伤口

东北大学田野等综述：人工智能辅助的导电水凝胶敷料用于难治性伤口监测东北大学田野等综述：人工智能辅助的导电水凝胶敷料用于难治性伤口监测精选

AI辅助伤口监测。

IIIAI辅助伤口监测

II伤口监测机制

f智能伤口监测下体内伤口愈合的实验过程。

与机器学习相比，该计算框架能够在伤口监测过程中对高维传感器输出进行实时分析。

为了实现智能实时伤口监测，研究人员将导电水凝胶传感器与深度学习ANN算法相结合。

为应对上述临床挑战，东北大学田野教授团队与中国医科大学附属盛京医院张凯教授团队展开联合研究，对导电水凝胶敷料在伤口监测与愈合领域的作用机制、材料筛选策略及信号输出形式进行了系统梳理。

以多功能水凝胶为伤口敷料的智能伤口监测示意图，包括gi伤口识别、gii实时状态监测和giii个性化伤口管理。

在该综述中，研究团队系统阐述了用于伤口监测与愈合的导电水凝胶敷料的作用机制及材料选择策略，重点解析了此类敷料在伤口状态监测中的信号输出类型，以及基于传感器数据信号输出结合人工智能技术实现伤口愈合状态预测的相关研究进展。

基于KNN的伤口监测首先使用移动设备捕获带有金属纳米颗粒的水凝胶的颜色变化，随后测量RGB值，确定RGB值与伤口pH值之间的线性关系。

如图1所示，文章系统阐释了用于伤口监测和愈合的导电水凝胶敷料的机理、导电水凝胶敷料的材料选择，重点介绍了用于监测伤口状况的导电水凝胶敷料的信号输出类别，以及基于传感器衍生数据的AI技术预测伤口愈合状态的相关研究。

导电水凝胶敷料在难治性伤口监测中的应用与前景：综述分析了导电水凝胶敷料在不同类型难治性伤口监测中的应用现状、当前面临的挑战及潜在发展前景。

导电水凝胶敷料的信号输出与AI监测应用：总结了导电水凝胶敷料用于伤口状态监测的信号输出类型，重点强调了基于人工智能的伤口监测与预测技术。

文章呼吁导电水凝胶敷料和物联网(IoT)结合起来提高伤口监测的可及性和连续性。

最后，通过对上述关键领域的全面涵盖，该综述强调了集成导电水凝胶伤口监测与治疗系统在高级伤口监测及个性化医疗领域的潜在发展方向与研究机遇，例如必须提高传感器的稳定性，并保证导电水凝胶敷料的安全性；

此外，讨论了与涉及压疮、糖尿病溃疡和关节伤口的慢性难治性伤口相对应的伤口监测和愈合过程。

深度学习模型(如ANN、CNN等)能够从大量生物监测数据中自主挖掘复杂特征与模式，精准识别各类伤口状态，并对新输入数据进行实时处理与评估，从而为实现实时化、个性化的伤口监测提供了技术支撑。

该综述重点剖析了基于传感器数据信号输出、借助人工智能模型实现伤口愈合状态预测的相关研究进展，并对临床难治性伤口的监测与愈合过程进行了深入探讨。

近年来，由于对用于伤口监测和治疗的集成传感器的需求不断增长，致力于开发智能敷料的研究大幅增加。

通过对上述关键领域的全面涵盖，该综述强调了集成导电水凝胶伤口监测与治疗系统在高级伤口监测及个性化医疗领域的潜在发展方向与研究机遇，为该领域的科研工作者及临床医务工作者提供了重要的启示与指导。

鉴于机器学习在数据处理方面的高效性，其可通过快速解析海量监测数据并提取有效信息，显著提升伤口监测的效能。

2019年：与导电水凝胶敷料集成的温度传感器收集伤口温度，通过蓝牙通信实时传输到智能手机，并使用UV-LED远程控制抗生素的原位释放。

2023年：电阻式导电水凝胶敷料与无线蓝牙模块集成用于实时监测伤口温度。

2024年：上图：通过3D打印导电水凝胶敷料实现伤口温度监测。

a伤口温度变化会影响水凝胶温度变化，从而允许远程监测伤口。

c设计导电和温度敏感的水凝胶敷料策略，与无线蓝牙模块集成，用于实时伤口温度监测。

下图：导电水凝胶敷料通过电阻变化和红外图像监测伤口的温度变化。

此外，感染可能导致伤口温度进一步升高。

因此，从治疗的角度来看，监测整个伤口愈合过程中的pH值变化非常重要。

因此，在伤口愈合过程中密切监测温度被证实具有重要意义和优势。

基于导电水凝胶的传感器可将伤口愈合过程中的机械信号(压力)转化为可量化的电信号(以电阻为主)，从而实现对人体生理状态的动态监测(图6a，6c-d)。

当伤口区域的细胞受损时，离子和电流很容易流过细胞膜，增加电导率并降低阻抗，生物阻抗测量系统提供了一种定量、客观且无干扰的方式来跟踪伤口愈合过程。

通过光信号(颜色变化)与电信号(电阻变化)的双信号响应，该类传感器能够提供应力与应变的定性及定量分析结果，这对实时追踪伤口愈合过程中的外部损伤具有重要意义。

Klein和同事注意到口腔内伤口愈合后不会留下疤痕这一事实。

Klein说：“我们知道这个通路的存在，但之前不知道它与无疤痕伤口愈合相关。

在接下来的一周内，他们收集了伤口愈合过程中的组织样本。

2022年：上图：基于接触pH响应电压输出结合深度ANN深度学习监测慢性皮肤伤口愈合。

ROS会影响疼痛的感知方式，糖尿病溃疡产生的疼痛信号有助于实时监测伤口愈合状态。

a3D混合支架实时监测施加在伤口上的压力以防止形成压疮并具有抗菌部分，可促进感染伤口的愈合。

aPC水凝胶的结构、pH值和葡萄糖反应机制及其在糖尿病足溃疡和运动伤口愈合中的应用示意图。

a糖尿病伤口愈合的潜在应用机制。

e用PBS和导电水凝胶敷料治疗后糖尿病足的代表性照片，导电水凝胶敷料组显著促进伤口愈合。

传统伤口敷料在临床应用中存在诱发继发性创面损伤的风险，而导电水凝胶敷料因其独特性能，在伤口愈合与监测领域展现出优异的适用性：其电活性组分可通过刺激内源性电流生成，在伤口愈合进程中发挥关键调控作用；

