快速邁進便攜和智能醫(yī)療新時代

Kaiser Family Foundation于2012年5月發(fā)布的醫(yī)療保健支出報告顯示，2010年僅美國就在醫(yī)療保健上花費了2.6萬億美元，人均8402美元。而且自1970年以來，美國人均醫(yī)療保健支出比國內(nèi)生產(chǎn)總值的增長平均高出2.4個百分點。隨著醫(yī)療保健所占的支出份額增加，個人、家庭和企業(yè)獲得合適醫(yī)療服務的能力也相應減弱了。分析報告稱，造成醫(yī)療保健開支增長的主因是醫(yī)療新技術，有些人甚至認為有一半的支出增長與使用新技術有關。

 

便攜式醫(yī)療需求最旺盛

 

ADI公司亞太區(qū)醫(yī)療行業(yè)市場經(jīng)理王勝認為，全球老齡化以及人們對健康的日益重視，都會使得醫(yī)療電子的剛性市場需求持續(xù)強勁。“某些傳統(tǒng)高端醫(yī)療設備的技術掌握在少數(shù)公司手中的局面逐步被打破，越來越多的行業(yè)和新的公司參與其中，都在加速新產(chǎn)品和應用的誕生，例如家庭/個人電子醫(yī)療的普及”。他同時提及的其它促進因素還包括：政府相關醫(yī)療政策及投入方面的特殊傾斜、以及與家用保健系統(tǒng)相關的保險業(yè)的加入等。

 

據(jù)賽迪顧問2012年最新數(shù)據(jù)報告統(tǒng)計，2011年中國便攜醫(yī)療電子市場規(guī)模為269.5億元，同比增長29.1%。據(jù)預測，2012年中國便攜醫(yī)療電子市場將實現(xiàn)銷售額348.4億元，同比增長29.1%；2013年則實現(xiàn)銷售額447.5億元，同比增長28.5%；2014年突破500億元大關，市場達573.2億元，同比增長28.1%。

 

從產(chǎn)品結構的角度分析，2011年中國便攜式醫(yī)療電子產(chǎn)品主要有兩塊：家用便攜式醫(yī)療電子產(chǎn)品和醫(yī)用便攜式醫(yī)療電子產(chǎn)品。其中，家用便攜式醫(yī)療電子產(chǎn)品占據(jù)64.6%，消費者仍是便攜醫(yī)療產(chǎn)品的主要受眾。需求也日趨多樣化，特別是對血壓、血糖、血脂及心跳檢測等功能的需求。2011年，中國家用便攜醫(yī)療電子市場達174.1億元，同比增長28.3%。

 

“醫(yī)療電子產(chǎn)品的主流趨勢仍然是高性能和低成本，從專業(yè)醫(yī)療機構向家庭和個人的使用轉(zhuǎn)變。”王勝分析說，隨著人口老齡化問題的加劇，家用監(jiān)護式和便攜式醫(yī)療設備應該是發(fā)展方向之一。他否認了便攜式醫(yī)療設備就意味著低性能的說法，認為只是部分應用在場地和方式上的轉(zhuǎn)化而已，“更便攜、更安全、更低耗、更智能、以及更高的診斷級性能”依舊是家用級醫(yī)療監(jiān)護設備未來的發(fā)展趨勢。

 

除了傳統(tǒng)的個人醫(yī)療電子設備(血壓計、血糖儀)因其技術和市場已很成熟，從而受到全球消費者的認可外，那些以預防和監(jiān)測為主的家用醫(yī)療設備，例如生命體征信號測量等，也將帶動未來的便攜式醫(yī)療電子設備市場的發(fā)展。同時，產(chǎn)品的兼容性設計已成為越來越多用戶，尤其是醫(yī)療機構的青睞，例如新型的數(shù)字平板X光機，最好能夠兼容現(xiàn)有的設備，只需更換探測器及相關軟件即可，而不需要更換整機。

 

 

