醫(yī)療電子領(lǐng)域應(yīng)用的四大趨勢分析

當(dāng)前醫(yī)療電子領(lǐng)域有四大趨勢——安全，便攜，互聯(lián)，以及低功耗。

安全包含兩方面，一是醫(yī)療設(shè)備品質(zhì)安全，會(huì)否對人的健康造成負(fù)面影響，二是指醫(yī)療設(shè)備內(nèi)數(shù)據(jù)的安全性。由于醫(yī)療設(shè)備直接與人體健康相關(guān)的特殊性，因此在研發(fā)一款新產(chǎn)品時(shí)，設(shè)備的品質(zhì)必須放在首位。

互聯(lián)技術(shù)和產(chǎn)品小型化的普及，能大幅度降低患者和醫(yī)院的交通成本和時(shí)間成本，提高診治效率，使醫(yī)療機(jī)構(gòu)有限的資源得到更好的利用，從而更好地保障人們的生命健康。因此，醫(yī)療設(shè)備的便攜化和互聯(lián)化已成為必然趨勢，移動(dòng)醫(yī)療已開始進(jìn)入一個(gè)爆炸式大發(fā)展的階段。

對于醫(yī)療設(shè)備而言，尤其是便攜式設(shè)備，更低的功耗意味著更高的能效和更長的使用壽命。追求低功耗，是醫(yī)療電子的必然趨勢，也是所有醫(yī)療電子相關(guān)公司的重要技術(shù)目標(biāo)之一。

針對以上，本刊采訪了一些國內(nèi)外知名企業(yè)和行業(yè)專家，探討醫(yī)療電子的現(xiàn)狀與未來。

便攜式領(lǐng)域本土實(shí)力漸強(qiáng)

近年來，中國便攜醫(yī)療電子市場在需求增長的帶動(dòng)下發(fā)展迅速。2007—2010年，市場規(guī)模增長率保持在23%以上。特別是2010年，中國便攜醫(yī)療電子市場規(guī)模達(dá)到208.7億元，同比增長28.5%。其中家用便攜醫(yī)療電子產(chǎn)品以絕對領(lǐng)先優(yōu)勢占據(jù)整體市場大半江山。2010年，隨著醫(yī)改的逐漸推行，醫(yī)用便攜電子產(chǎn)品增速及增幅均已超越家用醫(yī)療電子產(chǎn)品，從而成為整體市場發(fā)展的重要推動(dòng)力量。2010年，中國醫(yī)用便攜醫(yī)療電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)銷售額71.9億元，市場份額達(dá)34.4%。

隨著中國居民健康意識(shí)的提高和醫(yī)療支出能力的不斷增強(qiáng)，中國市場巨大的人口數(shù)量對家用便攜醫(yī)療電子產(chǎn)品的需求進(jìn)一步釋放。由于家用便攜產(chǎn)品消費(fèi)性特點(diǎn)，用戶對品牌粘度較高，以歐姆龍、強(qiáng)生、西門子、羅氏等為代表的國外廠商在這一市場具有領(lǐng)先優(yōu)勢。但不容忽視的是，深圳邁瑞憑借其多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀、便攜式超聲診斷儀等產(chǎn)品的領(lǐng)先優(yōu)勢，已經(jīng)占據(jù)中國醫(yī)用便攜醫(yī)療電子市場超過30%的市場份額。而在其良好示范作用下，越來越多的本土廠商在自身研發(fā)實(shí)力不斷增強(qiáng)、產(chǎn)品性能不斷提高以及良好的渠道和地緣優(yōu)勢的助推下，市場地位也正逐步確立。另外，隨著農(nóng)村市場的興起，產(chǎn)品性價(jià)比更符合這一細(xì)分市場需求的本土企業(yè)的競爭優(yōu)勢更加突出。

