醫(yī)療電子及醫(yī)療保健的發(fā)展現(xiàn)狀及未來方向

作者/ 王瑩　王金旺 《電子產(chǎn)品世界》編輯 (北京 100038)

摘要：醫(yī)療電子及可穿戴設(shè)備是當(dāng)下結(jié)合比較緊密，也是比較熱門的話題，為此，本媒體邀請部分市場調(diào)查公司和元器件企業(yè)介紹了最新市場和技術(shù)發(fā)展，以及未來發(fā)展方向。

醫(yī)院醫(yī)療電子

　　醫(yī)療電子業(yè)在我國是朝陽產(chǎn)業(yè)，本土企業(yè)發(fā)展迅速;同時(shí)，部分本土醫(yī)療企業(yè)也正從仿制向創(chuàng)新發(fā)展，其中一個(gè)思路是做加法，即不斷提升產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，這就需要注入新興技術(shù)及其元器件和算法等，包括新型傳感器、高集成度芯片、低功耗技術(shù)、無線技術(shù)、連接器、先進(jìn)算法等。

　　淺析中國醫(yī)療電子市場發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

　　隨著中國醫(yī)院信息化進(jìn)程加速以及居民健康意識的增強(qiáng)，預(yù)計(jì)2016-2018年中國醫(yī)療電子市場還將繼續(xù)保持增長的態(tài)勢。年均復(fù)合增長率達(dá)23.7%，2018年銷售額達(dá)到2380.4億元。

　　2016-2018年，在家用醫(yī)療電子領(lǐng)域，隨著日常醫(yī)療監(jiān)護(hù)需求的增加，血壓計(jì)、體溫計(jì)、血糖儀等家用醫(yī)療電子產(chǎn)品將進(jìn)一步普及，從而不斷推動(dòng)市場規(guī)模的增長。在醫(yī)用醫(yī)療電子方面，醫(yī)院信息化的加快將推動(dòng)醫(yī)用醫(yī)療電子市場需求進(jìn)一步釋放。

　　隨著醫(yī)療設(shè)備在人們?nèi)粘１＝?yīng)用比例的提高，產(chǎn)品在不斷降低成本的同時(shí)，最值得關(guān)注的還是安全性、可靠性、易用性等人性化要求。同時(shí)，患者的數(shù)據(jù)是極為隱私的，必須加以安全保護(hù)。另一方面，診斷精度直接影響設(shè)備診斷結(jié)果，這必然也是未來產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)注重點(diǎn)。在智能化方面，醫(yī)療電子產(chǎn)品集成的功能也越來越多，如集診斷、監(jiān)測、圖像、通信等各功能于一體的監(jiān)護(hù)設(shè)備等，實(shí)用又便于操作。另外，針對區(qū)域常見疾病、患者具體情況和醫(yī)療機(jī)構(gòu)支付水平進(jìn)行定向研發(fā)的產(chǎn)品也越來越多。具體表現(xiàn)為，同一種功能的產(chǎn)品將根據(jù)不同地區(qū)和不同醫(yī)療機(jī)構(gòu)的具體情況進(jìn)行元器件和功能設(shè)置上的重新組合，并進(jìn)行價(jià)格的調(diào)整，以更好地適應(yīng)不同采購者的實(shí)際需求。

　　國內(nèi)醫(yī)療電子企業(yè)主要分為兩類，其一是以邁瑞為首的大型醫(yī)療電子企業(yè)。這類企業(yè)主要面向醫(yī)用醫(yī)療電子市場，一般都有其核心競爭力技術(shù)以及相關(guān)產(chǎn)品，目前發(fā)展的方向更多地趨向于高端醫(yī)療電子設(shè)備研發(fā)以及整體醫(yī)療電子系統(tǒng)建設(shè)。目前，國內(nèi)醫(yī)療資源整體仍屬于短缺狀態(tài)，且醫(yī)療設(shè)備進(jìn)口量依然巨大，故這類企業(yè)隨著市場發(fā)展以及國產(chǎn)化替代的深入，持續(xù)成長空間較大。

