圖1：Nokia的Ahola手持一個具備藍牙功能的穿戴式監視器
圖2：IEEE工作小組正在定義個人健康資料標準，並以該協議將不同無線技術映射到醫療資料規格。
研究人員越來越憧憬即將出現在醫療保健方面的改革願景。現今由醫師和醫院所主控的服務將讓位於一種全新的模式，即消費者可以透過網際網路或新興的家庭區域網路(LAN)和個人區域網路(PAN)直接接取醫療設備與服務。
目前在醫院中專用的診斷和治療設備有一天將會出現在家庭或公共網路上，根據美國華盛頓大學主導相關研究的一位權威教授指出。這種轉變不僅要求技術上的創新，更必須在公共政策和商業模式方面配合進行改革，因此，所謂的電子醫療保健時代(e-health era)如何實現？以及何時到來？目前仍是未知數。
而目前較清楚的是，研究人員認為，消費無線設備將用在未來預防保健系統的最前線。在日前舉行的IEEE生物醫學工程學會(EMBS)國際年會上，來自全球的眾多研究人員們發表了十幾篇相關論文，並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境設備(ambient device)原型，它能夠透過無線網路持續監控健康情況，無需用戶介入。例如，韓國首爾國立大學的研究人員把無線心電圖(ECG)儀器和其他監控器等相關電子元件嵌入辦公椅中，以測試高血壓等疾病的症狀。
日本金澤大學更勝一籌，他們把監控設備嵌入枕頭、拖鞋、浴缸、浴室地板和馬桶中，在實驗室中建構了一個模擬的家庭環境。這些設備可以追蹤從血壓、體重到心電圖，乃至於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於愛爾蘭展開的數位生活輔助照護系統計劃進展情況。該‘獨立生活技術研究’(TRIL)計劃正進行臨床試驗，以確定明年底將在原型環境中採用哪一項技術。現已有60多位研究人員參與了這一項投資數百萬美元、為期三年的專案研發工作。
此外，英特爾也正為研究人員提供小型Zigbee感測器網路模組Shimmer，以協助這些研究的展開。“許多研究人員雖然都提出了很棒的想法，最後卻必須花費所有的時間來建構硬體，”英特爾愛爾蘭分公司資深研究技術專家Michael J. McGrath表示。“因此，我們願意為他們提供所需的硬體，使其得以全心投入研究中。”
然而，對於美國華盛頓大學的生物工程學教授Yongmin Kim來說，建構硬體即是一切。Kim的研究小組由於獲得了‘比爾與梅林達蓋茲基金會’(Bill & Melinda Gates Foundation)的資助，開發出一套2,000美元的照護點(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題。開發中國家也能採用該系統來取代原本需花費數萬美元的實驗室設備。該小組同時也正開發一種價值2,000美元的超音波儀器，這種設備無需專家親自解釋掃瞄出的影像，就能夠診斷常見病症。
不過，這些設備要能在醫療院所中實際應用還需要5年以上的時間，而要成為消費產品則所需時間更長，Kim表示。“大概還需要十年的間，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一步地利用各種心臟、呼吸和運動感測器來開發各種穿戴式設備。例如，哈佛醫學院的研究人員描述了他們如何利用多個具有嵌入式加速計的穿戴式設備來測量帕金森氏症病人的症狀變化。把幾個約MP3播放器大小的設備綁在病人的手臂和腿上，並透過Zigbee來鏈結，可在數週的時間內搜集到帕金森氏症震顫症狀變化的相關資料。
“利用這些資料，醫生可以作出更能對症下藥的處方，且更能監控處方的效果，”波士頓Spaulding復健專業醫院(哈佛的一家教學醫院)的運動分析實驗室主任Paolo Bonato表示，他同時也是一位穿戴式醫療設備的專家。
在另外一些論文中，研究人員發表他們使用穿戴式設備來追蹤睡眠障礙、運動習慣以及其它問題的情況。諾基亞展示了一款採用Altera Cyclone II FPGA設計的彈性化感測器平台，專門用於這一類的應用。這種元件只有粗獷式腕錶大小，但可透過藍牙的連結而支援大量的感測器。
“這是一個相當通用型的平台，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。而下一代平台將採用Actel Igloo元件或QuickLogic PolarPro FPGA，以及原被稱做Wibree的低功率版藍牙，他指出。