圖1 2007-2010年中國便攜醫(yī)療電子市場規(guī)模與增長

找準(zhǔn)定位才是出路

醫(yī)療設(shè)備制造商要想進(jìn)入市場并保持長期增長，進(jìn)而不斷增加市場份額，通常有兩個(gè)方面需要注意：其一是要有核心技術(shù)，其二是要有良好的市場策略和營銷渠道。而兩者都要與時(shí)俱進(jìn)，不斷地進(jìn)行創(chuàng)新。隨著中國中小型醫(yī)療設(shè)備供應(yīng)商的技術(shù)進(jìn)步，它們將與國內(nèi)領(lǐng)先的設(shè)備供應(yīng)商一起從國外的競爭對手那里爭得更多的全球市場份額。與此同時(shí)， 醫(yī)療設(shè)備制造商更需要提高市場前瞻性判斷能力，并且能夠提早投入、提早儲(chǔ)備。對本土企業(yè)而言，如果進(jìn)入這個(gè)市場而未能抓住細(xì)分潛力市場，恰當(dāng)定位自己的產(chǎn)品，則將很難在市場上處于不敗之地。

中國醫(yī)療電子增長速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界的平均水平。在未來，其必將繼續(xù)保持高速增長，相關(guān)的醫(yī)療政策及越來越被重視的個(gè)人/家庭醫(yī)療市場都將繼續(xù)推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。新的醫(yī)療設(shè)備制造商也將陸續(xù)出現(xiàn)，其推動(dòng)力之一是某些新興醫(yī)療電子應(yīng)用的技術(shù)進(jìn)步和市場的硬性需求。當(dāng)然相對于跨國巨頭，中國的本土企業(yè)仍然有很長的路要走，其中包括技術(shù)的儲(chǔ)備和提升、品牌的建立以及市場拓展等。而目前，本土醫(yī)療設(shè)備制造商已經(jīng)逐步向中高端的方向開發(fā)產(chǎn)品，如高端彩超、多層CT以及高端監(jiān)護(hù)類產(chǎn)品等。我們都看到了接近同行業(yè)最高技術(shù)水平和產(chǎn)品性能的本土品牌。但這些成功絕不是技術(shù)盲目效仿的結(jié)果，而是這些企業(yè)能夠找到自身的技術(shù)優(yōu)勢和特點(diǎn)，針對特定的細(xì)分市場而開發(fā)出具有技術(shù)和性能競爭優(yōu)勢的產(chǎn)品。尤其對于低端市場，在技術(shù)、產(chǎn)品定位和市場策略方面的創(chuàng)新同樣至關(guān)重要，單一的低成本已不再是贏得市場的唯一法寶。

日漸提高的性能與便攜要求

醫(yī)療電子設(shè)備需要具極高分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。這些器件必須具有非常低的噪聲——通過其信噪比（SNR）和總諧波失真（THD） 指標(biāo)反映出來。而且，醫(yī)療專業(yè)人員還希望快速獲得檢測結(jié)果并提高醫(yī)用儀器的便攜性，這就要求此類ADC具備較高的速度、較小的封裝和大幅降低的功耗。例如，LTC2379-18 就是這種新型ADC的一個(gè)實(shí)例，它是一款18位分辨率、1.6Msps、低功耗ADC。該器件實(shí)現(xiàn)了101dB SNR和-120dB THD，而僅消耗18mW功率。

當(dāng)然，在儀器中實(shí)現(xiàn)如此之高的性能是很困難的，這是因?yàn)槭艿搅擞糜谶B接傳感器與ADC的放大器限制。為使總體設(shè)計(jì)更加容易，凌力爾特開發(fā)了一種被稱為“數(shù)字增益壓縮（DGC）”的創(chuàng)新技術(shù)。此項(xiàng)功能用于將零標(biāo)度代碼從0V變換至0.1 ? VREF，以及將全標(biāo)度代碼從VREF 變換至0.9 ? VREF。對于一個(gè)5V的典型基準(zhǔn)電壓，輸入范圍將為0.5V至4.5V，這就為從單 5 V 電源給驅(qū)動(dòng)放大器供電提供了足夠的空間。DGC功能允許ADC 產(chǎn)生包括零標(biāo)度和全標(biāo)度在內(nèi)的所有代碼。這些設(shè)計(jì)解決了傳統(tǒng)高分辨率SAR ADC信號(hào)鏈路的一些固有問題，降低了功耗，同時(shí)降低對ADC驅(qū)動(dòng)器放大器的輸出擺幅要求。

