醫療領域的案例
人工智能賦能醫療領域，創造全新醫療模式
人工智能的興起給傳統的各個產業都帶來了沖擊和變革，尤其是在醫療行業，人工智能的加持，創造了全新的醫療模式，激發了無限的發展機遇。
隨著技術的發展，人工智能產業得到了快速發展。并已經在不知不覺間滲透到人類生活的方方面面。從離我們最近的智能手機，智能汽車、可穿戴設備、無人銀行到各類機器人的發明應用，人工智能似乎無所不在。
最近，西門子利用人工智能技術完成了一項“數字心臟”技術，讓大家再一次把目光聚集到了醫療領域。眾所周知，心臟是一個人的發動機，其精密復雜程度可見一斑。而如今可以根據患者的心臟建立準確的3D心臟模型，更好的幫助醫生進行模擬診斷、模擬手術，而且還可以進行基本的預測，極大地提升了手術的成功率。
人工智能在醫療行業的成功應用，讓我們看到了人工智能在醫療領域的發展潛力。這主要得益于兩個方面，一是中國的人口數量龐大，可以滋生出充足的醫療數據可供研究；二是我國的醫療市場龐大，可以為各種人工智能企業的發展提供機會。
當前人工智能和醫療結合已經是大勢所趨，虛擬助理、醫學影像、輔助診療、疾病風險預測、藥物挖掘、健康管理、醫院管理、輔助醫學研究報告等領域已經開始逐漸引入人工智能技術。近年來，人工智能+醫療在醫療領域的發展如火如荼。
前瞻產業研究院發布的《2018—2023年中國人工智能行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》顯示，2016年中國醫療人工智能的市場規模就已達96.61億元，2018年有望達到200億元，預計到2020年我國健康醫療大數據行業市場規模將突破800億元。
如此龐大的市場，讓更多企業看到了人工智能在醫療領域的發展機會，并紛紛在醫療行業開始布局。阿里巴巴搭建了阿里健康平臺，主要用于產品追溯、醫藥電商、醫療服務網絡和健康管理等領域。
展開 4D打印形狀記憶聚合物在生物醫療領域的研究進展
形狀記憶聚合物是一種在外界刺激條件下產生形狀變化的智能材料，4D打印是基于可變形材料和3D打印技術的一種綜合性技術，可變形材料中形狀記憶聚合物的應用最為廣泛，目前4D打印形狀記憶聚合物在各個領域都有應用，如生物醫療、航空航天、電子器件等領域，其智能化和可定制化的特點在生物醫療領域具有巨大的應用價值。4D打印技術突破了傳統醫學領域個性化訂制的技術瓶頸，為生物醫療領域的進一步發展提供了新的契機近年來，受到了國內外學者的廣泛研究和關注。
哈爾濱工業大學冷勁松教授研究團隊對4D打印形狀記憶聚合物在生物醫療領域的國內外研究進展進行全面而系統的綜述。他們首先對形狀記憶聚合物材料的響應機理及形變激勵條件（如溫度、濕度、電場、磁場、pH等）進行了解析，也對4D打印原理進行了闡述，同時詳細介紹了4D打印形狀記憶聚合物在生物醫療領域的實例和應用價值，包括血管支架（圖4）、氣管支架、細胞支架、骨支架、心臟支架、乳房支架、仿生肌肉等。該團隊還總結了4D打印形狀記憶聚合物在生物醫療領域的應用前景（圖3）、最后，該團隊對目前4D打印形狀記憶聚合物在生物醫療領域存在的問題進行了探討，并對其未來發展方向進行了展望。
圖4 4D打印形狀記憶血管支架在外加磁場的作用下發生形變的示意圖[34]
圖3 4D打印形狀記憶聚合物在生物醫療領域的應用及潛在應用
相關文章發表于《中國科學：技術科學》雜志，相信這篇綜述對相關領域的研究者具有重要的參考價值。
全文連接：