還有一些研究人員發表了他們在設計電子貼片或機能運動服方面的工作。大阪電氣通訊大學的研究人員介紹了利用Atmel的AVR微控制器和Rabbit半導體的收發器等現有晶片，開發出一款具備運動感測器的藍牙貼片。新創Therasolve公司的兩位比利時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提醒用戶。
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(European Commission)已經透過ProeTex等計劃為該研究領域提供資助。ProeTex計劃正針對公共安全的工作人員開發具有超寬頻連接的運動衫。
在採用有機場效電晶體(FET)開發導電且具彈性的電紗線以製作機能運動服方面，研究人員不斷取得進步，ProeTex計劃專員、義大利Cagliari大學的Annalisa Bonfiglio指出。不過，截至目前為止，開發人員利用這種電紡線還只能開發出一些簡單的電子元件，如通常需要數十伏特電壓的環形振盪器和二極體。
“我們距離實現具有複雜感測器的可洗紡織品還差得遠呢！這一領域的研究人員在單一感測器階段的成效卓著，但針對像微處理器之類的產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感測器部門負責人Olaf Such表示。
該領域的一大技術障礙是運動偽影(Motion artifact)，Such指出。穿戴式裝備中所使用經由無線連接的乾電極通常會產生品質較差的雜訊；但這一類設備的預期目標應該是要在無需醫生介入的情況下，可基於資料作出精確分析，並推薦處方。
“這兩方面的衝突造成了該領域的頭號技術問題，而且一直未能解決，”Such表示。 Such在今年針對運動偽影問題組織了首屆EMBS會議，他指出，“在運動偽影方面的研究已持續進行了一段時間，並已獲得某些方面的解決方案，但仍缺乏比較性研究或相關基準。”
醫療產業需要一個基準來檢驗新的演算法能否減少穿戴式設備中所產生的運動偽影。因此，Such表示，這項工作可能會比照現有ECG演算法的基準和資料庫來進行。
對於穿戴式設備而言，無線技術不虞匱乏。研究人員已經展示了採用藍牙、RFID、超寬頻和Zigbee技術的設備。許多論文還介紹了各種不同的系統，能夠採用蜂巢式網路來連接醫生，或連結遠端醫院健康監視系統的緊急事務處理人員。然而，每一個無線鏈路都存在不同的問題，研究人員正設法建立彼此間的互通作業性層。
“沒有哪一種無線技術是100%可靠的，在設計這些醫療系統時，就必須考慮到這一事實，”Zarlink半導體資深RF顧問Peter Chadwick表示；他同時也是歐洲一個醫療設備無線技術標準小組的主席。
英特爾在愛爾蘭的TRIL計劃將在生活輔助家庭系統中採用藍牙技術，但該公司坦承，為了在該環境中實現最佳化應用，它還需要該技術的定製版本。英特爾發現，藍牙甚至無法覆蓋愛爾蘭最小的村莊，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，也得謹慎地部署以提供最佳的覆蓋範圍。
為了在較高層級上建立共同性，IEEE 11073小組委員會正開發一種技術，可將不同無線技術映射到某個定義醫療資料規格的現有標準中。該小組包括來自英特爾、飛利浦和夏普的成員，預計明年初推出完整的標準，比計劃中延後了兩個月。
實現電子醫療時代的最大障礙是必須定義新的營運模式，以及得到政府對於醫療保健系統改革的支援。“我們最需要的是政府的支援，但這卻很難實現，”EC資訊社群和媒體常務理事會成員Loukianos Gatzoulis表示。
Gatzoulis預計，EC迄今已花費了大約2億美元於各種不同的電子醫療提案，光去年就花費了幾乎一億美元。
“最困難的部份是營運方面的挑戰，”華盛頓大學的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題。Kim預計這樣的格式要到2014年才會準備就緒，“但人們仍對此時間點持懷疑態度”。誰將會擁有相關資料？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，特別是有關穿戴式設備方面。“人們在沒有生病時都不願意穿戴那些礙手礙腳的東西，”飛利浦的Such表示。不過，他又提到，有一種‘心血管娛樂’(cardio-tainment)設備正逐漸流行，這種設備無需提報任何醫療紀錄即可提供有關健身和良好生活方式的資訊。
另一方面，Bonato表示，他的帕金森氏症病人並未抱怨穿戴有助於追蹤病症的監控器有何不便之處。他：“對於穿戴式設備的接受度的確與疾病的嚴重程度有關，而對於這一類的應用，設備的可接受性不是問題”。
資料來源: eetTaiwan 2007/11/20
圖1：Nokia的Ahola手持一個具備藍牙功能的穿戴式監視器
