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人工智能在医疗器械领域的应用及发展趋势
近年来,人工智能技术在众多行业中得到广泛应用和持续发展,被视为第四次工业革命的重要推动力。该技术已在智能制造、智慧城市、金融科技等多个领域展现出颠覆性的创新潜能。随着研究不断深入,人工智能正逐渐突破传统医疗体系的边界框架,在医疗器械领域发挥重要作用。医疗行业持续推进数字化转型,通过智能设备采集患者信息,并利用人工智能技术识别分析数据。系统能够识别数据规律与异常特征,依据分析结论为医生提供诊断参考与治疗建议。
1.人工智能医疗器械发展历程
关于人工智能医疗器械的定义,在国家药品监督管理局医疗器械技术审评中心发布的《人工智能医疗器械注册审查指导原则(2022年第8号)》[1]中指出,人工智能医疗器械是指基于“医疗器械数据”,采用人工智能技术实现其预期用途(即医疗用途)的医疗器械。回顾人工智能医疗器械的发展历程,它的发展始终与信息技术的进步紧密相连,每一项技术突破和实际应用的更新,都建立在信息科技革命的坚实基础之上。从早期的专家系统到当前的多模态大模型,这一历程可以将其划分为三个阶段。
1.1第一阶段
利兹大学早在1972年研发了AAPHelp系统,它通过推算来验证症状与患者腹痛之间的关联性[2]。尽管在技术上仍存在运算效率低、数据分析不够精确等问题,但在当时的时代背景下,仍然具有突破性的意义。
4年之后,斯坦福大学研发了MYCIN系统,可对传染性疾病通过编辑诊疗规则进行转化,并作出诊断及治疗建议[3]。这一系统的研发,验证了人工智能在模拟医学专家决策方面的巨大潜力,并对其他同类产品的发展和演进有着深远的影响。
1978年,北京中医医院研发了“关幼波肝病诊疗程序”[4]。作为我国第一个医学专家系统,它与传统中医相结合,大大推动了我国人工智能医疗器械的发展与进步。在这之后的数十年间,我国在中医专家系统研制方面成果丰硕。到了20世纪90年代,我国专家系统开始融入西医,逐渐与世界接轨。
1.2第二阶段
2000年,达·芬奇手术机器人面世,其多自由度机械臂与立体视觉系统革新了手术模式,标志着硬件智能化的重要突破[5]。2000年之后,人工智能在医疗器械中的应用进入蓬勃发展阶段,随着市场的需求,医学影像设备数量逐渐增加,同时,医学影像全面数字化与计算能力大幅提升,也推动了人工智能与这类设备更深入地结合。
1.3第三阶段
2018年之后,人工智能医疗器械的发展更加注重多类型数据的整合与医疗全流程的智能协同,通过融合影像、文本及其他临床信息,实现了从诊断到治疗的整体覆盖。在政策方面,多个国家通过不断优化产品审查机制,加快了创新技术的临床应用,全球人工智能医疗市场规模持续增长,尤其是在手术机器人和智能辅助诊断等领域表现突出。未来,随着底层技术的持续突破,人工智能医疗器械将进一步拓展至患者全生命周期健康管理,促进医疗资源分配与使用方式的智能化升级。
2.人工智能在医疗器械中的核心技术应用
深度学习算法如同具备医学分析能力的“计算系统”,在病理研究中,算法借助对大量样本的学习与比对,能够深入识别疾病演变的潜在规律。这种整体分析能力的进步,使医疗器械逐渐拥有类似医生的综合判断思路。
在医疗决策方面,人工智能正在重塑传统的诊疗模式。智能诊疗系统不再仅停留在辅助建议层面,而是通过与医疗设备的紧密集成,构建起一套完整的决策机制。手术机器人能够根据实时影像调整器械路径,在术中实现灵活的风险应对;智能给药装置通过持续跟踪患者生理参数,自动调整药物输送速度;康复训练设备则依据患者的肌电信号变化,实时制定并调整个性化的训练计划。这些技术将传统医疗设备升级为能够自主作出判断的智能单元,在保障安全的基础上,显著提高了诊疗过程的整体效率。
2.1医学影像与诊断智能化
在当代医疗诊断过程中,采用无损伤的形式显影生物体内部构造的辅助手段,已成为临床工作中不可或缺的重要部分。这一领域随着科技不断进步而持续发展,目前广泛使用的技术包括基于放射线成像原理的X射线检查、采用多层扫描方式的计算机体层成像、磁共振成像以及超声诊断等多种方法。每项技术都具有独特优势,能够针对不同疾病的表现形式进行检测,从而显著提升临床诊断的准确性和可靠性。
