一、前言
近年來,隨著健康意識的普及,民眾對於疾病預防和活躍老化(Active Aging)的重視顯著提升,導致運動參與人數大幅增加。隨著運動人口的增長,對於關節和軟組織修復等運動傷害治療的需求也隨之上升。美國每年約有360萬名兒童和青少年因運動受傷需接受治療,而在歐洲,每年超過620萬名運動傷害患者需要到醫院就診,其中約7%的患者需接受手術。
在常見的運動傷害中,膝關節損傷如前十字韌帶(ACL)與半月板損傷最為普遍,約占所有運動傷害的41%。以前十字韌帶損傷為例,這類損傷多發於15至25歲的年輕運動員,尤其在女性運動員中,其發生率比男性高出4至6倍。此外,肩部損傷也是常見問題,約占所有運動傷害的三分之一,約有四分之一的成年人會受到肩傷困擾。其他常見的運動傷害還包括肘部和髖部的損傷。
運動損傷的治療與預防保健需求,推動了全球運動醫療市場的成長。2023年運動醫療市場規模約為78億美元,預計到2028年將成長至113億美元,年均複合成長率達7.6%。全球市場趨勢,請參見圖一,下面段落將針對運動醫療之主要產品類型與新興技術作介紹。
二、運動醫療產品類型
運動醫療主要的產品類型包括:運動義肢、運動醫療植入物、關節鏡(Arthroscopy)、身體支持與恢復裝置等,以下分別介紹:
(一) 運動義肢
義肢能幫助失去肢體的患者恢復功能,並增加參與體育和休閒活動的機會。不同的義肢設計具備不同功能,例如,跑步刀片專為跑步設計,採用輕質碳纖維和彈簧結構,能承受跑步時的衝擊力,但不適合長時間站立或行走。針對高爾夫等運動設計的運動義肢則重視穩定性和抓地力,幫助使用者在運動時更穩定且順暢地旋轉身體。隨著技術進步和材料創新,現代義肢在功能性和舒適度上有顯著提升,更能滿足不同使用者的運動需求。
(二) 運動醫療植入物
針對結締組織損傷,通常會使用聚合物製成的植入物來修復功能並促進受損組織的癒合。常見的運動醫療植入物包括肌腱修復植入物、韌帶修復植入物、半月板修復植入物及軟骨修復植入物等。生物可降解植入物是近期的發展重心,這類技術能避免二次手術來移除植入物,並加速組織癒合。
(三) 關節鏡(Arthroscopy)
關節鏡是專門用於關節治療的微創外科手術(Minimally Invasive Surgery, MIS)。與傳統開放性手術相比,關節鏡手術的傷口較小,能提高手術成功率(可達到90%以上),縮短患者的恢復時間,且大多數的關節鏡手術不需住院。提高手術精準度、縮短手術時間、關節鏡手術視覺化系統等,為此類產品的發展重點。
(四) 身體支撐與恢復裝置
這類裝置包括各種壓縮衣和支架等產品,主要用於強化或支撐身體部位,幫助運動員在高強度活動中維持穩定性並減少受傷風險。壓縮衣可促進血液循環,減少肌肉疲勞,並加速運動後的恢復;而支架則提供額外的結構支撐,降低因不當動作或過度使用造成的損傷風險。隨著人工智慧和互聯網等數位科技的普及,預計此類裝置未來將與更多先進感測器整合,以即時監測運動員的身體狀態與姿勢,並且避免受傷。
三、運動醫療新興技術
隨著運動醫療的持續發展,越來越多新興技術被引入此領域,以提升治療效果、縮短患者恢復時間,並改善整體醫療品質。以下將詳細介紹數項在運動醫療中具有重大影響的新興技術,包括3D列印、智慧手術、智慧感測系統及再生醫療,並探討這些技術之特性、優勢及應用。
(一) 3D列印
近期3D 列印技術在運動醫療中的應用日益廣泛。3D 列印能夠因應使用者需求製作成高度精細的手術器械(如手術導板)、手術培訓模型、以及客製化的手術植入物等,以大幅提升手術精準度,縮短手術時間,並降低手術成本。然而,材料選擇的有限仍然是3D 列印技術面臨的一項重大挑戰。
代表性廠商有:3D Systems、Stratasys、Arcam AB、Organovo Holdings等。
(二) 智慧手術
智慧手術為利用電腦與機器人技術輔助醫療人員,以提高手術的成功率和手術品質。在運動醫療中,微創手術已經成為重要趨勢,常用於膝關節置換、髖關節置換和脊椎手術等手術。此類手術使用先進的內視鏡與電腦輔助導航系統等技術,可以將手術傷口大幅度縮小,減少正常組織的損傷,以減輕手術後的疼痛,並可加快傷口與患部的恢復速度,縮短住院時間。
