拓展消費無(wú)線(xiàn)應用 醫療保健網(wǎng)路蓄勢待發(fā)
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目前在醫院中專(zhuān)用的診斷和治療設備有一天將會(huì )出現在家庭或公共網(wǎng)路上，根據美國華盛頓大學(xué)主導相關(guān)研究的一位權威教授指出。這種轉變不僅要求技術(shù)上的創(chuàng )新，更必須在公共政策和商業(yè)模式方面配合進(jìn)行改革，因此，所謂的電子醫療保健時(shí)代(e-health era)如何實(shí)現？以及何時(shí)到來(lái)？目前仍是未知數。
而目前較清楚的是，研究人員認為，消費無(wú)線(xiàn)設備將用在未來(lái)預防保健系統的最前線(xiàn)。在日前舉行的IEEE生物醫學(xué)工程學(xué)會(huì )(EMBS)國際年會(huì )上，來(lái)自全球的眾多研究人員們發(fā)表了十幾篇相關(guān)論文，并分別描述了各自在這方面的努力與成果。
其中有多項研究均已建立了所謂的環(huán)境設備(ambient device)原型，它能夠透過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)路持續監控健康情況，無(wú)需用戶(hù)介入。例如，韓國首爾國立大學(xué)的研究人員把無(wú)線(xiàn)心電圖(ECG)儀器和其他監控器等相關(guān)電子元件嵌入辦公椅中，以測試高血壓等疾病的癥狀。
日本金澤大學(xué)更勝一籌，他們把監控設備嵌入枕頭、拖鞋、浴缸、浴室地板和馬桶中，在實(shí)驗室中建構了一個(gè)模擬的家庭環(huán)境。這些設備可以追蹤從血壓、體重到心電圖，乃至于監測對象在夜間是否睡眠良好等所有資訊。
英特爾的數位家庭小組報告其于愛(ài)爾蘭展開(kāi)的數位生活輔助照護系統計劃進(jìn)展情況。該‘獨立生活技術(shù)研究’(TRIL)計劃正進(jìn)行臨床試驗，以確定明年底將在原型環(huán)境中採用哪一項技術(shù)?，F已有60多位研究人員參與了這一項投資數百萬(wàn)美元、為期三年的專(zhuān)桉研發(fā)工作。
此外，英特爾也正為研究人員提供小型Zigbee感測器網(wǎng)路模組Shimmer，以協(xié)助這些研究的展開(kāi)?！霸S多研究人員雖然都提出了很棒的想法，最后卻必須花費所有的時(shí)間來(lái)建構硬體，”英特爾愛(ài)爾蘭分公司資深研究技術(shù)專(zhuān)家Michael J. McGrath表示?！耙虼?，我們愿意為他們提供所需的硬體，使其得以全心投入研究中?！?nbsp;
然而，對于美國華盛頓大學(xué)的生物工程學(xué)教授Yongmin Kim來(lái)說(shuō)，建構硬體即是一切。Kim的研究小組由于獲得了‘比爾與梅林達蓋茲基金會(huì )’(Bill & Melinda Gates Foundation)的資助，開(kāi)發(fā)出一套2,000美元的照護點(diǎn)(point-of-care)系統；該系統使用了拋棄式器具，且能夠測試從HIV到流感等各種健康方面的問(wèn)題。開(kāi)發(fā)中國家也能採用該系統來(lái)取代原本需花費數萬(wàn)美元的實(shí)驗室設備。該小組同時(shí)也正開(kāi)發(fā)一種價(jià)值2,000美元的超音波儀器，這種設備無(wú)需專(zhuān)家親自解釋掃瞄出的影像，就能夠診斷常見(jiàn)病癥。
不過(guò)，這些設備要能在醫療院所中實(shí)際應用還需要5年以上的時(shí)間，而要成為消費產(chǎn)品則所需時(shí)間更長(cháng)，Kim表示?！按蟾胚€需要十年的間，才足以把這些系統從初級醫療保健診所搬到家中，”他估計。
