醫(yī)芯及便攜式：充滿挑戰(zhàn)

    便攜式醫(yī)療設(shè)備由于其獨(dú)特性,，對(duì)芯片的要求要高于常規(guī)的便攜式產(chǎn)品,，主要具有以下特點(diǎn)：

     ·超低功耗" title="低功耗">低功耗,。由于人體的生理周期長(zhǎng)，有時(shí)需要幾小時(shí)到幾十小時(shí)的檢測(cè),，因此需要超低功耗,。“一些芯片的功耗小到1mW以下。”中科院微電子所的微電子設(shè)備研究室主任夏洋說(shuō),，“因此選擇芯片時(shí),，要盡量采用0.13微米及以下工藝的芯片，工作模式也需要優(yōu)化,，例如有些信號(hào)沒(méi)有必要高速采集,，采用合理的電源管理模式等方法。”

     ·低成本,。一些吃下肚的芯片（例如膠囊內(nèi)鏡）是一次性的,，并且為大眾服務(wù)，因此降低成本非常重要,。采取的措施是盡量集成,、并進(jìn)行批量生產(chǎn)，芯片最好還是可配置的SoC,。

     ·智能化。過(guò)去無(wú)源芯片多,。但是現(xiàn)在有源的智能芯片涌現(xiàn),，他們的集成度較高，通常要集成了傳感器,、AD,、RF等。例如重慶金山公司的膠囊內(nèi)鏡,，代替了常規(guī)的內(nèi)窺鏡,，在體內(nèi)每分鐘拍照1~2次，并通過(guò)無(wú)線把圖像傳輸出來(lái)，需要持續(xù)8小時(shí),。

     ·小型化,。為了方便患者攜帶，或者直接吞下肚（有時(shí)還是孩子吞服）,，需要產(chǎn)品小型化,。因此，應(yīng)盡量采用SoC,、SIP（系統(tǒng)封裝）或高密度" title="高密度">高密度模塊,。高密度集成時(shí)會(huì)遇到一些困難，例如把多傳感器放在高密度的范圍內(nèi)時(shí),，干擾錯(cuò)綜復(fù)雜：物理參量,、數(shù)字-模擬、發(fā)射-接收,、強(qiáng)信號(hào)的體現(xiàn),，如何實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化處理等等。

     ·無(wú)線通信和體外控制,。體內(nèi)與體外的通信也很重要,，具有廣闊的發(fā)展前景。例如低功耗的無(wú)線信號(hào)的發(fā)射和接收,。胃內(nèi)窺鏡到了食道如何在胃里呆十多個(gè)小時(shí)不下去,，涉及到膠囊鏡的方向如何控制，重慶金山公司主要采用兩種方法：1,，重力,，2，體外磁場(chǎng)干預(yù),。

     ·參數(shù)測(cè)量的復(fù)雜性和處理,。相對(duì)來(lái)說(shuō)，體溫較好測(cè)量,，而脈搏很復(fù)雜,，心肌信號(hào)、腦電圖的信號(hào)小到0.3Hz,，信號(hào)處理具有難度,。同時(shí)，還要解決好時(shí)間和信號(hào)參數(shù)的關(guān)系,。例如孩子早晨咳嗽是風(fēng)寒,，晚上咳嗽是風(fēng)熱。

     ·封裝,。因?yàn)榉庋b是和人體直接相關(guān)的,，必須適合穿戴。

     嵌入式+網(wǎng)絡(luò)+信息化：潛力巨大

     盡管開(kāi)發(fā)醫(yī)芯和醫(yī)療電子方案的難度比其他電子產(chǎn)品大很多，但是其巨大的商業(yè)前景也吸引著眾商家的目光,。例如Freescale曾做過(guò)一個(gè)大概的計(jì)算,，到2015年，普通人一天就能夠輕松地接觸1000多個(gè)嵌入式處理器件,，其中在健康和醫(yī)療方面占了可觀的比重,。以下看看Freescale和Intel等公司對(duì)醫(yī)療的設(shè)想。

     醫(yī)療/保健方案

     “多核" title="多核">多核技術(shù)可以為醫(yī)療電子做出貢獻(xiàn),。”Intel公司全球副總裁兼亞太研發(fā)中心總經(jīng)理王文漢博士舉例說(shuō),，“現(xiàn)在照X光片，結(jié)果看上去模糊不清,，將來(lái)可以讓8核,、16核幫忙——從各個(gè)角度照片-計(jì)算。過(guò)去在大醫(yī)院做的復(fù)雜掃描,，現(xiàn)在小型醫(yī)療站就可以做,，不用去大醫(yī)院排隊(duì)等候了。