据统计,在医学数据中,约有90%的数据来源于医学影像,在该数据不断增长的情况下,人工智能凭借深度算法高效、准确等优势,将满足大量诊疗需求[6]。同时人工智能技术逐步深度融入磁共振成像、计算机体层成像、X射线及超声诊断等影像分析全流程,着重于肺、乳腺、心血管、骨科、脑部及眼底病变等关键器官的智能诊断。
在传统的医疗过程中,针对疾病的诊断,大多数以医生经验为主导模式,通过相关医疗设备(如计算机体层成像、磁共振成像、超声诊断等)对患者身体进行检查,结合检验指标与临床症状表现,从而进行综合分析判断。但这种常规模式对医生的专业素养有着较高的要求,需要医生具备深厚的解剖学、病理学等知识的积累。但医学教育体系普遍需要医生历时十余年,才能完成从基础理论学习阶段过渡到熟练诊断复杂疾病的阶段。而现代医疗知识的更新速度却远超以往,这种矛盾使得培养一名医疗人才的时间非常长,同时也给他们带来了很大压力,这种情况甚至已经成为行业面临的一大挑战。
在实际操作中,医生的判断准确性常常受到视觉疲劳、读片速度等客观因素的限制。而人工智能的引入,借助深度学习技术对大量标准化医疗数据进行分析与建模,正在从根源上改善这一现状。与传统医疗器械相比,人工智能在多个关键方面都展现出显著优势,包括诊断的精准性、全面性和整体效率的提高。当人工智能承担起标准化程度较高的初筛和分诊任务后,医生就能够将更多精力投入到复杂病例的多学科会诊及个性化治疗方案的制定中。
基于多模式数据融合的智能诊断系统,依托生物特征识别、病理影像解析和基因分析等多个技术模块的协同运作,能够实现对疾病表征与致病机制的精准判断。在治疗阶段,由可穿戴医疗设备和植入式生物芯片所建立的物联网系统,能够持续监测患者的生理参数,并动态调节治疗策略。与此同时,智能医疗设备的不断迭代,也在推动整个医疗服务模式发生结构性变化。这一从依赖经验到依靠数据的转型,正在重新定义医疗服务的效率上限与质量水平。
目前,医学成像系统已经在患者、医务人员和医疗设备之间建立了高效的数字化协作网络。未来,随着人工智能技术与其他领域的全方位融合,医学影像诊断将进一步加快从信息化到智能化的转型,推动整个医疗服务体系向更高水平发展。
2.2手术机器人及诊疗流程优化
随着科技进步,人工智能正快速深入地融入医疗的多个领域,持续推动传统医疗模式的变革。与传统医疗机器人相比,智能手术机器人在操作精度、灵活性和自动化水平等方面都表现出明显提升。由中国科学院自动化研究所和华东医院联合自主研发的VasCure手术机器人,能够通过远程协作的方式完成手术[7]。VasCure的改进升级后还增加了智能引导定位功能,可自主完成医疗器械递送。这不仅代表着我国在手术机器人方面的进步,同时也为医疗资源缺乏的偏远地区的医生和患者带来了帮助与希望。
在常规外科手术中,医生通常需要针对患者进行详细的评估并制定计划,从而耗费了大量的时间及精力,而人工智能设备可以在手术规划阶段,通过整合多种影像检查结果,辅助生成更全面、个性化的手术方案。特别是在手术机器人领域,触觉反馈系统与增强现实技术的深度融合,正在重塑外科医生的操作方式,将以往依赖个人经验的手术技巧,逐步转化为更加规范、可重复的标准流程。术中操作期间,借助智能算法的实时导航功能,可同步比对预设手术路径,动态调整操作位置,同时还能避免术者生理性震颤,降低人为操作的误差。术后对手术进行全面分析并反馈结果。基于智能手术机器人的技术支持,正推动外科手术朝着更加精准和微创的方向不断发展。
3.人工智能医疗器械面临的问题
人工智能医疗器械在临床医学中的应用潜力广阔,它开启了临床医学的智慧化新篇章。这类结合了深度学习与医疗专业知识的创新工具,能够实时分析多来源的医疗信息,智能影像系统可自动标记出需要关注的异常区域,帮助医生更快把握关键诊断线索;动态监测设备能持续追踪患者生命体征,及早提示病情变化风险;个性化治疗建议系统则依托大量真实病例数据,推演出适合不同患者的治疗方案,为复杂病情提供基于证据的决策参考。这些功能不仅提升了诊疗效率,也改善了患者的就医体验。然而,随着算法模型的持续迭代与升级,其在临床实际应用过程中可能带来的风险,也值得密切关注和慎重评估。
3.1数据安全
