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以智慧手機為基礎之定點照護檢驗(POCT)成長機會 Smartphone-based Point-of-care Testing— Innovations and Growth Opportunities
2024/06
Frost & Sullivan
www.frost.com
一、智慧手機定點照護檢驗(POCT)需求與類型
智慧手機定點照護檢測(POCT)方案,根據應用需求可分類慢性病診斷與傳染病診斷與其他等類別。在傳染病方面,涵蓋了新冠肺炎、耳部感染、泌尿道感染等多種病症。而慢性病診斷則包括心血管疾病、糖尿病監測、癌症等。此外,還有專門針對婦產科、眼科和傷口護理的檢測等,這些檢測工具透過智慧手機提供迅速而方便的醫療支援。

(一)需求
智慧手機定點照護檢驗的需求源於醫療診斷去中心化的趨勢,取代傳統大型、昂貴且資源密集的實驗室診斷方式。此技術利用智慧手機內建或外接的感測器,例如:攝影鏡頭、心率偵測器,結合雲端運算和人工智慧算法,實現可攜性、低成本且無線的診斷平台。

它不僅適用於臨床診斷,還可用於自我健康監測,特別有利於偏遠地區和資源有限的環境,使醫生、患者能更快速、更經濟地進行健康監測和疾病診斷,進而滿足家庭診斷、遠程醫療和社區健康篩查等多樣化需求。

(二)優勢
智慧手機定點照護檢驗(POCT)結合了智慧手機的多功能性和生物感測模組。這種檢測方式不僅成本相對低廉,且容易取得,相較實驗室診斷更具經濟性和可及性。

此外,智慧手機還具備諸多特色,包括:能提供精確影像資訊的高品質相機、強大的作業系統和內建感應器、用戶友善的介面、大容量數據儲存、能實現即時結果的快速處理能力,以及能透過無線數據傳輸技術和行動網路實現網路連接。這些特點使智慧手機成為理想的POCT診斷平台。

(三)技術
智慧手機定點照護檢驗的技術主要分為兩大類:基於內建感測器的診斷技術和倚靠外部感測器的診斷技術。這兩類技術皆能在無需傳統實驗室設備的情況下進行有效的健康監控與病理診斷。

內建感測器方面,以相機為基礎的診斷技術最為突出,可用於影像學、顯微鏡檢查等多種檢測方式。例如:通過智慧手機相機可進行血液樣本的顯微鏡檢查;而外部感測器技術如側流分析/試紙和超音波感測器,則是通過與智慧手機連接來分析生物樣本,實現快速和精確的診斷。

(四)檢測標的
智慧手機定點照護檢驗的檢測標的類型主要分為體內和體外,兩大類各有優勢,共同擴展了智慧手機在醫療診斷領域的應用範圍。體內檢測無需採集樣本,直接利用智慧手機的內建或外接感測器來檢測健康參數或疾病生物標記。例如,可透過相機影像、聲音記錄或運動感測來診斷和監測健康狀況。

體外檢測則需要收集血液、尿液等生物樣本,並使用智慧手機進行分析。這類檢測通常在微流體裝置或側流測定等外部設備上進行,可用於檢測代謝物、核酸、荷爾蒙等生物標記。

二、智慧手機慢性定點照護檢驗(POCT)技術分析
智慧手機定點照護檢驗(POCT)在慢性病管理方面的技術需求方面強調早期診斷和頻繁監測的重要性,要求檢測方法快速、經濟且準確。同時,也強調便攜性和無線功能等服務嘉惠偏遠地區。

(一)技術需求、影響
由於慢性病在全球造成重大健康負擔,迫切需要能夠進行早期及無症狀前診斷的便攜式設備。智慧手機的使用,通過其內建感測器和外接裝置,提供了一個成本低廉且操作簡便的解決方案,使得即使在資源有限或交通不便的地區也能進行有效的慢性病篩檢和監控。

此外,智慧手機結合人工智慧和機器學習技術的應用程式,能進一步提升診斷的準確性和效率,也進而降低了重複就診和確認性測試的需求。目前多家公司已推出商業解決方案,並不斷透過整合數位技術來優化產品