     除了圖像處理方面,，在計(jì)算方面多核業(yè)舉足輕重,，王博士說(shuō)，現(xiàn)在患者用的藥,，將變成針對(duì)每個(gè)人的個(gè)性化藥,，就像我國(guó)古代的華佗把脈，說(shuō)用什么藥,，要幾兩幾錢(qián),，每個(gè)人配的藥都不同，將來(lái)通過(guò)多核,，用戶(hù)的PC機(jī)就變成神醫(yī)華佗了,，可以精確地處理你個(gè)人專(zhuān)用的藥，而非藥房統(tǒng)一劑量的配藥,。

   通過(guò)多核還可以測(cè)算你的DNA,。在保健方面，嵌入式處理器可以精確地計(jì)算出你吃的東西量,。“多核的優(yōu)勢(shì)還有低功耗,，”Intel中國(guó)區(qū)嵌入式產(chǎn)品事業(yè)部王禾經(jīng)理補(bǔ)充道，“醫(yī)院手術(shù)室的無(wú)影燈,，需要低功耗的無(wú)風(fēng)扇多核處理器控制，以減少噪聲干擾,。”

    Freescale的CTO（首席技術(shù)官）LisaT.Su說(shuō)道,，很多器件使診斷設(shè)備達(dá)到了新的水平，例如MoneBOTechnologies開(kāi)發(fā)的心電圖監(jiān)控設(shè)備，還有其他公司開(kāi)發(fā)出的便攜式脈搏血氧計(jì)等,，可測(cè)量病人血液中的氧飽和度,。還有一家公司甚至推出GlucoBoy，一個(gè)適用于青少年糖尿病患者的器件,，它把葡萄糖測(cè)量和手持視頻游戲結(jié)合起來(lái),。

     遠(yuǎn)程醫(yī)療

     遠(yuǎn)程醫(yī)療" title="遠(yuǎn)程醫(yī)療">遠(yuǎn)程醫(yī)療是使用技術(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)視、診斷,，有時(shí)甚至進(jìn)行治療的技術(shù),，而無(wú)需與病人同處一地。當(dāng)前需要把病例電子化,，然后,，“我們需要從過(guò)去的信息收集（電子病例）轉(zhuǎn)變?yōu)楦e極的遠(yuǎn)程測(cè)試、檢測(cè)和防御功能,，F(xiàn)reescale稱(chēng)之為“Wellness（全面健康）”,。LisaT.Su博士展望了嵌入式控制其為醫(yī)療電子所做的貢獻(xiàn)，“目前,，遠(yuǎn)程醫(yī)療通常要使用一些便攜式或家用診斷器件,，測(cè)量血壓、心率以及其他生命體征,，以便進(jìn)行跟蹤,。然后，您必須把這些結(jié)果上傳到PC,，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給醫(yī)生或醫(yī)療提供商,，以監(jiān)控結(jié)果。在這個(gè)過(guò)程中,，有很多人為干預(yù),。

     “網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步在不斷對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)。例如,，加拿大NewBrunswick的圣約翰醫(yī)院的護(hù)士測(cè)量術(shù)后在家休養(yǎng)的病人的生命體征,，以確定他們是否在正確康復(fù)，或是還需要其他救助,。這實(shí)際上降低了病人的醫(yī)療成本,，也空出了醫(yī)院非常緊缺的術(shù)后病床，并使病人更舒適地在家休養(yǎng),。”

     雖然當(dāng)今的遠(yuǎn)程醫(yī)療已經(jīng)取得很大的進(jìn)步,，但仍有很多事情要做。下一步就是讓智能器件和系統(tǒng)不需要診斷,，真正通過(guò)自動(dòng)遠(yuǎn)程醫(yī)療實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的治療,。

     在自動(dòng)遠(yuǎn)程醫(yī)療中,，關(guān)鍵藥物療法可根據(jù)聯(lián)網(wǎng)傳感器和器件收集的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。通過(guò)比較病人的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù),，可在合理范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)劑量,。

     嵌入式智能不僅在上述領(lǐng)域發(fā)揮作用，還可以通過(guò)遠(yuǎn)程醫(yī)療實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手術(shù),。目前,，通過(guò)使用可消除人手正常抖動(dòng)的操縱桿，醫(yī)生能夠進(jìn)行本地機(jī)器人手術(shù),，從而幫助外科醫(yī)生更精確地進(jìn)行精密手術(shù),。

     機(jī)器人手術(shù)目前僅在病人和醫(yī)生同處一個(gè)病房的情況中使用。未來(lái)網(wǎng)絡(luò)延遲和視頻等問(wèn)題將解決,，屆時(shí)我們有望進(jìn)行遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù),，因?yàn)獒t(yī)療專(zhuān)家基本上可在全球范圍內(nèi)按需分配。