在人工智能医疗器械的发展过程中,它的核心能力离不开其对于大量医疗数据的深入学习和持续优化,所以在训练优化及临床实践过程中所涉及的数据更是无法估量的。与此同时,医疗数据正逐渐被当作重要资产来对待和管理,但在此过程中,数据的过度收集、跨境数据传输缺少有效的管控方式等问题尚未完全得到解决。除此之外,人工智能医疗数据以开放式流通作为主要方式,这与传统医疗机构内部数据隔离模式有着明显的区别。同时,数据的来源也多种多样,包含了大量的隐私信息,甚至生物数据等。虽然我国现行法规对相关问题有着严格要求,但基于一些特殊场景的要求,还需将部分数据同步至特定服务器处理,这在一定程度上加剧了数据泄露的潜在风险。如果发生数据泄露或被非法使用,不仅将严重侵犯个人隐私,还可能对公共安全甚至国家利益带来实质性威胁。
3.2责任界定
目前,人工智能医疗器械的责任认定机制还存在空白。当智能诊疗系统出现临床事故等问题时,涉事主体的责任归属尚未通过法律形式进行明确的界定。现有的制度难以明确划分责任究竟源于算法本身的缺陷,还是临床操作过程中的不规范行为,这种模糊地带极易导致医疗机构与设备供应商之间出现责任争议与权益纠纷。
3.3独立性
医疗人工智能系统能否正常工作和发挥效果,与其所处的外部环境条件密切相关。这类设备大多数需要依托于稳定的网络环境,或高精度的硬件设施,以及海量数据资源作为支撑基础。但是在临床实践的过程中,常常会面临多种不确定性风险,如电力供应不稳定可能导致数据传输中断,不同设备兼容性问题,例如电力供应不稳定可能导致数据传输中断,不同设备之间存在兼容性障碍,同时样本数据本身的偏差也会直接影响诊断结果的准确性,这些情况都可能对最终的诊断过程带来干扰。
另一方面,这一类人工智能医疗器械的操作普遍存在设计复杂度较高的现象,并且需要具备专业资质的技术人员进行日常维护与系统管理。这不仅增加了医疗机构的维护和运行成本,更可能因为人员操作失误,导致设备在运行中产生故障及其他隐患,更严重的甚至可能导致临床决策的准确性。
在医疗质量提升与技术风险防控的过程中,需要从多个方面考虑。在技术方面,应增强算法在不同条件下的稳定性和可靠性,建立覆盖数据采集、模型训练到临床验证的全流程质控体系;在伦理方面,需明确人工智能在诊疗决策中的辅助角色,确保医生始终掌握最终决策权;在制度方面,应该加快建立适应智慧医疗特点的监管框架,包括算法备案审查机制、医疗责任认定规则以及持续性的效果评估标准。只有在持续创新与风险防控之间取得平衡,才能让人工智能医疗器械真正有效地服务于临床治疗。
4.人工智能医疗器械发展趋势
4.1政策方面
随着我国对于人工智能医疗器械行业的扶持力度不断增加,国家也相应出台了一系列的配套政策。从基础的医疗器械注册环节开始,通过优化审评审批流程,从而有效缩短产品上市周期,到2025年初我国启动人工智能医疗器械“揭榜挂帅”项目等方面,这些举措都体现国家正全力推动国产医疗器械核心技术的突破,促进人工智能医疗器械向精密化、智能化方向迭代的同时,同时也将提升国产高端设备在市场上的普及程度。
4.2健康需求方面
随着科技发展和医疗水平逐步提升,人口死亡率显著降低,人口结构正经历从高死亡率向低死亡率的转变,人口老龄化问题日益凸显。这一结构性变化给医疗体系带来了持续而深刻的影响。在服务需求层面,老年群体特有的多病共存特征,不仅使基础门诊和诊疗服务需求增加,也带来了慢性病防控、术后康复和长期护理等新型医疗需求的增长。在资源分配方面,医疗资源的区域分布存在明显不均衡,加之老龄化程度的城乡差异,使得人们对高质量医疗服务的需求变得更加迫切。我国作为人口大国,老龄化问题呈现速度快且规模较大的态势,在我国随着独生子女父母进入高龄阶段,传统的家庭照护模式也对子女造成较大压力,当前,面向社会提供的专业医养服务,越来越难以满足实际需求,两者之间的差距正在不断加大。
为应对人口老龄化,有必要建立覆盖全周期的健康服务体系。在预防阶段,可借助智能监测设备和健康管理平台对疾病进行早期筛查;在诊疗环节,运用远程医疗技术改善地域限制。此类综合性的健康服务模式不仅依赖医疗技术的不断进步,更需在制度设计、资源分配及人才队伍建设等多个方面协同推进,从而构建起与老龄化社会相匹配的、完整且可持续的健康服务系统。
从全球范围来看,医疗设备的不断发展也体现出人们对健康生活的重视程度正在提高。慢性疾病、糖尿病、心血管疾病等与生活方式密切相关的疾病发病率不断增长,这类健康风险的常态化,推动了对医疗设备的持续需求。从需求角度来看,因生活方式的转变和环境因素引起的慢性疾病趋势显著提升,这使得人们对健康管理意识发生根本转变——从以往的被动治疗转向主动预防,这种转变直接体现在了家庭医疗监测设备的应用越来越广泛。在供给层面,基础医疗体系逐步发展完善,市场对先进诊断与治疗设备的需求也持续扩大。
