从电子产品角度来看2029年医疗趋势 - 文章

从电子产品角度来看2029年医疗趋势

作者：Doug Rasor

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医疗电子产品在过去 30 年有长足的发展。回顾 1980 年的可植入式去颤器、1982 年的血管修复术及 1990 年代中期的冠状动脉支架等发明，可看出科技大大促进医疗装置的发明，使得医疗专业人员能够不断提升治疗的精确性及确定性 (图 1)。

过去 30 年以来创新的步伐飞快，而未来 20 年将更加迅速。本文仅就医疗电子产品方面的几个潜在面向加以描述。

使用技术预测未来

若要看出未来医疗的趋势，最好的方法是了解现今创新的情况。许多将在2029年成为看护标准的技术目前已引进医学界。临床试验时期、美国食品药物管理局 (FDA) 许可、医学研究补助及其他因素将让这些创新在全世界被广泛采用与实施。

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图 1. 半导体技术创新使得产业改观

个人化医疗、可植入装置及光学技术等方面将出现某些显著的变化。然而，若要有效地部署及管理这些医疗解决方案当中的无线装置，就必须着眼于装置在互动上的网络规模、传输的数据量、整体装置尺寸及所需传输范围。

解决方案目的的临界性是免除干扰影响的重要因素。虽然 Wi-Fi 或无线局域网络 (WLAN)、Bluetooth? 及 Bluetooth 低功耗技术等无线接口本身可用于较大规模的网络实作，而且此低功耗技术能改善原本 Bluetooth 技术所采用的多项组件，然而，装置操作环境中的干扰范围与数量，会使得这类界面无法用于某些应用。

因此，许多可植入装置及重要看护装置都需要专属的解决方案，以便对电磁干扰 (EMI)、灵敏度以及范围等需求提供更好的控制与认知。目前，Continua Alliance 选择 Bluetooth 作为无线解决方案的平台。

个人化医疗

现今的社会有"疾病看护"体系，但没有健康看护体系。在未来的 15 至 20 年，技术创新会将更多保健、早期侦测及预防方面的投资与责任转移到消费者一方。

在未来 20 年内，全世界绝大多数的人口将能自行使用具备成像及非成像功能的诊断装置检测自身的健康状态。例如，胃调节器 (gastric pacemaker) 可植入人体内治疗过胖及酗酒等问题。数位创可贴可用来监控伤口状况，并反馈感染迹象。马桶内建的高效能传感器可持续测量大小便中的细菌数，并警告感染及其他疾病的发生。这些只是其中的一小部份。

手机可作为一个强大的平台，能根据预定参数向个人及其健康看护服务人员提供及时反馈。未来 20 年内，在糖尿病患者出现实际症状之前，他们的手机可能可以预先向病患和医生警告糖尿病性休克的发生。目前已经有数百种不同的应用可藉由医疗技术让病患能够监控其健康状态，并进行自我看护。

数据完整性与存取，以及系统灵活性与机动性，是大多数病患看护系统的重要因素。透过以太网络或无线网络等接口，医院能使院内及病患家中所有的设备形成网络。现今的接口能够让医生运用医院内部网络或病患的家庭安全系统或手机，从远程联机到病患身上配戴的无线传感器，而这整套系统是运用以太网络或医疗呼叫中心持续监控病患的居家情况。Bluetooth 及 Zigbee? 等无线接口也可发挥作用。除了耗电量之外，数据速率及范围是选用无线接口时必须考虑的另外两项重点。

2.4 GHz 的高频率范围提供全球的涵盖范围，并提供许多通道的高速数据速率及负载周期，但是，低频率可增大讯号范围。对于多通道的全身监控，范围可局限在固定位置，而数据速率可增加至最大。监控多个传感器时，范围则会比数据速率更为重要。最终而言，解决方案的选择必须符合系统耗电及数据传输等需求。

