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TI首席科学家方进: 医疗电子未来
2021-04-04 19:47:01

机遇与挑战: 医疗保健逐步趋向个性化 个性化的服务对医疗电子技术水平要求更高 医疗保健的宗旨在于降低医疗过程中的负面影响 DSP技术仍然处于对医学和医疗保健影响的初期阶段,潜力有待开发   医疗保健个性化  对于医疗保健提供商及患者,技术进步使得医疗保健个性化逐渐在下面几个方面成为现实:控制慢性病、预测大病,让患者在舒适的家中渡过其生命的最后时间。这些先进的技术也使得医疗保健成为我们日常生活的一部分。下面是具体的例子。  具有嵌入式装置且能够探测出潜在身体问题的卫生间设备。例如:一个能够对尿液进行分析并发现肾传染病或诸如糖尿病和高血压等慢性病发展情况的马桶。另一个例子是能够探测体重或身体脂肪突然变化的卫生间体重磅秤。这些设备可以自动将数据上传给患者的医生,并根据医生事先的设定来为患者安排就诊预约。  视网膜扫描仪的诊断设备可以和患者现有的消费类电子产品(如数码相机等)结合,发现视网膜病或者重要疾病的前兆,并把这种信息提供给相关医务人员。  闹钟能够提醒某人起床和按计划到医院就诊,也许就是基于家庭中其他医疗保健设备收集起来的信息,例如:嵌入到卫生间镜子中的视网膜扫描仪。该例子赋予了“个人局域网 (PAN)”新的含义,在该局域网中的多种家庭设备会定期和无创伤地监控和记录一个人的生命特征。  可以将设备安装到家庭中,并远程连接至医疗保健提供商的网络。一种老年患者佩戴的产品正在开发中,它基于陀螺仪,可以探测到老年患者是否摔倒。这种设备可连接至患者的 PAN,发送求助信息。还可以对类似摔倒和长时间久坐(这可能是一种身体或精神问题的症状)归档并向医生报告。  在远程手术中,世界知名的专家可以利用全息图像指挥远在千里之外的手术机器人进行手术。  在虚拟地点呼叫中,医生使用了视频会议以及面向家庭的诊断设备(例如:便携式超声波系统)。对于那些无法看医生(也许因为卧床不起,患有医生恐惧症,或者交通条件较为有限)的患者来说,虚拟地点呼叫也让他们能够享受到医疗保健。   医学成像的发展  医学成像技术的目标是想让患者享受到更好的治疗和关怀。下面是一些例子。  X射线由胶片发展为数字文件。在印度,心脏病专家Devi Prasad Shetty 博士的门诊部每 24 小时便可处理3000 张 X 射线照片。由于DSP的广泛使用,现在在采集点就可将 X 射线信号转换成数字图像,并且不会降低图像的清晰度。   MRI(磁共振成像)从慢、模糊到快速、高清晰度的发展过程。今天的MRI能够在极短的时间内提供高质量的图像,同时还具有高度的灵活性。  超声波设备的便携性。在过去的几年中,随着手推车式超声波系统日渐被便携式或手持式超声波设备所代替,超声波设备变得更加小型化。  视网膜植入成为现实。南加州大学 Doheny 眼科研究所的研究人员正在研究人工视网膜技术,这种技术可以恢复那些患有色素性视网膜炎和视网膜黄斑变性人群的视力。  贯穿于所有这些例子的一个共同主题是:DSP的运用。DSP 被用于那些对医学界和我们的生活产生影响的许多应用领域。更为重要的是,这种技术仍然处于对医学和医疗保健影响的初期阶段。  远程通信助力医学成像  远程医疗是医学成像和远程通信技术之间相辅相成的一个例子。视频会议和被称为临场感的新型网真 (telepresence) 技术越来越多地被用于发达国家和发展中国家的医疗保健行业。视频会议和网真技术通常和超声波设备等医学成像系统配套使用来实现远程医疗应用。  DSP 在远程医疗中扮演一个关键角色。例如,DSP 可提供支持视频会议和远程呈现系统的各种编解码器所需的处理能力和灵活性。某些编解码器可以将视频压缩,使TV质量的图像能够在低带宽有线或无线网络上传输。DSP 还可提供支持医学成像所需的无损编解码器必需具有的处理能力,低压缩或无压缩会影响图像质量,进而影响诊断结果。DSP 的可编程特点可以让其获得升级,以支持新的编解码器。   医疗保健的未来  有大量正在进行中的研究可能会在未来十年进一步提高医疗保健的服务质量。例如,一家名为 CNOGA的以色列公司,其产品运用视频摄像头来无创伤地测量生命特征,如血压、脉率、血氧及二氧化碳水平,只需将摄像头对焦在人的皮肤上便可。这种技术的未来应用可以带来疾病的无创生物标志识别,例如:癌症和慢性阻塞性肺病等。  其他研究包括以下几方面  单片机超声波设备。将一个八通道超声波接收机体积压缩成一个单片机实现了便携式设计,但这一般会降低图像质量,这就限制了这种器件作为一种诊断工具的有效性。集成技术的最新发展通过减小信号路径尺寸以及噪声水平避免这种图像质量下降。其目的是创建一款使探测、接收、传输和处理链实现集成的单片机设计。反过来又让所有超声波设备类电子产品能够安装于探头中,可以使用一种无线链路向显示器传输信息。单片机设计还弥补了3-D探针的不足,拥有更多的变送器元件,因而需要更多连接至设备的接线。  高强度聚焦超声波 (HIFU)。医疗保健的发展趋势是降低医疗过程中的负面影响,例如缩小切口尺寸、缩短愈合时间、住院时间和降低感染风险。但和这种趋势的其他方面不同(如机器人辅助手术等),HIFU 向着许多目前有创医疗手术程序的无创操作又迈进了一步。在不破坏周围健康组织的情况下,使用直肠超声波来杀死前列腺癌细胞便是一个例子。HIFU 亦可用于烧灼法止血及熔脂美体,因此它可能适合于众多的手术程序,包括美容手术。  MRI 以外的超声波。美国密苏里大学的研究人员将使用3D图像而非 MRI 切片成像来识别孩子面部特征和大脑结构之间的相关性。这些联系可能会让医生更早地诊断出自闭症,并结合遗传学进行诊断,以对这种病症进行深入的研究。这种研究同至少两种医疗保健发展趋势相吻合:无创诊断的选择和早期诊断的探索。后者特别重要,因为越早诊断自闭症,父母和医生也就能够越早开展治疗。  总有一天,技术将可以控制我们的慢性疾病,预测我们的病情恶化情况,并让我们能够舒适地渡过生命中最后的日子。


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