遠程醫(yī)療監(jiān)護――開創(chuàng)遠程醫(yī)療時代新紀元

在美國，將近有一半的人至少患有一種慢性疾病。人們也許會認為這不足為奇，但是，一個令人吃驚的統(tǒng)計結(jié)果是：根據(jù)美國疾病控制預(yù)防中心(CDC)2005年的報告，這些患者的治療費用占全美2萬億美元醫(yī)療支出的75%以上。

這些費用大部分花在高科技治療和手術(shù)上。但也有數(shù)以十億美元花在了不那么致命但卻形形色色的醫(yī)護方面，如：醫(yī)生的例行檢查、實驗室檢測和其它監(jiān)護服務(wù)等工作。

數(shù)年之后，許多這些呈螺旋上升的費用將逐漸得以減輕。

慢???監(jiān)護和治療是醫(yī)護治療費用中的一部分，它不會總是呈螺旋趨勢上升。這種陽光式便捷診斷可以在大范圍實施，這主要源于使用無線技術(shù)的遠程監(jiān)護最終實現(xiàn)了在全球的相互協(xié)同。

遠程醫(yī)療(Telehealth)技術(shù)是為減少患者進醫(yī)院和診所的次數(shù)并通過引導(dǎo)生活方式來改善患者健康狀況的初衷而開發(fā)并實施的。在第一波遠程醫(yī)療之后，第二波將接踵而至，其中：被安放在患者身上或植入體內(nèi)的高精尖傳感器將在體域(body-area)網(wǎng)范圍內(nèi)通信。其重點將從提供生活方式改善轉(zhuǎn)為向醫(yī)生提供及時救命信息。

遠程醫(yī)療將為設(shè)計工程師帶來機遇。遠程個人健康監(jiān)護市場將在2010年達到50億美元的規(guī)模，2015年更將攀升至340億美元，F(xiàn)orrester Research資深分析師Elizabeth Boehm預(yù)測。

今年年底這個市場將向前邁進一大步，屆時Continua Health Alliance(康體佳健康聯(lián)盟)將發(fā)布面向在監(jiān)護設(shè)備和醫(yī)療服務(wù)提供者間進行無線和有線數(shù)據(jù)傳輸而制定的最初指導(dǎo)規(guī)范。雖然這些指導(dǎo)規(guī)范會涉及我們熟知的設(shè)備，如：血壓計、血糖儀、計步器、體溫計和體重器等，但數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)也將適用于復(fù)雜得多的設(shè)備。

下一代設(shè)備業(yè)已部署在醫(yī)院進行試驗。由比利時校際微電子中心(IMEC)設(shè)計的一款無線ECG監(jiān)護器就是一個很好的例子，該產(chǎn)品在一個很薄的類似碗表大小的封裝內(nèi)整合了電極、生物芯片傳感器、MCU和射頻電路。設(shè)備內(nèi)處理器運行的算法每周7天、每天24小時監(jiān)控心律不齊癥狀。只需要一個小電池它就可工作一周。

如果考慮到仍處在硅原型階段的各項技術(shù)，那么遠程醫(yī)療概念將會更引人入勝。這些技術(shù)包括：專為生物醫(yī)學(xué)信號分析而設(shè)計的超低功率DSP、低采樣速率/高分辨率的ADC、比藍牙功耗低兩個數(shù)量級的超寬帶射頻，以及將取代電池、基于MEMS的能量收集器。

F1: 無線ECG監(jiān)護器核心。

第一波是互操作性

Continua Health Alliance的宗旨是確保健康監(jiān)護設(shè)備和以家庭為基礎(chǔ)的信息采集中轉(zhuǎn)站間的互操作性，信息采集中轉(zhuǎn)站的職責(zé)是把來自監(jiān)護設(shè)備的數(shù)據(jù)中繼傳送給醫(yī)療服務(wù)的提供者。

符合Continua第一版指導(dǎo)規(guī)范的首代設(shè)備可通過無線藍牙或有線USB連接提供安全的傳感器數(shù)據(jù)傳輸，Continua總裁David Whitlinger說。用于接收信息的本地采集中轉(zhuǎn)站可以是手機、PC、先進的機頂盒或如上所述的專用設(shè)備。

指導(dǎo)規(guī)范目前正在進行最后評估，預(yù)計將于年底推出。該規(guī)范定義了監(jiān)護設(shè)備的應(yīng)用場合，并特別兼容由藍牙SIG和USB實施者論壇(USB-IF)創(chuàng)建的健康設(shè)備概要(HDP, Health Device Profiles)。

Continua為HDP做出了重要貢獻，Whitlinger說。指導(dǎo)規(guī)范還要求應(yīng)滿足IEEE 11073標準，該標準定義了用于安全傳輸醫(yī)療數(shù)據(jù)的協(xié)議和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

包括Bluegiga、Broadcom、Cambridge Consultants、Cybercom、MindTree、松下電子部品、Stollmann和東芝在內(nèi)的幾家公司，已經(jīng)開始提供整合了軟件和硅的用于兼容Continua藍牙/USB/IEEE11073模塊的解決方案。