圖2：IEEE工作小組正在定義個人健康資料標準，並以該協議將不同無線技術映射到醫療資料規格。
研究人員越來越憧憬即將出現在醫療保健方面的改革願景。現今由醫師和醫院所主控的服務將讓位於一種全新的模式，即消費者可以透過網際網路或新興的家庭區域網路(LAN)和個人區域網路(PAN)直接接取醫療設備與服務。
目前在醫院中專用的診斷和治療設備有一天將會出現在家庭或公共網路上，根據美國華盛頓大學主導相關研究的一位權威教授指出。這種轉變不僅要求技術上的創新，更必須在公共政策和商業模式方面配合進行改革，因此，所謂的電子醫療保健時代(e-health era)如何實現？以及何時到來？目前仍是未知數。
而目前較清楚的是，研究人員認為，消費無線設備將用在未來預防保健系統的最前線。在日前舉行的IEEE生物醫學工程學會(EMBS)國際年會上，來自全球的眾多研究人員們發表了十幾篇相關論文，並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境設備(ambient device)原型，它能夠透過無線網路持續監控健康情況，無需用戶介入。例如，韓國首爾國立大學的研究人員把無線心電圖(ECG)儀器和其他監控器等相關電子元件嵌入辦公椅中，以測試高血壓等疾病的症狀。
日本金澤大學更勝一籌，他們把監控設備嵌入枕頭、拖鞋、浴缸、浴室地板和馬桶中，在實驗室中建構了一個模擬的家庭環境。這些設備可以追蹤從血壓、體重到心電圖，乃至於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於愛爾蘭展開的數位生活輔助照護系統計劃進展情況。該‘獨立生活技術研究’(TRIL)計劃正進行臨床試驗，以確定明年底將在原型環境中採用哪一項技術。現已有60多位研究人員參與了這一項投資數百萬美元、為期三年的專案研發工作。
此外，英特爾也正為研究人員提供小型Zigbee感測器網路模組Shimmer，以協助這些研究的展開。“許多研究人員雖然都提出了很棒的想法，最後卻必須花費所有的時間來建構硬體，”英特爾愛爾蘭分公司資深研究技術專家Michael J. McGrath表示。“因此，我們願意為他們提供所需的硬體，使其得以全心投入研究中。”
然而，對於美國華盛頓大學的生物工程學教授Yongmin Kim來說，建構硬體即是一切。Kim的研究小組由於獲得了‘比爾與梅林達蓋茲基金會’(Bill & Melinda Gates Foundation)的資助，開發出一套2,000美元的照護點(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題。開發中國家也能採用該系統來取代原本需花費數萬美元的實驗室設備。該小組同時也正開發一種價值2,000美元的超音波儀器，這種設備無需專家親自解釋掃瞄出的影像，就能夠診斷常見病症。
不過，這些設備要能在醫療院所中實際應用還需要5年以上的時間，而要成為消費產品則所需時間更長，Kim表示。“大概還需要十年的間，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一步地利用各種心臟、呼吸和運動感測器來開發各種穿戴式設備。例如，哈佛醫學院的研究人員描述了他們如何利用多個具有嵌入式加速計的穿戴式設備來測量帕金森氏症病人的症狀變化。把幾個約MP3播放器大小的設備綁在病人的手臂和腿上，並透過Zigbee來鏈結，可在數週的時間內搜集到帕金森氏症震顫症狀變化的相關資料。
“利用這些資料，醫生可以作出更能對症下藥的處方，且更能監控處方的效果，”波士頓Spaulding復健專業醫院(哈佛的一家教學醫院)的運動分析實驗室主任Paolo Bonato表示，他同時也是一位穿戴式醫療設備的專家。
在另外一些論文中，研究人員發表他們使用穿戴式設備來追蹤睡眠障礙、運動習慣以及其它問題的情況。諾基亞展示了一款採用Altera Cyclone II FPGA設計的彈性化感測器平台，專門用於這一類的應用。這種元件只有粗獷式腕錶大小，但可透過藍牙的連結而支援大量的感測器。
“這是一個相當通用型的平台，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。而下一代平台將採用Actel Igloo元件或QuickLogic PolarPro FPGA，以及原被稱做Wibree的低功率版藍牙，他指出。
還有一些研究人員發表了他們在設計電子貼片或機能運動服方面的工作。大阪電氣通訊大學的研究人員介紹了利用Atmel的AVR微控制器和Rabbit半導體的收發器等現有晶片，開發出一款具備運動感測器的藍牙貼片。新創Therasolve公司的兩位比利時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提醒用戶。
