一、医工交叉助力病毒检测与疫苗研发
医工交叉后疫情时代继续发力，高通量病毒检测的基因芯片，光子、微电子等病毒快速检测新方法和新技术，肺和结肠类器官芯片研发用于疫苗和候选药物筛选，以及泛冠状病毒疫苗研发方面正在取得新的进展。
1） 病毒检测中的基因芯片：台湾矽基分子公司首创新冠病毒快速检测抛弃式生物芯片。相较于PCR或快筛只有一个检测点，该新冠病毒快速检测抛弃式生物芯片采用生物矽基场效电晶体技术，将每颗芯片上搭载上万支生物探针，如同上万个检测点，可以达成更高的准确率与灵敏度。在撷取生物检体如鼻咽喉黏液，或唾液里的新冠病毒核酸后，迅速产生上万个数据，可以在20分钟内筛检出体内病毒含量极低的感染初期或无症状的新冠病毒患者。
2） 病毒快速检测：复旦大学团队研发了一种新型传感器，通过微电子技术分析 拭子中的遗传物质，可以在 4 分钟的时间内检测到新冠病毒核酸。除检测速度快之外，还具有灵敏度高、操作简单、便于携带等特点，该项成果发表在2022年的Nature Biomedical Engineering。
3） 类器官芯片助力病毒药品研发：上海交通大学联合威尔康奈尔医学院、西奈山伊坎医学院，利用类器官芯片成功筛选出新冠治疗候选药物，成果在《Nature》上发表。研究表明，肺和结肠类器官可以作为研究新冠病毒感染和鉴定潜在的新冠肺炎（COVID-19）疗法的疾病模型，实现药物的高通量筛选。
4） 泛冠状病毒疫苗：2022年4月，Nature子刊《Nature Reviews Drug Discovery》发文表示公共卫生研究人员正在探索应对新冠病毒长期威胁的路径，并以流感疫苗为模型，研发一种冠状病毒通用疫苗，最终实现每年注射一次即可为新冠病毒的未来变种提供持久保护。泛冠状病毒疫苗能够“广泛保护”病毒不同的变异。2022年3月，Moderna推出的临床前候选药物mRNA-1287旨在预防导致10%-30%成人普通感冒的两种α冠状病毒和两种β冠状病毒。美国马里兰州沃尔特里德陆军研究所正在开发一种佐剂纳米粒子候选疫苗（Spike ferritin nanoparticle，SpFN），相关研究成果已经在小鼠中进行了动物实验，并发表在Cell期刊上。研究结果表明，SpFN疫苗引发了针对SARS-CoV-2、异源SARS-CoV-1和新冠受关注变体的强大体液和细胞介导的免疫反应。
参考文献：
[1] Wang, L., Wang, X., Wu, Y. et al. Rapid and ultrasensitive electromechanical detection of ions, biomolecules and SARS-CoV-2 RNA in unamplified samples. Nat. Biomed. Eng 6, 276–285 (2022).
[2] Han, Y., Duan, X., Yang, L. et al. Identification of SARS-CoV-2 Inhibitors using Lung and Colonic Organoids. Nature (2020).
[3] Dolgin E. Pan-coronavirus vaccine pipeline takes form. Nat Rev Drug Discov. 2022 May;21(5):324-326.
[4] Walls AC, Miranda MC, Schäfer A, et al. Elicitation of broadly protective sarbecovirus immunity by receptor-binding domain nanoparticle vaccines. Cell. 2021 Oct 14;184(21):5432-5447.