ADI單導聯(lián)心率監(jiān)護模擬前端AD8232
 

 

ADI近期針對各類生命體征監(jiān)護應用推出了一款低功耗、單導聯(lián)、心率監(jiān)護儀模擬前端(AFE)AD8232，專為滿足新興的健身設備、便攜式/佩戴式監(jiān)控設備和遠程健康監(jiān)護設備的ECG信號調(diào)理要求而設計。與當前很多集成解決方案中采用的拓撲結構不同，AD8232的模擬濾波配置采用雙極高通濾波器，結合芯片內(nèi)部的儀表放大器架構和無使用約束運算增益放大器，支持用戶采用多極低通濾波技術來消除線路噪聲和其他干擾。

TI方面則認為，集成使便攜性和低成本成為可能。以超聲波影像為例，便攜式及手持裝置的超聲波應用創(chuàng)新日益增多，這使醫(yī)療專業(yè)人員突破了實驗室或辦公室的限制，能夠與偏遠地區(qū)或急診病患互聯(lián)。

 

TI醫(yī)療營銷總監(jiān)Steven Dean日前撰文指出，集成模擬信號鏈可達到節(jié)省空間及能耗的顯著效果。AFE可取代分立式多通道LNA、VCA、PGA、低通濾波器、及高速ADC的所有功能，進而提供LVDS數(shù)據(jù)輸出。既能減少系統(tǒng)的組件數(shù)還能增加通道、減少系統(tǒng)噪聲、簡化設計，并縮短產(chǎn)品上市時間。

 

此外，嵌入式處理器在超聲波系統(tǒng)中平衡運算能力、靈活性、電池使用時間及系統(tǒng)尺寸方面也扮演著重要角色。在超聲波系統(tǒng)中，現(xiàn)在的高性能DSP也可提供足夠電量來進行系統(tǒng)后端數(shù)據(jù)處理。DSP的編程性可幫助工程師運用最新的軟件算法，而不需要更換系統(tǒng)硬件。高集成DSP片上系統(tǒng)(SOC)提供恰當?shù)腄SP處理、一般用途控制、專用外圍組件、及優(yōu)化影像視頻壓縮等功能，是符合成本效益的低功耗單封裝解決方案，有助于開發(fā)人員減少電路板空間及設計時間。

 

該公司日前力推的是其“業(yè)界首款全面集成型模擬前端AFE4300，可進行體重及體成分測量(BCM)”。TI中國區(qū)高性能模擬產(chǎn)品業(yè)務發(fā)展經(jīng)理宋浩然介紹說，AFE4300把針對重量測量與身體組成成分測量的兩個單獨的信號鏈前端整合至單一器件中，無需專業(yè)技術，便可快速為稱重應用增加身體成分測量功能。此外，該器件的3個BCM通道可在手到手、腳到腳甚至從手到腳的整個身體間實現(xiàn)分段阻抗分析(BIA)，提高整體測量精度，其四極(tetra-polar)測量技術可消除電極阻抗對準確度的影響。AFE4300流耗低于1mA，電源電壓范圍在2V- 3.6V之間，并提供使用生物阻抗光譜(BIS)準確測量細胞外液(ECW)和細胞內(nèi)液(ICW)的選項。

 

醫(yī)療電子未來發(fā)展方向之二則是智能化醫(yī)療時代的到來。王勝表示，整個智能化醫(yī)療市場面臨長期而良好的機遇。具體來說，多層螺旋掃描CT、彩色超聲機、數(shù)字平板X光機、生命體征信號檢測、以及遠程醫(yī)療診斷系統(tǒng)等，都必將是快速發(fā)展的應用領域。

 

