醫(yī)芯及便攜式：充滿挑戰(zhàn)

    便攜式醫(yī)療設(shè)備由于其獨特性,，對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：

     ·超低功耗" title="低功耗">低功耗,。由于人體的生理周期長,，有時需要幾小時到幾十小時的檢測，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，“因此選擇芯片時,，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，例如有些信號沒有必要高速采集,，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,、并進行批量生產(chǎn),，芯片最好還是可配置的SoC。

     ·智能化,。過去無源芯片多,。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,，并通過無線把圖像傳輸出來,，需要持續(xù)8小時,。

     ·小型化。為了方便患者攜帶,，或者直接吞下肚（有時還是孩子吞服）,，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。高密度集成時會遇到一些困難,，例如把多傳感器放在高密度的范圍內(nèi)時,，干擾錯綜復(fù)雜：物理參量、數(shù)字-模擬,、發(fā)射-接收,、強信號的體現(xiàn)，如何實現(xiàn)最優(yōu)化處理等等,。

     ·無線通信和體外控制,。體內(nèi)與體外的通信也很重要，具有廣闊的發(fā)展前景,。例如低功耗的無線信號的發(fā)射和接收,。胃內(nèi)窺鏡到了食道如何在胃里呆十多個小時不下去，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,，體外磁場干預(yù),。

     ·參數(shù)測量的復(fù)雜性和處理。相對來說,，體溫較好測量,，而脈搏很復(fù)雜，心肌信號,、腦電圖的信號小到0.3Hz,，信號處理具有難度。同時,，還要解決好時間和信號參數(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,。因為封裝是和人體直接相關(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曾做過一個大概的計算,，到2015年,，普通人一天就能夠輕松地接觸1000多個嵌入式處理器件，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。”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,，“現(xiàn)在照X光片,，結(jié)果看上去模糊不清，將來可以讓8核,、16核幫忙——從各個角度照片-計算,。過去在大醫(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)院排隊等候了,。

     除了圖像處理方面，在計算方面多核業(yè)舉足輕重,，王博士說,，現(xiàn)在患者用的藥，將變成針對每個人的個性化藥,，就像我國古代的華佗把脈,，說用什么藥，要幾兩幾錢,，每個人配的藥都不同,，將來通過多核，用戶的PC機就變成神醫(yī)華佗了,，可以精確地處理你個人專用的藥,，而非藥房統(tǒng)一劑量的配藥。

   通過多核還可以測算你的DNA,。在保健方面,，嵌入式處理器可以精確地計算出你吃的東西量。“多核的優(yōu)勢還有低功耗,，”Intel中國區(qū)嵌入式產(chǎn)品事業(yè)部王禾經(jīng)理補充道,，“醫(yī)院手術(shù)室的無影燈，需要低功耗的無風(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說道，很多器件使診斷設(shè)備達到了新的水平，例如MoneBOTechnologies開發(fā)的心電圖監(jiān)控設(shè)備,，還有其他公司開發(fā)出的便攜式脈搏血氧計等,，可測量病人血液中的氧飽和度。還有一家公司甚至推出GlucoBoy,，一個適用于青少年糖尿病患者的器件,，它把葡萄糖測量和手持視頻游戲結(jié)合起來。

     遠程醫(yī)療

     遠程醫(yī)療" title="遠程醫(yī)療">遠程醫(yī)療是使用技術(shù)遠程監(jiān)視,、診斷,，有時甚至進行治療的技術(shù)，而無需與病人同處一地,。當前需要把病例電子化,，然后，“我們需要從過去的信息收集（電子病例）轉(zhuǎn)變?yōu)楦e極的遠程測試,、檢測和防御功能,，F(xiàn)reescale稱之為“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,，“目前,，遠程醫(yī)療通常要使用一些便攜式或家用診斷器件，測量血壓,、心率以及其他生命體征,，以便進行跟蹤。然后,，您必須把這些結(jié)果上傳到PC,，并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給醫(yī)生或醫(yī)療提供商，以監(jiān)控結(jié)果,。在這個過程中,，有很多人為干預(yù)。