传统敷料有引发二次损伤的风险，而导电水凝胶敷料优势显著：其电活性成分可调控伤口愈合，还能将创面微环境信号转为电信号，在伤口愈合与监测领域展现出优异的适用性；

导电水凝胶敷料可区分各种伤口类型，预测伤口愈合阶段，并测量非接触电位与时间之间的关系。

并且通过改变电脉冲，这种传感器可以识别细菌感染，还可以实时做出决策并跟踪关节伤口的愈合情况。

由于导电水凝胶具有出色的透明度，从宏观和微观角度均进行了伤口愈合监测(图10a)。

目前，用于跟踪血糖水平的导电水凝胶敷料不仅可以通过监测电阻的变化来有效地实时跟踪伤口的葡萄糖水平，还可以加速慢性伤口的愈合(图5d和5e)。

通过各种信号输出，不仅可以实时了解伤口愈合状态，还能够对包括伤口感染在内的不良状况进行及时干预与处置。

通过在临床评估前监测患者的伤口状态，避免临床准备不足，并在皮肤病无法用皮肤科药物治疗时寻求适当的干预，受此启发的可穿戴导电水凝胶敷料让医护人员在临床干预前对伤口愈合情况有更透彻的判断，有利于临床治疗的发展。

随着伤口的愈合，疼痛感会逐渐消失。

用于关节伤口的导电水凝胶敷料。

2025：上图：通过光电双信号同时监测伤口渗出液中的葡萄糖和汗液葡萄糖。

a含有姜黄素的导电水凝胶敷料不仅可以通过关节运动状态监测伤口，还可以通过伤口部位的pH值变化释放姜黄素以达到治疗目的。

b用于治疗糖尿病伤口和监测伤口大小的水凝胶敷料。

eSB-MB皮肤传感器的分子设计和示意图，可以连续监测伤口部位的血糖变化。

一种极其透明的导电水凝胶贴片与多种浓度的葡萄糖接触时，电阻变化率表现出规律的下降趋势，并将其无线传输到移动设备，因此实时监测伤口处的葡萄糖水平可以反映血糖水平。

如图2所示2018年智能绷带与计算机和智能手机无线通信结合，以监测伤口的pH值并调节温度以根据需要在伤口局部释放抗生素。

导电水凝胶敷料监测伤口其他生理信号的机制。

导电水凝胶敷料监测伤口化学生理信号的机制。

导电水凝胶敷料监测伤口机械生理信号的机制。

导电水凝胶敷料监测伤口热生理信号—温度的机制。

电压型pH传感器通过伤口部位不同电压值的输出同样可以监测伤口部位的pH值变化(图5c)。

监测伤口内的葡萄糖浓度在糖尿病溃疡的治疗中具有重要意义。

监测伤口局部压力以实现早期干预对治疗结局至关重要，这在糖尿病患者及压疮患者中具有特殊临床价值。

还要整合来自多维监测的信号，增加可以使用导电水凝胶敷料监测的伤口类型；

这将使患者能够在他们的护理中发挥积极作用，并使医疗专业人员能够更彻底地监测伤口。

2020年：导电水凝胶敷料可以通过比色法同时监测糖尿病伤口的pH值和葡萄糖水平，并通过智能手机收集并转换为RGB信号以量化伤口参数。

下图：导电水凝胶敷料通过比色法和基于CNN算法的个性化伤口管理实现伤口pH值监测。

目前，对于伤口pH值的监测，大多数方法都依赖于通过比色法进行目视检查。

阿尔马达希望弄清楚蜥蜴细胞是如何实现这一壮举的，并最终将其应用于人类的肌肉生长，以治疗退行性肌肉疾病、增强老年人的肌肉力量和治疗伤口。

a3D混合支架实时监测施加在伤口上的压力以防止形成压疮并具有抗菌部分，可促进感染伤口的愈合。

b使用水凝胶监测和治疗细菌感染伤口的示意图。

当应用于关节伤口时，它可以防止重复运动导致敷料脱落或失去对伤口部位的紧密粘附，增加开裂甚至再撕裂和继发感染的风险，这会延长愈合过程并产生更多不适。

更重要的是，通过使用CNN深度学习算法进行信号分析，有效地展示了个性化的伤口管理，在评估伤口感染和愈合方面取得了94.47%的准确率(图8f和8g)。

当伤口区域的细胞受损时，离子和电流很容易流过细胞膜，增加电导率并降低阻抗，生物阻抗测量系统提供了一种定量、客观且无干扰的方式来跟踪伤口愈合过程。

此外，感染可能导致伤口温度进一步升高。

炎症、炎症化学物质引起的血管舒张和免疫反应都会导致皮肤伤口组织温度在整个愈合过程中升高。

Almada希望弄清蜥蜴细胞的这一能力机制，并最终将其应用于人类肌肉生长，以治疗肌萎缩性疾病、增强老年人肌肉功能及促进伤口愈合。

e用PBS和导电水凝胶敷料治疗后糖尿病足的代表性照片，导电水凝胶敷料组显著促进伤口愈合。