作為智能醫(yī)療時代最具代表性的業(yè)務，遠程醫(yī)療和醫(yī)療體系的網(wǎng)絡化建設，不但同步帶動了無線傳輸方式、數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控設備和數(shù)據(jù)平臺的大發(fā)展，更能夠在一定程度上解決目前醫(yī)療設施和資源的短缺、醫(yī)療結構水平層次不齊、以及患者負擔較重的問題，尤其是疑難雜癥的遠程會診、慢性病的監(jiān)控等困難，這些因素同樣成為推動遠程醫(yī)療不斷快速發(fā)展的動力因素。

邁入智能化醫(yī)療時代

 

而在Steven Dean看來，無線連接的醫(yī)療設備具有大幅成長的潛力。“在整個生態(tài)體系中整合幾個單獨的應用，就可以發(fā)展遠程保健及遠程醫(yī)療的創(chuàng)新服務。” Steven Dean表示，“數(shù)據(jù)完整性(data integrity)、系統(tǒng)靈活性(system flexibility)及便攜性(mobility)是病患監(jiān)護系統(tǒng)的重要因素。”

 

進一步來看，Wi-Fi及以太網(wǎng)絡等的接口，可使醫(yī)院內(nèi)的所有設備形成網(wǎng)絡，還能連接到病患家中?，F(xiàn)今的接口讓操作醫(yī)療裝置的人員通過無線人體傳感網(wǎng)與病患進行遠程連接。運用醫(yī)院的內(nèi)部網(wǎng)絡或鏈接，與病患的家居安全系統(tǒng)、保健集成管理器(aggregation manager)或手機進行連接，讓護理人員或呼叫中心持續(xù)監(jiān)控病患的在家時的情況，并能同時保護病患隱私。Continua Health Alliance是一個非營利開放性產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，成員包括醫(yī)療保健及科技公司，旨在共同提升個人醫(yī)療保健的質(zhì)量，此聯(lián)盟已選擇 Bluetooth Low Energy(BLE)及 Zigbee技術做為首選標準。

 

 

醫(yī)療應用無線標準一覽
 

 

“遠程醫(yī)療是未來發(fā)展的趨勢，它將可以為偏遠地區(qū)提供良好的醫(yī)療服務，使那里的患者也可以得到大城市的專業(yè)醫(yī)療診斷和治療。”賽靈思(Xilinx)亞太區(qū)新興業(yè)務拓展經(jīng)理黃文杰說，“賽靈思28nm All Programmable器件可以提供可靠的、高速的數(shù)據(jù)傳遞和實時圖像處理系統(tǒng)，而這恰恰是遠程醫(yī)療中必不可少的。”

 

他進一步強調(diào)稱，要滿足客戶對“低成本、低功耗、高性能、高密度”產(chǎn)品的需求，可編程平臺幾乎目前已成為設計者的唯一選擇。賽靈思28nm All Programmable器件中含有大量硬件可編程的邏輯電路、存儲器和DSP，有軟件可編程的多核ARM Cortex A9，還有可編程的模擬電路，如13G，28G SerDes及ADC等。這些功能的集成讓All Programmable FPGA有機會成為醫(yī)療電子設計者真正的系統(tǒng)核心，實現(xiàn)可編程的系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設計的系統(tǒng)集成。

 

Altera公司醫(yī)療業(yè)務部高級市場經(jīng)理John Sotir則表示，智能醫(yī)療解決方案，包括從連續(xù)采集患者數(shù)據(jù)，相對于時間點測量數(shù)據(jù)對趨勢進行分析的便攜式醫(yī)療監(jiān)控設備，到使用復雜算法處理方法對全部人口進行復雜數(shù)據(jù)挖掘等技術，將有望成為未來智能化醫(yī)療的基礎與核心。他介紹說，Altera的可編程邏輯在單一平臺上應用了高級集成技術，支持各種醫(yī)療設備解決方案，從可穿戴式監(jiān)視器、隨身看護診斷，直至便攜式保健服務解決方案。Altera固有的并行和可定制硬件支持通過硬件加速方法實現(xiàn)高級成像平臺，使用生物信息和高性能計算平臺，可將產(chǎn)品性能提高幾個數(shù)量級。