二、自主操作手术机器人与微纳靶向诊疗机器人
自主操作手术机器人在软组织与硬组织手术中均取得突破，手术机器人正逐步从智能定位与操作工具向智能助手方向快速演变发展；微纳靶向诊疗机器人通过体内操控，为未来疾病的诊疗提供新的思路和方法。
1） 软组织手术机器人自主操作：2022年，来自约翰·霍普金斯大学的研究团队设计出一款智能软组织自主机器人 STAR, 并将其成果发表在Science Robotics杂志上。该机器人在没有人类指导的情况下，成功完成对一头猪的软组织腹腔镜手术。这是软组织手术机器人向自主手术操作方向迈出的重要一步。STAR 的特别之处在于，它是第一个几乎不需要人工干预规划、调整和执行软组织手术计划的机器人系统。研究团队为 STAR 配备了增强自动性和改善手术精度的新功能，这些功能包括专门的缝合工具和最先进的成像系统，可提供更为精确的手术区域的可视化。由于软组织形变的不可预测性，软组织手术对机器人自动控制来说尤其困难，因为它们必须具备快速应对意外变化的适应能力。而 STAR 具备的新型控制系统使其能像人类外科医生一样实时调整手术计划。
2） 硬组织手术机器人自主操作：2022年，北京积水潭医院和北京航空航天大学共同研发出智能化骨折复位机器人，完成了临床应用并发表在《Journal of Clinical Medicine》上。移位性骨盆骨折是创伤性骨科中最复杂的骨折之一，骨折复位是手术的重要过程，要求在大负载下完成骨折块精准的6自由度位置和姿态调整。该团队设计的手术机器人，通过实时三维导航和力位协同控制，实现了机器人自主操作下的骨盆骨折闭合复位，推动骨科手术机器人从定位导航、辅助操作向自主操作方向发展。
3） 微纳靶向诊疗机器人：中科院研究团队开发了一个磁-声序贯驱动CAR-T细胞智能微型机器人，通过主动靶向与免疫激活调控，成功克服复杂的体内生理屏障与肿瘤免疫微环境抑制。该研究成果发表于国际材料化学领域权威期刊《Advanced Materials》。序贯驱动引导的CAR-T细胞微纳生物机器人结合并继承了智能机器人自主靶向和屏障穿透的优点和原位免疫激活的抗肿瘤特性，在未来工程细胞的主动靶向给药和抗肿瘤免疫治疗领域展现出巨大的潜力。
参考文献：
[1] De Momi E, Segato A. Autonomous robotic surgery makes light work of anastomosis[J]. Science Robotics, 2022, 7(62): eabn6522.
[2] Saeidi H, Opfermann J D, Kam M, et al. Autonomous robotic laparoscopic surgery for intestinal anastomosis[J]. Science robotics, 2022, 7(62): eabj2908.
[3] Ge Y, Zhao C, Wang Y, et al. Robot-assisted autonomous reduction of a displaced pelvic fracture: a case report and brief literature review[J]. Journal of Clinical Medicine, 2022, 11(6): 1598.
[4] Tang X, Yang Y, Zheng M, et al. Magnetic-acoustic Sequentially Actuated CAR T cell Microrobots for Precision Navigation and in-situ Antitumour Immunoactivation [J]. Advanced Materials, 2023: 2211509.
三、医工创新加速合成生物学发展
生物医学工程的大量技术突破，推动合成生物学进入快速发展阶段，在基因编辑、体外合成、医药健康以及农畜牧种子、食品工业等领域应用成果凸显，能够突破原有生物系统的限制，创造出更加满足个性化需求的新型生物系统。
1） 基因编辑技术的迭代升级，极大提高了人工生物改造的能力：美国康奈尔大学与美国麻省理工学院相关团队先后发现和解析了新的CRISPR-Cas系统Cas7-11，该系统可以通过gRNA引导靶向激活蛋白酶Csx29，该蛋白酶受到激活之后可以对天然的蛋白底物进行切割并诱导细胞死亡，这些发现使得对哺乳动物细胞中基于蛋白酶的可编程RNA检测应用成为可能，有望探索出全新的精准医疗思路。天津大学合成生物学团队创新DNA存储算法，将十幅敦煌壁画存入DNA中，设计了基于德布莱英图理论的序列重建算法来解决DNA断裂等问题，保障了DNA长期储存的可靠性，经验证在常温下可储存上千年，使得DNA分子成为世界上最可靠的数据存储介质之一，为长期保存人类历史文化遗产提供了一个潜在的数字化解决方案。
2） 新型载体结构的构建，为研发与工程领域提供优质的“细胞工厂”：上海交通大学、英国布里斯托大学和法国国家科学研究中心的研究人员开发了一种活体材料组装方法，基于对单个凝聚剂微滴内空间分离的细菌菌落的捕获和现场处理，用于内源性构建结构和形态复杂的合成细胞，证明了一种自下而上构建功能性原生微装置的细菌学策略，并为制造新的合成细胞模块和增强的活体/合成细胞构造提供了机会。丹麦技术大学、美国劳伦斯伯克利国家实验室、加州大学伯克利分校和深圳先进技术研究院将整酵母系统改造用来生产抗癌药长春碱的合成前体长春多灵和长春质碱，是有史以来在微生物中重组的最长的生物合成途径，设计56个基因编辑和30多个酶促反应，是合成生物学的一项重磅突破，甚至可以用来生产其他包括治疗癌症、疼痛、疟疾和帕金森病的潜在药物。加州大学圣地亚哥分校研究团队通过基因工程改造天然大肠杆菌使其能够递送特定基因，从而影响宿主的多种代谢系统，包括改善糖尿病，为相关基本的治疗提供了新的思路[7]。
