未來醫(yī)療成像更具個性化，對半導體產品要求廣泛而多樣
[導讀]中國醫(yī)療保健行業(yè)正以前所未有的速度發(fā)展。研究機構預測，目前中國是世界上第三大醫(yī)療市場，預計未來五到七年，中國將成為世界第二大醫(yī)療市場。中國制定了一系列廣泛的政策措施，包括深化醫(yī)療改革實施方案（2009-201
中國醫(yī)療保健行業(yè)正以前所未有的速度發(fā)展。研究機構預測，目前中國是世界上第三大醫(yī)療市場，預計未來五到七年，中國將成為世界第二大醫(yī)療市場。中國制定了一系列廣泛的政策措施，包括深化醫(yī)療改革實施方案（2009-2011）、“十二五”計劃、健康中國2020戰(zhàn)略規(guī)劃及外商投資產業(yè)指導目錄等，都將為中國企業(yè)提供一個極大的發(fā)展機會，政府通過集中解決迫切需要改進的醫(yī)院設施及醫(yī)療設施，從而進一步將技術整體提升到高端設備水平。
隨著全球醫(yī)療電子市場的節(jié)節(jié)攀升以及中國“十二五”規(guī)劃對醫(yī)療行業(yè)的大力推動，本土醫(yī)療電子廠商也正在逐漸加大研發(fā)投入并加快其產品開發(fā)速度。根據(jù)《中國醫(yī)療電子行業(yè)戰(zhàn)略研究》報告，中國醫(yī)療電子的市場規(guī)模將從2010年的403.1億元增長到2013年的692.5億元，年均復合增長率達19.8%。其中，中國高端醫(yī)療電子市場的需求大幅提升，尤其是醫(yī)療成像設備，如超聲、CT、MRI、PET-CT和X射線設備等。
![未來醫(yī)療成像更具個性化，對<strong><strong>半導體</strong></strong>產品要求廣泛而多樣]()
e絡盟亞太區(qū)董事奧瑪·平加利 src="/21ic_image/21icimage/zb-images/121/20121107_1.1_CS_S1_F3(aoma).jpg" border=0>
e絡盟亞太區(qū)董事奧瑪·平加利
e絡盟亞太區(qū)董事奧瑪·平加利先生表示，作為高端醫(yī)療電子的醫(yī)療成像設備市場，其發(fā)展的關鍵在于硬件開發(fā)，IT及服務行業(yè)領域的進步也將有力促進其發(fā)展。
數(shù)字X光機將取代傳統(tǒng)設備
醫(yī)學成像技術正在不斷發(fā)展和進步。首先，X射線由膠片發(fā)展為數(shù)字文件。由于數(shù)字信號處理(DSP)的廣泛使用，現(xiàn)在采集點就可將X射線信號轉換成數(shù)字圖像，并且不會降低圖像的清晰度。數(shù)字文件擁有許多好處，其中包括免去了處理膠片所需的成本和時間，以及更加可靠的信息存儲。實時繪制數(shù)字圖像的這種能力實現(xiàn)了手術過程中數(shù)字X射線機器的使用，從而讓醫(yī)生可以在確切的手術時間看到精確的圖像。
奧瑪·平加利先生介紹，數(shù)字X光機是在數(shù)字圖像處理和X射線技術相結合的基礎上產生X光片，它配備取代傳統(tǒng)塑料膠片的X射線探測器，從而生成數(shù)字化圖像。與傳統(tǒng)設備相比，數(shù)字X光機具有質量更優(yōu)、成像速度更快的特點，更重要的是，它減少了成像所需的輻射量。
數(shù)字X光機通常使用直接或間接轉換型平板探測器(FPD)檢測X射線。直接轉換型FPD由非晶硒層和TFT陣列組成，可將接收到的X射線直接轉換為電信號；而間接轉換型FPD由非晶硅層、光電二極管陣列和TFT陣列組成，先通過非晶硅層將X射線轉換成可見光，然后通過光電二極管陣列再轉換為電信號。
