發布日期：2022-07-14 點擊率：51
目前醫院專用的診斷和治療設備有一天將會出現在家庭或公共網絡上,華盛頓大學從事該方向研究的一位權威教授聲稱。不過,這種轉變不僅要求技術上的革新,在國家政策和商業模式方面也必須進行巨大的調整,因此,所謂的電子醫療保健(e-health)時代如何實現？何時到來？目前來說尚是個未知數。
很明顯地,研究人員相信,消費無線設備將用在未來預防保健系統的最前沿。在前不久法國里昂舉行的IEEE生物醫學工程學會(EMBS)國際年會上,來自全球的眾多研究人員的十幾篇相關論文分別描述了該領域不同方面的進展。
其中多項研究都已建立了所謂的環境設備(ambient device)原型,能夠通過無線網絡持續監控健康情況,并且無需用戶干預。例如,韓國首爾國立大學的研究人員把無線心電圖(ECG)儀器和其它監控器的相關電子器件嵌入在椅子中,以測試高血壓等疾病的癥狀。
日本金澤大學更勝一籌,他們把監控設備嵌入到枕頭、拖鞋、浴缸、浴室地板和馬桶中,在實驗室里創建了一個模擬的家庭環境。這些設備可以跟蹤從血壓、體重、心電圖,甚至監測對象夜間睡眠是否良好等所有信息。
英特爾的數字家庭小組也有新進展,他們介紹了其位于愛爾蘭的用于生活輔助護理的數字系統項目的進展情況。該獨立生活技術研究(TRIL)項目正在進行臨床試驗,以確定明年年底將在原型環境中采用哪一項技術。有60多位研究人員參與了這一投資數百萬美元、為期三年項目的研發工作。
此外,英特爾為研究人員提供名為“Shimmer”的小型Zigbee傳感器網絡模塊,以助力這些研究的展開。“一大批研究人員提出了許多很棒的點子,但卻必須花費所有的時間來構建硬件。”英特爾愛爾蘭分公司的高級研究技術專家Michael J. McGrath表示,“我們希望能為他們提供所需硬件,使他們可以全心地投入研究中。”
但對西雅圖華盛頓大學的生物工程學教授Yongmin Kim來說,構建硬件即是一切。Kim的研究組獲得了“比爾與梅林達蓋茨基金會(Bill & Melinda Gates Foundation)”的資助,創建了一個2,000美元的醫護點系統,利用一次性模塊,該系統能夠測試從HIV到流感的各種健康問題。發展中國家可用這種設備來取代原本需花費數萬美元的實驗室裝置。該小組同時還在開發一種價值2,000美元的超聲波儀器,這種設備無需專家親自解釋診斷圖像就能夠確診常見病癥。
不過,要把這些設備用于醫生辦公室里,還需要5年以上的時間,至于要成為消費產品,所需時間更長,Kim指出,“大概還需要10年時間,才能把這些系統從初級醫療保健診所搬到家中。”
圖:IEEE工作小組正在定義個人健康數據標準,該協議可把不同無線技術映像到醫療數據格式。
其它研究人員更加深入一步,利用各種心臟、呼吸和運動傳感器來開發各種穿戴式設備。例如,哈佛醫學院的研究人員描述了他們如何利用多個帶有嵌入式加速計的穿戴式設備來測量帕金森氏癥病人的癥狀變化。把幾個如MP3播放器般大小的設備綁在病人的胳膊和腿上,并通過Zigbee進行鏈接,就能在數周時間內采集帕金森氏癥顫抖癥狀變化的相關數據。
“利用這些數據,醫生能更容易的對癥下藥,而且還能更好地監控處方的效果。”位于波士頓的Spaulding康復醫院網(哈佛的一家教學醫院)的運動分析實驗室主任、穿戴式醫療設備專家Paolo Bonato表示。
在另外一些論文中,研究人員報告了他們使用穿戴式設備跟蹤睡眠障礙、鍛煉習慣及其它問題的進展。諾基亞展示了一款基于Altera Cyclone II FPGA設計的靈活的傳感器平臺,專門用于這類應用。這種器件只有粗獷式腕表大小,但可通過藍牙鏈接支持大量傳感器。
“這是一個很普通的平臺,但FPGA的功耗是一大瓶頸。”位于荷蘭首都赫爾辛基的諾基亞研究中心Tom Ahola指出。在下一代平臺中,我們將采用Actel 的Lgloo或QuickLogic PolarPro FPGA,以及被稱為Wibree的藍牙低功率版,他透露。
還有一些研究人員發表了他們在設計電子貼片或電子運動服方面的工作。大阪電氣通信大學的研究人員介紹了一款利用已有芯片(如Atmel的AVR微控制器和Rabbit Semiconductor的收發器)開發的帶運動傳感器的藍牙貼片。新創公司Therasolve的兩位比利時兄弟提出了一種可編程貼片概念,能在需要更換貼片或服用其它藥物的時候會提醒用戶。
