醫(yī)療成像的未來：更個性化、更高效的應(yīng)用設(shè)計

19 世紀(jì)的大詩人 Emily Dickinson 只允許醫(yī)生在距她數(shù)英尺以外的地方透過一扇敞開著的大門為她診病，由此足見其孤僻好靜的程度。

如果她現(xiàn)在還在世的話，她可能會受益于醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的進(jìn)步。這種技術(shù)進(jìn)步不僅可以滿足她孤僻好靜的性格，同時還能夠診斷出白萊特氏病(腎炎)，而 55 歲的 Emily Dickinson 正是死于這種疾病。

在我們將來的科技電子化生活中，可以想象有這樣一面背后安裝有視網(wǎng)膜掃描儀的浴室鏡，它可以發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜病或者重要的疾病前兆。就 Dickinson 而言，這種鏡子可以注意到她面部的逐漸腫大(白萊特氏病的一種癥狀)，并讓她的醫(yī)生警覺。

對于那些太忙而沒有時間定期到醫(yī)院檢查身體的人們來說，這種技術(shù)還是一種能夠改善其醫(yī)療保健狀況的有效途徑。另外，對那些有就醫(yī)恐懼癥的人來說(對醫(yī)生的恐懼讓他們放棄了定期身體檢查)，醫(yī)學(xué)成像技術(shù)實現(xiàn)了眾多無創(chuàng)傷診斷。

對于醫(yī)療保健提供商及患者，技術(shù)進(jìn)步使得醫(yī)療保健個性化逐漸在下面幾個方面成為現(xiàn)實：控制慢性病、預(yù)測大病，讓患者在舒適的家中渡過其生命的最后時間。這些先進(jìn)的技術(shù)也使得醫(yī)療保健成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠帧?/p>

下面是具體的例子：

一些具有嵌入式裝置且能夠探測出潛在身體問題的衛(wèi)生間設(shè)備。例如：一個能夠?qū)δ蛞哼M(jìn)行分析并發(fā)現(xiàn)腎傳染病或諸如糖尿病和高血壓等慢性病發(fā)展情況的馬桶。另一個例子是能夠探測體重或身體脂肪突然變化的衛(wèi)生間體重磅秤。這些設(shè)備可以自動將數(shù)據(jù)上傳給患者的醫(yī)生，并根據(jù)醫(yī)生事先的設(shè)定來為患者安排就診預(yù)約。

這些諸如視網(wǎng)膜掃描儀的診斷設(shè)備可以和患者的現(xiàn)有消費類電子產(chǎn)品(如數(shù)碼相機(jī)等)結(jié)合，以提供更多的診斷和治療方法，并把這種信息提供給相關(guān)醫(yī)務(wù)人員。

這些安裝于家庭中的傳感器可以測量出一個人的身體狀況，并確定其是否需要醫(yī)療幫助。這是醫(yī)療保健可以成為一種預(yù)防措施，深入家庭的一個例子。

鬧鐘能夠提醒某人起床按計劃到醫(yī)院就診，也許就是基于家庭中其他醫(yī)療保健設(shè)備收集起來的信息，例如：嵌入到衛(wèi)生間鏡子中的視網(wǎng)膜掃描儀。該例子賦予了“個人局域網(wǎng) (PAN)”這個術(shù)語新的含義，在該局域網(wǎng)中的多種家庭設(shè)備會定期和無創(chuàng)傷地監(jiān)控和記錄一個人的生命特征。

可以將設(shè)備安裝到家庭中，并遠(yuǎn)程連接至醫(yī)療保健提供商的網(wǎng)絡(luò)。一種老年患者佩戴的產(chǎn)品正在開發(fā)中，它基于陀螺儀，可以探測到老年患者是否摔倒。1這種設(shè)備可連接至患者的 PAN，發(fā)送求助信息。還可以對類似摔倒和長時間久坐(這可能是一種身體或精神問題的癥狀)歸檔并向患者醫(yī)生報告。

在遠(yuǎn)程手術(shù)中，世界知名的專家可以利用全息圖像指揮遠(yuǎn)在千里之外的手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行手術(shù)。這種方法可將最好的醫(yī)療應(yīng)用至全世界，從而讓患者們在當(dāng)?shù)鼐湍芟硎艿绞澜缰麑＜业闹委煛?/p>

在虛擬地點呼叫中，醫(yī)生使用了視頻會議(這是一種許多電信運營商都計劃向消費類市場提供的服務(wù))以及面向家庭的診斷設(shè)備(例如：便攜式超聲波系統(tǒng))。虛擬地點呼叫可能在農(nóng)村地區(qū)2或者那些有嚴(yán)重交通堵塞的大城市較受歡迎。對于那些無法看醫(yī)生(也許因為臥床不起，患有醫(yī)生恐懼癥，或者交通條件較為有限)的患者來說，虛擬地點呼叫也讓他們能夠享受到醫(yī)療保健。無論存在什么樣的阻礙，這種虛擬地點呼叫可以代替其他治療方式，給患者帶來更多的健康關(guān)懷。