處理器用來控制TFT陣列上所施加的偏置電壓，并按特定順序通過多路復用技術，將存儲在TFT中的電荷傳送至信號采集電路。信號采集電路包括模擬前端，可將電荷轉換為電壓，并將代表X射線功率水平的電壓信號進行放大，放大后的信號經過A/D轉換器轉換成數(shù)字信號，然后通過數(shù)字信號處理器(DSP)處理生成圖像。這些圖像可以屏幕顯示、打印或傳送到遠程終端，用于醫(yī)療診斷。
隨著FPD新材料的引進和數(shù)字圖像處理技術的發(fā)展，數(shù)字X光機將具有更高的分辨率和更加精確的圖像重建，極可能取代傳統(tǒng)的X光設備。
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數(shù)字X光機架構原理圖
在過去的幾年中，隨著手推車式超聲波系統(tǒng)日漸被便攜式或手持式超聲波設備所代替，超聲波設備變得更加小型化。體積的縮小將使大范圍的醫(yī)療保健應用成為可能，便攜式和手持式超聲波系統(tǒng)將醫(yī)療保健帶到農村及偏遠地區(qū)、災區(qū)、醫(yī)院病房、生活救助機構和救護車上。
2010年，我國超聲市場規(guī)模達到7.6億美元，約占全球超聲市場的14.6%。預計未來5年，國內超聲市場將以每年8.2%左右的速度增長。2015年，中國超聲市場可望達到11億美元的規(guī)模，約占全球超聲市場的16.4%，有望成為全球超聲第一大市場。
目前，中、高端臺式彩超仍以國外品牌為主。在中端機領域，國內企業(yè)主要是深圳邁瑞和汕頭超聲參與競爭。在低端機領域，國內企業(yè)具有較強優(yōu)勢。國產中、高端彩超與國外同類產品的差距主要存在于兩方面：一是成像性能、圖像分辨率等基礎超聲成像技術；二是先進的超聲成像功能。目前，國內企業(yè)在造影成像技術和實時三維成像功能方面取得了初步突破。
ADI亞太區(qū)醫(yī)療行業(yè)市場經理王勝
ADI公司亞太區(qū)醫(yī)療行業(yè)市場經理王勝介紹，在醫(yī)用超聲機方案中，ADI可提供系列產品，并可方便實現(xiàn)管腳兼容設計，大大簡化了設計周期，并縮短了用戶的產品系列化的進程。以ADI與Signostics的合作為例，在手掌式醫(yī)療超聲中，就包含了ADI模擬前端電路及MEMS產品。
ADI與Signostics的合作的成功應用案例——手掌式醫(yī)療超聲。
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醫(yī)療成像系統(tǒng)銷售的前十名
成像技術進步，對半導體產品要求提高
由于成像模式已發(fā)展成熟，半導體企業(yè)在有關模擬器件性能的規(guī)格制定方面已取得重大進步。模擬及混合信號半導體器件近來也取得突破，因此，工程師通過采用高度集成的32溝道模擬前端及模塊進行超聲設備制造。
另外，通過采用FPGA可以增強數(shù)字信號處理器功能并降低成本。通過提高數(shù)據(jù)壓縮技術，不僅能夠降低性能成本，而且工程師能夠集中精力優(yōu)化設備性能，使在有效使用壽命期間的設備在接通主干線時更加充分利用電源。這些方式不僅有利于超聲領域，對成像技術也能發(fā)揮同樣的效果。通過集中開發(fā)特定醫(yī)療成像應用的核心功能，而非采取一刀切的方式，將有效降低非重復性工程成本。[!--empirenews.page--]
醫(yī)療電子對半導體產品的要求更加廣泛而多樣，除了高速度、高精度、高集成度、低功耗、合理的成本控制等要求外，還要具有高可靠性、高穩(wěn)定性、安全性以及某些特定功能半導體芯片須滿足醫(yī)療行業(yè)規(guī)范等。這對相關的半導體解決方案的集成度、精度和功耗等都提出很高的要求。
