网络为患者提供医疗保健“外卖”服务

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研究人员越来越憧憬即将来临的一场医疗保健革命。时下由医生和医院主控的服务将让位给一种新模式，即消费者可以通过互联网或新兴的家庭局域网和个人局域网(PAN)直接接入医疗设备与服务。

        目前医院专用的诊断和治疗设备有一天将会出现在家庭或公共网络上，华盛顿大学从事该方向研究的一位权威教授声称。不过，这种转变不仅要求技术上的革新，在国家政策和商业模式方面也必须进行巨大的调整，因此，所谓的电子医疗保健(e-health)时代如何实现？何时到来？目前来说尚是个未知数。

        很明显地，研究人员相信，消费无线设备将用在未来预防保健系统的最前沿。在前不久法国里昂举行的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的十几篇相关论文分别描述了该领域不同方面的进展。

        其中多项研究都已建立了所谓的环境设备(ambient device)原型，能够通过无线网络持续监控健康情况，并且无需用户干预。例如，韩国首尔国立大学的研究人员把无线心电图(ECG)仪器和其它监控器的相关电子器件嵌入在椅子中，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到枕头、拖鞋、浴缸、浴室地板和马桶中，在实验室里创建了一个模拟的家庭环境。这些设备可以跟踪从血压、体重、心电图，甚至监测对象夜间睡眠是否良好等所有信息。

        英特尔的数字家庭小组也有新进展，他们介绍了其位于爱尔兰的用于生活辅助护理的数字系统项目的进展情况。该独立生活技术研究(TRIL)项目正在进行临床试验，以确定明年年底将在原型环境中采用哪一项技术。有60多位研究人员参与了这一投资数百万美元、为期三年项目的研发工作。

        此外，英特尔为研究人员提供名为“Shimmer”的小型Zigbee传感器网络模块，以助力这些研究的展开。“一大批研究人员提出了许多很棒的点子，但却必须花费所有的时间来构建硬件。”英特尔爱尔兰分公司的高级研究技术专家Michael J. McGrath表示，“我们希望能为他们提供所需硬件，使他们可以全心地投入研究中。”

        但对西雅图华盛顿大学的生物工程学教授Yongmin Kim来说，构建硬件即是一切。Kim的研究组获得了“比尔与梅林达盖茨基金会(Bill & Melinda Gates Foundation)”的资助，创建了一个2,000美元的医护点系统，利用一次性模块，该系统能够测试从HIV到流感的各种健康问题。发展中国家可用这种设备来取代原本需花费数万美元的实验室装置。该小组同时还在开发一种价值2,000美元的超声波仪器，这种设备无需专家亲自解释诊断图像就能够确诊常见病症。

        不过，要把这些设备用于医生办公室里，还需要5年以上的时间，至于要成为消费产品，所需时间更长，Kim指出，“大概还需要10年时间，才能把这些系统从初级医疗保健诊所搬到家中。”

        图：IEEE工作小组正在定义个人健康数据标准，该协议可把不同无线技术映像到医疗数据格式。

        其它研究人员更加深入一步，利用各种心脏、呼吸和运动传感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带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。把几个如MP3播放器般大小的设备绑在病人的胳膊和腿上，并通过Zigbee进行链接，就能在数周时间内采集帕金森氏症颤抖症状变化的相关数据。

        “利用这些数据，医生能更容易的对症下药，而且还能更好地监控处方的效果。”位于波士顿的Spaulding康复医院网(哈佛的一家教学医院)的运动分析实验室主任、穿戴式医疗设备专家Paolo Bonato表示。

        在另外一些论文中，研究人员报告了他们使用穿戴式设备跟踪睡眠障碍、锻炼习惯及其它问题的进展。诺基亚展示了一款基于Altera Cyclone II FPGA设计的灵活的传感器平台，专门用于这类应用。这种器件只有粗犷式腕表大小，但可通过蓝牙链接支持大量传感器。

        “这是一个很普通的平台，但FPGA的功耗是一大瓶颈。”位于荷兰首都赫尔辛基的诺基亚研究中心Tom Ahola指出。在下一代平台中，我们将采用Actel 的Lgloo或QuickLogic PolarPro FPGA，以及被称为Wibree的蓝牙低功率版，他透露。

        还有一些研究人员发表了他们在设计电子贴片或电子运动服方面的工作。大阪电气通信大学的研究人员介绍了一款利用已有芯片(如Atmel的AVR微控制器和Rabbit Semiconductor的收发器)开发的带运动传感器的蓝牙贴片。新创公司Therasolve的两位比利时兄弟提出了一种可编程贴片概念，能在需要更换贴片或服用其它药物的时候会提醒用户。