http://engine.scichina.com/doi/10.1360/N092018-00153
來源：高分子科學前沿
展開 碳纖維材料在醫療領域的應用
隨著近代外科醫療技術的不斷提高，對可植入人體的生物材料的需求也在增大，這種應用條件， 一方面材料要具有能承擔一定功能的力學性質， 另一方面也要求植入假體能滿足生物相容性的要求。任何人工材料， 要同時滿足這兩方面的要求， 存在著相當的困準和復雜性， 這正是生物醫學材料的研究工作所必須解的問題。
不難看出高科技纖維在醫學及其相關保健領域、醫療器械等方面的應用十分廣泛，新型復合材料有規律地進入市場，而且還在不斷拓展新的醫用領域和研發新的醫用纖維，在這方面我國與發達國家特別是美、日、德的差距比較大，我國應加大在主要醫用纖維及其新醫用領域的研發投入，逐步實現主要品種及其制品的商品化和國產化，為今后邁入世界醫用纖維強國打下堅實基礎。
展開 【科普】碳纖維材料在醫療領域的應用
隨著近代外科醫療技術的不斷提高，對可植入人體的生物材料的需求也在增大，這種應用條件， 一方面材料要具有能承擔一定功能的力學性質， 另一方面也要求植入假體能滿足生物相容性的要求。任何人工材料， 要同時滿足這兩方面的要求， 存在著相當的困準和復雜性， 這正是生物醫學材料的研究工作所必須解的問題。
不難看出高科技纖維在醫學及其相關保健領域、醫療器械等方面的應用十分廣泛，新型復合材料有規律地進入市場，而且還在不斷拓展新的醫用領域和研發新的醫用纖維，在這方面我國與發達國家特別是美、日、德的差距比較大，我國應加大在主要醫用纖維及其新醫用領域的研發投入，逐步實現主要品種及其制品的商品化和國產化，為今后邁入世界醫用纖維強國打下堅實基礎。
作者簡介
孟慶麗，資深碳纖維領域投資人士，專注于碳纖維已經有3年多了，具備宏觀和微觀視角，也和多家優質的企業及行業專家進行交流，并投資過碳纖維產業鏈公司。目前就職于一家投資管理公司，關注領域包括：消費升級、新材料、醫藥健康、TMT。
碳纖維布https://www.hongyantu.com/index.php?r=new%2Fview&id=2760
展開 
碳纖維材料在醫療領域的應用
隨著近代外科醫療技術的不斷提高，對可植入人體的生物材料的需求也在增大，這種應用條件， 一方面材料要具有能承擔一定功能的力學性質， 另一方面也要求植入假體能滿足生物相容性的要求。任何人工材料， 要同時滿足這兩方面的要求， 存在著相當的困準和復雜性， 這正是生物醫學材料的研究工作所必須解的問題。
不難看出高科技纖維在醫學及其相關保健領域、醫療器械等方面的應用十分廣泛，新型復合材料有規律地進入市場，而且還在不斷拓展新的醫用領域和研發新的醫用纖維，在這方面我國與發達國家特別是美、日、德的差距比較大，我國應加大在主要醫用纖維及其新醫用領域的研發投入，逐步實現主要品種及其制品的商品化和國產化，為今后邁入世界醫用纖維強國打下堅實基礎。
作者簡介
孟慶麗，資深碳纖維領域投資人士，專注于碳纖維已經有3年多了，具備宏觀和微觀視角，也和多家優質的企業及行業專家進行交流，并投資過碳纖維產業鏈公司。目前就職于一家投資管理公司，關注領域包括：消費升級、新材料、醫藥健康、TMT。
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展開 醫療領域CAE仿真分析案例
顱面骨、頜骨仿真分析
腦積水病人腦部應力和速度場分布分析
心臟的流固耦合分析
肺部氣流分析
