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拓展消费无线应用 医疗保健网路蓄势待发
作者：麦利
来源：RFID世界网
日期：2007-11-19 09:53:44
摘要：研究人员越来越憧憬即将出现在医疗保健方面的改革愿景。现今由医师和医院所主控的服务将让位于一种全新的模式，即消费者可以透过网际网路或新兴的家庭区域网路(LAN)和个人区域网路(PAN)直接接取医疗设备与服务。
研究人员越来越憧憬即将出现在医疗保健方面的改革愿景。现今由医师和医院所主控的服务将让位于一种全新的模式，即消费者可以透过网际网路或新兴的家庭区域网路(LAN)和个人区域网路(PAN)直接接取医疗设备与服务。
目前在医院中专用的诊断和治疗设备有一天将会出现在家庭或公共网路上，根据美国华盛顿大学主导相关研究的一位权威教授指出。这种转变不仅要求技术上的创新，更必须在公共政策和商业模式方面配合进行改革，因此，所谓的电子医疗保健时代(e-health era)如何实现？以及何时到来？目前仍是未知数。
而目前较清楚的是，研究人员认为，消费无线设备将用在未来预防保健系统的最前线。在日前举行的IEEE生物医学工程学会(EMBS)国际年会上，来自全球的众多研究人员们发表了十几篇相关论文，并分别描述了各自在这方面的努力与成果。
其中有多项研究均已建立了所谓的环境设备(ambient device)原型，它能够透过无线网路持续监控健康情况，无需用户介入。例如，韩国首尔国立大学的研究人员把无线心电图(ECG)仪器和其他监控器等相关电子元件嵌入办公椅中，以测试高血压等疾病的症状。
日本金泽大学更胜一筹，他们把监控设备嵌入枕头、拖鞋、浴缸、浴室地板和马桶中，在实验室中建构了一个模拟的家庭环境。这些设备可以追踪从血压、体重到心电图，乃至于监测对象在夜间是否睡眠良好等所有资讯。
英特尔的数位家庭小组报告其于爱尔兰展开的数位生活辅助照护系统计划进展情况。该‘独立生活技术研究’(TRIL)计划正进行临床试验，以确定明年底将在原型环境中採用哪一项技术。现已有60多位研究人员参与了这一项投资数百万美元、为期三年的专桉研发工作。
此外，英特尔也正为研究人员提供小型Zigbee感测器网路模组Shimmer，以协助这些研究的展开。“许多研究人员虽然都提出了很棒的想法，最后却必须花费所有的时间来建构硬体，”英特尔爱尔兰分公司资深研究技术专家Michael J. McGrath表示。“因此，我们愿意为他们提供所需的硬体，使其得以全心投入研究中。”
然而，对于美国华盛顿大学的生物工程学教授Yongmin Kim来说，建构硬体即是一切。Kim的研究小组由于获得了‘比尔与梅林达盖兹基金会’(Bill & Melinda Gates Foundation)的资助，开发出一套2,000美元的照护点(point-of-care)系统；该系统使用了抛弃式器具，且能够测试从HIV到流感等各种健康方面的问题。开发中国家也能採用该系统来取代原本需花费数万美元的实验室设备。该小组同时也正开发一种价值2,000美元的超音波仪器，这种设备无需专家亲自解释扫瞄出的影像，就能够诊断常见病症。
不过，这些设备要能在医疗院所中实际应用还需要5年以上的时间，而要成为消费产品则所需时间更长，Kim表示。“大概还需要十年的间，才足以把这些系统从初级医疗保健诊所搬到家中，”他估计。
其他研究人员更更进一步地利用各种心脏、呼吸和运动感测器来开发各种穿戴式设备。例如，哈佛医学院的研究人员描述了他们如何利用多个具有嵌入式加速计的穿戴式设备来测量帕金森氏症病人的症状变化。把几个约MP3播放器大小的设备绑在病人的手臂和腿上，并透过Zigbee来链结，可在数週的时间内搜集到帕金森氏症震颤症状变化的相关资料。
“利用这些资料，医生可以作出更能对症下药的处方，且更能监控处方的效果，”波士顿Spaulding复健专业医院(哈佛的一家教学医院)的运动分析实验室主任Paolo Bonato表示，他同时也是一位穿戴式医疗设备的专家。
在另外一些论文中，研究人员发表他们使用穿戴式设备来追踪睡眠障碍、运动习惯以及其它问题的情况。诺基亚展示了一款採用Altera Cyclone II FPGA设计的弹性化感测器平台，专门用于这一类的应用。这种元件只有粗犷式腕錶大小，但可透过蓝牙的连结而支援大量的感测器。
