2025年におけるIEEE Spectrumの生物医学関連記事で特に人気を集めた記事の多くは、2つの並行する潮流に焦点を当てていた。すなわち、特に人工知能などの新しい技術を生物医学に導入することと、Wi‑Fi、超音波、レーザーなど、以前から存在する技術を新たな医療用途に転用することである。これらの例は必ずしも成熟した製品を意味するものではなく、将来、疾病の診断や治療、患者のモニタリング方法を変える可能性のある研究の方向性を示している。
これらのプロジェクトの一部では、人工知能は複雑な生体信号を分析するツールとして登場する。一方、別のプロジェクトでは、イノベーションは何年も前から利用可能だった機器や技術の使い方を変えることに基づいている。一部の応用は実用化に近いように見えるが、別の応用はなお仮説や初期実験の段階にある。
脳インプラントと抑うつの早期警告
最も注目を集めた記事の一つは、エモリー大学医学部の精神科医パトリシオ・リバ・ボセが、ある患者の脳インプラントが、患者自身がそれに気づく前に抑うつの悪化を示す信号を送っていたことに気づいたことから始まった。この経験をきっかけに、ボセと同僚たちは、精神状態の変化の兆候を検出する自動警告システムの開発に取り組んだ。
このシステムは、脳内の電気的なパルスを継続的に記録するインプラントを用い、その出力を人工知能モデルで分析して、抑うつの再発を示す可能性のある兆候を検出する。これと並行して、米国の別の研究グループは、人工知能を使うかどうかにかかわらず、抑うつの治療を目的とした刺激型脳インプラントのさまざまな利用方法を検証している。脳神経外科医のニール・リプスマンは、この分野には介入の選択肢が数多くあると述べているが、記事はこのシステムを広く利用可能な治療法として紹介しているわけではない。
生体指標をモニターするグラフェンタトゥー
マサチューセッツ大学アマースト校のドミトリー・キレフの研究室では、皮膚上でほとんど見えないほど薄いグラフェン製の電子タトゥーを開発している。これらは生体指標やその他の身体信号をモニターできる。グラフェンは高い導電性と柔軟性を備えているため、心拍数の測定や、汗に含まれる特定の化合物の検出に利用できる。
キレフは、これらのタトゥーが将来、心血管疾患、代謝異常、免疫疾患、神経変性疾患などの複雑な病状の追跡に役立つ可能性があると考えている。しかし現在、この技術は従来型の電子回路に接続する必要がある。研究者たちは将来、これをスマートウォッチに組み込み、より簡単に装着・使用できるようにしたいと考えている。
Wi‑Fi信号による心拍数の測定
Pulse‑Fiシステムは、一般的な通信技術を非接触型の健康モニタリングツールへと転換する例である。このシステムは人工知能モデルを用いて心拍のパルスを分析し、最大10フィート、すなわち約3メートル離れた場所から、リアルタイムで心拍数を推定する。
記事によると、システム全体の費用は約40ドルで、導入も容易であり、身体への継続的な接触を必要とするモニタリング機器に伴う不快感も生じない。また、利用者の姿勢や異なる環境にかかわらず動作する。カリフォルニア大学サンタクルーズ校のコンピューター科学者カティア・オブラスカがPulse‑Fiの開発を率いており、チームはこの技術の製品化を計画していると述べている。ただし、これはシステムがすでに市販製品として利用可能になったことを意味するものではない。
研究段階にある超音波とレーザー
ニューヨークの生体電子医学研究所に所属する研究者、サンギータ・S・チャバンとスタブロス・ザノスは、超音波によって神経細胞を活性化できる可能性があると仮定している。この考えは、神経細胞の膜を振動させ、イオンが細胞内へ流入できるチャネルを開くことで、膜電位を間接的に変化させ、神経細胞に信号を発火させるというものである。
研究者たちの提案によれば、特定の神経細胞を標的にすることで、広範な副作用を伴う薬剤ではなく、炎症や糖尿病を治療できる可能性がある。ただし、本文ではこれは臨床で利用可能な実証済みの治療法や代替手段ではなく、研究上の仮説として扱われている。
別の光学的アプローチでは、研究者たちが、レーザーによって人間の頭部を通して光子を送信できることを実証した。頭部が光を遮る能力を持つため、この種の取り組みは長年にわたって不可能に見えていた。この成果は将来、頭部の外側の層を深く通過しない一方で低コストな脳波計と、より深い領域を観察できるものの高価な機能的磁気共鳴画像法の双方の利点を組み合わせた装置につながる可能性がある。プロジェクト責任者のジャック・ラドフォードは、この成果を、かつて不可能と考えられていたことが可能であると示す実証であり、完成した診断装置ではないと説明している。
手術室での意思決定に近づくロボット
最後の記事は、手術中にロボットがより自律的な意思決定を行えるようになる可能性を扱っている。記事を執筆した3人の研究者は、ジョンズ・ホプキンス大学のロボット工学研究室に所属している。同研究室は、Smart Tissue Autonomous Robot、略称STARとして知られるロボットの開発を担当している。STARは2016年、生きた動物の軟組織に対して初の自律手術を実施した。
完全自律型ロボットが手術室を担う段階に到達するには、依然として障壁がある。その中には、多目的ロボット制御装置の開発や、厳格なプライバシー規則の下でのデータ収集が含まれる。それでも記事の著者たちは、外科医と自律型ロボット助手が患者を受け入れるというシナリオは、もはや遠い可能性ではないと考えている。この展望は、研究と試験の進展に結びついたものであり、病院でこれらのシステムが日常的に採用されたという発表ではない。
これらの記事は、人工知能に基づくイノベーションと、旧来技術の可能性を再発見するイノベーションを組み合わせている。全体を通じて示されているのは、医療イノベーションの価値は必ずしもツールの新しさに結びつくのではなく、生体信号の収集、組織への作用、手術上の意思決定の支援にどのように利用されるかに結びつくということだ。一方で、これらの例は、原理実証から医療利用へ移行するには、さらなる検証と、安全性、プライバシー、信頼性に関する課題への対処が必要であることも示している。