        几位欧洲研究人员描述了把生物传感器嵌入到衣物中以持续监测健康状况的研究工作。欧洲委员会(EC)已向该领域的一些项目进行资助，如ProeTex项目，该项目计划为从事公共安全的工作人员开发带超宽带链接的电子运动衫。

        在基于有机场效应晶体管(FET)开发导电且柔韧的电纱线、并以此制作运动服方面，研究人员不断取得进步，ProeTex项目协调员、意大利卡利亚里大学的Annalisa Bonfiglio提到。不过，到目前为止，开发人员利用这种电纺线还只能开发出一些简单的电子器件，比如一般需要数十伏特电压的环形振荡器和二极管，她表示。

        “我们距离实现带有复杂传感器的可洗纺织品还差很远。该领域的研究人员在单个传感器阶段成效显著，但距离微处理器之类的东西还有数年的差距。”飞利浦欧洲研究中心主任兼生物医疗传感器部门负责人Olaf Such表示。

        这一领域的一大技术障碍是运动伪影(Motion artifact)，Such指出。穿戴式设备中所使用的通过无线连接的干电极会产生质量较差的、嘈杂的信号，而设备的预期目标却是：无需医生干预就能基于数据做出精确分析，并给出治疗方案。

        “这两方面的冲突造成了该领域的头号技术问题，而且一直没有得到解决。”Such表示， “在运动伪影的方面，人们已进行了一段时间的努力，并已获得一些单点解决方案，但仍缺乏比较性研究或相关基准。”Such今年组织了有关运动伪影问题的首届EMBS会议。

        医疗行业需要一个基准，用来检验新算法能否减少穿戴式设备中产生的运动伪影。这项工作有可能会参照现有ECG算法的基准和数据库，Such透露。

        对穿戴式设备而言，无线技术毫不匮乏。研究人员已经展示了采用蓝牙、RFID、超宽带和Zigbee技术的设备。许多论文文章还介绍了多种不同的系统，能通过蜂窝网络把医生或急救人员链接到远程医院的健康监测系统上。不过，每一种无线链路都存在自身的问题，研究人员正正在设法创建各链路之间的互操作层。

        “没有哪一种无线技术是100%可靠的，在设计这些医疗系统时，必需考虑到这一事实。”Zarlink Semiconductor公司高级RF顾问Peter Chadwick表示。Chadwick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项目将在生活辅助家庭系统中采用蓝牙技术，但该公司承认，为了在该环境中获得最理想的使用效果，则需采用蓝牙的一种定制版本。英特尔发现，蓝牙甚至连爱尔兰最小的村庄也无法完全覆盖，而且必须与任何微波保持至少6英尺的距离以避免干扰，并需要谨慎排列以提供最佳覆盖范围。

        为了在高层次上创建某些通用性，IEEE 11073小组委员会正在开发一种方法，来把不同无线技术映射到一个定义医疗数据格式的已有标准中。该小组成员包括英特尔、飞利浦和夏普，预计明年初推出完整的标准。

        实现电子医疗时代的最大障碍是必需定义新的商业模式，但医疗保健系统的改革必需得到政府的支持。“我们最需要的是政府的支持，但这是很难获得的。”EC信息社会和媒体常务理事会成员Loukianos Gatzoulis表示。

        Gatzoulis预计迄今EC已花费了大约2亿美元用于各种电子医疗方案，光去年就花费了几乎一亿美元。

        “最困难的部分是商业挑战。”华盛顿大学的Kim指出。

        Kim列举了在公共医疗记录的通用格式取得一致性观点方面所碰到的一些难题。“我们希望这样的格式能在2014年前就绪，但人们对该时间点持怀疑态度。”他指出。谁将拥有相关数据？是病人、病人的雇主、保险公司还是医疗保健提供者？这一些还尚不明确。

        另外一些研究人员指出，人的因素也十分突出，尤其是在穿戴式设备方面。“在没生病的时候，没人愿意穿戴那些有可能碍手碍脚的东西。”飞利浦的Such表示。不过，他又提到，有一类“心血管娱乐(cardio-tainment)”设备正在逐渐流行，这种设备无需提交医疗记录，但却能提供有关健身和良好生活方式的信息。

        另一方面，Bonato表示，他的帕金森氏症病人并没有抱怨穿戴帮助跟踪病症的监控器有什么不便之处。“对穿戴式设备的接受与否的确与疾病的严重程度有关，而对于这类应用，设备的可接受性不是问题。”他认为。


本文来源：电子工程专辑     作者：麦利