(二)檢測技術
在不同疾病檢測中的技術應用方式各有特色。以心血管疾病為例,可利用智慧手機相機分析面部反射光,通過AI算法分析血壓、心率等多項指標。另外,外接心電圖設備可記錄心臟電生理活動,協助診斷和監測心臟狀況。

在聽力障礙檢測方面,可通過耳機和專門軟體進行聽力測試,或使用連接智慧手機的耳鏡進行內耳成像檢查。至於中風診斷,智慧手機的相機和動作感應器可用於測量面部對稱性、言語障礙和手臂無力等症狀,而外接的可穿戴腦電圖設備則可記錄大腦電活動,為中風診斷提供重要數據支持。

三、智慧手機傳染病定點照護檢驗(POCT)技術分析
在傳染病診斷領域,智慧手機定點照護檢驗技術的需求主要源於快速準確診斷的迫切性。

(一)技術需求、影響
傳統診斷方法存在症狀相似、確診時間長等問題,常導致抗生素濫用。智慧手機技術的應用有望在護理點提供實驗室品質的診斷結果,實現疾病早期診斷和精準治療。

其影響包括:促進抗生素的有效使用,減輕醫療體系的壓力,並降低患者經濟負擔。目前研發重點包括智慧手機顯微成像、核酸檢測和AI算法應用等,但目前多數傳染病的商業解決方案處於仍在開發中的狀態。

(二)檢測技術
智慧手機定點照護檢驗技術在不同疾病的檢測技術各有特色,並提高了疾病診斷的便捷性和準確性。以新冠肺炎為例,可通過智慧手機麥克風記錄咳嗽和呼吸聲音,再使用AI應用程式分析來進行初步診斷。同時,還可結合外部抗原測試裝置,利用智慧手機相機捕捉顏色變化,並通過AI算法進行定性或定量分析。

對於呼吸道感染,除了使用麥克風記錄聲音外,還可配合外部分子診斷設備,如LAMP或PCR裝置,使用智慧手機讀取結果。皮膚感染的檢測則主要依靠智慧手機相機拍攝感染區域,再通過AI識別不同類型的皮膚感染。

四、代表性案例
(一)健康數據平台
開發廠商:Binah.ai
主要利用遠距光體積變化描記圖法,通過分析35-60秒的自拍影像來獲取,例如:血壓、心率、呼吸率、血氧飽和度等多項生理指標,還能評估交感神經壓力、副交感神經活動等更深入的指標。此外,該平台還可以檢測糖化血色素,甚至具備跌倒檢測功能。

這種技術可應用於心血管疾病、肺部疾病、神經系統疾病的診斷和監測,以及一般健康狀況的評估。它特別適合家庭監測、現場檢查和遠距照護,為慢性病管理和日常健康監測提供了便捷有效的解決方案。

(二) 性傳染病檢測應用程式
開發廠商:HeHealth
這款應用主要用於檢測性傳染疾病和陰莖健康問題。其核心技術是基於人工智慧的圖像分析。用戶使用智慧手機相機拍攝陰莖圖像,以檢測多種性傳播疾病和陰莖癌,準確率在65%到96%之間。

應用程式能夠立即提供初步診斷和建議,並在24小時內由醫生提供詳細分析和後續步驟。這種技術特別適合家庭自測,為用戶提供了一種隱私、便捷的性健康檢查方法。

(三) 便攜式超音波裝置Butterfly iQ3
開發廠商:Butterfly Network

這是一款基於半導體技術的全身超音波系統,僅需一個探頭就能產生高品質的醫學影像。它只需插入智慧手機或平板電腦即可供電和顯示影像,整合了雲端平台用於計費、文件管理。設備啟動只需5秒,可持續掃描長達2小時。

它可用於診斷心血管疾病、呼吸系統疾病、癌症,還可進行器官健康評估和孕期檢查。它特別適合在病床邊使用,提高了醫療診斷的便利性和效率。該設備已獲得FDA 510(k)許可,證明了其安全性和有效性。