血液流動現象分析
膝關節半月板模擬分析
足部骨骼及韌帶仿真分析
注射器力響應密封性分析
藥丸的封裝、解封分析
人類系統復雜而精密，而現代生物醫學工程是綜合生物學、醫學和工程學(包括計算機科學、信息科學)的邊緣學科，屬于高科技領域。其研究領域不僅涉及到人體骨骼結構、血液流動等生命科學，還涉及到醫療設備、電子儀器等電子、機械科學領域。
隨著計算機計算能力的提高和數值計算技術的進步，生物醫學工程領域也逐漸應用有限單元法進行設計和分析，CAE分析的作用日漸凸顯。
無法實測的場景，昂貴的試驗費用等，其實都限制了生物醫療領域的深入研究與發展。而CAE仿真分析技術的應用很大程度上彌補了這種局限性，降低了對物理實測的依賴，其可重復性、高效率和通用性也顯示出極大的優勢，提高測試效率，節省了醫療器械開發時間和成本，提升產品可靠性。
深圳市有限元科技有限公司（簡稱元王）深耕CAE領域13載，集CAE咨詢、CAE培訓、CAE軟件研發與銷售為一體，始終致力于為各行業客戶提供專業的CAE整體解決方案，其代理的Abaqus作為通用型有限元仿真軟件，已經在醫療領域廣泛成熟應用。
深圳市有限元科技多年來在醫療方向也積累了深厚的技術經驗，不僅做過不少醫學類分析案例，例如股骨有限元強度分析，心臟支架結構分析，掌指骨骨折及加固定板有限元分析等，還為醫療企業，高校，研究院所等提供咨詢培訓等專業CAE服務,歡迎有需要的客戶咨詢了解。
展開 高科技纖維材料在醫療領域的應用
醫療輔助設備
包括：
①X-光、CT和B超床板：碳纖維復合材料；
②診斷床用頭托：碳纖維復合材料；
③輕量輪椅和擔架：碳纖維復合材料；
④藥物動態試驗裝置及預防醫學元件
在日本醫療器械設計制造展覽會上，帝人公司展示了旗下碳纖維復合材料在醫療領域的應用產品：腦外科手術應用的碳纖維支架，使用碳纖維和聚酰胺亞胺樹脂制成，對x射線的穿透影響最小。
急救用品與治療用品
包括：
①醫用富氧：氣體分離用中空纖維，使空氣中的氧濃度由21%提高至30%～40%；
②血漿交換治療：中空纖維膜元件；
③腹水濃縮治療：中空纖維透析器；
④尿毒癥治療：中空纖維透析器；
⑤由大腸桿菌抽出蛇腹毒素遺傳因子：導電性中空纖維；
⑥醫用雙氧水：用中空纖維氣體分離膜濃縮過氧化氫等。
中空纖維分離膜在醫療領域占有舉足輕重的地位。目前，全球最大的中空纖維透析膜廠家是德國Fresenius醫療保健公司，所用中空纖維材質為聚砜。中空纖維人工肺最大的生產廠家是美國空氣產品與化學品公司，選用聚砜的中空纖維膜，商品名Prism；此外還有美國Praxair公司，采用創新的膜系統，中空纖維材質選用有涂層的聚砜膜。
手術縫合線
包括：
①醫用縫合線：超高相對分子質量聚乙烯纖維等；
②吸收性或自降解性縫合線：聚乳酸纖維等。
醫院護理用品
包括：
①手術罩布：抑菌透氣的超細纖維非織造布；
②特種手術衣：超細纖維非織造布和一次性自降解纖維布；
③特種病人服：抗菌消臭纖維和一次性微生物降解纖維；
④床上用品：抗菌消臭纖維和微生物降解纖維；
⑤特種口罩：活性炭纖維、超細纖維非織造布及氈、竹炭纖維。
藥物控釋載體
可達到最有效傳遞藥物的作用，減少供藥次數和供藥量，提高利用率。
展開 高科技纖維材料在醫療領域的應用
在日本醫療器械設計制造展覽會上，帝人公司展示了旗下碳纖維復合材料在醫療領域的應用產品：腦外科手術應用的碳纖維支架，使用碳纖維和聚酰胺亞胺樹脂制成，對x射線的穿透影響最小。
急救用品與治療用品
包括：
