IC技术在医疗领域广泛的应用

●四种类型的应用需要IC技术来实现智能、小型化的目标。

●未来医疗电子应用领域中集成电路技术的研究热点将在8个方面。

集成电路技术在医疗电子领域内的应用非常广泛，大致可分为下述四种不同的应用类型：

1.医学影像———这一类型包括超声波、计算机化的X射线断层扫描(CT)、核磁共振成像(MRI)、X射线、正电子发射断层显像等。

2.医疗仪器———主要是实验室配套电子设备、透析机、分析仪器、外科手术设备、牙科设备等。

3.消费型医疗设备———偏重于患者(可家用，非临床)使用的终端设备，包括数字体温计、血糖计、血压计、胰岛素泵、心率计、辅助听力(数字助听)等。

4.诊断、患者监护与治疗设备———协助医生判断(主要是临床使用)的相应设备，包括心电图、脑电图、血氧计、血压计、温度计、呼吸计、除颤器、植入设备等。

这四种类型基本涵盖了医疗电子领域的各种应用。其中后两类，特别是消费型医疗设备尤其需要通过先进的集成电路技术来达到智能化、小型化、低功耗、高分辨率等目标。

通过便携、可穿戴或植入式的设备，可以实现人体相关体征信号的动态采集和连续监测。而智能化、低成本的设备可用于医院、家庭和其他非医院环境，并通过网络接入等技术实现远程医疗，这样可以更合理地配置医疗资源，提供更高水平的医疗服务，同时减缓医院就诊压力。普及后还可供大范围内的人群使用：如病人用来治疗、健康人用来预防、老年人用于辅助护理、年轻人用于锻炼健身等等，它可提供早诊治的信息，具有对人体最小干预(无创/微创)的特点等等。

围绕以上四种类型的医疗电子应用中日益凸显的关键技术问题，世界上集成电路领域最权威的会议———国际固态电路会议(ISSCC)的技术专题委员会在2009年预测了在未来医疗电子应用领域中集成电路技术的研究热点，这些热点包括以下几个方面。1.人工辅助听觉、视觉、无线肌肉刺激、神经刺激，这类研究重点在于需要对人体安全无危害，包括和人体组织的电极接触界面、泄漏电流检测、过热断电等。同时还要求系统的可靠性、外壳包装、集成度和工作寿命等。2.传感量、生物分子检测(如DNA等)、神经感知、集成核磁共振等。3.超小型，遥控或远程诊断。4.自适应控制的场景分析与管理方法等。5.无线测量技术中的瓶颈，如数据流压缩、拓宽频道等。6.带有马达和姿态控制的智能内窥镜胶囊。7.pH值的测量阵列(离子敏感的场效应管，ISFET)。8.其他系统级需求。

在这些预测的研究热点中，既有针对某一种具体应用提出了更进一步的功能研究(如用于肠胃内窥镜中的马达和姿态控制)，也有对从应用中提炼出的共性关键技术(如对于无线通信技术方面的瓶颈分析)，还有对于生物医疗与集成电路的交叉学科发展趋势(如需要更完善的知识结构和传感技术完成生物分析检测等)。

从技术实现的角度来看，上述医疗应用中有关的信息工程在医疗电子领域面临的根本性问题可分为四个主要方面：

一是数据采集。电子电路需要通过传感器

来感知物理世界。在实际世界中的各种物理量需要首先转换成为电信号，之后才能够由集成电路进行处理。采用适合类型的传感器对适合的物理量进行采集，以及与传感器的接口进行完善的交互控制就显得尤为重要。

二是数据处理。将外界物理量信息提取成电信号后，还需要做初步的信号调理和采样、变换、滤波等预处理操作，并将原始数据进行存储或是根据一定的算法做分析计算。

三是数据传输。经过处理的数据还需要进行传递，通过由集总的控制设备进行数据融合后才能够判断。它可分为基带通信和射频通信，前者大部分是电信号通过有线连接或是通过人体组织等导电介质传输，后者主要是用无线电磁波通过空气等介质传输。

四是能量供应。对于一般的医疗电子设备而言，体积微型化和工作寿命的延长是矛盾的，因为电源的体积往往与其可提供的能量大小成比例。这样就需要在进行低功耗、低能耗设计研究的同时，开发出新的能量供应方式如能量恢复、光电池效应、压电效应等，保证医疗设备(特别是便携式、植入式)的续航能力。