参考文献：
[1] Hu C, van Beljouw SPB, Nam KH, et al. Craspase is a CRISPR RNA-guided, RNA-activated protease. Science, 2022, 377: 1278-85
[2] Strecker J, Demircioglu FE, Li D, et al. RNA-activated protein cleavage with a CRISPR-associated endopeptidase. Science, 2022, 378: 874-81
[3] Kato K, Okazaki S, Schmitt-Ulms C, et al. RNA-triggered protein cleavage and cell growth arrest by the type III-E CRISPR nuclease-protease. Science, 2022, 378: 882-9
[4] Song L, Geng F, Gong Z Y, et al. Robust data storage in DNA by de Bruijn graph-based de novo strand assembly[J]. Nature Communications, 2022, 13(1): 5361.
[5] Xu C, Martin N, Li M, et al. Living material assembly of bacteriogenic protocells[J]. Nature, 2022, 609(7929): 1029-1037.
[6] Zhang J, Hansen L G, Gudich O, et al. A microbial supply chain for production of the anti-cancer drug vinblastine[J]. Nature, 2022, 609(7926): 341-347.
[7] Russell B J, Brown S D, Siguenza N, et al. Intestinal transgene delivery with native E. coli chassis allows persistent physiological changes[J]. Cell, 2022, 185(17): 3263-3277. e15.
四、人工器官
医工交叉在材料、结构、控制和生肌电信号处理技术方面的进步，推动可穿戴纺织外肌、人工心脏、人工眼等人工器官研发取得突破，有望模拟被替代器官维持生命所必需的最重要功能，从而达到暂时或永久性地恢复身体某些器官主要功能。
1） 可穿戴纺织外肌：来自瑞士苏黎世联邦理工学院的科研人员针对行动不便人群，开发了一种可穿戴的纺织外肌——Myoshirt，可作为额外的肌肉层。这种材料将可穿戴机器人化身为“肌肉布料”，能增强上臂的力量和耐力。该项研究发表在期刊《Nature Machine Intelligence》上。Myoshirt可以与用户一起自主移动，通过补偿作用于肩部的70%重力来减轻手臂的重量。所使用的重力辅助控制器可仅根据预定的用户特征、用户移动意图和人机交互力生成辅助力，在操作过程中不需要额外输入。
2） 人工心脏辅助装置：2022年10月31日，全球人工心脏巨头Abiomed公司宣布，该公司具有Smart Assist功能的Impella RP Flex获得FDA上市前批准（PMA），该产品可用于治疗右心衰竭。系统从通往心脏的大腔静脉采集血液，并通过管道将其输送到右心房和心室，然后将其泵出到肺动脉，绕过器官，以每分钟超过4升的速度将血液推向肺部。该产品采用了世界上最小的经皮右心机械循环支持（MCS）技术，无需体外血液循环，便可帮助患者实现原生的心脏康复。其优点包括通过颈内静脉（IJ）实现单静脉插入，方便患者活动；无肝素清洗，在肝素不耐受或出血引起肝素问题时，使用碳酸氢钠简化患者抗凝治疗；带有Impella Connect的Smart Assist双传感器技术，帮助跟踪泵的血流管理，并提供指标来帮助医生及时让病人脱离支持系统。发表在 Journal of Heart and Lung Transplantation 上的研究数据表明，接受Impella RP支持的人可快速改善血流动力学，逆转休克并获得良好的存活率：在心源性休克发生的48小时内，Impella RP患者的存活率为73%。
3） 人工眼：Pixium Vision 致力于为严重视力丧失的患者提供仿生的视觉系统。Prima以光感的形式引发功能性人工或仿生视觉，部分替代自然的中央视觉损失。Prima系统由三个主要元素组成：无线视网膜植入物、一副带摄像头和数字投影仪的眼镜以及一个迷你处理器。视觉场景由迷你计算机进行处理和简化，以便从图像中提取有用的信息。然后将简化的图像发送回眼镜，在那里微型数字投影仪通过近红外光脉冲将处理过的图像通过瞳孔投射到PRIMA无线光伏视网膜下植入物上。PRIMA 植入物的光伏电池将这种光信息转化为电刺激，以激发内部视网膜的双极神经细胞，随后在大脑中诱导视觉感知。2022年初在Nature Communications上发表一篇论文的同行评审表明，Prima系统在治疗干性AMD方面的高度创新和有前途的性质。
参考文献：
[1] Georgarakis A M , Xiloyannis M , Wolf P , et al. A textile exomuscle that assists the shoulder during functional movements for everyday life[J]. Nature Machine Intelligence.