“这是一个相当通用型的平台，但FPGA的功耗是一大瓶颈，”诺基亚(Nokia)公司赫尔辛基研究中心的Tom Ahola表示。而下一代平台将採用Actel Igloo元件或QuickLogic PolarPro FPGA，以及原被称做Wibree的低功率版蓝牙，他指出。
还有一些研究人员发表了他们在设计电子贴片或机能运动服方面的工作。大坂电气通讯大学的研究人员介绍了利用Atmel的AVR微控制器和Rabbit半导体的收发器等现有晶片，开发出一款具备运动感测器的蓝牙贴片。新创Therasolve公司的两位比利时兄弟还提出了一种可编程贴片的概念，能够在需要更换贴片或服用其他药物时提醒用户。
还有几位欧洲研究人员描述将生物感测器嵌入衣物中以持续监测健康状况的研究成果。欧洲委员会(European Commission)已经透过ProeTex等计划为该研究领域提供资助。ProeTex计划正针对公共安全的工作人员开发具有超宽频连接的运动衫。
在採用有机场效电晶体(FET)开发导电且具弹性的电纱线以製作机能运动服方面，研究人员不断取得进步，ProeTex计划专员、义大利Cagliari大学的Annalisa Bonfiglio指出。不过，截至目前为止，开发人员利用这种电纺线还只能开发出一些简单的电子元件，如通常需要数十伏特电压的环形振盪器和二极体。
“我们距离实现具有複杂感测器的可洗纺织品还差得远呢！这一领域的研究人员在单一感测器阶段的成效卓着，但针对像微处理器之类的产品则还有数年的差距，”飞利浦欧洲研究中心主任兼生物医学感测器部门负责人Olaf Such表示。
该领域的一大技术障碍是运动伪影(Motion artifact)，Such指出。穿戴式装备中所使用经由无线连接的乾电极通常会产生品质较差的杂讯；但这一类设备的预期目标应该是要在无需医生介入的情况下，可基于资料作出精确分析，并推荐处方。
“这两方面的冲突造成了该领域的头号技术问题，而且一直未能解决，”Such表示。 Such在今年针对运动伪影问题组织了首届EMBS会议，他指出，“在运动伪影方面的研究已持续进行了一段时间，并已获得某些方面的解决方桉，但仍缺乏比较性研究或相关基准。”
医疗产业需要一个基准来检验新的演算法能否减少穿戴式设备中所产生的运动伪影。因此，Such表示，这项工作可能会比照现有ECG演算法的基准和资料库来进行。
对于穿戴式设备而言，无线技术不虞匮乏。研究人员已经展示了採用蓝牙、RFID、超宽频和Zigbee技术的设备。许多论文还介绍了各种不同的系统，能够採用蜂巢式网路来连接医生，或连结远端医院健康监视系统的紧急事务处理人员。然而，每一个无线链路都存在不同的问题，研究人员正设法建立彼此间的互通作业性层。
“没有哪一种无线技术是100%可靠的，在设计这些医疗系统时，就必须考虑到这一事实，”Zarlink半导体资深RF顾问Peter Chadwick表示；他同时也是欧洲一个医疗设备无线技术标准小组的主席。
英特尔在爱尔兰的TRIL计划将在生活辅助家庭系统中採用蓝牙技术，但该公司坦承，为了在该环境中实现最佳化应用，它还需要该技术的定製版本。英特尔发现，蓝牙甚至无法覆盖爱尔兰最小的村庄，还必须与任何微波炉保持至少6英呎的距离以避免干扰，同时，也得谨慎地部署以提供最佳的覆盖范围。
为了在较高层级上建立共同性，IEEE 11073小组委员会正开发一种技术，可将不同无线技术映射到某个定义医疗资料规格的现有标准中。该小组包括来自英特尔、飞利浦和夏普的成员，预计明年初推出完整的标准，比计划中延后了两个月。
实现电子医疗时代的最大障碍是必须定义新的营运模式，以及得到政府对于医疗保健系统改革的支援。“我们最需要的是政府的支援，但这却很难实现，”EC资讯社群和媒体常务理事会成员Loukianos Gatzoulis表示。
Gatzoulis预计，EC迄今已花费了大约2亿美元于各种不同的电子医疗提桉，光去年就花费了几乎一亿美元。
“最困难的部份是营运方面的挑战，”华盛顿大学的Kim指出。
Kim指出，在公共医疗记录共同规格上取得一致性仍存在某些问题。Kim预计这样的格式要到2014年才会准备就绪，“但人们仍对此时间点持怀疑态度”。谁将会拥有相关资料？是病人？病人的雇主？保险公司？还是医疗保健供应商？这一切也还不明确。
还有一些研究人员注意到人为因素也十分重要，特别是有关穿戴式设备方面。“人们在没有生病时都不愿意穿戴那些碍手碍脚的东西，”飞利浦的Such表示。不过，他又提到，有一种‘心血管娱乐’(cardio-tainment)设备正逐渐流行，这种设备无需提报任何医疗纪录即可提供有关健身和良好生活方式的资讯。