本土醫(yī)療設(shè)備商的創(chuàng)新與阻礙

醫(yī)療電子是個(gè)復(fù)雜且分散的市場。雖然這一領(lǐng)域具有巨大的增長和創(chuàng)新潛力，但是資金、法規(guī)和供應(yīng)鏈優(yōu)化方面日益增多的全球挑戰(zhàn)，卻使得市場持續(xù)受到抑制。

盡管存在種種問題，且中國市場進(jìn)入此行業(yè)相對較晚，但是隨著國民健康意識(shí)的增強(qiáng)，出現(xiàn)了新的增長。根據(jù)預(yù)測，在未來五年內(nèi)，世界醫(yī)療電子市場將以平均每年9%的速率增長，到2016將達(dá)到2432億美元，而中國市場的發(fā)展和增長將會(huì)翻倍，年均復(fù)合增長率將達(dá)到15%。

中國醫(yī)療電子制造商進(jìn)入高端醫(yī)療設(shè)備市場的關(guān)鍵因素是技術(shù)創(chuàng)新（如醫(yī)學(xué)影像設(shè)備）和高度可靠的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

總體來說，從硬件的角度，中國醫(yī)療電子制造商應(yīng)繼續(xù)爭取進(jìn)一步微型化（小外形尺寸）、低功耗（從而延長電池壽命）、便攜性、無線功能、可靠性、定制化和個(gè)性化。從軟件和服務(wù)方面來說，有兩點(diǎn)非常關(guān)鍵：首先，當(dāng)務(wù)之急是應(yīng)對出現(xiàn)的安全挑戰(zhàn);其次，解決安全問題可以樹立明顯的競爭優(yōu)勢。

由于醫(yī)療設(shè)備對安全性的特殊要求，令人毫不吃驚的是，法規(guī)和合規(guī)性使得醫(yī)療電子工業(yè)的許多技術(shù)創(chuàng)新受到阻礙。雖然如此，醫(yī)療設(shè)備制造商應(yīng)當(dāng)重視風(fēng)險(xiǎn)管理，為市場創(chuàng)建安全、有效的醫(yī)療設(shè)備。擁有可靠的風(fēng)險(xiǎn)管理方法，采用在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)和安全上消除風(fēng)險(xiǎn)的工具和訓(xùn)練，以降低風(fēng)險(xiǎn)，對于設(shè)備獲得市場接受度是非常關(guān)鍵的。軟件和服務(wù)提供商需要在工藝和合規(guī)性方面進(jìn)行投資，幫助緩解醫(yī)療設(shè)備制造商的問題——這意味著具有可靠的軟件開發(fā)工藝，并能夠?yàn)槠涮峁┑能浖a(chǎn)品提供可追溯性和加工品?？傊蔀獒t(yī)療行業(yè)值得信任的廠商，必須嚴(yán)格遵守政府法規(guī)和保持可靠的合規(guī)性。

