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醫療電子設備正變得越來越復雜，工程師在開發這些設備時也面臨越來越多的挑戰，如何應對這些挑戰？4月21日，由創意時代主辦，中國電子學會生物醫學電子分會協辦的2008中國國際醫療電子技術大會以下（簡稱CMET2008）隆重召開。作為國內首個關注醫療電子技術方案與發展的專業技術性論壇，本次大會吸引了包括西門子邁迪特磁共振有限公司Actel、TI、NI、Xilinx、ADI、Altera在內國際醫療電子元器件供應巨頭參會。與會專家就本土醫療電子設計發表了精彩的演講，并給本土醫療電子設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副總裁倪成博士結合西門子開發大型醫療設備的經驗對開發大型診斷設備研發人員提出如下建議： 1、 要在早期介入磁共振系統的開發，而且一定要注意設備不能含有磁介質，否則會導致開發設備工作故障； 2、 在系統總線上可以選取CAN或EPL這樣的成熟總線技術； 3、 即使自己開發的設備已經通過EMI等標準，但也不能保證該設備就能和磁共振設備兼容，所以一定要進行嚴格的安全測試； 4、 本土醫療電子制造商往往只有較少的研發人員，這和外國醫療電子制造商動輒上百人的開發團隊相比沒有優勢，所以本土開發人員應該先瞄準能降低成本且能產生效益的設備開發。 5、 未來要考慮醫療信息的整合。 Actel公司高級現場應用工程師兼亞太技術經理戴夢麟認為醫療電子關乎人的生命，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，所以醫療電子開發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，同時他強調也要考慮便攜式醫療設備的低功耗需求。 圖1：中子引起硅器件內部錯誤示意圖 圖2：半導體工藝尺寸與錯誤幾率示意圖 TI公司MSP430便攜醫療產品市場拓展專員鮑震指出便攜式醫療電子產品的開發除了關注低功耗特性外，還應注意對開發代碼的保護，他強調MSP430內部有保險絲，在觸發保護時會將數據總線和地址總線全部熔斷，達到對設計保護的目的。 圖3：MSP430的設計代碼安全性保護機制 另外，他表示，由于本土血糖試紙的成功率已達80％，所以本土血糖儀產品的成本可以進一步降低。 Xilinx亞太區DSP產品及解決方案營銷業務高級經理林鴻瑞表示隨著超聲設備從單色向彩色發展，從2D圖像向3D、4D發展，超聲設備通道數會大大增加，這樣就需要高性能的波束合成架構，而且隨著醫院對超聲設備圖像分辨力和時間分辨力的需求提升，設備所需的運算量會大大增加，這時，開發人員應多考慮采用在并行DSP處理方面有優勢的FPGA器件，可以達到不但降低系統成本還能加速開發的目的。 圖4：一個典型的超聲設備系統框圖 ADI醫療儀器產品經理Paul Errico結合自己從業20余年的經歷指出醫療電子設備的開發是最具挑戰性的，因為它對信號拾取、處理、輸出的精度要求非常高，而且醫療電子設備的生命周期很長，至少都有25年以上，所以開發出的設備質量要很高。他對醫療電子開發提出了如下建議： 1、 醫療影像設備未來需要高質量的圖像，同時，要每秒幀數也在提升，所以要選取高性能器件； 2、 超聲設備未來的發展趨勢是低功耗、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，就要注意設備模擬前端器件的選取； 圖5：要實現高清晰度影像的器件配置 4、 在ECG設計中，要注意CMRR是重要的指標，它可以提升監護準確度，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，它可以有效優化SNR和ENOB（如圖6所示）。 圖6：低抖動時鐘對改善SNR和ENOB非常有效 Altera資深技術市場工程師趙敏認為超聲設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，在內部總線會采用PCIe，而內存則會使用DDR2或DDR3，此外系統還有低功耗和更多通道數量的需求，要應對這些挑戰，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、要多使用能實現快速集成的IP工具進行開發； 4、由于超聲設備前端模擬器件和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，在醫療電子設備的開發上，除了要解決技術難題外，工程師面臨的更多是加速產品面市的壓力，如何讓一個好的想法盡快實現并產生經濟效益？美國NI公司市場工程師湯敏結合客戶的成功案例提出了幾點建議： 1、 利用圖形開發平臺和FPGA緊密結合，將算法直接使用； 2、 利用圖形開發平臺和傳感器以及測量設備緊密結合，縮短調試時間； 3、 利用圖形開發平臺讓設計人員關注算法縮短硬件設計時間從而加速產品面市； 圖7：利用NI的LabVIEW平臺，幾個大學生僅用數月時間就成功開發出了能利用腦電信號控制運動的輪椅 |