其中一些供應(yīng)商還在10月底于哈佛大學(xué)召開的互連健康論壇上首次展出了其產(chǎn)品。例如，Cambridge Consultants為第一代監(jiān)護器研制了一系列參考設(shè)計以及包括藍牙和USB硅片在內(nèi)的工具集。

“客戶定制化可能會涉及到利用你自己的顯示器或從已有傳感器中讀取數(shù)據(jù)?！盋ambridge Consultants無線醫(yī)療事業(yè)部主管Paul Williamson說。

一旦完成定制化工作，就可將固件與CSR的Bluecore芯片連接。雖然藍牙和USB具有安全性，但它們的重點在于數(shù)據(jù)完整性，Williamson說。IEEE 11073協(xié)議構(gòu)建在傳輸之上，為了滿足本地制定的保護患者健康記錄的監(jiān)管要求，也許需額外的定制工作。

第二波的尖端特性

在美國和歐洲，心血管疾病是引起死亡和功能障礙最為常見的原因。包括心律不齊在內(nèi)的心臟病造成的死亡，占全美死亡人數(shù)的30%。

診斷心律不齊的最常用方法是即時檢驗(point-of-care)ECG監(jiān)護或佩戴一個便攜但不舒服的設(shè)備，24小時記錄心臟活動。

一個帶無線連接能力的不起眼的微型ECG監(jiān)護器，可以通過對心律不齊的不間斷掃描來挽救生命并降低急救成本。為了最大發(fā)揮其優(yōu)勢，該設(shè)備還可分析ECG信號。本地分析使得人們可以采取適當舉措，從數(shù)據(jù)存儲到就即將或可能發(fā)生的嚴重情況向患者和醫(yī)療服務(wù)的提供者發(fā)出警告。

雖然其它地方也在進行著類似設(shè)備的研制，但IMEC設(shè)計已經(jīng)在歐洲的醫(yī)院中進行著驗證。IMEC的ECG設(shè)備正在Holst Centre的Human++項目中進行研發(fā)，該項目的重點是用于健康監(jiān)護的無線自主傳感器系統(tǒng)技術(shù)。

IMEC的領(lǐng)先ECG設(shè)備(圖1)具有基于小波(wavelet)的ECG分析軟件，運行在TI的MSP430 f1611 MCU之上。主要硬件包括：Nordic Semiconductor的nRF24L01射頻芯片、生物電勢芯片、電極、ADC和一個叉狀天線，所有這些器件全部整合在一塊柔性聚酰亞胺基板上。該系統(tǒng)又被整合進織物以獲得靈活性和延展性。一塊20mm x 20mm x 5mm的電池可使其工作一周，IMEC項目總監(jiān)Bert Gyselinckx介紹。

其平均功耗約2mW。但與ECG設(shè)備本身一樣引人注目的是其充足的改進空間，特別是就實現(xiàn)超低功耗目標來說。降耗是永恒的主題和挑戰(zhàn)。

“理論上，你希望做更多運算更少通信，”Gyselinckx說?！暗阅壳暗募夹g(shù)卻無法做到，因為你不能使處理器或射頻適當?shù)亻g歇工作。我們需開發(fā)出可以周期性暫停的處理器和射頻，以便它們可以迅速進行工作/停止狀態(tài)切換，從而在啟動和關(guān)閉的瞬間不發(fā)生功率損耗。

研究人員在從事這方面的工作并借助各種新技術(shù)進行改進，如UWB射頻。與2.4GHz的Nordic芯片相比，UWB技術(shù)在發(fā)射端可將功耗降低10到100倍。Nordic芯片本身就是款超低功耗器件，比藍牙省電得多。

IMEC已開發(fā)出UWB射頻和為用于間歇工作及生物醫(yī)學(xué)信號分析的DSP原型，Gyselinckx說。采用100kHz到200kHz采樣速率、具有12到16位分辨率的超低功耗ADC正在開發(fā)之中。其它尖端技術(shù)包括傳感器本身以及從人體拾集能量，后者可省掉對電池的需求(見下面的盒子)。

F2: 遠程醫(yī)療生態(tài)系統(tǒng)

多方挑戰(zhàn)

雖然技術(shù)方案之路很清晰，但遠程醫(yī)療仍面臨文化和制度上的制約。Forrester Research首席分析師Carlton Doty提及了對如何滿足法規(guī)要求、對醫(yī)療服務(wù)提供者的玩忽職守，以及滯后的IT基礎(chǔ)設(shè)施拉后腿的現(xiàn)狀等問題的擔(dān)憂。

65%到70%的美國醫(yī)務(wù)人員工作在少于10名醫(yī)生的診所或機構(gòu)工作，Doty說。這些小型醫(yī)療服務(wù)提供者仍在竭力建造一個基于IT的醫(yī)療記錄系統(tǒng)，他介紹。償還能力不足是使無論大小醫(yī)療機構(gòu)都延緩在IT方面投入的另一個因素。

這些障礙都可以被克服，在技術(shù)方面所取得的進步將使得其在制度方面實現(xiàn)的必然性變得順理成章。