醫療影像和家用醫療設備的設計趨勢

幾年前的便攜式超聲系統很像筆記本電腦，而如今的超聲系統已經(jīng)小得足夠讓醫生隨身攜帶并隨時(shí)使用。這些更小巧的便攜式超聲系統正在幫助挽救世界各個(gè)角落和邊遠地區的生命。在過(guò)去若干年中，計算機斷層掃描儀(CT)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域經(jīng)歷了大量的創(chuàng )新與發(fā)展，320層CT掃描儀就是該技術(shù)的又一個(gè)進(jìn)步，它使醫生能夠在幾秒鐘內采集實(shí)時(shí)活動(dòng)圖像，比如心臟搏動(dòng)。

尖端的半導體工藝為開(kāi)發(fā)日益小巧、更加強大的家用醫療設備鋪平了道路。 對于病人來(lái)說(shuō)，小巧的便攜式設備意味著(zhù)不用總去醫院且醫藥費也更少。為了在家用環(huán)境下發(fā)揮功效，醫療設備必須易于使用，甚至誤用時(shí)還能保證安全，還要能自動(dòng)區分正確與錯誤操作產(chǎn)生的數據結果。

傳統的平臺如心電圖儀(ECG)、超聲及CT，不斷借助新型測量技術(shù)提供高水平的診斷數值。這些新型測量技術(shù)則利用了高級模擬、混合信號與數字信號處理半導體工藝。 實(shí)驗室系統如血液和DNA分析儀能更快地提供大量的患者信息。 精確、可靠和安全的家用產(chǎn)品正不斷增長(cháng)，通過(guò)給予人們管理疾病、促進(jìn)健康和活力以及以安全有效的途徑提供用藥所需的工具，還將有助于降低醫療成本。

對醫療設備設計者來(lái)說(shuō)，系統需求日益復雜、苛刻，他們必須減小下一代便攜式醫療設備的尺寸、提高其易用性并增強性能。這些新的系統級需求意味著(zhù)模擬半導體制造商必須開(kāi)發(fā)突破性的基礎IC，以使下一代產(chǎn)品設計成為可能。設計開(kāi)發(fā)過(guò)程表明，開(kāi)發(fā)醫療設備的未來(lái)創(chuàng )新性能正日益取決于(在系統與模擬集成電路設計者之間的)連續不斷、有效的共享信息。

針對醫學(xué)影像系統的便攜化和高通道密度化，ADI一方面不斷提高通用核心產(chǎn)品的性能，另一方面在此基礎上開(kāi)發(fā)專(zhuān)用標準產(chǎn)品(如超聲模擬前端AD927X，CT模擬前端ADAS1128等)。這些產(chǎn)品和技術(shù)正在并且將繼續為影像系統的高性能和便攜應用提供更多價(jià)值，例如小尺寸、低功耗和低成本。

未來(lái)家用醫療保健設備的兩個(gè)關(guān)鍵特性是連接性和功耗。在很多情況下，能將診斷設備的臨床記錄精確地傳遞給醫療保健專(zhuān)業(yè)人員，與患者進(jìn)行自我照料的能力是同樣重要的，如糖尿病管理。比如，目前的ECG波形可以只作為打印輸出，或者信號通過(guò)電子通信通道傳送給臨床醫生。 以前為實(shí)現這一點(diǎn)，必須讓ECG直接與計算機連接，患者也因此面臨電氣事故的潛在威脅。ADI公司的ADuM4160 USB隔離器可以克服這個(gè)難題，讓患者與計算機和網(wǎng)絡(luò )保持完全電氣隔離，同時(shí)還能實(shí)現全功能ECG并連接到計算機。 此外，測量前端僅需少量功耗就可以驅動(dòng)放大器及數據轉換器，以采集和數字化ECG信號。隔離式電源由ADuM5000 DC/DC轉換器提供，省去了電池充電或更換。這類(lèi)器件還能實(shí)現許多以往要求直接與患者進(jìn)行電氣連接的家用醫療保健設備的設計，并能實(shí)現通過(guò)USB與計算機直接相連，從而提供存儲、分析和傳送結果的全部功能。這些技術(shù)還將讓醫療設備設計者能夠更加簡(jiǎn)單地滿(mǎn)足IEC 60601最新要求。

ADI在處理器上的新產(chǎn)品也為便攜式和家用醫療應用提供幫助。例如，ADuC7060采用ARM7TDMI核，集成了8KSPS 24b ADC，功耗很低，適合手持醫療儀器的應用。ADI Blackfin DSP——ADSP-BF52x的內核功耗低至0.16Mw/MHz，并具有600MHz的高性能，可以在不影響電池壽命的情況下增加更多的信號處理性能。它具有外設靈活性及系統可擴展性，例如USB OTG、TWI、NAND 控制器、 MII/RMII和以太網(wǎng)，存儲器控制可以和外部SDRAM、SRAM、FLASH或者ROM多行庫的無(wú)縫連接。