①醫用富氧：氣體分離用中空纖維，使空氣中的氧濃度由21%提高至30%～40%；
②血漿交換治療：中空纖維膜元件；
③腹水濃縮治療：中空纖維透析器；
④尿毒癥治療：中空纖維透析器；
⑤由大腸桿菌抽出蛇腹毒素遺傳因子：導電性中空纖維；
⑥醫用雙氧水：用中空纖維氣體分離膜濃縮過氧化氫等。
中空纖維分離膜在醫療領域占有舉足輕重的地位。目前，全球最大的中空纖維透析膜廠家是德國Fresenius醫療保健公司，所用中空纖維材質為聚砜。中空纖維人工肺最大的生產廠家是美國空氣產品與化學品公司，選用聚砜的中空纖維膜，商品名Prism；此外還有美國Praxair公司，采用創新的膜系統，中空纖維材質選用有涂層的聚砜膜。
手術縫合線
包括：
①醫用縫合線：超高相對分子質量聚乙烯纖維等；
②吸收性或自降解性縫合線：聚乳酸纖維等。
醫院護理用品
包括：
①手術罩布：抑菌透氣的超細纖維非織造布；
②特種手術衣：超細纖維非織造布和一次性自降解纖維布；
③特種病人服：抗菌消臭纖維和一次性微生物降解纖維；
④床上用品：抗菌消臭纖維和微生物降解纖維；
⑤特種口罩：活性炭纖維、超細纖維非織造布及氈、竹炭纖維。
藥物控釋載體
可達到最有效傳遞藥物的作用，減少供藥次數和供藥量，提高利用率。例如，將抗癌藥物紫杉醇和阿霉素嵌入納米PLA纖維中，就可提高療效。
展開 熱塑性塑料在醫療器械領域的應用
塑料作為一種十分重要的材料，在醫學領域得到了廣泛的應用。從藥品、藥劑的包裝，到一次性醫療器械(如點滴瓶、注射器等)、非一次性醫療設備(如計量器、 外科儀器等)的應用，都有塑料的蹤影。
2011年全球醫療器械市場規模超過3100億美元，中國對醫用塑料的需求在過去15年也以每年15%～18%的速度增長。隨著人口老齡化，環境惡化及人們對增進健康照顧的期望持續增加，都將推動國內一次性醫療器械市場的持續增長。
醫療器械生產中大力推廣塑料的應用，在提高產品性能、試制新產品、節約有色金屬、簡化加工工藝、提高勞動生產率和降低成本等方面，都有優勢。塑料醫療器材優點多多，在未來醫學領域中，它的市場影響力會越來越大。醫療器械設計師正在擴大對新型熱塑性塑料材料的認識，并不斷開發將其運用于醫療產品領域。https://m.hongyantu.com/goodlist/sz/45265.html
塑料在醫療領域應用有幾大優勢：
1、重量輕，使用省力，有利于減輕醫生因長時間手術帶來的疲勞。較適合人體血液肌肉組織，所以更具療效。
2、強韌度好，防滲透性強，耐用，部份塑料還可以在高溫下正常使用。
3、具有透明度，醫療過程中可以更好地觀察，尤其在手術過程中。
4、易于成型，適合生產各種造型、結構復雜的醫療器械和用品，且只需使用低成本的生產工藝。使用消毒液或高溫殺菌消毒不會發生腐蝕或顏色變化的現象。https://m.hongyantu.com/goodlist/sz/45202.html
5、與金屬等其它原材料相比，成本低，更適于生產一次性損耗品，經過消毒后用作包裝材料有助于降低感染的風險。
展開 專訪云勤科技：以電子紙結合低碳智慧物聯網技術，推動醫療領域智慧變革
不可否認，醫療行業的智慧升級已經是趨勢所在，而智慧醫療是一個擁有市場剛需且穩定的領域。王萌坦言：“目前在醫療市場能結合電子墨水屏做產品與服務提供的公司不多，真正能夠沉淀下來的更少。”在電子紙技術進步與規模逐步擴大的前提下，云勤科技期盼電子紙+智慧醫療解決方案取得行業突破的一天能夠盡快到來。
有限元分析在醫療領域的利用