e絡盟亞太區(qū)董事奧瑪·平加利表示，醫(yī)療電子產品的主流趨勢是性能的提高、成本的降低，以及某些核心技術的壟斷局面逐漸被打破，越來越多的新型的醫(yī)療設備不斷涌現(xiàn)。同時，產品在更新?lián)Q代時的兼容設計已成為越來越多用戶，尤其是醫(yī)療機構的青睞?！袄缧滦偷臄?shù)字平板X光機，最好能夠兼容現(xiàn)有的設備，只需更換探測器及相關軟件即可，而不需要更換整機。”
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研華數(shù)字醫(yī)療行業(yè)開發(fā)經理林欽裕
面對目前的經濟環(huán)境，醫(yī)療電子工程師主要依靠技術手段以獲得競爭優(yōu)勢，通過延長產品有效使用壽命，降低產品均攤成本，從而幫助醫(yī)療電子供應商降低生產成本。而九十年代制造的超聲儀器圖像處理功能很大程度上取決于定制ASIC、專有接口及背板，且其制造費用及產品有效使用壽命期間均攤成本更高。
研華數(shù)字醫(yī)療行業(yè)開發(fā)經理林欽裕指出，X86平臺發(fā)展至今，運作更加穩(wěn)定，效能越來越高，加上科技進步，設備商發(fā)展速度加快，X86會是醫(yī)療成像設備發(fā)展的趨勢。醫(yī)療產業(yè)對于穩(wěn)定性、少量多樣特性與供貨周期需7~10年的需求，需要合適的伙伴來滿足，甚至是長期合作。研華為全球排名前十大的醫(yī)療設備商供貨10多年，很多國內知名的醫(yī)療設備商皆是其客戶。“我們服務的全球前十大客戶也積極投入國內市場，發(fā)展符合中國市場的專用設備。這幾年研華在中國醫(yī)療產業(yè)的生意也發(fā)展不錯，可預見未來中國市場對全球醫(yī)療發(fā)展影響力將持續(xù)加深”，林欽裕表示。
隨著全球醫(yī)療電子市場的節(jié)節(jié)攀升以及中國“十二五”規(guī)劃對醫(yī)療行業(yè)的大力推動，本土醫(yī)療電子廠商也正在逐漸加大研發(fā)投入并加快其產品開發(fā)速度。根據(jù)《中國醫(yī)療電子行業(yè)戰(zhàn)略研究》報告，中國醫(yī)療電子的市場規(guī)模將從2010年的403.1億元增長到2013年的692.5億元，年均復合增長率達19.8%。其中，中國高端醫(yī)療電子市場的需求大幅提升，尤其是醫(yī)療成像設備，如超聲、CT、MRI、PET-CT和X射線設備等。
e絡盟亞太區(qū)董事奧瑪·平加利
e絡盟亞太區(qū)董事奧瑪·平加利先生表示，作為高端醫(yī)療電子的醫(yī)療成像設備市場，其發(fā)展的關鍵在于硬件開發(fā)，IT及服務行業(yè)領域的進步也將有力促進其發(fā)展。
數(shù)字X光機將取代傳統(tǒng)設備
醫(yī)學成像技術正在不斷發(fā)展和進步。首先，X射線由膠片發(fā)展為數(shù)字文件。由于數(shù)字信號處理(DSP)的廣泛使用，現(xiàn)在采集點就可將X射線信號轉換成數(shù)字圖像，并且不會降低圖像的清晰度。數(shù)字文件擁有許多好處，其中包括免去了處理膠片所需的成本和時間，以及更加可靠的信息存儲。實時繪制數(shù)字圖像的這種能力實現(xiàn)了手術過程中數(shù)字X射線機器的使用，從而讓醫(yī)生可以在確切的手術時間看到精確的圖像。