[2] https://www.abiomed.com/about-us/news-and-media/press-releases/impella-rp-flex-with-smartassist-receives-fda-approval-to-treat-right-heart-failure
[3] Palanker D , Mer Y L , Mohand-Said S , et al. Simultaneous Perception of Prosthetic and Natural Vision in AMD Patients. Nature Communications. 2022.
五、脑机接口
结合神经科学、信号处理和机器学习的知识，对来自神经元的信息进行转换，并将其传送给外部机器进行控制。多项研究正在进入人体实验阶段，用以提升脑中风瘫痪残疾患者的生活质量。
1） 脑电信号编码实现文字交流：2022年3月22日，发表在Nature Communications上的一项研究，让一位37岁的ALS患者在没有任何自主肌肉控制的情况下，通过形成单词和短语进行交流。该系统包括将一个带有微电极的设备植入患者的大脑，并使用一个定制的计算机软件来帮助翻译他的大脑信号。两个微电极阵列放置在中央前回和额上回。神经信号在神经信号处理器上进行预处理，并在电脑上进一步利用机器学习模型实时处理和解码。每日神经反馈训练中如果达到性能标准，则患者开始使用拼写；如果没有达到标准，则根据神经反馈数据重新估计参数，并进行进一步的训练。这种人工智能工具将符号映射为“是”或“否”的含义，借助拼写程序会读出字母表中的字母，最终破译参与者想要交流的内容，直到形成完整的单词，该系统可实现大约每分钟一个字符的速度造句。
2） 植入式脑机接口系统首次临床试验：2022年5月5日，Synchron公司抢先宣布开始在美国进行名为“COMMAND”研究的首次人体临床试验，首位COMMAND患者在纽约西奈山医院参加了临床试验。Synchron开发了一种名为Stentrode的设备，以帮助严重瘫痪的病人。该公司的目标是让患者能够通过血管内的脑部植入物控制数字设备，而不是用手控制。Stentrode 通过颈静脉微创植入大脑运动皮层，由网状材料制成，带有16个传感器，传感器可以扩展到血管壁上，再连接到胸部的一个电子设备，转发来自运动皮层的大脑信号，使患者能够完成包括短信、电子邮件、网上购物和远程医疗服务等日常任务。
参考文献：
[1] Spelling interface using intracortical signals in a completely locked-in patient enabled via auditory neurofeedback training[J]. Nature Communications.
