《電子技術(shù)應用》
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關(guān)于醫(yī)療電子設(shè)備設(shè)計的一些建議

2008-04-28
作者:關(guān)于醫(yī)療電子設(shè)備設(shè)計的一些建議


醫(yī)療電子設(shè)備正變得越來越復雜,工程師在開發(fā)這些設(shè)備時也面臨越來越多的挑戰(zhàn),如何應對這些挑戰(zhàn)?在由創(chuàng)意時代主辦,中國電子學會生物醫(yī)學電子分會協(xié)辦的2008中國國際醫(yī)療電子技術(shù)大會上,西門子邁迪特磁共振有限公司Actel、TI、NI、Xilinx、ADI、Altera的等公司的專家就本土醫(yī)療電子設(shè)計發(fā)表了精彩的演講,并給本土醫(yī)療電子設(shè)計人員" title="設(shè)計人員">設(shè)計人員提出了一些好的建議。

西門子邁迪特磁共振有限公司研發(fā)副總裁倪成博士,結(jié)合西門子開發(fā)大型醫(yī)療設(shè)備的經(jīng)驗對開發(fā)大型診斷設(shè)備研發(fā)人員提出如下建議:

1.要在早期介入磁共振系統(tǒng)的開發(fā),而且一定要注意設(shè)備不能含有磁介質(zhì),否則會導致開發(fā)設(shè)備工作故障;
2.在系統(tǒng)總線上可以選取CAN或EPL這樣的成熟總線技術(shù);
3.即使自己開發(fā)的設(shè)備已經(jīng)通過EMI等標準,但也不能保證該設(shè)備就能和磁共振設(shè)備兼容,所以一定要進行嚴格的安全測試;
4.本土醫(yī)療電子制造商往往只有較少的研發(fā)人員,這和外國醫(yī)療電子制造商動輒上百人的開發(fā)團隊相比沒有優(yōu)勢,所以本土開發(fā)人員應該先瞄準能降低成本且能產(chǎn)生效益的設(shè)備開發(fā)。
5.未來要考慮醫(yī)療信息的整合。


Actel公司高級現(xiàn)場應用工程師兼亞太技術(shù)經(jīng)理戴夢麟認為:醫(yī)療電子關(guān)乎人的生命,所以必須具備高可靠性,由于宇宙射線中的種子穿透力極強,會影響目前硅器件中的分子狀態(tài),所以醫(yī)療電子開發(fā)人員在選取半導體器件時要注重器件的抗輻射能力,而且這種影響會隨著半導體工藝尺寸的縮小會愈加嚴重,所以必須引起高度重視,同時他強調(diào)也要考慮便攜式醫(yī)療設(shè)備的低功耗" title="低功耗">低功耗需求。

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TI公司MSP430便攜醫(yī)療產(chǎn)品市場拓展專員鮑震指出便攜式醫(yī)療電子產(chǎn)品的開發(fā)除了關(guān)注低功耗特性外,還應注意對開發(fā)代碼的保護,他強調(diào)MSP430內(nèi)部有保險絲,在觸發(fā)保護時會將數(shù)據(jù)總線和地址總線全部熔斷,達到對設(shè)計保護的目的。另外,他表示,由于本土血糖試紙的成功率已達80%,所以本土血糖儀產(chǎn)品的成本可以進一步降低。

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Xilinx亞太區(qū)DSP產(chǎn)品及解決方案營銷業(yè)務(wù)高級經(jīng)理林鴻瑞表示隨著超聲設(shè)備從單色向彩色發(fā)展,從2D圖像向3D、4D發(fā)展,超聲設(shè)備通道數(shù)會大大增加,這樣就需要高性能" title="高性能">高性能的波束合成架構(gòu),而且隨著醫(yī)院對超聲設(shè)備圖像分辨力和時間分辨力的需求提升,設(shè)備所需的運算量會大大增加,這時,開發(fā)人員應多考慮采用在并行DSP處理方面有優(yōu)勢的FPGA器件,可以達到不但降低系統(tǒng)成本還能加速開發(fā)的目的。

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ADI醫(yī)療儀器產(chǎn)品經(jīng)理Paul Errico結(jié)合自己從業(yè)20余年的經(jīng)歷指出醫(yī)療電子設(shè)備的開發(fā)是最具挑戰(zhàn)性的,因為它對信號拾取、處理、輸出的精度要求非常高,而且醫(yī)療電子設(shè)備的生命周期很長,至少都有25年以上,所以開發(fā)出的設(shè)備質(zhì)量要很高。他對醫(yī)療電子開發(fā)提出了如下建議:


1.醫(yī)療影像設(shè)備未來需要高質(zhì)量的圖像,同時,要每秒幀數(shù)也在提升,所以要選取高性能器件;
2.超聲設(shè)備未來的發(fā)展趨勢是低功耗、高性能和小型化,所以要考慮器件的集成度;
3.要達到最高清晰圖像,就要注意設(shè)備模擬前端器件的選取;
4. 在ECG設(shè)計中,要注意CMRR是重要的指標,它可以提升監(jiān)護準確度,又可以保護患者;
5. 低抖動時鐘信號在高速信號處理中非常重要,它可以有效優(yōu)化SNR和ENOB(如圖6所示)。

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Altera資深技術(shù)市場工程師趙敏認為超聲設(shè)備未來將會越來越多地用到FPGA,另外還將采用更多的高速串行接口,在內(nèi)部總線會采用PCIe,而內(nèi)存則會使用DDR2或DDR3,此外系統(tǒng)還有低功耗和更多通道數(shù)量的需求,要應對這些挑戰(zhàn),他給出如下建議:

1.使用含大量DSP模塊的高性能FPGA;
2.要考慮使用能支持多種I/O和存儲器接口的FPGA器件;
3.要多使用能實現(xiàn)快速集成的IP工具進行開發(fā);
4.由于超聲設(shè)備前端模擬器件和FPGA之間需要大量通道,所以要選用支持LVDS接口的FPGA器件。


目前,在醫(yī)療電子設(shè)備的開發(fā)上,除了要解決技術(shù)難題外,工程師面臨的更多是加速產(chǎn)品面市的壓力,如何讓一個好的想法盡快實現(xiàn)并產(chǎn)生經(jīng)濟效益?美國NI公司市場工程師湯敏結(jié)合客戶的成功案例提出了幾點建議:


1.利用圖形開發(fā)平臺" title="開發(fā)平臺">開發(fā)平臺和FPGA緊密結(jié)合,將算法直接使用;
2.利用圖形開發(fā)平臺和傳感器以及測量設(shè)備緊密結(jié)合,縮短調(diào)試時間;
3.利用圖形開發(fā)平臺讓設(shè)計人員關(guān)注算法縮短硬件設(shè)計時間從而加速產(chǎn)品面市。

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