奧瑪·平加利先生介紹，數(shù)字X光機是在數(shù)字圖像處理和X射線技術相結合的基礎上產生X光片，它配備取代傳統(tǒng)塑料膠片的X射線探測器，從而生成數(shù)字化圖像。與傳統(tǒng)設備相比，數(shù)字X光機具有質量更優(yōu)、成像速度更快的特點，更重要的是，它減少了成像所需的輻射量。
數(shù)字X光機通常使用直接或間接轉換型平板探測器(FPD)檢測X射線。直接轉換型FPD由非晶硒層和TFT陣列組成，可將接收到的X射線直接轉換為電信號；而間接轉換型FPD由非晶硅層、光電二極管陣列和TFT陣列組成，先通過非晶硅層將X射線轉換成可見光，然后通過光電二極管陣列再轉換為電信號。
處理器用來控制TFT陣列上所施加的偏置電壓，并按特定順序通過多路復用技術，將存儲在TFT中的電荷傳送至信號采集電路。信號采集電路包括模擬前端，可將電荷轉換為電壓，并將代表X射線功率水平的電壓信號進行放大，放大后的信號經過A/D轉換器轉換成數(shù)字信號，然后通過數(shù)字信號處理器(DSP)處理生成圖像。這些圖像可以屏幕顯示、打印或傳送到遠程終端，用于醫(yī)療診斷。
隨著FPD新材料的引進和數(shù)字圖像處理技術的發(fā)展，數(shù)字X光機將具有更高的分辨率和更加精確的圖像重建，極可能取代傳統(tǒng)的X光設備。
數(shù)字X光機架構原理圖
在過去的幾年中，隨著手推車式超聲波系統(tǒng)日漸被便攜式或手持式超聲波設備所代替，超聲波設備變得更加小型化。體積的縮小將使大范圍的醫(yī)療保健應用成為可能，便攜式和手持式超聲波系統(tǒng)將醫(yī)療保健帶到農村及偏遠地區(qū)、災區(qū)、醫(yī)院病房、生活救助機構和救護車上。
2010年，我國超聲市場規(guī)模達到7.6億美元，約占全球超聲市場的14.6%。預計未來5年，國內超聲市場將以每年8.2%左右的速度增長。2015年，中國超聲市場可望達到11億美元的規(guī)模，約占全球超聲市場的16.4%，有望成為全球超聲第一大市場。
目前，中、高端臺式彩超仍以國外品牌為主。在中端機領域，國內企業(yè)主要是深圳邁瑞和汕頭超聲參與競爭。在低端機領域，國內企業(yè)具有較強優(yōu)勢。國產中、高端彩超與國外同類產品的差距主要存在于兩方面：一是成像性能、圖像分辨率等基礎超聲成像技術；二是先進的超聲成像功能。目前，國內企業(yè)在造影成像技術和實時三維成像功能方面取得了初步突破。
ADI亞太區(qū)醫(yī)療行業(yè)市場經理王勝
ADI公司亞太區(qū)醫(yī)療行業(yè)市場經理王勝介紹，在醫(yī)用超聲機方案中，ADI可提供系列產品，并可方便實現(xiàn)管腳兼容設計，大大簡化了設計周期，并縮短了用戶的產品系列化的進程。以ADI與Signostics的合作為例，在手掌式醫(yī)療超聲中，就包含了ADI模擬前端電路及MEMS產品。
ADI與Signostics的合作的成功應用案例——手掌式醫(yī)療超聲。
醫(yī)療成像系統(tǒng)銷售的前十名
成像技術進步，對半導體產品要求提高
由于成像模式已發(fā)展成熟，半導體企業(yè)在有關模擬器件性能的規(guī)格制定方面已取得重大進步。模擬及混合信號半導體器件近來也取得突破，因此，工程師通過采用高度集成的32溝道模擬前端及模塊進行超聲設備制造。
另外，通過采用FPGA可以增強數(shù)字信號處理器功能并降低成本。通過提高數(shù)據(jù)壓縮技術，不僅能夠降低性能成本，而且工程師能夠集中精力優(yōu)化設備性能，使在有效使用壽命期間的設備在接通主干線時更加充分利用電源。這些方式不僅有利于超聲領域，對成像技術也能發(fā)揮同樣的效果。通過集中開發(fā)特定醫(yī)療成像應用的核心功能，而非采取一刀切的方式，將有效降低非重復性工程成本。[!--empirenews.page--]