     然而,，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)所需的條件現(xiàn)在還沒(méi)有完全到位,。為了做到這一點(diǎn)，必須保證有近乎完美延遲的高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò),，來(lái)發(fā)送視頻圖像,，控制機(jī)器人。到2015年,，這種可能性將更大,。我們將擁有更快、更強(qiáng)大的多核處理和先進(jìn)的聯(lián)網(wǎng)功能,，同時(shí)還將改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)帶寬和視頻壓縮,。有了在處理、視頻和網(wǎng)絡(luò)功能領(lǐng)域的進(jìn)步,，遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)將成為可能,。

     遠(yuǎn)程醫(yī)療+人工智能

     超級(jí)電腦能夠戰(zhàn)勝?lài)?guó)際象棋冠軍GaryKasparov，是因?yàn)樗鼉?chǔ)存了很多過(guò)去的比賽,、策略和結(jié)果,。醫(yī)療人工智能利用基于多年的實(shí)際醫(yī)療數(shù)據(jù)和病歷的先進(jìn)算法，幫助醫(yī)生更好地決策,。 

    醫(yī)療人工智能并不是真正意義上的新概念,。大概在10年前，研究人員就開(kāi)發(fā)了一個(gè)使用人工智能的系統(tǒng),，來(lái)診斷心臟病發(fā)作風(fēng)險(xiǎn),，它比大部分資深的心臟病專(zhuān)家的效率還高10%。然而采用嵌入式智能,，其管理和處理大量數(shù)據(jù)和更豐富數(shù)據(jù)類(lèi)型的能力,，將使這些系統(tǒng)在診斷能力方面更加先進(jìn),。

     未來(lái)10年,，我們?cè)O(shè)想醫(yī)療人工智能系統(tǒng)不僅能使用復(fù)雜算法進(jìn)行智能決策,，而且能通過(guò)捕獲、分析和調(diào)節(jié)持續(xù)的實(shí)時(shí)病人數(shù)據(jù)流真正地學(xué)習(xí),。例如,，研究人員正試驗(yàn)使用醫(yī)療人工智能和傳感器網(wǎng)絡(luò)，幫助老年癡呆患者過(guò)上更幸福,、健康和安全的生活,。老年癡呆病人的一些常見(jiàn)癥狀是健忘和精神混亂，這些有時(shí)會(huì)使他們處于極大的危險(xiǎn)之中,。為了解決這個(gè)問(wèn)題,，研究人員正在開(kāi)發(fā)一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠從家中傳感器網(wǎng)絡(luò)中自動(dòng)收集病人數(shù)據(jù),，并使用醫(yī)療人工智能分析數(shù)據(jù),。支撐這一切的，是把病人的家庭轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)“智能家庭”：傳感器將與日常物體集成,，以確定病人是否打開(kāi)爐子,，或者是否打開(kāi)冰箱、櫥柜或大門(mén)等,；熱力和壓力傳感器將確定病人是坐在椅子上,、躺在床上還是在房子里散步；生物傳感器將測(cè)量心率和體溫等生命體征,，告訴我們它們的情況,。來(lái)自這些傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共同提供一幅病人在室內(nèi)的位置及其精神狀態(tài)的無(wú)比清晰的圖片。如果人工智能系統(tǒng)檢測(cè)到一個(gè)異常情況,，它會(huì)自動(dòng)觸發(fā)應(yīng)急響應(yīng),，提醒病人吃飯或吃藥，或者如果在一定時(shí)間內(nèi)室內(nèi)沒(méi)有記錄任何活動(dòng),，它就自動(dòng)撥叫急救電話,。

     “保健產(chǎn)業(yè)蘊(yùn)含著兆億美元的商機(jī)。”曾出任布什和克林頓總統(tǒng)經(jīng)濟(jì)顧問(wèn)的保羅·皮爾澤在《財(cái)富第五波》中指出,。我國(guó)在21世紀(jì)也面臨著如何有效改善人民健康水平的重大挑戰(zhàn),，例如，國(guó)務(wù)院新近頒布的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006~2020）》指出,，重大疾病防治藥戰(zhàn)略前移,，重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)心腦血管病、腫瘤等重大疾病的早期預(yù)警和診斷,、疾病危險(xiǎn)因素早期干預(yù)等關(guān)鍵技術(shù),。不過(guò),，我國(guó)醫(yī)療電子剛剛起步，而且90%的醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)被外國(guó)公司所占有,！大力開(kāi)辟醫(yī)療市場(chǎng),，研發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的醫(yī)療設(shè)備，成為我國(guó)從業(yè)人員的重要使命,。