提高安全性與可靠性

對于醫(yī)療電子設(shè)備而言，沒有比安全性和可靠性更為重要的指標(biāo)。

TI最近推出針對醫(yī)療應(yīng)用的新型Hercules安全MCU平臺(tái)。該平臺(tái)采用了雙ARM Cortex-R4F核心“雙核鎖步”技術(shù)，通過逐周期的CPU數(shù)據(jù)對比來減少錯(cuò)誤的產(chǎn)生，一方面可以消除MCU內(nèi)部產(chǎn)生的錯(cuò)誤，另一方面也可消除外界干擾帶來的隨機(jī)錯(cuò)誤。Hercules平臺(tái)還采用了Error Code Correct（ECC）功能，它可以自動(dòng)檢測內(nèi)存中的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，提高數(shù)據(jù)的可靠性。Hercules可利用硬件來實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，提高性能和可靠性，減少軟件開發(fā)時(shí)在安全性方面的投入，降低開發(fā)成本，縮短開發(fā)時(shí)間，并能夠進(jìn)一步減少程序的CPU占用率，提高運(yùn)行效率。Hercules提供的開發(fā)工具、軟件和支持服務(wù)能幫助開發(fā)人員快速開展工作，簡化開發(fā)過程并加速安全認(rèn)證過程。

互聯(lián)性與安全性的雙贏

目前全球醫(yī)療電子市場總額已超過1100億美元，其中醫(yī)學(xué)影像設(shè)備、診斷設(shè)備和治療設(shè)備各占約300億美元，生物技術(shù)設(shè)備約200億美元。在醫(yī)療市場中，不管是國際市場還是中國市場，設(shè)備制造商、系統(tǒng)提供商、硬件提供商等各層級(jí)的參與公司眾多，競爭異常激烈，外加還有許多非醫(yī)療領(lǐng)域的公司正虎視眈眈地想要入場。因此，在短期內(nèi)，為了能從醫(yī)療電子市場中突圍而出，必須找尋優(yōu)秀的合作伙伴，尤其是在醫(yī)療領(lǐng)域最頂尖的公司。只有通過加強(qiáng)高層次的合作，將高品質(zhì)的終端產(chǎn)品更快更好地推向市場，才能在醫(yī)療市場中站穩(wěn)腳跟，樹立起出眾的品牌形象，成為行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)導(dǎo)者。

典型的移動(dòng)醫(yī)療主要由以下三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成：測量設(shè)備，計(jì)算設(shè)備和遠(yuǎn)程設(shè)備。測量設(shè)備主要負(fù)責(zé)對醫(yī)療數(shù)據(jù)的采集工作，所獲得的數(shù)據(jù)通過各種互聯(lián)通路，如ZigBee、藍(lán)牙、USB、WiFi、以太網(wǎng)等，先傳送至中間環(huán)節(jié)的PC、手機(jī)、平板電腦等計(jì)算設(shè)備，再由計(jì)算設(shè)備傳送至服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心等遠(yuǎn)程設(shè)備，進(jìn)行分析、診斷、整理和存檔。通過這樣三個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)傳送，能夠?qū)崿F(xiàn)從患者到醫(yī)生再回到患者的整套醫(yī)療流程。就此，風(fēng)河將在明年推出其全新的Android平臺(tái)解決方案。

隨著互聯(lián)性的增強(qiáng)，數(shù)據(jù)安全性問題越發(fā)凸顯。根據(jù)McAfee公司的統(tǒng)計(jì)，近十年來各種安全威脅正以每年數(shù)倍的速度增長。因此，確保設(shè)備的安全性成為醫(yī)療電子領(lǐng)域的首要標(biāo)準(zhǔn)，全球各地區(qū)各組織，如FDA、IEEE、Continua等均制定了自己的醫(yī)療設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn)。各種標(biāo)準(zhǔn)要求之高，使得約96%的新設(shè)備因不能達(dá)標(biāo)而無法上市。為實(shí)現(xiàn)同時(shí)提高互聯(lián)性與安全性，針對醫(yī)療電子，風(fēng)河積極與各底層IC設(shè)計(jì)廠商合作，為從最底層入手確保安全性，推出了Atlantis Platform平臺(tái)等解決方案。在這些方案中，風(fēng)河公司采用了隔離技術(shù)——包含時(shí)間上隔離和空間上隔離。時(shí)間上隔離為物理隔離，使所要處理的任務(wù)在時(shí)序上分離、不重疊，以保證安全性;空間上隔離為系統(tǒng)隔離，通過虛擬化多個(gè)系統(tǒng)環(huán)境，如在處理數(shù)據(jù)部分使用安全性更高的VxWorks，而在處理通信部分時(shí)則采用功能更為強(qiáng)大的Linux。當(dāng)其中某個(gè)核心（如處理通信的Linux）發(fā)生崩潰時(shí)，可單獨(dú)重啟而不影響其它核心的工作以實(shí)現(xiàn)不同種任務(wù)之間互相隔離、互不影響，從而保障安全性。