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(European Commission)已經透過ProeTex等計劃為該研究領域提供資助。ProeTex計劃正針對公共安全的工作人員開發具有超寬頻連接的運動衫。
在採用有機場效電晶體(FET)開發導電且具彈性的電紗線以製作機能運動服方面，研究人員不斷取得進步，ProeTex計劃專員、義大利Cagliari大學的Annalisa Bonfiglio指出。不過，截至目前為止，開發人員利用這種電紡線還只能開發出一些簡單的電子元件，如通常需要數十伏特電壓的環形振盪器和二極體。
“我們距離實現具有複雜感測器的可洗紡織品還差得遠呢！這一領域的研究人員在單一感測器階段的成效卓著，但針對像微處理器之類的產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感測器部門負責人Olaf Such表示。
該領域的一大技術障礙是運動偽影(Motion artifact)，Such指出。穿戴式裝備中所使用經由無線連接的乾電極通常會產生品質較差的雜訊；但這一類設備的預期目標應該是要在無需醫生介入的情況下，可基於資料作出精確分析，並推薦處方。
“這兩方面的衝突造成了該領域的頭號技術問題，而且一直未能解決，”Such表示。 Such在今年針對運動偽影問題組織了首屆EMBS會議，他指出，“在運動偽影方面的研究已持續進行了一段時間，並已獲得某些方面的解決方案，但仍缺乏比較性研究或相關基準。”
醫療產業需要一個基準來檢驗新的演算法能否減少穿戴式設備中所產生的運動偽影。因此，Such表示，這項工作可能會比照現有ECG演算法的基準和資料庫來進行。
對於穿戴式設備而言，無線技術不虞匱乏。研究人員已經展示了採用藍牙、RFID、超寬頻和Zigbee技術的設備。許多論文還介紹了各種不同的系統，能夠採用蜂巢式網路來連接醫生，或連結遠端醫院健康監視系統的緊急事務處理人員。然而，每一個無線鏈路都存在不同的問題，研究人員正設法建立彼此間的互通作業性層。
“沒有哪一種無線技術是100%可靠的，在設計這些醫療系統時，就必須考慮到這一事實，”Zarlink半導體資深RF顧問Peter Chadwick表示；他同時也是歐洲一個醫療設備無線技術標準小組的主席。
英特爾在愛爾蘭的TRIL計劃將在生活輔助家庭系統中採用藍牙技術，但該公司坦承，為了在該環境中實現最佳化應用，它還需要該技術的定製版本。英特爾發現，藍牙甚至無法覆蓋愛爾蘭最小的村莊，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，也得謹慎地部署以提供最佳的覆蓋範圍。
為了在較高層級上建立共同性，IEEE 11073小組委員會正開發一種技術，可將不同無線技術映射到某個定義醫療資料規格的現有標準中。該小組包括來自英特爾、飛利浦和夏普的成員，預計明年初推出完整的標準，比計劃中延後了兩個月。
實現電子醫療時代的最大障礙是必須定義新的營運模式，以及得到政府對於醫療保健系統改革的支援。“我們最需要的是政府的支援，但這卻很難實現，”EC資訊社群和媒體常務理事會成員Loukianos Gatzoulis表示。
Gatzoulis預計，EC迄今已花費了大約2億美元於各種不同的電子醫療提案，光去年就花費了幾乎一億美元。
“最困難的部份是營運方面的挑戰，”華盛頓大學的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題。Kim預計這樣的格式要到2014年才會準備就緒，“但人們仍對此時間點持懷疑態度”。誰將會擁有相關資料？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，特別是有關穿戴式設備方面。“人們在沒有生病時都不願意穿戴那些礙手礙腳的東西，”飛利浦的Such表示。不過，他又提到，有一種‘心血管娛樂’(cardio-tainment)設備正逐漸流行，這種設備無需提報任何醫療紀錄即可提供有關健身和良好生活方式的資訊。
另一方面，Bonato表示，他的帕金森氏症病人並未抱怨穿戴有助於追蹤病症的監控器有何不便之處。他：“對於穿戴式設備的接受度的確與疾病的嚴重程度有關，而對於這一類的應用，設備的可接受性不是問題”。
資料來源: eetTaiwan 2007/11/20
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