醫(yī)療電子的六大未來發(fā)展趨勢詳解

醫(yī)療電子產(chǎn)品在過去30年中取得了長足的發(fā)展?；仡?980年的可植入式去顫器、1982年的血管修復(fù)術(shù)及1990年代中期的冠狀動(dòng)脈支架等發(fā)明，可看出科技大大促進(jìn)了醫(yī)療裝置的發(fā)明，使得醫(yī)療專業(yè)人員能夠不斷提升治療的精確性及確定性，如圖1所示。

如果說過去30年中科技創(chuàng)新的步伐飛快，那么未來20年其發(fā)展將更加迅速。本文僅就醫(yī)療電子產(chǎn)品方面的幾個(gè)潛在趨勢加以描述。

使用技術(shù)預(yù)測未來

若要預(yù)測未來醫(yī)療的趨勢，最好的方法是了解現(xiàn)今創(chuàng)新的情況。許多將在2029年成為看護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)目前已引進(jìn)醫(yī)學(xué)界。臨床試驗(yàn)、美國食品藥物管理局（FDA）許可、醫(yī)學(xué)研究補(bǔ)助及其他因素將使得這些創(chuàng)新在全世界被廣泛采用與實(shí)施。

在個(gè)人化醫(yī)療、可植入裝置及光學(xué)技術(shù)等方面將出現(xiàn)某些顯著的變化。然而，若要有效地部署及管理這些醫(yī)療解決方案當(dāng)中的無線裝置，就必須著眼于裝置在互動(dòng)上的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量、整體裝置尺寸及所需傳輸范圍。

醫(yī)療解決方案目的的臨界性是免除干擾影響的重要因素。雖然Wi-Fi或無線局域網(wǎng)絡(luò)（WLAN）、Bluetooth？誖及Bluetooth低功耗技術(shù)等無線接口本身可用于較大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)實(shí)作，而且該項(xiàng)低功耗技術(shù)能改善原本Bluetooth技術(shù)所采用的多項(xiàng)組件，然而，裝置操作環(huán)境中的干擾范圍與數(shù)量會(huì)使得這類界面無法用于某些應(yīng)用。

因此，許多可植入裝置及重要看護(hù)裝置都需要專屬的解決方案，以便對(duì)電磁干擾（EMI）、靈敏度以及范圍等需求提供更好的控制與認(rèn)知。目前，Continua Alliance選擇Bluetooth作為無線解決方案的平臺(tái)。

個(gè)人化醫(yī)療

在未來20年內(nèi)，全世界絕大多數(shù)的人口將能自行使用具備成像及非成像功能的診斷裝置檢測自身的健康狀態(tài)。例如，胃調(diào)節(jié)器（gastric pacemaker）可植入人體內(nèi)治療過胖及酗酒等問題；數(shù)位創(chuàng)可貼可用來監(jiān)控傷口狀況，并反饋感染跡象；馬桶內(nèi)建的高效能傳感器可持續(xù)測量大小便中的細(xì)菌數(shù)，并警告感染及其他疾病的發(fā)生。而這些僅是其中的一小部份。

手機(jī)可作為一個(gè)強(qiáng)大的平臺(tái)，能根據(jù)預(yù)定參數(shù)向個(gè)人及其健康看護(hù)服務(wù)人員提供及時(shí)反饋。未來 20 年內(nèi)，在糖尿病患者出現(xiàn)實(shí)際癥狀之前，他們的手機(jī)或許可以預(yù)先向病患和醫(yī)生警告糖尿病性休克的發(fā)生。目前已經(jīng)有數(shù)百種不同的應(yīng)用可通過醫(yī)療技術(shù)幫助病患監(jiān)控其健康狀態(tài)，并進(jìn)行自我看護(hù)。

數(shù)據(jù)完整性與存取以及系統(tǒng)靈活性與機(jī)動(dòng)性，是大多數(shù)病患看護(hù)系統(tǒng)的重要因素。通過以太網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)等接口，醫(yī)院能使院內(nèi)及病患家中所有的設(shè)備形成網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)今的接口能夠讓醫(yī)生運(yùn)用醫(yī)院內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或病患的家庭安全系統(tǒng)或手機(jī)，從遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)到病患身上配戴的無線傳感器，而這整套系統(tǒng)是運(yùn)用以太網(wǎng)絡(luò)或醫(yī)療呼叫中心持續(xù)監(jiān)控病患的居家情況。Bluetooth及ZigBee？誖等無線接口也可發(fā)揮作用。除了耗電量之外，數(shù)據(jù)速率及范圍是選用無線接口時(shí)必須考慮的另外兩項(xiàng)重點(diǎn)。

2.4 GHz的高頻率范圍提供涵蓋全球的多通道高速數(shù)據(jù)速率及負(fù)載周期。但是由于低頻率可增大信號(hào)范圍，對(duì)于多通道的全面監(jiān)控，其范圍可局限在固定位置，而數(shù)據(jù)速率可增加至最大。而監(jiān)控多個(gè)傳感器時(shí)，范圍則會(huì)比數(shù)據(jù)速率更為重要。最終而言，解決方案的選擇必須符合系統(tǒng)耗電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)刃枨蟆?/p>