安全性是最大的挑戰(zhàn)

新技術(shù)在決定醫(yī)療設(shè)備制造商未來幾年會(huì)給客戶提供怎樣的產(chǎn)品方面有著極大的作用。但是眾所周知，醫(yī)療設(shè)備行業(yè)擁有嚴(yán)格的法規(guī)制度，受到諸如相關(guān)機(jī)構(gòu)和法律法規(guī)的監(jiān)管。因此，醫(yī)療設(shè)備行業(yè)在采用新技術(shù)方面趨于保守。新技術(shù)在投入市場之前，必須經(jīng)過極為嚴(yán)格而充分的驗(yàn)證，以證明其安全性。

QNX的微內(nèi)核架構(gòu)可與新的自適應(yīng)分區(qū)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，后者幫助所有安全關(guān)鍵以及非安全關(guān)鍵型部件在同一個(gè)處理器內(nèi)核上運(yùn)行。QNX的自適應(yīng)分區(qū)確保關(guān)鍵流程不會(huì)大量占用CPU空間，同時(shí)優(yōu)化CPU利用率。因此，可以在不降低安全性及安全關(guān)鍵型部件認(rèn)證的前提下，來改變醫(yī)療設(shè)備的非安全關(guān)鍵型部件，包括采用SOUP（未知出處軟件）建造的部件。

積極應(yīng)對無線

醫(yī)療電子設(shè)備的無線大潮來襲，在一定程度上減少了醫(yī)療設(shè)備的I/O數(shù)量，但實(shí)際上大部分醫(yī)療設(shè)備，尤其是大型設(shè)備，所采用的仍舊是有線連接方式，特別是核心部件，和過去相比并沒有發(fā)生太大改變。

醫(yī)療器材設(shè)計(jì)人員為確保每款產(chǎn)品的安全性、性能和可靠性而必須考慮的主要因素包括：產(chǎn)品操作環(huán)境、互連密封性、生物兼容性、直觀操作、耐殺菌環(huán)境和長使用壽命等。與無線相比，有線方式仍舊擁有許多明顯的優(yōu)勢：不論是技術(shù)還是市場方面，有線方式都比無線更加成熟、穩(wěn)定;有線方式抗干擾能力更強(qiáng)，能夠更好地滿足醫(yī)療電子對可靠性的高要求。

長期以來，Molex都有不少針對醫(yī)療電子的產(chǎn)品，不管是診斷監(jiān)護(hù)設(shè)備，還是治療護(hù)理設(shè)備，Molex提供了從連接器到薄膜開關(guān)等全面的互連方案。目前，Molex正致力于光纖激光技術(shù)的研發(fā)，以給醫(yī)療設(shè)備提供更高的速率，更佳的性能和更優(yōu)的品質(zhì)。

結(jié)語

隨著人們對醫(yī)療保健的要求越來越高，市場對醫(yī)療設(shè)備的數(shù)量和品質(zhì)要求也越來越高，同時(shí)醫(yī)療電子也正由過去的專業(yè)專用逐步向消費(fèi)家用延伸。醫(yī)療保健作為人類長久的公益事業(yè)，對醫(yī)療電子的技術(shù)需求也是長久的，未來的醫(yī)療電子將會(huì)朝著更加可靠，更加便捷，更加高效的方向不斷前行。當(dāng)前醫(yī)療電子領(lǐng)域有四大趨勢——安全，便攜，互聯(lián)，以及低功耗。