可植入机械装置

未来 20 年内，全部的可植入装置将使用电子装置提供非侵入性评估。例如，现今的心脏手术支架只能用来疏通动脉，未来的支架将在其壁面加装采用无线射频辨识 (RFID) 技术的传感器，只要将感应棒扫过病患的胸部，就能以无线方式取得血管状况的反馈。

含有传感器的人造磁盘将植入病患的臀部、脊椎或膝关节 (图 2)，以便以非侵入性方式监控该部位受力大小，并判断植入装置是否正常运作。如果受力过大，或者植入装置未正常运作，传感器会先行警告病患及健康看护服务人员，以利进行立即调整。

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图 2. 人体内的电子装置

现今的高效能传感器并未广泛用于医疗装置，因为体内的蛋白质及免疫系统会攻击这些装置，而使得这些传感器无法发挥长期效用。在未来的 20 年，细胞生物学将用来避免人体将传感器视为异物。对于所有可植入装置而言，生物材料兼容的装置将变得至关重要。

光学技术

不久，光学相关技术将让医疗专业人员得以观察人体组织的化学变化。使用某些吸收及反射属性呈现出人体组织后，医生将能够以非侵入性的方式，迅速并轻易地区别正常组织与癌症前期组织。此技术特别适用于观测食道、皮肤及口腔的危急状况。

光谱学将在未来 20 年广泛用于直肠息肉的早期侦测。直肠光学探针将插入病患体内，以确实判断是否有直肠息肉，以及是否需要进行结肠镜检查。

每年进行的结肠镜检查超过 1 亿次，而此技术最终将减少病患的非必要性医疗步骤次数，进而降低健康看护成本。同时，探针的非侵入性将有利于不愿进行结肠镜检查的病患进行预防筛检，以确保身体健康。

另一项未来的光学技术将运用长光波进行皮下组织的医疗影像。此技术将用于腹腔镜手术中控制静脉之前的血管检视，以区分神经及血管等。所有这些技术将运用电子装置，以及雷射与 LED 等光电装置。

干细胞疗法

论及未来医疗的趋势，绝不能忽略未来 20 年将受到广泛运用的干细胞疗法。在科学界，目前已逐渐了解如何将干细胞转换成不同功能的细胞类型。培养及分离干细胞需要多种装置，其中使用电子装置的生化反应器能营造适合的环境来区分细胞的类型，并且将细胞置入所需的位置。

在区分可用类型的细胞方面，电子装置也有关键功用。创新技术将用于把细胞递送回病患体内。生物材料在细胞置入体内进行修复及再生的过程中，将扮演重大的角色。

前景一片光明

创新发展难以预测，未来 20 年的医疗趋势可能与如今的预测不同，极可能演变得更加先进，因此，目前尚未出现的创新技术可能再经过 10 年的发展后，将成为看护的标准。

医疗技术的领域相当庞大，其中的机会无限宽广。虽然现今许多创新技术都在美国开展，但是西欧、俄罗斯、以色列、中国及印度等国所进行的全球合作，正在促进这些未来趋势的实现。未来的前景一片光明可期，德州仪器期盼能够在医疗看护演进的过程中尽一份心力。

德州仪器广泛的模拟及嵌入式处理解决方案兼具高质量与可靠性，而且长年来在医疗电子装置市场中不断投注心力，已在市场上占据领导地位，因此，绝对能够协助医疗设备制造商不断地提升产品的质量。

作者简介：Doug Rasor，德州仪器新兴医疗应用卸任副总裁，以及 Mir Imran，InCube, Inc. 创办人兼总裁。Doug Rasor 拥有 27 年以上的半导体产业经验，并且在 2009 年初于德州仪器新兴医疗应用副总裁任内退休，当时负责与大学院校、风险资本投资人及医疗装置创新开发公司建立关系。出任副总裁之前，Doug 经营一家公司，负责发掘、拓展及筹划德州仪器进入新兴高成长市场的商机。其他的经历还包括数个现场销售及业务单位营销工作。Doug 拥有美国莱特州立大学系统工程学位，并且曾于资讯工程研究所攻读。

文章内容仅供参考 (投稿) (3/17/2012)


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