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在医疗科技的前沿,名为“a-Heal”的可穿戴设备正通过整合人工智能(AI)和生物电子技术,革新伤口治疗的方式。这款由加州大学圣克鲁兹分校工程师设计的设备,旨在优化伤口愈合的每一个阶段,从凝血到疤痕形成,提供个性化的治疗方案。
a-Heal 系统采用微型摄像头和 AI 技术,实时监测伤口愈合的进展,并根据需要提供药物或电场治疗。这种便携式无线设备特别适合偏远地区或行动不便的患者,使得伤口治疗更加便捷。初步的临床前研究结果,发表在《npj Biomedical Innovations》杂志上,显示该设备显著加速了愈合过程。
设计团队由加州大学圣克鲁兹分校 Baskin 工程学院的主席 Marco Rolandi 教授领导,他们开发了一种集摄像头、生物电子技术和 AI 于一体的设备,形成一个“闭环系统”。这种设计在伤口愈合领域尚属首创。
“我们的系统从身体中获取所有信号,并通过外部干预优化愈合进程,”Rolandi 教授解释道。
设备每两小时通过 ECE 副教授 Mircea Teodorescu 开发的摄像头拍摄伤口照片,这些照片随后被输入到由应用数学副教授 Marcella Gomez 开发的机器学习模型中,即所谓的“AI 医生”。AI 医生分析图像,诊断伤口阶段,并将其与最佳愈合时间线进行比较。如果发现愈合滞后,模型会启动治疗:通过生物电子技术输送药物或应用电场,以促进细胞迁移。
局部输送的药物氟西汀,一种选择性血清素再摄取抑制剂,通过控制伤口中的血清素水平,减少炎症并加速组织闭合。电场治疗则由加州大学戴维斯分校的 Min Zhao 和 Roslyn Rivkah Isseroff 的研究优化,以改善愈合效果。
AI 医生不仅确定最佳药物剂量和电场强度,还在治疗后重新拍摄图像,以评估治疗效果。所有数据都会传输到安全的网络界面,供人类医生审查和调整治疗方案。
在临床前测试中,使用 a -Heal 治疗的伤口愈合速度比标准护理快了约 25%。这一成果不仅展示了该技术在加速急性伤口闭合方面的潜力,也显示了其在启动慢性伤口愈合停滞方面的可能性。
AI 模型采用了强化学习方法,由 Marcella Gomez 助理教授领导,模仿医生的诊断过程。这种技术使模型能够通过试错学习,不断调整治疗方法,以最小化伤口闭合时间。
“仅仅有图像是不够的,需要处理并将其放入上下文中。然后,可以应用反馈控制,”Gomez 教授说。
研究团队目前正在探索 a -Heal 在改善慢性和感染伤口愈合方面的潜力,这可能会为无数患者带来福音。
更多信息可参考 Houpu Li 等人的研究,发表在《npj Biomedical Innovations》杂志上,DOI: 10.1038/s44385-025-00038-6。