　　另外則是主打家用醫(yī)療電子產(chǎn)品以及便攜式、可穿戴式健康監(jiān)測設(shè)備的中小型企業(yè)。這類企業(yè)產(chǎn)品大多為代工生產(chǎn)，主要依靠大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等手段，主打健康監(jiān)測、病歷管理等外圍醫(yī)療服務(wù)。由于這類企業(yè)業(yè)務(wù)競爭門檻較低，市場參與者眾多，需要較長時(shí)間的積累才能形成一定的競爭壁壘，服務(wù)的附加值不高，目前，絕大部分仍處于依靠融資開拓市場積累用戶的階段。隨著國民健康意識的提高，這類企業(yè)的價(jià)值將會(huì)逐步體現(xiàn)，但大部分中小公司將淡出市場，市場份額仍將集中于數(shù)量有限的企業(yè)手中。

　　中國的醫(yī)療電子產(chǎn)品將向中高端系列延伸

　　中國的醫(yī)療電子設(shè)備公司的產(chǎn)品將向中高端產(chǎn)品系列延伸，例如數(shù)字DR、多層CT、高端彩超以及其他大型醫(yī)療影像設(shè)備，增加全球的醫(yī)療電子市場份額;政府會(huì)持續(xù)加大力度扶持中國本土企業(yè)，包括直接引進(jìn)核心的海外人才以及資金投入、渠道支持等;越來越多的醫(yī)療功能設(shè)備會(huì)從醫(yī)療機(jī)構(gòu)延伸到社區(qū)、家庭以及個(gè)人，遠(yuǎn)程傳輸及實(shí)時(shí)健康數(shù)據(jù)采集會(huì)進(jìn)一步普及。遠(yuǎn)程醫(yī)療以及某些醫(yī)療服務(wù)中心，例如醫(yī)療影像中心等會(huì)陸續(xù)出現(xiàn)，專門提供患者檢測服務(wù)，通過共享信息，提供醫(yī)療資源的使用效率，并同時(shí)解決醫(yī)療資源分布不均的問題。

　　從具體的市場應(yīng)用來看，X射線數(shù)字影像包括CT和DR。從2015年開始，越來越多新的自主研發(fā)產(chǎn)品及品牌面世，打破了國外品牌在這一相對高端產(chǎn)品中的壟斷地位;專業(yè)醫(yī)療的可移動(dòng)穿戴設(shè)備也必將實(shí)質(zhì)性地增長，也就意味著技術(shù)方案的成熟、產(chǎn)品形態(tài)在市場中的接受度、業(yè)務(wù)的運(yùn)營模式等都將取得大的突破。從專業(yè)的醫(yī)療結(jié)構(gòu)向社區(qū)、家庭及個(gè)人延伸必將是趨勢所在。而且，預(yù)計(jì)隨著技術(shù)的成熟、行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)及商業(yè)模式的完善，可穿戴產(chǎn)品將統(tǒng)一覆蓋消費(fèi)領(lǐng)域的相關(guān)產(chǎn)品，也會(huì)覆蓋醫(yī)療級的編寫可穿戴產(chǎn)品，二者差異將逐漸縮小。

　　對于原器件的要求已不再是單一芯片層面，而是更高集成度及子系統(tǒng)級的模塊化方案，同時(shí)要求體積、功耗以及成本都能滿足市場的需要，尤其是在性能和可靠性方面，不能因?yàn)榧啥鹊奶嵘腥魏蔚慕档汀３艘酝?，本地化系統(tǒng)級的技術(shù)服務(wù)以及快速的新產(chǎn)品迭代也是芯片廠商面臨的挑戰(zhàn)。

