IEEE Spectrum의 2025년 최고의 생물의학 이야기

IEEE 스펙트럼지난해 가장 인기 있었던 생물의학 이야기는 신기술을 통합하고 기존 기술을 개선하는 데 중점을 두었습니다. AI는 정신 건강 악화에 대한 뇌 내 경고 시스템과 실시간 심박수 추정 모델과 같은 애플리케이션을 포함해 생체의학을 포함한 대부분의 분야에서 대유행이지만, 지난해 생체의학 뉴스도 레거시 기술에 초점을 맞췄습니다. 기술 Wi-Fi, 초음파, 레이저와 같은 기술은 모두 2025년에 다시 등장하거나 새로운 용도를 찾았습니다.

혁신이 새로운 기술에서 나오든, 오래된 기술에서 나오든, IEEE 스펙트럼 2026년에도 계속해서 엄격하게 다룰 예정입니다.

조지아 공과대학(Georgia Institute of Technology), 마운트 시나이 아이칸 의과대학(Icahn School of Medicine) 및 TeraPixel

에모리 의과대학의 정신과 의사인 패트리시오 리바 포세(Patricio Riva Posse)는 환자의 뇌 임플란트가 환자가 뭔가 잘못되었다는 사실을 인지하기도 전에 우울증이 악화되고 있다는 신호를 보낸다는 사실을 깨달았을 때 더 빨리 조치를 취할 수 있었으면 좋았을 거라 생각했습니다.

그 경험을 통해 그와 동료들은 정신 건강 변화의 징후를 알려주는 “자동 경보 시스템”을 개발하게 되었습니다. 이 도구는 임플란트를 사용하여 전기 자극을 기록하고 AI를 사용하여 출력을 분석하고 재발 경고 신호를 표시하는 등 실시간으로 뇌 신호를 모니터링합니다. 미국 전역의 다른 연구 그룹에서는 AI의 도움 여부에 관계없이 우울증 치료에 도움이 되도록 이러한 자극 뇌 임플란트를 사용하는 다양한 방법을 실험하고 있습니다. 신경외과 의사인 Nir Lipsman은 기사에서 “여기에는 우리가 누를 수 있는 레버가 너무 많습니다.”라고 말합니다.

드미트리 키레예프/매사추세츠 대학교 애머스트

매사추세츠 대학교 애머스트 캠퍼스의 Dmitry Kireev 연구실에서 연구원들은 활력 징후 등을 모니터링할 수 있는 눈에 띄지 않을 정도로 얇은 그래핀 문신을 개발하고 있습니다. “전자 문신은 사람들이 심혈관, 대사, 면역 체계 및 신경 퇴행성 질환을 포함한 복잡한 의학적 상태를 추적하는 데 도움이 될 수 있습니다. 미국 성인의 거의 절반이 아직 알지 못하지만 현재 이러한 장애 중 하나 이상의 초기 단계에 있을 수 있습니다. “라고 그는 기사에서 썼습니다. IEEE 스펙트럼.

어떻게 작동하나요? 그래핀은 전도성이 있고 강하며 유연하며 심박수, 땀에 포함된 특정 화합물의 존재 여부 등을 측정할 수 있습니다. 현재로서는 문신을 일반 전자 회로에 연결해야 하지만 Kireev는 문신이 곧 스마트워치에 통합되어 착용이 더 간편해지기를 바라고 있습니다.

에리카 카르데마/UC 산타크루즈

Wi-Fi는 단순히 인터넷에 연결하는 것 이상의 역할을 할 수 있습니다. Wi-Fi는 지속적인 신체 접촉 없이 저렴한 비용으로 심장을 모니터링하는 데 도움이 됩니다. Pulse-Fi라고 불리는 새로운 접근 방식은 AI 모델을 사용하여 심장 박동을 분석하여 최대 10피트 떨어진 곳에서 실시간으로 심박수를 추정합니다.

이 시스템은 총 비용이 약 40달러로 저렴하고 배포가 쉬우며 불편함이 없습니다. 또한 사용자의 자세와 모든 종류의 환경에 관계없이 작동합니다. Pulse-Fi 개발을 주도한 산타 크루즈 캘리포니아 대학의 컴퓨터 과학자 Katia Obraczka는 팀이 이 기술을 상용화할 계획이라고 말했습니다.

나이

뉴욕 생체전자의학연구소의 생의학 연구자인 산지타 S. 차반(Sangeeta S. Chavan)과 스타브로스 자노스(Stavros Zanos)는 초음파가 뉴런을 활성화하여 “광범위한 급성 및 만성 질병에 대한 치유 치료법을 제공하는 정확하고 안전한 방법”을 제공할 수 있다는 가설을 세웠습니다. 스펙트럼. 표적 초음파는 광범위한 부작용이 있는 약물 대신 염증이나 당뇨병 치료제로 사용될 수 있다고 그들은 말합니다.

그들은 뉴런의 막을 진동시키고 “이온이 세포 안으로 유입되도록 하는 채널을 열어서 간접적으로 세포의 전압을 변화시키고 발화시키는” 방식으로 작동한다고 그들은 썼습니다. 저자들은 특정 뉴런을 활성화하면 특정 질병의 근본 원인을 해결하는 데 도움이 될 수 있다고 생각합니다.

익스트림 라이트 그룹/글래스고 대학교

의사가 머리 내부를 보고 싶다면 저렴하게 할지 아니면 깊게 할지 결정해야 합니다. 뇌파검사는 저렴하지만 뇌의 바깥층을 통과하지 못하는 반면, 기능적 자기공명영상(fMRI)은 비싸지만 깊숙히 볼 수 있습니다. 사람의 머리에 레이저를 비추는 것은 이 두 가지를 모두 달성하는 기술을 향한 첫 번째 단계처럼 보입니다.

수년 동안 인간의 머리는 빛을 차단하는 능력이 매우 뛰어나기 때문에 이런 종류의 작업은 불가능해 보였습니다. 그러나 이제 연구자들은 레이저가 광자를 완전히 보낼 수 있다는 것을 입증했습니다. “불가능하다고 생각되었던 것이 가능하다는 것을 보여주었습니다. 그리고 바라건대…그것이 차세대 장치에 영감을 줄 수 있을 것입니다”라고 프로젝트 책임자인 Jack Radford는 기사에서 말했습니다.

지아웨이 게

멀지 않은 미래에 수술 환자들은 이 이야기의 저자가 암시하는 것처럼 “로봇이 지금 당신을 볼 것입니다”라는 말을 듣게 될 것입니다. 세 명의 연구원은 2016년 살아있는 동물에서 최초의 자율 연조직 수술을 수행한 스마트 조직 자율 로봇(STAR) 개발을 담당하는 존스홉킨스 대학 로봇공학 연구실에서 일하고 있습니다.

범용 로봇 컨트롤러를 개발하고 엄격한 개인 정보 보호 규정 내에서 데이터를 수집하는 등 자율 로봇을 수술실에 도입하는 과정에는 확실히 과제가 남아 있지만 최종 목표는 곧 눈앞에 있습니다. 저자는 “외과 의사와 자율 로봇 보조자가 환자를 정기적으로 맞이하는 시나리오는 더 이상 먼 가능성이 아닙니다.”라고 썼습니다.