另一方面，Bonato表示，他的帕金森氏症病人并未抱怨穿戴有助于追踪病症的监控器有何不便之处。他：“对于穿戴式设备的接受度的确与疾病的严重程度有关，而对于这一类的应用，设备的可接受性不是问题”。
目前在医院中专用的诊断和治疗设备有一天将会出现在家庭或公共网路上，根据美国华盛顿大学主导相关研究的一位权威教授指出。这种转变不仅要求技术上的创新，更必须在公共政策和商业模式方面配合进行改革，因此，所谓的电子医疗保健时代(e-health era)如何实现？以及何时到来？目前仍是未知数。
而目前较清楚的是，研究人员认为，消费无线设备将用在未来预防保健系统的最前线。在日前举行的IEEE生物医学工程学会(EMBS)国际年会上，来自全球的众多研究人员们发表了十几篇相关论文，并分别描述了各自在这方面的努力与成果。
其中有多项研究均已建立了所谓的环境设备(ambient device)原型，它能够透过无线网路持续监控健康情况，无需用户介入。例如，韩国首尔国立大学的研究人员把无线心电图(ECG)仪器和其他监控器等相关电子元件嵌入办公椅中，以测试高血压等疾病的症状。
日本金泽大学更胜一筹，他们把监控设备嵌入枕头、拖鞋、浴缸、浴室地板和马桶中，在实验室中建构了一个模拟的家庭环境。这些设备可以追踪从血压、体重到心电图，乃至于监测对象在夜间是否睡眠良好等所有资讯。
英特尔的数位家庭小组报告其于爱尔兰展开的数位生活辅助照护系统计划进展情况。该‘独立生活技术研究’(TRIL)计划正进行临床试验，以确定明年底将在原型环境中採用哪一项技术。现已有60多位研究人员参与了这一项投资数百万美元、为期三年的专桉研发工作。
此外，英特尔也正为研究人员提供小型Zigbee感测器网路模组Shimmer，以协助这些研究的展开。“许多研究人员虽然都提出了很棒的想法，最后却必须花费所有的时间来建构硬体，”英特尔爱尔兰分公司资深研究技术专家Michael J. McGrath表示。“因此，我们愿意为他们提供所需的硬体，使其得以全心投入研究中。”
然而，对于美国华盛顿大学的生物工程学教授Yongmin Kim来说，建构硬体即是一切。Kim的研究小组由于获得了‘比尔与梅林达盖兹基金会’(Bill & Melinda Gates Foundation)的资助，开发出一套2,000美元的照护点(point-of-care)系统；该系统使用了抛弃式器具，且能够测试从HIV到流感等各种健康方面的问题。开发中国家也能採用该系统来取代原本需花费数万美元的实验室设备。该小组同时也正开发一种价值2,000美元的超音波仪器，这种设备无需专家亲自解释扫瞄出的影像，就能够诊断常见病症。
不过，这些设备要能在医疗院所中实际应用还需要5年以上的时间，而要成为消费产品则所需时间更长，Kim表示。“大概还需要十年的间，才足以把这些系统从初级医疗保健诊所搬到家中，”他估计。
其他研究人员更更进一步地利用各种心脏、呼吸和运动感测器来开发各种穿戴式设备。例如，哈佛医学院的研究人员描述了他们如何利用多个具有嵌入式加速计的穿戴式设备来测量帕金森氏症病人的症状变化。把几个约MP3播放器大小的设备绑在病人的手臂和腿上，并透过Zigbee来链结，可在数週的时间内搜集到帕金森氏症震颤症状变化的相关资料。
“利用这些资料，医生可以作出更能对症下药的处方，且更能监控处方的效果，”波士顿Spaulding复健专业医院(哈佛的一家教学医院)的运动分析实验室主任Paolo Bonato表示，他同时也是一位穿戴式医疗设备的专家。
在另外一些论文中，研究人员发表他们使用穿戴式设备来追踪睡眠障碍、运动习惯以及其它问题的情况。诺基亚展示了一款採用Altera Cyclone II FPGA设计的弹性化感测器平台，专门用于这一类的应用。这种元件只有粗犷式腕錶大小，但可透过蓝牙的连结而支援大量的感测器。
“这是一个相当通用型的平台，但FPGA的功耗是一大瓶颈，”诺基亚(Nokia)公司赫尔辛基研究中心的Tom Ahola表示。而下一代平台将採用Actel Igloo元件或QuickLogic PolarPro FPGA，以及原被称做Wibree的低功率版蓝牙，他指出。