其他研究人員更更進(jìn)一步地利用各種心臟、呼吸和運動(dòng)感測器來(lái)開(kāi)發(fā)各種穿戴式設備。例如，哈佛醫學(xué)院的研究人員描述了他們如何利用多個(gè)具有嵌入式加速計的穿戴式設備來(lái)測量帕金森氏癥病人的癥狀變化。把幾個(gè)約MP3播放器大小的設備綁在病人的手臂和腿上，并透過(guò)Zigbee來(lái)鏈結，可在數週的時(shí)間內搜集到帕金森氏癥震顫癥狀變化的相關(guān)資料。
圖說(shuō)：Nokia的Ahola手持一個(gè)具備藍牙功能的穿戴式監視器。
“利用這些資料，醫生可以作出更能對癥下藥的處方，且更能監控處方的效果，”波士頓Spaulding復健專(zhuān)業(yè)醫院(哈佛的一家教學(xué)醫院)的運動(dòng)分析實(shí)驗室主任Paolo Bonato表示，他同時(shí)也是一位穿戴式醫療設備的專(zhuān)家。
在另外一些論文中，研究人員發(fā)表他們使用穿戴式設備來(lái)追蹤睡眠障礙、運動(dòng)習慣以及其它問(wèn)題的情況。諾基亞展示了一款採用Altera Cyclone II FPGA設計的彈性化感測器平臺，專(zhuān)門(mén)用于這一類(lèi)的應用。這種元件只有粗獷式腕錶大小，但可透過(guò)藍牙的連結而支援大量的感測器。
“這是一個(gè)相當通用型的平臺，但FPGA的功耗是一大瓶頸，”諾基亞(Nokia)公司赫爾辛基研究中心的Tom Ahola表示。而下一代平臺將採用Actel Igloo元件或QuickLogic PolarPro FPGA，以及原被稱(chēng)做Wibree的低功率版藍牙，他指出。
還有一些研究人員發(fā)表了他們在設計電子貼片或機能運動(dòng)服方面的工作。大坂電氣通訊大學(xué)的研究人員介紹了利用Atmel的AVR微控制器和Rabbit半導體的收發(fā)器等現有晶片，開(kāi)發(fā)出一款具備運動(dòng)感測器的藍牙貼片。新創(chuàng )Therasolve公司的兩位比利時(shí)兄弟還提出了一種可編程貼片的概念，能夠在需要更換貼片或服用其他藥物時(shí)提醒用戶(hù)。
還有幾位歐洲研究人員描述將生物感測器嵌入衣物中以持續監測健康狀況的研究成果。歐洲委員會(huì )(European Commission)已經(jīng)透過(guò)ProeTex等計劃為該研究領(lǐng)域提供資助。ProeTex計劃正針對公共安全的工作人員開(kāi)發(fā)具有超寬頻連接的運動(dòng)衫。
在采用有機場(chǎng)效電晶體(FET)開(kāi)發(fā)導電且具彈性的電紗線(xiàn)以製作機能運動(dòng)服方面，研究人員不斷取得進(jìn)步，ProeTex計劃專(zhuān)員、義大利Cagliari大學(xué)的Annalisa Bonfiglio指出。不過(guò)，截至目前為止，開(kāi)發(fā)人員利用這種電紡線(xiàn)還只能開(kāi)發(fā)出一些簡(jiǎn)單的電子元件，如通常需要數十伏特電壓的環(huán)形振盪器和二極體。
“我們距離實(shí)現具有複雜感測器的可洗紡織品還差得遠呢！這一領(lǐng)域的研究人員在單一感測器階段的成效卓著(zhù)，但針對像微處理器之類(lèi)的產(chǎn)品則還有數年的差距，”飛利浦歐洲研究中心主任兼生物醫學(xué)感測器部門(mén)負責人Olaf Such表示。
圖說(shuō)：IEEE工作小組正在定義個(gè)人健康資料標準，并以該協(xié)議將不同無(wú)線(xiàn)技術(shù)映射到醫療資料規格。
該領(lǐng)域的一大技術(shù)障礙是運動(dòng)偽影(Motion artifact)，Such指出。穿戴式裝備中所使用經(jīng)由無(wú)線(xiàn)連接的乾電極通常會(huì )產(chǎn)生品質(zhì)較差的雜訊；但這一類(lèi)設備的預期目標應該是要在無(wú)需醫生介入的情況下，可基于資料作出精確分析，并推薦處方。