[2] https://synchron.com/
六、ChatGPT与数字疗法
ChatGPT等AI技术深度融入疾病诊疗与咨询，助力医生制定更精准的诊疗方案。数字疗法基于AI、虚拟现实等技术，通过数字化方法实现疾病的预防、干预、治疗和控制，形成一类创新医疗产品和服务。
1） ChatGPT辅助诊断：新一代临床辅助决策系统（CDSS）是ChatGPT最有可能应用于医疗的领域之一。新一代CDSS依赖于自然语言处理（NLP）的助力，只能处理文本信息。相较之下，支撑ChatGPT的大型语言模型（LLM）不仅包含了NLP，还包含众多其他系统，使其具备整合电子病例、图像，检查数据、基因组，甚至微生物组序列信息的能力。一项研究利用30个临床病历对ChatGPT诊断疾病的表现进行了评估。实验结果发现，ChatGPT能够对28个病例做出正确诊断（准确率93.3%），远高于以前的症状检测工具。
2） 视觉数字疗法：2022年10月，美国食品和药物管理局(FDA)授予Luminopia One作为改善弱视（懒惰眼）处方疗法上市的批准。患者在虚拟现实(VR)设备中观看经过治疗修改的电视节目和电影以改善视力。Nunap Vision通过使用虚拟现实设备来提供感知训练，以帮助治疗由脑损伤（例如中风）引起的视野缺陷，临床疗效已在概念验证研究中得到证实。
3） Pear Therapeuticsre公司开发的reSET应用，是针对物质使用障碍（SUD）患者的90天处方数字治疗（PDT），旨在为18岁以上患者提供认知行为疗法（CBT），作为应急管理系统的辅助手段在临床医生的监督下接受门诊治疗。
4） Happify Connect：Happify Health公司开发的心理健康管理平台，可以让使用者能够与心理健康护理机构建立联系，从而更有利于在家中实现交流。该平台将使用心理健康资源引导患者进行精神疾病的治疗，包括Happify平台内的自我指导工具，通过在线治疗和心理医生为患者提供更具备个性化的治疗方案。
5） NightWare：旨在帮助创伤后应急障碍症（PTSD）等受创伤噩梦困扰的人获得更宁静的睡眠。该应用利用了Apple Watch的可穿戴特性，并获得了FDA突破创新设备认证。该系统是利用智能手表的运
动和心率数据来检测用户会在什么时候做恶梦，并振动手表腕带作出回应，把用户唤醒并打断恶梦，维持睡眠质量。
参考文献：
[1] Hirosawa T, Harada Y, Yokose M, Sakamoto T, Kawamura R, Shimizu T. Diagnostic Accuracy of Differential-Diagnosis Lists Generated by Generative Pretrained Transformer 3 Chatbot for Clinical Vignettes with Common Chief Complaints: A Pilot Study. Int J Environ Res Public Health. 2023 Feb 15;20(4):3378. doi: 10.3390/ijerph20043378. PMID: 36834073; PMCID: PMC9967747.
七、AI、大数据辅助药物研发
人工智能可以通过对靶点结构，理化性质的大数据学习，预测新的药物靶点，设计具有潜在可能的化合物，加速药物分子筛选和优化过程，缩短药物研发时间，提高研发效率。
1） AlphaFold预测蛋白质结构：2022年7月，Google旗下的人工智能公司DeepMind与欧洲生物信息研究所合作在Nature发表新进展，利用AlphaFold预测出超过100万个物种的2.14亿个蛋白质结构，几乎涵盖了地球上所有已知蛋白质。DeepMind 表示：“从今天开始，确定科学已知的几乎所有蛋白质的3D形状将像在谷歌搜索中输入一样简单”，AlphaFold算法可以快速预测蛋白质的复杂三维结构，从而有助于理解蛋白质功能和识别药物靶标。这对于药物研发领域具有重大意义，因为蛋白质结构决定了其功能和相互作用。AlphaFold的出现可以大大缩短药物设计和筛选的时间和成本, 这一突破将加速新药开发，并为基础科学带来全新革命。
2） 基于空间结构的化合物表征学习方法：2022年2月，百度在《Nature Machine Intelligence》上发表了AI+生物计算的最新研究成果，提出“基于空间结构的化合物表征学习方法”，即“几何构象增强AI算法”（GEM模型），将化合物的几何结构信息引入自监督学习和分子表示模型，对化合物进行“3D建模”，以预测化合物分子的性质属性。其在药物筛选上的应用，可在数小时内完成传统仿真方法1年的工作量，效率提升上千倍，有望大幅降低药物研发的时间投入和成本投入。该工作为AI赋能药物研发领域的又一项重磅成果。
3） AI辅助研发药物加速FDA获批：2022年4月，BioXcel Therapeutics公司宣布，使用BioXcel的AI平台开发的药物Igalmi获FDA批准。Igalmi (dexmedetomidine，右美托咪啶) 是一种舌下膜剂，旨在减少被诊断为双相情感障碍或精神分裂症患者的躁动发作，易于使用、可以快速起效。IGALMI™（右美托咪定）是首个经FDA批准上市的口腔舌下膜剂。BioXcel 称Igalmi的获批是AI的胜利，因为该药物由AI 平台开发，从获批IND到药物上市仅用了4年。目前BioXcel在最大限度地提高lgalmi治疗全谱激越的机会。公司正在进行一项III期临床试验，将右美托咪定用于急性治疗阿尔茨海默病（AD）患者的躁动。
