醫(yī)療影像和家用醫(yī)療電子設(shè)備的設(shè)計趨勢

幾年前的便攜式超聲系統(tǒng)很像筆記本電腦，而如今的超聲系統(tǒng)已經(jīng)小得足夠讓醫(yī)生隨身攜帶并隨時使用。這些更小巧的便攜式超聲系統(tǒng)正在幫助挽救世界各個角落和邊遠(yuǎn)地區(qū)的生命。在過去若干年中，計算機斷層掃描儀(CT)開發(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)的又一個進步，它使醫(yī)生能夠在幾秒鐘內(nèi)采集實時活動圖像，比如心臟搏動。

尖端的半導(dǎo)體工藝為開發(fā)日益小巧、更加強大的家用醫(yī)療設(shè)備鋪平了道路。 對于病人來說，小巧的便攜式設(shè)備意味著不用總?cè)メt(yī)院且醫(yī)藥費也更少。為了在家用環(huán)境下發(fā)揮功效，醫(yī)療設(shè)備必須易于使用，甚至誤用時還能保證安全，還要能自動區(qū)分正確與錯誤操作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)結(jié)果。

傳統(tǒng)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(shù)值。這些新型測量技術(shù)則利用了高級模擬、混合信號與數(shù)字信號處理半導(dǎo)體工藝。 實驗室系統(tǒng)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，通過給予人們管理疾病、促進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(yī)療成本。

對醫(yī)療設(shè)備設(shè)計者來說，系統(tǒng)需求日益復(fù)雜、苛刻，他們必須減小下一代便攜式醫(yī)療設(shè)備的尺寸、提高其易用性并增強性能。這些新的系統(tǒng)級需求意味著模擬半導(dǎo)體制造商必須開發(fā)突破性的基礎(chǔ)IC，以使下一代產(chǎn)品設(shè)計成為可能。設(shè)計開發(fā)過程表明，開發(fā)醫(yī)療設(shè)備的未來創(chuàng)新性能正日益取決于(在系統(tǒng)與模擬集成電路設(shè)計者之間的)連續(xù)不斷、有效的共享信息。

針對醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)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(chǔ)上開發(fā)專用標(biāo)準(zhǔn)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(xù)為影像系統(tǒng)的高性能和便攜應(yīng)用提供更多價值，例如小尺寸、低功耗和低成本。

未來家用醫(yī)療保健設(shè)備的兩個關(guān)鍵特性是連接性和功耗。在很多情況下，能將診斷設(shè)備的臨床記錄精確地傳遞給醫(yī)療保健專業(yè)人員，與患者進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，或者信號通過電子通信通道傳送給臨床醫(yī)生。 以前為實現(xiàn)這一點，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難題，讓患者與計算機和網(wǎng)絡(luò)保持完全電氣隔離，同時還能實現(xiàn)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(qū)動放大器及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，以采集和數(shù)字化ECG信號。隔離式電源由ADuM5000 DC/DC轉(zhuǎn)換器提供，省去了電池充電或更換。這類器件還能實現(xiàn)許多以往要求直接與患者進行電氣連接的家用醫(yī)療保健設(shè)備的設(shè)計，并能實現(xiàn)通過USB與計算機直接相連，從而提供存儲、分析和傳送結(jié)果的全部功能。這些技術(shù)還將讓醫(yī)療設(shè)備設(shè)計者能夠更加簡單地滿足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(yī)療應(yīng)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(yī)療儀器的應(yīng)用。ADI Blackfin DSP——ADSP-BF52x的內(nèi)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(shè)靈活性及系統(tǒng)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多行庫的無縫連接。