代表性廠商有:Zimmer-Biomet、Stryker、Johnson & Johnson、Disc Motion Technologies等。
(三) 智慧感測系統
智慧感測系統由植入式智慧感測器、外部偵測器等裝置組成,能夠在手術過程中定位植入物的擺放位置並確認負載的平衡,於復健過程中監測肌肉與骨骼功能,並即時提供身體狀態的相關數據,幫助醫療人員進行遠距診斷和醫療決策。儘管這類設備功能強大,但價格昂貴,且多數需要根據病人的需求進行客製化設計。
代表性廠商有:Zimmer-Biomet、Stryker、Polar Electro Oy、Medtronic等。
(四) 再生醫療
再生醫療在運動醫療中的應用主要集中在促進結締組織(如肌腱、韌帶和軟骨組織)的再生與修復,以舒緩疼痛並治療運動損傷。常見的技術包括:使用含有幹細胞的縫合線修復撕裂的組織,這些縫合線會隨時間溶解並被身體吸收;在受損軟骨下方的骨頭製造小傷口或植入幹細胞製成的軟骨,以促進新軟骨的生長;以及注射自體高濃度血小板血漿(PRP)來加速身體自癒。然而,許多再生醫療療法仍處於研究階段,尚未完全證明其臨床有效性和安全性。
代表性廠商有:Medtronic、Tenex Health、Organogenesis、Embody等。
四、創新案例介紹
(一) 踝關節置換系統
開發廠商:美國Exatech
Exatech專注於骨科植入物和手術技術,其產品涵蓋了膝關節和踝關節置換、生物材料、智慧手術導航系統等領域。Exatech的Vantage踝關節置換系統使用獨特的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作為材料,此材料具備優異的生物相容性和機械強度。傳統的聚合物材料常因為氧化問題導致結構鬆動,使患者需要進行二次手術。為解決這一問題,Vantage系統中添加了維生素E,以顯著提升材料的氧化穩定性,並延長植入物的使用壽命,另外,此系統還採用了獨特的過氧化物交聯(Peroxide Crosslinking)技術,這種技術能大幅提升材料的機械強度和韌性,並可取代傳統的伽馬射線交聯(gamma irradiation crosslinking)方法,解決目前伽馬射線設備供應不足的問題。
(二) 關節內視鏡
開發廠商:德國KARL STORZ
KARL STORZ為內視鏡技術的領導者,其關節內視鏡產品以高精度和耐用性著稱,適合在狹窄空間中操作,並能靈活調整觀察角度,使醫師在手術中能夠獲得全方位的視野,從而提高手術成功率。此外,這些內視鏡產品還採用模組化設計,能方便醫師根據不同手術需求靈活配置。
(三) 適合用於極限運動的運動義肢
開發廠商:美國BioDapt
BioDapt專注於發展適合用於極限運動的高性能下肢義肢。其主要產品包括 Moto Knee 2 和 Versa Foot 2 系列。Versa Foot 2 是一款可調式義足,設計用於承受極端活動和環境,能有效吸收腳趾和腳跟的衝擊,適合用於舉重和高衝擊力運動,並具備可客製化的鞋底板,以滿足不同運動需求。Moto Knee 2 則是一款結構堅固且靈活的義膝,能幫助使用者穩定站立、吸收衝擊,特別適合越野摩托車和滑雪等需要高度活動性和穩定性的極限運動。
(四) 具備優異生理參數監測與運動管理功能的先進運動手錶
開發廠商:芬蘭Polar
Polar為國際知名的運動手錶品牌,其最新款的運動手錶Polar Vantage V3採用先進的生物感測技術,能夠即時追蹤使用者的心率變化、皮膚溫度、血氧飽和度等生理參數。另外,此款運動手錶還具備多種運動偵測模式,並整合GPS和睡眠追蹤等功能,能提供個人化的運動數據分析,包括分析身體的疲勞程度、能量消耗、睡眠品質等,幫助運動員全面掌握運動表現與恢復程度,確保每次運動的訓練成效。