ay: block;">研究人員越來越憧憬即將來臨的一場醫(yī)療保健革命。時下由醫(yī)生和醫(yī)院主控的服務(wù)將讓位給一種新模式,即消費者可以通過互聯(lián)網(wǎng)或新興的家庭局域網(wǎng)和個人局域網(wǎng)(PAN)直接接入醫(yī)療設(shè)備與服務(wù)。
目前醫(yī)院專用的診斷和治療設(shè)備有一天將會出現(xiàn)在家庭或公共網(wǎng)絡(luò)上,華盛頓大學(xué)從事該方向研究的一位權(quán)威教授聲稱。不過,這種轉(zhuǎn)變不僅要求技術(shù)上的革新,在國家政策和商業(yè)模式方面也必須進行巨大的調(diào)整,因此,所謂的電子醫(yī)療保健(e-health)時代如何實現(xiàn)？何時到來？目前來說尚是個未知數(shù)。
很明顯地,研究人員相信,消費無線設(shè)備將用在未來預(yù)防保健系統(tǒng)的最前沿。在前不久法國里昂舉行的IEEE生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(EMBS)國際年會上,來自全球的眾多研究人員的十幾篇相關(guān)論文分別描述了該領(lǐng)域不同方面的進展。
其中多項研究都已建立了所謂的環(huán)境設(shè)備(ambient device)原型,能夠通過無線網(wǎng)絡(luò)持續(xù)監(jiān)控健康情況,并且無需用戶干預(yù)。例如,韓國首爾國立大學(xué)的研究人員把無線心電圖(ECG)儀器和其它監(jiān)控器的相關(guān)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(xué)更勝一籌,他們把監(jiān)控設(shè)備嵌入到枕頭、拖鞋、浴缸、浴室地板和馬桶中,在實驗室里創(chuàng)建了一個模擬的家庭環(huán)境。這些設(shè)備可以跟蹤從血壓、體重、心電圖,甚至監(jiān)測對象夜間睡眠是否良好等所有信息。
英特爾的數(shù)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(shù)字系統(tǒng)項目的進展情況。該獨立生活技術(shù)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(huán)境中采用哪一項技術(shù)。有60多位研究人員參與了這一投資數(shù)百萬美元、為期三年項目的研發(fā)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(wǎng)絡(luò)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(gòu)建硬件。”英特爾愛爾蘭分公司的高級研究技術(shù)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(xué)的生物工程學(xué)教授Yongmin Kim來說,構(gòu)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(chuàng)建了一個2,000美元的醫(yī)護點系統(tǒng),利用一次性模塊,該系統(tǒng)能夠測試從HIV到流感的各種健康問題。發(fā)展中國家可用這種設(shè)備來取代原本需花費數(shù)萬美元的實驗室裝置。該小組同時還在開發(fā)一種價值2,000美元的超聲波儀器,這種設(shè)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(shè)備用于醫(yī)生辦公室里,還需要5年以上的時間,至于要成為消費產(chǎn)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(tǒng)從初級醫(yī)療保健診所搬到家中。”
圖:IEEE工作小組正在定義個人健康數(shù)據(jù)標準,該協(xié)議可把不同無線技術(shù)映像到醫(yī)療數(shù)據(jù)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(fā)各種穿戴式設(shè)備。例如,哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員描述了他們?nèi)绾卫枚鄠€帶有嵌入式加速計的穿戴式設(shè)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(shè)備綁在病人的胳膊和腿上,并通過Zigbee進行鏈接,就能在數(shù)周時間內(nèi)采集帕金森氏癥顫抖癥狀變化的相關(guān)數(shù)據(jù)。
“利用這些數(shù)據(jù),醫(yī)生能更容易的對癥下藥,而且還能更好地監(jiān)控處方的效果。”位于波士頓的Spaulding康復(fù)醫(yī)院網(wǎng)(哈佛的一家教學(xué)醫(yī)院)的運動分析實驗室主任、穿戴式醫(yī)療設(shè)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(shè)備跟蹤睡眠障礙、鍛煉習(xí)慣及其它問題的進展。諾基亞展示了一款基于Altera Cyclone II FPGA設(shè)計的靈活的傳感器平臺,專門用于這類應(yīng)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(fā)表了他們在設(shè)計電子貼片或電子運動服方面的工作。大阪電氣通信大學(xué)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(fā)器)開發(fā)的帶運動傳感器的藍牙貼片。新創(chuàng)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(xù)監(jiān)測健康狀況的研究工作。歐洲委員會(EC)已向該領(lǐng)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(fā)帶超寬帶鏈接的電子運動衫。