可植入機(jī)械裝置

未來20年內(nèi)，全部的可植入裝置將使用電子裝置提供非侵入性評(píng)估。例如，現(xiàn)今的心臟手術(shù)支架只能用來疏通動(dòng)脈，未來的支架將在其壁面加裝采用無線射頻辨識(shí)（RFID）技術(shù)的傳感器，只要將感應(yīng)棒掃過病患的胸部，就能以無線方式取得血管狀況的反饋。

含有傳感器的人造磁盤將植入病患的臀部、脊椎或膝關(guān)節(jié)，如圖2所示，以便以非侵入性方式監(jiān)控該部位受力的大小，并判斷植入裝置是否正常運(yùn)作。如果受力過大，或者植入裝置未正常運(yùn)作，傳感器會(huì)先行警告病患及健康看護(hù)服務(wù)人員，從而及時(shí)作出調(diào)整。

現(xiàn)今的高效能傳感器并未廣泛用于醫(yī)療裝置，這是因?yàn)轶w內(nèi)的蛋白質(zhì)及免疫系統(tǒng)會(huì)攻擊這些裝置，使得這些傳感器無法發(fā)揮長期效用。在未來的20年，細(xì)胞生物學(xué)將用來避免人體將傳感器視為異物。對(duì)于所有可植入裝置而言，生物材料兼容的裝置將變得至關(guān)重要。

光學(xué)技術(shù)

不久的將來，光學(xué)相關(guān)技術(shù)將使得醫(yī)療專業(yè)人員得以觀察人體組織的化學(xué)變化。使用某些吸收及反射屬性呈現(xiàn)出人體組織后，醫(yī)生便能夠以非侵入性的方式迅速、輕易地區(qū)別正常組織與癌癥前期組織。該技術(shù)特別適用于觀測食道、皮膚及口腔的危急狀況。

光譜學(xué)在未來20年將廣泛用于直腸息肉的早期偵測。將直腸光學(xué)探針插入病患體內(nèi)，以判斷是否有直腸息肉及是否需要進(jìn)行結(jié)腸鏡檢查。

每年進(jìn)行的結(jié)腸鏡檢查超過1億次，而此技術(shù)最終將減少病患的非必要性醫(yī)療步驟次數(shù)，進(jìn)而降低健康看護(hù)成本。同時(shí)，探針的非侵入性將有利于不愿進(jìn)行結(jié)腸鏡檢查的病患進(jìn)行預(yù)防篩檢，以確保身體健康。

另一項(xiàng)未來的光學(xué)技術(shù)是運(yùn)用長光波進(jìn)行皮下組織的醫(yī)療影像。此技術(shù)將用于腹腔鏡手術(shù)中控制靜脈之前的血管檢視，以區(qū)分神經(jīng)及血管等。所有這些技術(shù)將運(yùn)用電子裝置、雷射及LED等光電裝置。

干細(xì)胞療法

論及未來醫(yī)療的趨勢，絕不能忽略未來20年將受到廣泛運(yùn)用的干細(xì)胞療法。在科學(xué)界，目前已逐漸了解如何將干細(xì)胞轉(zhuǎn)換成不同功能的細(xì)胞類型。培養(yǎng)及分離干細(xì)胞需要多種裝置，其中使用電子裝置的生化反應(yīng)器能營造適合的環(huán)境來區(qū)分細(xì)胞的類型，并且將細(xì)胞置入所需的位置。

在區(qū)分可用類型的細(xì)胞方面，電子裝置也有著關(guān)鍵功用。創(chuàng)新技術(shù)將用于把細(xì)胞遞送回病患體內(nèi)。生物材料在細(xì)胞置入體內(nèi)進(jìn)行修復(fù)及再生的過程中將扮演重大的角色。

前景一片光明

創(chuàng)新發(fā)展難以預(yù)測，未來20年的醫(yī)療趨勢可能與當(dāng)今的預(yù)測不同，極可能演變得更加先進(jìn)。因此，目前尚未出現(xiàn)的創(chuàng)新技術(shù)在經(jīng)過10年的發(fā)展后，將有可能成為看護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)。

醫(yī)療技術(shù)的領(lǐng)域相當(dāng)龐大，其中的機(jī)會(huì)無限寬廣。雖然現(xiàn)今許多創(chuàng)新技術(shù)都在美國開展，但是西歐、俄羅斯、以色列、中國及印度等國所進(jìn)行的全球合作，正在促進(jìn)這些未來趨勢的實(shí)現(xiàn)。未來的前景一片光明，德州儀器期盼能夠在醫(yī)療看護(hù)演進(jìn)的過程中盡一份心力。

德州儀器廣泛的模擬及嵌入式處理解決方案兼具高質(zhì)量與可靠性，而且長年來在醫(yī)療電子裝置市場中不斷投注心力，已在市場上占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位，必將協(xié)助醫(yī)療設(shè)備制造商不斷地提升產(chǎn)品的質(zhì)量。