     “網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進步在不斷對此進行改進,。例如,，加拿大NewBrunswick的圣約翰醫(yī)院的護士測量術(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),。”

     雖然當今的遠程醫(yī)療已經(jīng)取得很大的進步，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,，真正通過自動遠程醫(yī)療實現(xiàn)先進的治療,。

     在自動遠程醫(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行實時調(diào)整,。通過比較病人的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù),，可在合理范圍內(nèi)自動調(diào)節(jié)劑量。

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

     機器人手術(shù)目前僅在病人和醫(yī)生同處一個病房的情況中使用,。未來網(wǎng)絡(luò)延遲和視頻等問題將解決，屆時我們有望進行遠程機器人手術(shù),，因為醫(yī)療專家基本上可在全球范圍內(nèi)按需分配,。

     然而，實現(xiàn)這一目標所需的條件現(xiàn)在還沒有完全到位,。為了做到這一點,，必須保證有近乎完美延遲的高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)，來發(fā)送視頻圖像,，控制機器人,。到2015年，這種可能性將更大,。我們將擁有更快,、更強大的多核處理和先進的聯(lián)網(wǎng)功能，同時還將改進網(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)域的進步，遠程機器人手術(shù)將成為可能,。

     遠程醫(yī)療+人工智能

     超級電腦能夠戰(zhàn)勝國際象棋冠軍GaryKasparov,，是因為它儲存了很多過去的比賽、策略和結(jié)果,。醫(yī)療人工智能利用基于多年的實際醫(yī)療數(shù)據(jù)和病歷的先進算法,，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,，研究人員就開發(fā)了一個使用人工智能的系統(tǒng)，來診斷心臟病發(fā)作風(fēng)險,，它比大部分資深的心臟病專家的效率還高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)類型的能力，將使這些系統(tǒng)在診斷能力方面更加先進,。

     未來10年,，我們設(shè)想醫(yī)療人工智能系統(tǒng)不僅能使用復(fù)雜算法進行智能決策，而且能通過捕獲,、分析和調(diào)節(jié)持續(xù)的實時病人數(shù)據(jù)流真正地學(xué)習(xí),。例如，研究人員正試驗使用醫(yī)療人工智能和傳感器網(wǎng)絡(luò),，幫助老年癡呆患者過上更幸福,、健康和安全的生活。老年癡呆病人的一些常見癥狀是健忘和精神混亂,，這些有時會使他們處于極大的危險之中,。為了解決這個問題，研究人員正在開發(fā)一個系統(tǒng),，該系統(tǒng)能夠從家中傳感器網(wǎng)絡(luò)中自動收集病人數(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€“智能家庭”：傳感器將與日常物體集成,，以確定病人是否打開爐子，或者是否打開冰箱,、櫥柜或大門等,；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,；生物傳感器將測量心率和體溫等生命體征,，告訴我們它們的情況。來自這些傳感器的實時數(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)的無比清晰的圖片,。如果人工智能系統(tǒng)檢測到一個異常情況,，它會自動觸發(fā)應(yīng)急響應(yīng)，提醒病人吃飯或吃藥,，或者如果在一定時間內(nèi)室內(nèi)沒有記錄任何活動,，它就自動撥叫急救電話。

     “保健產(chǎn)業(yè)蘊含著兆億美元的商機,。”曾出任布什和克林頓總統(tǒng)經(jīng)濟顧問的保羅·皮爾澤在《財富第五波》中指出,。我國在21世紀也面臨著如何有效改善人民健康水平的重大挑戰(zhàn)，例如,，國務(wù)院新近頒布的《國家中長期科學(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，重點研究開發(fā)心腦血管病,、腫瘤等重大疾病的早期預(yù)警和診斷,、疾病危險因素早期干預(yù)等關(guān)鍵技術(shù),。不過，我國醫(yī)療電子剛剛起步,，而且90%的醫(yī)療設(shè)備市場被外國公司所占有,！大力開辟醫(yī)療市場，研發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的醫(yī)療設(shè)備,，成為我國從業(yè)人員的重要使命,。