　　在醫(yī)院用便攜式醫(yī)療電子領(lǐng)域，ADI擁有一系列創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案，例如支持多種便攜式醫(yī)療保健領(lǐng)域的高精度、低功耗片上計(jì)量儀ADuCM350，該產(chǎn)品在國內(nèi)和國外的幾家代表性大客戶中已經(jīng)取得一定進(jìn)展。ADI的低功耗、單導(dǎo)聯(lián)心率監(jiān)護(hù)儀模擬前端 (AFE) AD8232以及最新的AD8233，專為滿足新興的健身設(shè)備、便攜式/佩戴式監(jiān)控設(shè)備和遠(yuǎn)程健康監(jiān)護(hù)設(shè)備的ECG信號調(diào)理要求而設(shè)計(jì)。

　　除此以外，在迎合便攜式設(shè)備中電源管理特定的低功耗，小體積及低成本的要求，例如ADP150、ADP160等，在可穿戴市場都有很好的表現(xiàn)。尤其是在光電法測量生理體征信號方面，ADI的ADPD系列傳感器及信號處理方案，正在被很多有大的品牌客戶設(shè)計(jì)使用。

　　安全性和續(xù)航能力仍是未來高集成度可穿戴設(shè)備的挑戰(zhàn)

　　高集成度及大數(shù)據(jù)的應(yīng)用

　　未來幾年，我們將會(huì)看到可穿戴設(shè)備集成越來越多的運(yùn)動(dòng)和環(huán)境傳感器，以及新興的生物傳感器。生物傳感器現(xiàn)已應(yīng)用于獨(dú)立的可穿戴醫(yī)學(xué)監(jiān)護(hù)儀，而且許多消費(fèi)類設(shè)備現(xiàn)在都提供心率測量功能。但在接下來的幾年內(nèi)，消費(fèi)設(shè)備將集成更廣泛的生物傳感器，如測量血氧量、血壓和血糖水平的光譜傳感器，以及確定出汗水平和pH值的皮膚電阻感應(yīng)傳感器。

　　隨著生物傳感器使用數(shù)量的增加，以及其所收集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性的提高，我們將看到消費(fèi)與醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域的融合。健身和生活方式設(shè)備將從消費(fèi)裝置發(fā)展到提供醫(yī)療級數(shù)據(jù)。因此，你所收集的跟蹤健康和運(yùn)動(dòng)水平的信息，可與你的醫(yī)生或自動(dòng)醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)共享，以便在癥狀出現(xiàn)前給出預(yù)警。這樣，人們就能在情況還不太嚴(yán)重、更易于實(shí)施和更有可能成功的時(shí)候，提早尋求治療或適當(dāng)改變生活方式。

　　目前，許多公司都在開發(fā)用于醫(yī)療服務(wù)的數(shù)據(jù)共享云基礎(chǔ)設(shè)施，可穿戴設(shè)備是這些基礎(chǔ)設(shè)施的天然伙伴。隨著可穿戴設(shè)備變得越來越常見和先進(jìn)，我們將有可能整理和分析來自數(shù)百萬人積累多年的健康、健身及生活方式匿名信息。除了揭示深層的健康趨勢，這些巨大的數(shù)據(jù)集還能揭示疾病是如何發(fā)生的(所謂“超早期醫(yī)療”)。這有助于實(shí)現(xiàn)早期干預(yù)，以最大限度減小疾病所帶來的財(cái)務(wù)、社會(huì)及個(gè)人影響。

　　安全及續(xù)航能力的挑戰(zhàn)

　　隨著可穿戴設(shè)備收集越來越多的敏感信息，隱私和數(shù)據(jù)安全將變得至關(guān)重要，這將成為影響購買決定的關(guān)鍵因素。因此，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸都必須有安全保障。第一代聯(lián)網(wǎng)可穿戴設(shè)備大多依靠其所選擇連接技術(shù)的內(nèi)在安全協(xié)議，比如藍(lán)牙低功耗(Bluetooth? low energy / BLE)。最新版本的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)(藍(lán)牙4.2)提供更高的安全性，但由于藍(lán)牙設(shè)備的數(shù)量巨大，安全算法被黑客攻破的風(fēng)險(xiǎn)始終存在。

