦研究院（總部）研究員、荷蘭埃因霍溫理工大學助理教授。
他觀察到，埃因霍溫作為歐洲科技重鎮，孕育了飛利浦、ASML等一大批優質企業，其主導思想即是產學研的高度融合，堅持“所有的科技創新都應由產業來驅動，所有的需求都應由業界提出”。
（“深圳三院-南科大”醫工交叉產學研模式，受訪者供圖）
而在我國，學界與業界曾是割裂的“兩張皮”，通常高校實驗室先做課題，企業再從中挑有市場前景的項目做轉化。由于許多臨床挑戰在實驗室里無法預知，“可能10個項目才能跑出來1個”。
去年底召開的中央經濟工作會議將“以科技創新引領現代化產業體系建設”置于2024年經濟工作九項任務之首，意味著產業能級的提升將越來越依靠前沿創新，“兩張皮”正逐漸縫合。
這其中，廣東省率先在“龍年新春第一會”提出擁抱新的“科學的春天”，用科技改造現有生產力、催生新質生產力，實現產業科技互促雙強。
“深圳三院-南科大”醫工交叉模式正是產業科技雙向促進的代表性成果。據王文錦介紹，高校、企業、醫院形成了三位一體的聯合攻關，三方從科學問題定義、產品研發設計、臨床需求解決等方面全流程參與，并在醫院科室和高校課題組之間實現了多層次深度融合，降低了溝通上的時間成本。
同時，三方形成科研與轉化成果的共享機制，旨在開展有明確轉化目標、有科學價值輸出、有產業生命力的前沿創新研究。
這是一種三方共贏的合作模式。對企業而言，非接觸生命監護技術具有可觀的市場需求；對高校和醫院而言，該醫工團隊兩年內已發表40余篇高水平SCI期刊論文和國際會議論文，還獲得了科技部國家重點研發計劃（青年科學家）、工信部人工智能醫療器械創新任務、國家自然科學基金海外優青、原創探索計劃等政府項目資助。基于醫工創新轉化成果，王文錦入選了《科學中國人》2023年度全國科技新銳20人。
“所有的論文數據都來自一線，相當于做一件事，同時收獲學術、產業兩項成果。我也要求學生們培養這樣的思維模式，必須站在醫生、患者的角度思考技術怎么優化，避免閉門造車。”王文錦說。
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