4） AI辅助蛋白质结构研究：2022年3月，华盛顿大学蛋白设计研究所在Nature发表文章[3]，介绍了一种仅根据靶点蛋白的结构信息就可以进行蛋白质从头设计的方法，同年7月，华盛顿大学蛋白质设计研究所在Science发表文章[4]，描述了如何采用两种深度学习方法来设计含有预先指定的功能位点的蛋白质，通过专门训练的RoseTTAFold网络，在单次向前传递中创建一个可行的蛋白质骨架。这些方可以对治疗和诊断中各种蛋白质上的位点进行针对性的设计，在药物研发中具有广泛的用途。
参考文献：
[1] Callaway E. 'The entire protein universe': AI predicts shape of nearly every known protein. Nature. 2022;608(7921):15-6.
[2] Fang X, Liu L, Lei J, He D, Zhang S, Zhou J, et al. Geometry-enhanced molecular representation learning for property prediction. Nature Machine Intelligence. 2022;4(2):127-34.
[3] Cao L, Coventry B, Goreshnik I, Huang B, Sheffler W, Park JS, et al. Design of protein-binding proteins from the target structure alone. Nature. 2022;605(7910):551-60.
[4] Wang J, Lisanza S, Juergens D, Tischer D, Watson JL, Castro KM, et al. Scaffolding protein functional sites using deep learning. Science. 2022;377(6604):387-94.
八、柔性生物传感器
基础科学的发展推进新型柔性传感器的设计与制造，在心脏实时监测与同步成像、病毒快速检测、大脑和肠道内的多种神经递质检测、脑电信号更精细的获取等方面取得突破；集成穿戴式可持续监测成为柔性传感器的研究热点，助力肿瘤检测、生理活动与健康状态监测。
1） 基础科学的发展推进新型柔性传感器的设计：各种新型材料与结构的出现，为新型柔性生物传感器的设计提供了基础。美国普渡大学西拉法叶分校机械工程学院研究人员制备了一种海绵状形式的多孔柔性有机硅复合材料，具有优异的流变性能，能够实现心脏实时监测与同步成像。斯坦福大学研发团队开发了基于石墨烯的柔性可拉伸神经化学生物传感器NeuroString，其具有优越的长期神经化学检测稳定性，可以同时针对性地实时检测大脑和肠道内的多种神经递质动力学。德州大学奥斯汀分校与德州农工大学团队研发了可穿戴的柔性连续血压监测传感器，基于电生物阻抗利用石墨烯电子纹身作为人体生物电子接口，用于监测动脉血压>300分钟，比以前的研究报告长10倍。加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的研究人员设计了一种新的大脑传感器阵列，基于铂纳米棒的传感器网格仅有10微米厚，比目前临床批准的ECoG网格更薄、更灵活,可以随着大脑移动，实现更紧密的连接和更好的记录。通过来自人类和大鼠的数据，证明了该阵列可以直接从人脑表面记录电信号，并以破纪录的细节记录下来。
2） 集成穿戴式可持续监测成为柔性传感器的研究热点：随着柔性生物传感器在医学领域的广泛应用，多功能集成、穿戴式及可持续监测逐渐成为该领域的研究热点。来自斯坦福大学的研究团队设计并制造出了一种新型可穿戴设备，这种新型设备带有可拉伸且灵活的传感器，可以通过粘附在人体皮肤上实时测量和记录患者的肿瘤大小。传感器的实时数据能够让研究人员通过连续记录肿瘤大小的变化，来跟踪给定药物的即时药效学反应，进而实现有效治疗。美国加州大学洛杉矶分校科研团队基于磁弹效应制备了一款可拉伸的、宽压力探测范围的、自供电柔性生物传感器，对于不同种类的生理活动均有准确的监测与识别。美国加州理工学院以及加利福尼亚大学的研究人员开发了一种可穿戴柔性电化学生物传感器，该传感器可用于连续分析人体在体育锻炼和休息状态时汗液中多种代谢物和营养物质，包括所有必需氨基酸和维生素，通过监测代谢物以实现在早期识别异常健康状况。
参考文献：
[1] Kim B, Soepriatna A H, Park W, et al. Rapid custom prototyping of soft poroelastic biosensor for simultaneous epicardial recording and imaging[J]. Nature Communications, 2021, 12(1): 3710.
