TI医疗营销总监执笔——两大医疗创新领域的技术

医疗保健的未来取决于便携性、互联能力及数据安全保护技术的发展。系统将从医院移往居家环境，使医生和病患能够监控生理变化及病情。现在的技术已能够达到即时且持续地获取病患病情并了解当前的医疗状况，而实现此目标的关键是监护系统中安全的基础架构及功能模块。

随着社会老龄化加剧，医疗成本提高，以及人们对更便捷的医疗诊断和治疗的需求不断攀升，医疗电子市 场正经历着突飞猛进的成长。医疗电子产品制造商目前最重视的产品特性有：可移动性、互联能力、安全性、数据安全及可靠性。德州仪器致力于 先进医疗技术的研发以提升医疗设备的质量和实用性。

TI以专业系统知识、全球支持的基础架构，以及医学产业的合作参与为依托，帮助研发创新的医疗电子产品，使其更灵活、更有成本效益，更容易使用，充分满足医疗电子市场对质量与可靠性的高标准要求。

医疗终端设备 (Figure 1) 的范围，包括消费型个人血压计、影像设备、植入式装置及手术仪器，他们各有不同的需求。以下将进一步介绍半导体技术帮助产品创新的两大领域。

便携式超声波装置

集成使便携性和低成本成为可能。以超声波影像为例，便携式及手持装置的超声波应用创 新日益增多，这使医疗专业人员突破了实验室或办公室的限制，能够与偏远地区或急诊病患互联。 (图 2)。

集成模拟信号链可达到节省空间及能耗的显著效果。集成型模拟前端 (AFE)可取代分立式多通道 LNA、VCA、PGA、低通滤波器、及高速模数转换器 (ADC) 的所有功能，进而提供 LVDS 数据输出。既能减少系统的组件数还能增加通道、减少系统噪声、简化设计，并缩短产品上市时间。

嵌入式处理器在超声波系统中平衡运算能力、 灵活性、电池使用时间及系统尺寸方面也扮演着重要角色。在超声波系统中，现在的高性能数字信号处理器 (DSP)也可提供足够电量来进行系统后端数据处理。DSP 的编程性可帮助工程师运用最新的软件算法，而不需要更换系统硬件。高集成DSP 片上系统 (SOC)提供恰当的 DSP 处理、一般用途控制、专用外围组件、及优化影像视频压缩等功能，是符合成本效益的低功耗单封装解决方案，有助于开发人员减少电路板空间及设计时间。

互联性及远程病患监护

无线连接的医疗设备具有大幅成 长的潜力 (图 3)。在整个生态体系中整合几个单独的应用，就可以发展远程保健及远程医疗的创新服务。数据完整性(data integrity) 、系统灵活性 (system flexibility) 及便携性 (mobility) 是病患监护系统的重要因素。Wi-Fi 及以太网络等的接口，可使医院内 的所有设备形成网络，还能连接到病患家中。现今的接口让操作医疗装置的人员通过无线人体传 感网与病患进行远程连接。运用医院的内部网络或链接，与病患的家居安全系统、保健集成管理器 (aggregation manager) 或手机进行连接，让护理人员或呼叫中心持续监控病患的在家时的情况，并能同时保护病患隐私 (图4)。Continua Health Alliance 是一个非营利开放性产业联盟，成员包括医疗保健及科技公司，旨在共同提升个人医疗保健的质量，此联盟已选择 Bluetooth Low Energy (BLE) 及 Zigbee 技术做为首选标准。

 

连接范围、数据传输速度及功耗是选用无线接口时要考虑的重点。Bluetooth® 和 BLE 通讯协议均有固定的可接收范围，其数据传输速度也高于 Zigbee。相较于传统的 Bluetooth 技术，BLE 在传感器端的功 耗效率较高，因此可以使用较小型的电池。另一方面，Zigbee 可达到适度的数据传输速率及负载周期，并支持相同系统中有数个传感器的大范围网状网络。

目前技术已逐渐成熟，但是远程病患监护 (RPM) 的普及率尚需要经济补助来协助推广，要让监护人员有能力支付远程监护、诊断及治疗的费用，将病患监护从医院移往居家环境。无线数据的安全性是医疗电子另 一项需求及关注焦点。1996 年美国颁布的健康保险可移动性及责任法案（The Health Insuranc Portability & Accountability Act,，HIPAA) 已制定标准，得到了不同技术保护措施的辅助，这些标准包含特定的隐私权及安全防护规定，禁止数据通过开放网络传输及在公用计算机下载，要求数据加密及访问 控制。这些保护措施在全球均通用，因此功能完备的硬件及软件工具即可保护医疗保健数据。