在基于有機場效應(yīng)晶體管(FET)開發(fā)導(dǎo)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(xié)調(diào)員、意大利卡利亞里大學(xué)的Annalisa Bonfiglio提到。不過,到目前為止,開發(fā)人員利用這種電紡線還只能開發(fā)出一些簡單的電子器件,比如一般需要數(shù)十伏特電壓的環(huán)形振蕩器和二極管,她表示。
“我們距離實現(xiàn)帶有復(fù)雜傳感器的可洗紡織品還差很遠。該領(lǐng)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(shù)年的差距。”飛利浦歐洲研究中心主任兼生物醫(yī)療傳感器部門負責人Olaf Such表示。
這一領(lǐng)域的一大技術(shù)障礙是運動偽影(Motion artifact),Such指出。穿戴式設(shè)備中所使用的通過無線連接的干電極會產(chǎn)生質(zhì)量較差的、嘈雜的信號,而設(shè)備的預(yù)期目標卻是:無需醫(yī)生干預(yù)就能基于數(shù)據(jù)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(lǐng)域的頭號技術(shù)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(guān)基準。”Such今年組織了有關(guān)運動偽影問題的首屆EMBS會議。
醫(yī)療行業(yè)需要一個基準,用來檢驗新算法能否減少穿戴式設(shè)備中產(chǎn)生的運動偽影。這項工作有可能會參照現(xiàn)有ECG算法的基準和數(shù)據(jù)庫,Such透露。
對穿戴式設(shè)備而言,無線技術(shù)毫不匱乏。研究人員已經(jīng)展示了采用藍牙、RFID、超寬帶和Zigbee技術(shù)的設(shè)備。許多論文文章還介紹了多種不同的系統(tǒng),能通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)把醫(yī)生或急救人員鏈接到遠程醫(yī)院的健康監(jiān)測系統(tǒng)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(shè)法創(chuàng)建各鏈路之間的互操作層。
“沒有哪一種無線技術(shù)是100%可靠的,在設(shè)計這些醫(yī)療系統(tǒng)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(yī)療設(shè)備無線技術(shù)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(tǒng)中采用藍牙技術(shù),但該公司承認,為了在該環(huán)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(fā)現(xiàn),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(chuàng)建某些通用性,IEEE 11073小組委員會正在開發(fā)一種方法,來把不同無線技術(shù)映射到一個定義醫(yī)療數(shù)據(jù)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(yù)計明年初推出完整的標準。
實現(xiàn)電子醫(yī)療時代的最大障礙是必需定義新的商業(yè)模式,但醫(yī)療保健系統(tǒng)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(wù)理事會成員Loukianos Gatzoulis表示。
Gatzoulis預(yù)計迄今EC已花費了大約2億美元用于各種電子醫(yī)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(yè)挑戰(zhàn)。”華盛頓大學(xué)的Kim指出。
Kim列舉了在公共醫(yī)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(tài)度。”他指出。誰將擁有相關(guān)數(shù)據(jù)？是病人、病人的雇主、保險公司還是醫(yī)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(shè)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(shè)備正在逐漸流行,這種設(shè)備無需提交醫(yī)療記錄,但卻能提供有關(guān)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(jiān)控器有什么不便之處。“對穿戴式設(shè)備的接受與否的確與疾病的嚴重程度有關(guān),而對于這類應(yīng)用,設(shè)備的可接受性不是問題。”他認為。
作者:麥利