医疗科技行业保持快速发展,众多的创新型企业不断实现技术突破、加快产品更新,为市场供应提供了稳定动力。社会公共卫生意识的不断提高,使得具有预防性、监测性医疗设备需求显著增高。而这些因素不仅推动了传统医疗设备的更新换代,也进一步推动了智能医疗设备市场的蓬勃发展。
4.3国际化方面
在当前国际环境下,人工智能医疗器械的发展日益依赖跨国技术协作与统一标准的建立。本土医疗器械企业在稳固国内市场根基的同时,也应该积极开拓海外市场。海外战略的推进需要“对症下药”,如东南亚新兴市场更看重性价比与基层医疗的适用性,欧美成熟市场则更强调临床数据的规范性和伦理审查要求。
与此同时,通过参加国际医疗器械展会,国内企业能够不断拓展国际合作网络,增强自身品牌的国际影响力。此外,加速在海外建立研发中心与生产基地,推进本地化运营,通过主动适应不同市场的法规要求和临床需要,国内企业可以更便捷地接触到前沿技术专利与管理经验,以此来提高产品在国际市场上的认可度。积极参与国际医疗器械质量认证体系的建设,不仅能够有效克服技术性贸易壁垒,还可促进国产设备质量标准与国际接轨。
在这场全球医疗智能化不断推进的过程中,既要保持开放合作,也要坚持自主创新,找到两者的平衡显得尤为关键。应当逐步建立从硬件制造与输出、数据服务支持到行业标准制定的全方位国际竞争能力。
在人工智能医疗器械的研发与应用中,必须始终确保其安全可靠、运行可控,并坚持以人为本的理念,将患者利益放在核心位置,同时保障医生在临床决策中的主导作用。此外,还需建立法律规范、技术保障与伦理约束相互配合的协同机制,以推动智能医疗体系稳定发展并持续创造价值。
面向未来,人工智能医疗器械将与信息技术深度融合。这种持续加强的技术融合不仅推动设备自身智能化发展,更深刻改变着整个医疗系统的运行方式——医疗实践正逐渐从依赖经验判断转向基于数据的精准医疗,从侧重于疾病治疗延伸至全周期健康管理,从关注个体服务扩展为构建系统化的健康生态系统。这一发展的长远目标,是建立以人为中心、以信息技术为支撑、以智能设备为服务载体的新型医疗模式。
技术进化的脚步仍在加快。各类创新技术汇聚成医疗智能化的澎湃浪潮,推动诊疗模式从传统治病向主动健康干预转变。未来的智能医疗器械有望在症状显现之前捕捉疾病的生物标志物,在器官功能衰退前实施预防性措施,从而真正实现“防病于未然”的医学愿景。
当然,这一转型过程也伴随着诸多技术挑战。医疗隐私与数据安全、算法决策可解释性的提升、人机协同中的责任界定等问题,都需在技术创新与伦理规范之间审慎权衡。但可以预见的是,人工智能与医疗器械的深度融合,不仅将提升技术效能,更将赋予医疗服务新的内涵——从冰冷的机械操作转向有温度的生命关怀,从标准化流程升级为个性化的健康守护。这种转变,最终让每个人都能享受到更精准、更可及、也更具人文关怀的医疗体验。
5.手机端智慧系统资产全寿命管理的应用
该系统基于HPLC模块实时采集设备数据,实现医用设备智慧化管理。手机端移动管理系统为核心亮点,整合移动互联网与物联网技术,提供全方位解决方案,提升设备管理效率,推动医院设备管理自动化与智能化。涵盖数据看板设备档案、维修管理等功能模块,优化报修流程,实时追踪维修进度,提升临床满意度与管理效率;同时,通过信息化手段实现了医疗设备质控(计量、巡检、保养等)工作的全面管理,显著提高了数据的利用率,共享设备资产数据,满足不同权限用户的数据查询与利用需求;通过大型设备效益分析,为医院采购决策提供支持。
6.小结
自该电力线通信系统投入使用以来,本院高风险设备的故障率显著降低,设备运行的安全隐患得到了有效控制。系统不仅实现了24h移动信息化物联管理,还在节能降耗方面取得了显著成效,为医院节约了大量能源成本。通过将移动信息技术、物联网与设备管理深度融合,该系统优化了医疗设备的管理流程,显著提升了管理效率,该系统显著减轻了设备管理人员的工作负担,提升了医院的医疗水平和工作效率 [13]。
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本文由广州佳誉医疗器械有限公司/佛山浩扬医疗器械有限公司联合编辑