二、醫療器械分析
當今先進的手術和疑難疾病的治療對醫療器械要求越來越高，醫療器械一直是醫學領域關注的重點。將有限元計算技術應用到醫療器械的研發、指導各種醫療器械的結構改進，解決了以往實驗不方便，不經濟的弊端。目前醫療器械的有限元分析主要在口腔科、骨科以及心腦血管科等方面。
1. 口腔科醫療器械的有限元分析
口腔疾病對于人體的健康不可忽視，近年來在口腔疾病治療技術上取得了重大突破主要得益于口腔醫療器械的設計和生產水平的提高。口腔種植中的種植釘、口腔修復中的牙冠、口腔正畸中的矯治弓絲、擴弓矯治器以及牙根管預備器械等等，這些器械的結構形狀及材料選擇設計不僅關系到器械本身的力學穩定性、抗破壞能力等力學性能，還關系到與相關組織的生物相容性等問題。因此對各口腔器械的結構形狀的設計、材料的選取進行有限元分析很有必要。
最終可以獲得，器械的結構形狀參數尺寸；器械在工作中的受力情況；確定器械的材料選取。
2. 骨科醫療器械的有限元分析
骨的固定以及人工關節的設計與固定是有限元法在骨科生物力學中最常見的應用。在骨固定中常采用蝶形鋼板、Z-plate和K-plate鋼板等固定。這些鋼板的強度和穩定性對手術是否成功及術后恢復效果如何具有決定性作用。人工關節（髖關節與膝關節）的設計必須考慮其工作中的受力情況和使用壽命。基于此，對骨科醫學器械進行有限元分析校核，保證其工作中強度、剛度、穩定性等力學性能要求。
3. 心腦血管科醫療器械的有限元分析
心腦血管疾病是人類生命健康的一大殺手。目前心腦血管疾病主要采用血管支架植入血管，以達到支撐狹窄閉塞段血管，減少血管彈性回縮及再塑形，保持管腔血流通暢。而現行的支架較高的在狹窄率成為其進一步發展的最大障礙。
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高科技纖維材料在醫療領域的應用
醫療輔助設備
包括：
①X-光、CT和B超床板：碳纖維復合材料；
②診斷床用頭托：碳纖維復合材料；
③輕量輪椅和擔架：碳纖維復合材料；
④藥物動態試驗裝置及預防醫學元件。
在日本醫療器械設計制造展覽會上，帝人公司展示了旗下碳纖維復合材料在醫療領域的應用產品：腦外科手術應用的碳纖維支架，使用碳纖維和聚酰胺亞胺樹脂制成，對x射線的穿透影響最小。
直線電機模組：醫療設備領域的新動力
未來，直線電機模組的研發將聚焦于以下幾個方向：
小型化與輕量化：為了適應更復雜的醫療設備設計，直線電機模組需向更小體積、更輕重量發展。
集成化與智能化：與傳感器、AI算法的深度集成，實現自我診斷、預測性維護，提高設備的可靠性和可用性。
生物相容性材料：針對直接接觸人體的應用，開發更適合醫療環境的材料，確保生物相容性和安全性。
總之，直線電機模組作為醫療設備領域的一項關鍵技術，正以其獨特的性能優勢推動著醫療技術的革新，為實現更加安全、高效、精準的醫療服務貢獻力量。隨著技術的持續進步和應用領域的不斷拓展，直線電機模組在醫療設備領域的應用前景將更加廣闊。
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展開 分析：3D打印如何助力醫療器械領域？
3D 打印可以通過提供具有成本效益且易于使用的醫療設備來推動先進的醫療保健。