“這兩方面的沖突造成了該領(lǐng)域的頭號技術(shù)問(wèn)題，而且一直未能解決，”Such表示。 Such在今年針對運動(dòng)偽影問(wèn)題組織了首屆EMBS會(huì )議，他指出，“在運動(dòng)偽影方面的研究已持續進(jìn)行了一段時(shí)間，并已獲得某些方面的解決方桉，但仍缺乏比較性研究或相關(guān)基準?！?nbsp;
醫療產(chǎn)業(yè)需要一個(gè)基準來(lái)檢驗新的演算法能否減少穿戴式設備中所產(chǎn)生的運動(dòng)偽影。因此，Such表示，這項工作可能會(huì )比照現有ECG演算法的基準和資料庫來(lái)進(jìn)行。
對于穿戴式設備而言，無(wú)線(xiàn)技術(shù)不虞匱乏。研究人員已經(jīng)展示了採用藍牙、RFID、超寬頻和Zigbee技術(shù)的設備。許多論文還介紹了各種不同的系統，能夠採用蜂巢式網(wǎng)路來(lái)連接醫生，或連結遠端醫院健康監視系統的緊急事務(wù)處理人員。然而，每一個(gè)無(wú)線(xiàn)鏈路都存在不同的問(wèn)題，研究人員正設法建立彼此間的互通作業(yè)性層。
“沒(méi)有哪一種無(wú)線(xiàn)技術(shù)是100%可靠的，在設計這些醫療系統時(shí)，就必須考慮到這一事實(shí)，”Zarlink半導體資深RF顧問(wèn)Peter Chadwick表示；他同時(shí)也是歐洲一個(gè)醫療設備無(wú)線(xiàn)技術(shù)標準小組的主席。
英特爾在愛(ài)爾蘭的TRIL計劃將在生活輔助家庭系統中採用藍牙技術(shù)，但該公司坦承，為了在該環(huán)境中實(shí)現最佳化應用，它還需要該技術(shù)的定製版本。英特爾發(fā)現，藍牙甚至無(wú)法覆蓋愛(ài)爾蘭最小的村莊，還必須與任何微波爐保持至少6英呎的距離以避免干擾，同時(shí)，也得謹慎地部署以提供最佳的覆蓋范圍。
為了在較高層級上建立共同性，IEEE 11073小組委員會(huì )正開(kāi)發(fā)一種技術(shù)，可將不同無(wú)線(xiàn)技術(shù)映射到某個(gè)定義醫療資料規格的現有標準中。該小組包括來(lái)自英特爾、飛利浦和夏普的成員，預計明年初推出完整的標準，比計劃中延后了兩個(gè)月。
實(shí)現電子醫療時(shí)代的最大障礙是必須定義新的營(yíng)運模式，以及得到政府對于醫療保健系統改革的支援?！拔覀冏钚枰氖钦闹г?，但這卻很難實(shí)現，”EC資訊社群和媒體常務(wù)理事會(huì )成員Loukianos Gatzoulis表示。
Gatzoulis預計，EC迄今已花費了大約2億美元于各種不同的電子醫療提桉，光去年就花費了幾乎一億美元。
“最困難的部份是營(yíng)運方面的挑戰，”華盛頓大學(xué)的Kim指出。
Kim指出，在公共醫療記錄共同規格上取得一致性仍存在某些問(wèn)題。Kim預計這樣的格式要到2014年才會(huì )準備就緒，“但人們仍對此時(shí)間點(diǎn)持懷疑態(tài)度”。誰(shuí)將會(huì )擁有相關(guān)資料？是病人？病人的雇主？保險公司？還是醫療保健供應商？這一切也還不明確。
還有一些研究人員注意到人為因素也十分重要，特別是有關(guān)穿戴式設備方面?！叭藗冊跊](méi)有生病時(shí)都不愿意穿戴那些礙手礙腳的東西，”飛利浦的Such表示。不過(guò)，他又提到，有一種‘心血管娛樂(lè )’(cardio-tainment)設備正逐漸流行，這種設備無(wú)需提報任何醫療紀錄即可提供有關(guān)健身和良好生活方式的資訊。
另一方面，Bonato表示，他的帕金森氏癥病人并未抱怨穿戴有助于追蹤病癥的監控器有何不便之處。他：“對于穿戴式設備的接受度的確與疾病的嚴重程度有關(guān)，而對于這一類(lèi)的應用，設備的可接受性不是問(wèn)題”。
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