　　可穿戴設(shè)備制造商必須考慮獨(dú)立的數(shù)據(jù)加密措施。Dialog針對可穿戴設(shè)備的解決方案，采用專用硬件加密引擎提供銀行級安全性(包括蘋果HomeKit支持)，利用端到端加密來保證個(gè)人數(shù)據(jù)的安全。即使藍(lán)牙安全協(xié)議被破解，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)仍然是加密的。

　　IDC和GMI的研究一再表明，電池續(xù)航時(shí)間已成為消費(fèi)者購買電池供電式便攜產(chǎn)品的第一考慮因素。典型鋰聚合物充電電池的容量只有40～100 mAh。在此情況下，要為包含多個(gè)傳感器的可穿戴設(shè)備供電幾天時(shí)間，意味著需要降低系統(tǒng)所有部件的功耗，包括傳感器、系統(tǒng)、通信硬件和軟件。傳感器技術(shù)在不斷進(jìn)步并降低功率需求。Dialog通過集應(yīng)用與通信硬件于一體的藍(lán)牙低功耗SoC(例如新的SmartBond DA14680和DA14681)，在系統(tǒng)總功耗方面不斷取得進(jìn)步。由于采用創(chuàng)新的電源管理和RF技術(shù)，這些產(chǎn)品在典型藍(lán)牙事件下的電流消耗僅為1 mA左右。

家用醫(yī)療保健

　　我國乃至全世界正面臨人口老齡化問題，需要慢性病防治和監(jiān)控;另外，年輕人也關(guān)注自己的體育和健康，希望對生活狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。得益于電子元器件等技術(shù)的創(chuàng)新突破，使便攜式，尤其是可穿戴產(chǎn)品成為可能，而且質(zhì)量不斷提升，監(jiān)測手段也更加多樣。

　　家用醫(yī)療保健產(chǎn)品的高性能和低功耗要求

　　就目前的市場應(yīng)用情況及技術(shù)發(fā)展來看，對于運(yùn)動(dòng)的檢測及計(jì)量相對成熟，但是對于在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的相關(guān)生命體征信號的快速及精確的監(jiān)測，目前還有改進(jìn)的空間。所以，相對應(yīng)地會(huì)催生和提升傳感器及信號處理方面的新技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展，例如光電法測量體征信號，如心率、血氧含量及其他健康指數(shù)等，這需要更新的光電傳感器技術(shù)以及相應(yīng)的系統(tǒng)級數(shù)據(jù)處理技術(shù)，集中包括日常運(yùn)動(dòng)情況下的持續(xù)準(zhǔn)確測量以及采集到數(shù)據(jù)的后臺(tái)融合及分析使用等。

　　另一方面，便攜式、可移動(dòng)式以及可穿戴式、遠(yuǎn)程化的應(yīng)用對設(shè)備端的芯片也提出更高的要求，尤其是在性能、功耗、體積以及方案的完整性方面都與傳統(tǒng)的醫(yī)療設(shè)備對芯片不同，其整體要求更苛刻。同時(shí)，由此也帶來新的市場機(jī)會(huì)，例如高性能及低功耗的先進(jìn)傳感器產(chǎn)品備受市場青睞，模擬混合信號處理、無線傳輸?shù)确矫娑荚诖呱碌模引嫶蟮氖袌鰴C(jī)會(huì)。同時(shí)，技術(shù)和方案的服務(wù)同樣重要，尤其對新的醫(yī)療設(shè)備提供商，數(shù)據(jù)的深入分析和反饋到最終用戶，也將成為新的業(yè)務(wù)模式。更大的變化是單個(gè)電子元器件的需求量相對于傳統(tǒng)醫(yī)療電子領(lǐng)域中的需求量大很多，而且要求的交付周期要快很多，對于供應(yīng)商來說，改變原有的供應(yīng)及服務(wù)模式就顯得尤為重要。