还有一些研究人员发表了他们在设计电子贴片或机能运动服方面的工作。大坂电气通讯大学的研究人员介绍了利用Atmel的AVR微控制器和Rabbit半导体的收发器等现有晶片，开发出一款具备运动感测器的蓝牙贴片。新创Therasolve公司的两位比利时兄弟还提出了一种可编程贴片的概念，能够在需要更换贴片或服用其他药物时提醒用户。
还有几位欧洲研究人员描述将生物感测器嵌入衣物中以持续监测健康状况的研究成果。欧洲委员会(European Commission)已经透过ProeTex等计划为该研究领域提供资助。ProeTex计划正针对公共安全的工作人员开发具有超宽频连接的运动衫。
在採用有机场效电晶体(FET)开发导电且具弹性的电纱线以製作机能运动服方面，研究人员不断取得进步，ProeTex计划专员、义大利Cagliari大学的Annalisa Bonfiglio指出。不过，截至目前为止，开发人员利用这种电纺线还只能开发出一些简单的电子元件，如通常需要数十伏特电压的环形振盪器和二极体。
“我们距离实现具有複杂感测器的可洗纺织品还差得远呢！这一领域的研究人员在单一感测器阶段的成效卓着，但针对像微处理器之类的产品则还有数年的差距，”飞利浦欧洲研究中心主任兼生物医学感测器部门负责人Olaf Such表示。
该领域的一大技术障碍是运动伪影(Motion artifact)，Such指出。穿戴式装备中所使用经由无线连接的乾电极通常会产生品质较差的杂讯；但这一类设备的预期目标应该是要在无需医生介入的情况下，可基于资料作出精确分析，并推荐处方。
“这两方面的冲突造成了该领域的头号技术问题，而且一直未能解决，”Such表示。 Such在今年针对运动伪影问题组织了首届EMBS会议，他指出，“在运动伪影方面的研究已持续进行了一段时间，并已获得某些方面的解决方桉，但仍缺乏比较性研究或相关基准。”
医疗产业需要一个基准来检验新的演算法能否减少穿戴式设备中所产生的运动伪影。因此，Such表示，这项工作可能会比照现有ECG演算法的基准和资料库来进行。
对于穿戴式设备而言，无线技术不虞匮乏。研究人员已经展示了採用蓝牙、RFID、超宽频和Zigbee技术的设备。许多论文还介绍了各种不同的系统，能够採用蜂巢式网路来连接医生，或连结远端医院健康监视系统的紧急事务处理人员。然而，每一个无线链路都存在不同的问题，研究人员正设法建立彼此间的互通作业性层。
“没有哪一种无线技术是100%可靠的，在设计这些医疗系统时，就必须考虑到这一事实，”Zarlink半导体资深RF顾问Peter Chadwick表示；他同时也是欧洲一个医疗设备无线技术标准小组的主席。
英特尔在爱尔兰的TRIL计划将在生活辅助家庭系统中採用蓝牙技术，但该公司坦承，为了在该环境中实现最佳化应用，它还需要该技术的定製版本。英特尔发现，蓝牙甚至无法覆盖爱尔兰最小的村庄，还必须与任何微波炉保持至少6英呎的距离以避免干扰，同时，也得谨慎地部署以提供最佳的覆盖范围。
为了在较高层级上建立共同性，IEEE 11073小组委员会正开发一种技术，可将不同无线技术映射到某个定义医疗资料规格的现有标准中。该小组包括来自英特尔、飞利浦和夏普的成员，预计明年初推出完整的标准，比计划中延后了两个月。
实现电子医疗时代的最大障碍是必须定义新的营运模式，以及得到政府对于医疗保健系统改革的支援。“我们最需要的是政府的支援，但这却很难实现，”EC资讯社群和媒体常务理事会成员Loukianos Gatzoulis表示。
Gatzoulis预计，EC迄今已花费了大约2亿美元于各种不同的电子医疗提桉，光去年就花费了几乎一亿美元。
“最困难的部份是营运方面的挑战，”华盛顿大学的Kim指出。
Kim指出，在公共医疗记录共同规格上取得一致性仍存在某些问题。Kim预计这样的格式要到2014年才会准备就绪，“但人们仍对此时间点持怀疑态度”。谁将会拥有相关资料？是病人？病人的雇主？保险公司？还是医疗保健供应商？这一切也还不明确。
还有一些研究人员注意到人为因素也十分重要，特别是有关穿戴式设备方面。“人们在没有生病时都不愿意穿戴那些碍手碍脚的东西，”飞利浦的Such表示。不过，他又提到，有一种‘心血管娱乐’(cardio-tainment)设备正逐渐流行，这种设备无需提报任何医疗纪录即可提供有关健身和良好生活方式的资讯。
另一方面，Bonato表示，他的帕金森氏症病人并未抱怨穿戴有助于追踪病症的监控器有何不便之处。他：“对于穿戴式设备的接受度的确与疾病的严重程度有关，而对于这一类的应用，设备的可接受性不是问题”。