在談醫療保健領域之前，可以先談談電子產品領域。在電子產品領域，3D噴墨打印機用于打印電路，使用的墨水是一種導電材料，不僅可以在平面 2D 表面上打印電路，還可以在 3D 產品上打印電路。傳統電路板 (PCB) 制作采用減材制造方法，而3D打印是一種增材制造。減材制造過程涉及從實心板上蝕刻、鉆孔或切割以構建最終產品。它非常適合使用多種材料的應用以及大尺寸產品的PCB 制造。增材制造是添加一層材料并將這些層粘合在一起，從而開發產品。3D打印需要具有控制材料密度的能力和制造復雜特征的能力，使制造過程具有通用性。它可用于一系列工程和制造應用，特別是在定制制造中。
3D 打印在醫療器械制造中的優勢
3D打印十分經濟且無需復雜的制造步驟，即可提供快速的PCB原型制作。它通過避免初始PCB設計階段可能出現的設計錯誤來優化PCB設計過程。柔性PCB上的3D 打印很容易，并且可以使用最新的設計軟件進行多層 PCB 打印。隨著制造趨勢的增長和軟件的改進，3D打印將不僅僅是一種原型制作工具，而且可以成為生產零件的可行替代方案。3D打印已被用于制造助聽器、牙科植入物等多種醫療設備的最終部件，對小批量生產更有利。
隨著對微型醫療設備的需求不斷增長，3D打印已成為有效制造的正確選擇。生物醫學傳感器、醫療植入物和手術輔助設備是3D打印電子設備在醫療保健中的一些重要應用。展望未來，3D打印可以通過在醫藥領域提供低成本和個性化的健康服務來協助制定新的治療策略。
醫療器械制造中的3D打印技術
塑料部件最常用的3D打印技術是立體光刻 (SLA)、選擇性激光燒結 (SLS) 和熔融沉積成型 (FDM)。如果設備是使用金屬制造的，則可以使用直接金屬激光燒結 (DMLS) 或激光熔化 (SLM) 方法。
展開 PID傳感器在醫療領域人體呼出VOC氣體檢測裝置中的應用
到20世紀，我們見證了呼吸分析領域的成就，1971年諾貝爾獎得主生物化學家Linus Pauling使用氣相色譜法描述了人類呼出氣中250種VOC的情況，發現這些VOC來源于許多內源性生化過程，包括脂質氧化產生的醛、烷烴，以及碳水化合物和脂肪酸代謝產生的酮。
然而，直到1985年Gordon等才首次證明了呼出氣VOC在肺癌早期診斷中的可行性。這種VOC與人類疾病的早期關聯為在肺部疾病早期診斷中使用呼吸分析奠定了重要基礎。
一VOC概述
VOC是一種具有高揮發性的氣態有機分子，人體的VOC來源于多種體內代謝途徑,并通過皮膚、糞便、尿液和呼吸釋放。由于細胞代謝因疾病而改變，因此VOC的變化可以作為特定病理生理狀況的生物標志物。在呼吸系統疾病中，呼出氣因其與呼吸道的緊密接觸而受到特別關注。完整的人體呼出氣由數千種化合物組成，呼出氣VOC分為外源性和內源性。
外源性VOC來自環境，并通過呼吸道和消化道等途徑進入機體。體內產生的VOC可以是宿主生理代謝過程的產物，也可以是微生物病原體代謝過程的產物，或者是宿主對諸如感染或炎癥等過程的病理反應性產物。VOC是一種低相對分子質量、高蒸汽壓的碳基化合物，這種特性使得它們很容易在環境中擴散。
患者呼出氣檢測技術是疾病診斷的新方法，自發展以來受到研究者的廣泛關注，近年來利用呼出氣檢測診斷非感染性疾病(如支氣管哮喘、肺癌、乳腺癌、結直腸癌等)和感染性疾病[如肺結核、新型冠狀病毒肺炎(coronavirus disease 2019，COVID-19)]均取得了一定進展。對于感染性疾病,病原微生物感染機體后，經過體內代謝，可產生廣泛的VOC，如烴、醇、酮類，以及含氮和含硫化合物等。
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