(四) 血液監測系統Aina
開發廠商:Jana Care
該系統使用塗有乾燥試劑的試紙,採用免疫分析、酶分析或化學親和分析原理,利用比色法和螢光檢測技術測量多項重要血液指標,如糖化血色素、血糖、血紅素和血脂數值。

檢測結果通過Aina通用讀取器讀取並在智慧手機上顯示,還可傳送給醫生進行遠程監控。這個系統適用於初級保健篩查和家庭監測等多種場合,主要用於糖尿病和心血管健康評估。目前,Aina系統已獲得FDA許可和CE認證,並與西門子醫療達成獨家營銷協議,顯示了其高度的可靠性和市場認可度。

(五)血壓測量應用程式OptiBP
開發廠商:Biospectal
這款人工智慧的血壓測量應用程式操作簡單,只需將手指放在智慧手機攝像頭上約30秒,通過智慧手機相機記錄指尖血容量變化產生的光學脈搏波,再利用AI算法將這些數據轉換為血壓測量值。

OptiBP主要用於高血壓或低血壓的檢測和監測,特別適合自我監測和近患者監測場景。該應用已獲得CE認證,證明其符合歐洲安全、健康和環境保護標準,顯示了其在醫療設備市場的可靠性。
五、成長機會

(一) 診斷人工智慧的進步,機器學習和深度學習演算法
這些先進算法能夠提高診斷準確性並加快處理速度,特別是在處理咳嗽聲音和患者影像等數據時表現出色。大型語言模型如ChatGPT的發展,更有望推動基於智慧手機的多模態AI診斷,實現更全面、個性化的診斷。然而,這些技術仍處於早期階段,需要謹慎使用和進一步驗證。

為了保持競爭力,智慧手機POC檢測解決方案提供商需要與AI開發商建立廣泛合作,快速整合先進算法。這種技術不僅限於醫療領域,還可應用於保險等其他行業,為風險評估和成本控制提供新的解決方案。

(二) 5G網路連接
5G網路的高頻寬和可靠性將支持智慧應用程式不間斷使用、遠程監控數據傳輸、與其他AI/ML物聯網感測器的多模態診斷,以及大數據分析。特別是在資源有限的偏遠地區,5G網路可以提高診斷的可及性。

為此,智慧手機診斷應用提供商需要開發利用5G網路能力的新解決方案,如創新整合物聯網感測器、算法和數據分析,以及開發先進的遠程監控平台。同時,改善偏遠地區的5G覆蓋也是當務之急。這不僅是診斷技術的需求,也為網路提供商創造了新的成長機會。

(三) 視覺感測器的進步
相機硬體的微型化和品質提升,結合AI技術,大大增強了智慧手機的光學感測能力。例如:三星等公司已在相機感測器中加入AI功能。神經形態視覺感測器和混合視覺感測器等先進技術有望進入智慧手機領域。這些技術可應用於微流體裝置中的快速粒子檢測和跟踪等領域。

為此,智慧手機診斷提供商應專注於利用新興智慧手機功能開發創新解決方案。先進的視覺感測器將提高智慧手機基於運動感測、顯微鏡和光電容積描記法的診斷準確性。同時,智慧手機製造商和診斷開發商之間的戰略合作將促進有針對性的研發和加速商業化,為雙方創造新的成長機會。

(四) 對整體健康和保健的需求增加
智慧手機定點照護檢驗不僅滿足了預防性醫療保健的需求,還通過遠程患者監測和及時干預提高了自我健康測試的安全性。許多解決方案如Nix Biosensors、HeHealth和Healthy.io不僅提供健康狀況診斷,還提供可執行的健康方案、後續步驟指導、醫生/醫院推薦和治療追蹤。

為把握這一成長機會,關鍵參與者應開發能夠檢測多個相關參數並提供健康建議的AI驅動解決方案,同時與醫生和醫療系統建立廣泛合作,以優化成長機會。
黃聖筑
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