　　在可移動(dòng)的醫(yī)療保健可穿戴電子領(lǐng)域，ADI擁有一系列創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案。超低功耗3軸數(shù)字MEMS產(chǎn)品ADXL362在運(yùn)動(dòng)檢測喚醒模式下功耗僅為300 nA，其超低功耗的特征是可穿戴運(yùn)動(dòng)監(jiān)測設(shè)備的理想解決方案;低功耗、單導(dǎo)聯(lián)、心率監(jiān)護(hù)儀模擬前端(AFE) AD8232，專為滿足新興的健身設(shè)備、便攜式/佩戴式監(jiān)控設(shè)備和遠(yuǎn)程健康監(jiān)護(hù)設(shè)備的ECG信號調(diào)理要求而設(shè)計(jì)。

　　醫(yī)療保健產(chǎn)品需要不斷提升工藝

　　隨著社會(huì)的進(jìn)步和人口結(jié)構(gòu)的改變，醫(yī)療保健電子產(chǎn)品的發(fā)展主要呈現(xiàn)出三個(gè)特點(diǎn)：便攜化、智能化和多功能化。便攜式移動(dòng)醫(yī)療、大數(shù)據(jù)分析、云服務(wù)等智能醫(yī)療迎來發(fā)展熱潮，并在個(gè)體群體之間不斷創(chuàng)新。便攜式移動(dòng)醫(yī)療如血糖儀、血壓計(jì)等為病患提供長期跟蹤治療和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，免去必須常去醫(yī)院的不便，緩解傳統(tǒng)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的壓力。甚至很多可穿戴設(shè)備也融合健康監(jiān)測的功能，如智能手表、擴(kuò)增實(shí)境(AR)頭戴式設(shè)備、智能眼鏡、智能服裝等可進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)和活動(dòng)監(jiān)測、心率監(jiān)測、睡眠傳感、體重指數(shù)(BMI)監(jiān)測和生命體征監(jiān)測等，提醒健康及亞健康人群注意預(yù)防。大數(shù)據(jù)、云服務(wù)則為世界各地的專家機(jī)構(gòu)提供共同交流協(xié)作的平臺(tái)。

　　為了配合智能醫(yī)療的發(fā)展趨勢，對元器件，尤其是核心器件，必須具備革新的工藝提供超低功耗、高集成度、強(qiáng)大的芯片內(nèi)核嵌入無線連接功能及優(yōu)化信號處理性能，以及完善的軟件算法，比如回聲消除(AEC)、自動(dòng)頻率控制(AFC)等，以使基于這些半導(dǎo)體芯片方案的醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)品能在智能信息采集、人性化服務(wù)、7*24小時(shí)的不間斷監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等不同應(yīng)用場景進(jìn)行更多的創(chuàng)新。

　　安森美半導(dǎo)體致力于健康醫(yī)療超過30年，一直與時(shí)俱進(jìn)，在聽力DSP系統(tǒng)成績尤為突出，并從功耗、無線智能 、封裝等方面不斷推陳出新，如公司即將提供業(yè)界首款遠(yuǎn)距離無線程序更新軟件平臺(tái);公司創(chuàng)新的無線智能助聽器方案，具備高能效和低功耗特點(diǎn)，已有多家專業(yè)公司投入研究，計(jì)劃借助這個(gè)方案走入高端智能助聽器市場;高集成度、靈活、高能效的混合信號DSP方案無線音頻處理器Ezairo 7150 SL支持藍(lán)牙低功耗(BLE)標(biāo)準(zhǔn)和其它2.4 GHz無線協(xié)議，為助聽器和人工耳蝸植入提供無線連接;同時(shí)，安森美半導(dǎo)體最新推出助聽可穿戴充電方案HPM10，2016年年底最新的HPM20可以支持到行業(yè)內(nèi)無線充電標(biāo)準(zhǔn)，有助于為患者節(jié)省電池費(fèi)用以及降低地球電池污染;為幫助助聽器設(shè)計(jì)人員快速選出最適合的器件/方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，安森美半導(dǎo)體還提供在線聽力DSP系統(tǒng)工具。未來安森美半導(dǎo)體會(huì)根據(jù)市場趨勢和消費(fèi)者需求，利用革新的Struix? SIP技術(shù)和豐富的IP讓產(chǎn)品更加高能效、小型化、智能化和多功能化。

本文來源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第11期第8頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。