幾位歐洲研究人員描述了把生物傳感器嵌入到衣物中以持續監測健康狀況的研究工作。歐洲委員會(EC)已向該領域的一些項目進行資助,如ProeTex項目,該項目計劃為從事公共安全的工作人員開發帶超寬帶鏈接的電子運動衫。
在基于有機場效應晶體管(FET)開發導電且柔韌的電紗線、并以此制作運動服方面,研究人員不斷取得進步,ProeTex項目協調員、意大利卡利亞里大學的Annalisa Bonfiglio提到。不過,到目前為止,開發人員利用這種電紡線還只能開發出一些簡單的電子器件,比如一般需要數十伏特電壓的環形振蕩器和二極管,她表示。
“我們距離實現帶有復雜傳感器的可洗紡織品還差很遠。該領域的研究人員在單個傳感器階段成效顯著,但距離微處理器之類的東西還有數年的差距。”飛利浦歐洲研究中心主任兼生物醫療傳感器部門負責人Olaf Such表示。
這一領域的一大技術障礙是運動偽影(Motion artifact),Such指出。穿戴式設備中所使用的通過無線連接的干電極會產生質量較差的、嘈雜的信號,而設備的預期目標卻是:無需醫生干預就能基于數據做出精確分析,并給出治療方案。
“這兩方面的沖突造成了該領域的頭號技術問題,而且一直沒有得到解決。”Such表示, “在運動偽影的方面,人們已進行了一段時間的努力,并已獲得一些單點解決方案,但仍缺乏比較性研究或相關基準。”Such今年組織了有關運動偽影問題的首屆EMBS會議。
醫療行業需要一個基準,用來檢驗新算法能否減少穿戴式設備中產生的運動偽影。這項工作有可能會參照現有ECG算法的基準和數據庫,Such透露。
對穿戴式設備而言,無線技術毫不匱乏。研究人員已經展示了采用藍牙、RFID、超寬帶和Zigbee技術的設備。許多論文文章還介紹了多種不同的系統,能通過蜂窩網絡把醫生或急救人員鏈接到遠程醫院的健康監測系統上。不過,每一種無線鏈路都存在自身的問題,研究人員正正在設法創建各鏈路之間的互操作層。
“沒有哪一種無線技術是100%可靠的,在設計這些醫療系統時,必需考慮到這一事實。”Zarlink Semiconductor公司高級RF顧問Peter Chadwick表示。Chadwick同時也是歐洲一個醫療設備無線技術標準小組的主席。
英特爾在愛爾蘭的TRIL項目將在生活輔助家庭系統中采用藍牙技術,但該公司承認,為了在該環境中獲得最理想的使用效果,則需采用藍牙的一種定制版本。英特爾發現,藍牙甚至連愛爾蘭最小的村莊也無法完全覆蓋,而且必須與任何微波保持至少6英尺的距離以避免干擾,并需要謹慎排列以提供最佳覆蓋范圍。
為了在高層次上創建某些通用性,IEEE 11073小組委員會正在開發一種方法,來把不同無線技術映射到一個定義醫療數據格式的已有標準中。該小組成員包括英特爾、飛利浦和夏普,預計明年初推出完整的標準。
實現電子醫療時代的最大障礙是必需定義新的商業模式,但醫療保健系統的改革必需得到政府的支持。“我們最需要的是政府的支持,但這是很難獲得的。”EC信息社會和媒體常務理事會成員Loukianos Gatzoulis表示。
Gatzoulis預計迄今EC已花費了大約2億美元用于各種電子醫療方案,光去年就花費了幾乎一億美元。
“最困難的部分是商業挑戰。”華盛頓大學的Kim指出。
Kim列舉了在公共醫療記錄的通用格式取得一致性觀點方面所碰到的一些難題。“我們希望這樣的格式能在2014年前就緒,但人們對該時間點持懷疑態度。”他指出。誰將擁有相關數據？是病人、病人的雇主、保險公司還是醫療保健提供者？這一些還尚不明確。
另外一些研究人員指出,人的因素也十分突出,尤其是在穿戴式設備方面。“在沒生病的時候,沒人愿意穿戴那些有可能礙手礙腳的東西。”飛利浦的Such表示。不過,他又提到,有一類“心血管娛樂(cardio-tainment)”設備正在逐漸流行,這種設備無需提交醫療記錄,但卻能提供有關健身和良好生活方式的信息。
另一方面,Bonato表示,他的帕金森氏癥病人并沒有抱怨穿戴幫助跟蹤病癥的監控器有什么不便之處。“對穿戴式設備的接受與否的確與疾病的嚴重程度有關,而對于這類應用,設備的可接受性不是問題。”他認為。
作者:麥利