醫(yī)療電子對半導體產品的要求更加廣泛而多樣，除了高速度、高精度、高集成度、低功耗、合理的成本控制等要求外，還要具有高可靠性、高穩(wěn)定性、安全性以及某些特定功能半導體芯片須滿足醫(yī)療行業(yè)規(guī)范等。這對相關的半導體解決方案的集成度、精度和功耗等都提出很高的要求。
e絡盟亞太區(qū)董事奧瑪·平加利表示，醫(yī)療電子產品的主流趨勢是性能的提高、成本的降低，以及某些核心技術的壟斷局面逐漸被打破，越來越多的新型的醫(yī)療設備不斷涌現(xiàn)。同時，產品在更新?lián)Q代時的兼容設計已成為越來越多用戶，尤其是醫(yī)療機構的青睞?！袄缧滦偷臄?shù)字平板X光機，最好能夠兼容現(xiàn)有的設備，只需更換探測器及相關軟件即可，而不需要更換整機。”
研華數(shù)字醫(yī)療行業(yè)開發(fā)經理林欽裕
面對目前的經濟環(huán)境，醫(yī)療電子工程師主要依靠技術手段以獲得競爭優(yōu)勢，通過延長產品有效使用壽命，降低產品均攤成本，從而幫助醫(yī)療電子供應商降低生產成本。而九十年代制造的超聲儀器圖像處理功能很大程度上取決于定制ASIC、專有接口及背板，且其制造費用及產品有效使用壽命期間均攤成本更高。
研華數(shù)字醫(yī)療行業(yè)開發(fā)經理林欽裕指出，X86平臺發(fā)展至今，運作更加穩(wěn)定，效能越來越高，加上科技進步，設備商發(fā)展速度加快，X86會是醫(yī)療成像設備發(fā)展的趨勢。醫(yī)療產業(yè)對于穩(wěn)定性、少量多樣特性與供貨周期需7~10年的需求，需要合適的伙伴來滿足，甚至是長期合作。研華為全球排名前十大的醫(yī)療設備商供貨10多年，很多國內知名的醫(yī)療設備商皆是其客戶。“我們服務的全球前十大客戶也積極投入國內市場，發(fā)展符合中國市場的專用設備。這幾年研華在中國醫(yī)療產業(yè)的生意也發(fā)展不錯，可預見未來中國市場對全球醫(yī)療發(fā)展影響力將持續(xù)加深”，林欽裕表示。
工程師在設計醫(yī)療設備時，首要的一個目標就是要不斷提高設備在一系列應用中的性價比。在進行核心功能、存儲子系統(tǒng)以及接口設計時，必須考慮多領域因素影響，無論是整體技術還是單個元件選擇。例如：開發(fā)可將X射線粒子能量轉化為光子能的計算機斷層掃描設備X射線閃爍體時，需要非常關注采用的稀土材料質量。.jpg)
艾默生網絡能源亞太區(qū)高級市埸經理容遠洪
艾默生網絡能源亞太區(qū)高級市埸經理容遠洪介紹，過去30 多年來，艾默生網絡能源的工程專家一直致力為醫(yī)療設備設計及開發(fā)各種電源產品。有關的醫(yī)療設備包括成像系統(tǒng)、實驗室分析儀器、臨床和分子診斷設備、牙科手術設備、眼科和外科手術設備/一般醫(yī)療設備。2012年9月18日，艾默生網絡能源宣布旗下各款符合醫(yī)療認證安全標準的可配置交流/直流電源已取得ANSI/AAMI ES60601-1:2005/IEC 60601-1 的醫(yī)療安規(guī)認證。開發(fā)醫(yī)療設備的工程師可以放心采用這些高度靈活的電源產品，以確保所開發(fā)的醫(yī)療設備符合有關認證的最新規(guī)定，不會被時代淘汰。
艾默生網絡能源提供多款符合不同醫(yī)療認證的可配置交流/直流電源——uMP系列
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