[2] Li J, Liu Y, Yuan L, et al. A tissue-like neurotransmitter sensor for the brain and gut[J]. Nature, 2022, 606(7912): 94-101.
[3] Kireev D, Sel K, Ibrahim B, et al. Continuous cuffless monitoring of arterial blood pressure via graphene bioimpedance tattoos[J]. Nature Nanotechnology, 2022, 17(8): 864-870.
[4] Tchoe Y, Bourhis A M, Cleary D R, et al. Human brain mapping with multithousand-channel PtNRGrids resolves spatiotemporal dynamics[J]. Science translational medicine, 2022, 14(628): eabj1441.
[5] Abramson A, Chan CT, Khan Y, et al. A flexible electronic strain sensor for the real-time monitoring of tumor regression. Sci Adv. 2022 Sep 16;8(37):eabn6550. Doi: 10.1126/sciadv.abn6550.
[6] Zhao X, Chen G, Zhou Y, et al. Giant magnetoelastic effect enabled stretchable sensor for self-powered biomonitoring[J]. ACS nano, 2022, 16(4): 6013-6022.
[7] Wang M, Yang Y, Min J, et al. A wearable electrochemical biosensor for the monitoring of metabolites and nutrients[J]. Nature Biomedical Engineering, 2022: 1-11.
九、创新医学影像
基于原子磁力计的心磁、脑磁成像技术产业化突破，实现心脏活动和脑内神经活动的实时无创探测，助力心血管冠心病及阿兹海默症的早期发现。自动超声诊断系统结合自动影像采集与人工智能算法，提供更加自动化的影像诊断服务。
1） 原子磁力计心磁、脑磁图仪：基于原子磁力计技术研发的原子磁力计心磁图仪获得国内首张医疗器械产品注册证。该设备在电磁环境复杂的医疗环境中可实现对仅有地球磁场数百万分之一大小的心脏磁场信息的准确探测，适用于大规模、各年龄段人群的冠心病早期筛查、胸痛快速分诊及胎儿心脏功能评估，同时也为心脏病预后长期监测、病灶定位、疑难心脏病辅助诊断等临床科研应用提供全新工具。国内也即将推出基于原子磁力计技术的脑磁图仪。由于原子磁力计脑磁图在非侵入性脑机接口领域可提供最大的传输带宽，其理论精度可接近甚至超过皮层脑电等侵入性脑机接口技术，这一技术还可与经颅磁刺激（TMS）等神经干预的技术手段相结合，在脑机接口领域拥有很大的实用化前景，有望在未来的脑机融合领域发挥不可估量的作用。
2） 光泵磁力计可以更早更精准检测神经退行性疾病：萨塞克斯大学的研究团队近期展示了光泵磁力计（optically-pumped magnetometers, OPMs）相较于传统的超导磁量子探测器(superconducting quantum interference devices，SQUID)在记录脑磁信号方面具有更大的优势，能够帮助医生更早地发现像阿尔茨海默氏症这样的神经退行性疾病。光泵磁力计不需要使用液氦，传感器固定位置也更灵活，因此可以比SQUID更靠近患者头骨，达到更高的时间和空间分辨率。实验结果显示光泵磁力计记录的脑磁信号幅度比SQUID高4倍，响应速度也比SQUID更快。
3） 自动乳腺超声诊断系统：GE医疗发布全新自动乳腺超声诊断系统Invenia™ ABUS 2.0，专为致密型乳腺超声筛查诊断设计，配备了美国FDA PMA认证的超声辅助筛查技术。该设备上集成了由FDA批准的第三方人工智能工具QVCAD和KOIOS DS Breast 提供支持的智能算法，以协助检测和表征乳腺病变，帮助放射科医生提高阅读速度并简化工作流程；该设备还实现了标准化容积超声影像采集和云端传输，为专家提供远程阅片的条件。
参考文献：
[1] Gialopsou, A., Abel, C., James, T.M. et al. Improved spatio-temporal measurements of visually evoked fields using optically-pumped magnetometers. Sci Rep 11, 22412 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-01854-7
十、中医药标准化、穴位机理研究
中医药标准化近期已由国际标准化组织颁发正式文件，中医相关网络数据库平台正在向综合、标准、实用发展。中医穴位机理的研究在穴位敏化、治疗癌症等重大疾病都有最新突破。
1） 中医药国际标准化建设取得新进展：中医药标准化工作对健康有序推动中医药领域关键问题的标准化工作意义重大。国际标准化组织（ISO）正式发布了《中医药-诊断词汇-第一部分：舌象》《中医药-诊断词汇-第二部分：脉象》2项中医诊断名词术语的国际标准；世界中医药学会联合会发布了《网络药理学评价方法指南》（SCM0061-2021）。Li X等学者构建了中医药网络平台LTM-TCM，目前是中国最全面的中医药数据库，包括:（1）高质量集成14个中医药权威数据库的数据，包括41025个临床治疗记录和213本中医古籍。（2）通过内部生物医学自然语言处理（BioNLP）方法，准确校正超过3000万篇文献中的多源中医交互关系（症状、方剂、药材、成分和靶点之间）。（3）多样化的跨领域管道（如生物活性成分筛选、靶点预测和机制预测等）有助于传统医学与现代科学在分子和表型水平上的共同方面的融合。
2） 中医穴位机理研究：中医经络穴位的机理是近年的研究热点。痛觉感受器是穴位的反应器之一，负责针灸操作并将针灸信号传递到脊柱或椎上水平。最近的证据表明，各种疾病导致致敏穴位的感觉超敏和功能可塑，即穴位致敏。神经源性炎症是致敏穴位的主要病理特征；然而，穴位致敏的潜在机制尚不清楚。近年来的研究报道，沉默C-痛觉受体(silent C-nociceptors, SNs)，在组织损伤或内脏功能障碍的情况下，会被感觉末梢和免疫细胞释放的炎症物质“唤醒”。SNs可由健康状态下的机械不敏痛觉受体转变为机械敏痛觉受体。激活的SNs是否参与穴位敏化的机制，并参与针刺手法机械信号的传递还尚在研究阶段。
3） 穴位刺激治疗化疗副作用、促进癌症治疗的机理研究：包括化疗诱导的周围神经病变(CIPN)、认知障碍(CICI)、胃肠道毒性(GI)以及骨髓抑制和免疫抑制。穴位刺激可通过降低氧化应激和神经炎症，调节背根神经节、脊髓背角和十二指肠的5羟色胺系统，从而减弱CIPN和GI。穴位刺激还可以激活孤束核的迷走神经活动，促进胃肠道神经肽激素的分泌，从而缓解胃肠道症状。穴位刺激可恢复骨髓造血功能和免疫功能，以对抗癌症。此外，穴位刺激与化疗相结合可通过促进肿瘤细胞凋亡和化疗药物在肿瘤组织中的富集，调节肿瘤免疫微环境和血管正常化来抑制肿瘤生长。多种证据表明，穴位刺激的作用可能与神经免疫调节有关，如下图所示的穴位刺激联合化疗治疗癌症的潜在神经免疫调节机制[3]。
参考文献：
[1] Li X, Ren J, Zhang W, et al. LTM-TCM: A comprehensive database for the linking of Traditional Chinese Medicine with modern medicine at molecular and phenotypic levels[J]. Pharmacological Research, 2022, 178: 1-9.
[2] Cui X, Liu K, Gao XY, et al. Advancing the understanding of acupoint sensitization and plasticity through cutaneous C-Nociceptors[J]. Frontiers in Neuroscience, 2022, 16: 1-12.
[3] Li SS, Zhao SH, Guo Y, et al. Clinical efficacy and potential mechanisms of acupoint stimulation combined with chemotherapy in combating cancer: A review and prospects[J]. Frontiers in Oncology, 2022, 12: 1-18.