醫(yī)療保健成為一種全天候的服務(wù)，而非偶爾提供，并且不需要中斷日常的工作就能享受。所有這些例子都改善了對患者的關(guān)懷，實現(xiàn)了病情惡化前的健康問題早期發(fā)現(xiàn)。這樣，相比需要每周或每月擠出時間到醫(yī)院進(jìn)行檢查，患者可以享受到更為全面的醫(yī)療保健。

另外，自動監(jiān)控不再需要患者必須牢記要記錄信息。由于醫(yī)療保健成為了一種全天候的服務(wù)，自動信息處理降低了提供醫(yī)療保健服務(wù)的成本。

對一些患者來說，這些技術(shù)可以實現(xiàn)由于經(jīng)濟(jì)或距離等原因不能享受到的醫(yī)療保健服務(wù)。心臟病專家 Devi Prasad Shetty 博士的方案便是一個極好的例子，他將數(shù)字 X 射線與衛(wèi)星寬帶相結(jié)合，讓印度偏遠(yuǎn)農(nóng)村的人們也享受到了醫(yī)療保健服務(wù)。3在印度，每分鐘平均四個人中就有一個心臟病發(fā)作。4通過將心臟醫(yī)療保健服務(wù)帶給那些居住在偏遠(yuǎn)地區(qū)的人們，Shetty 博士的遠(yuǎn)程醫(yī)療計劃對印度產(chǎn)生了重要影響。

醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展

醫(yī)學(xué)成像技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步，其目標(biāo)都是想讓患者享受到更好的治療和關(guān)懷。下面是一些例子。

X 射線由膠片發(fā)展為數(shù)字文件。在印度，通過簡化處理方法，這種轉(zhuǎn)變帶來了醫(yī)療保健的革命。現(xiàn)在，Shetty 博士的門診部每 24 小時便可處理3000 張 X 射線照片。由于數(shù)字信號處理 (DSP) 的廣泛使用，現(xiàn)在在采集點就可將 X 射線信號轉(zhuǎn)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(shù)過程中數(shù)字 X 射線機(jī)器的使用，從而讓醫(yī)生可以在確切的手術(shù)時間看到精確的圖像。

MRI 從慢、模糊到快速、高清晰度的發(fā)展過程。今天的磁共振成像 (MRI)能夠在極短的時間內(nèi)提供高質(zhì)量的圖像。而僅僅在幾年以前，只有頂級的設(shè)備才會擁有這樣的速度?，F(xiàn)在的 MRI 還具有高度的靈活性，并擁有對自然、承重、站立狀態(tài)下的脊椎進(jìn)行拍照的能力。

今天的 MRI 還將實現(xiàn)一些未來的技術(shù)突破。例如，利用擴(kuò)散 MRI，研究人員可以通過神經(jīng)纖維束成像技術(shù)創(chuàng)建腦圖譜來研究不同大腦區(qū)域之間的關(guān)系。與此同時，功能性 MRI 對大腦進(jìn)行快速的掃描，以測量出由神經(jīng)活動改變引起的信號變化。這些高清晰度的圖像可以使研究人員更加深入地了解大腦的工作方式，從而改進(jìn)治療方法。

超聲波設(shè)備的便攜性。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(shè)備所代替，超聲波設(shè)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(yīng)用成為可能，這些應(yīng)用展現(xiàn)了醫(yī)療技術(shù)進(jìn)步如何正將醫(yī)療保健帶給廣大患者，而不是迫使他們千里迢迢地尋醫(yī)問診。此外，便攜式和手持式超聲波系統(tǒng)還將醫(yī)療保健帶到農(nóng)村及偏遠(yuǎn)地區(qū)、災(zāi)區(qū)、醫(yī)院病房、生活救助機(jī)構(gòu)和救護(hù)車上。

視網(wǎng)膜植入成為現(xiàn)實。南加州大學(xué) Doheny 眼科研究所 (University of Southern California’s Doheny Eye Institute) 5的研究人員正在研究人工視網(wǎng)膜技術(shù)，這種技術(shù)可以恢復(fù)那些患有色素性視網(wǎng)膜炎和視網(wǎng)膜黃斑變性人群的視力。

貫穿于所有這些例子的一個共同主題是：數(shù)字信號處理的運用。DSP 被用于那些對醫(yī)學(xué)界和我們的生活產(chǎn)生許多影響的應(yīng)用領(lǐng)域。更為重要的是，這種技術(shù)仍然處于對醫(yī)學(xué)和醫(yī)療保健影響的初期階段。

遠(yuǎn)程通信如何助力醫(yī)學(xué)成像

通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展常常會推動醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的進(jìn)步。它們極大地改善了對患者的護(hù)理，同時還為醫(yī)療保健提供商和保險公司降低了成本。

NightHawk Radiology Services公司6 便是一個例子。醫(yī)院急診室可以通過寬帶互聯(lián)網(wǎng)向 NightHawk 公司位于澳大利亞悉尼或者瑞士蘇黎世的機(jī)構(gòu)發(fā)送 X 射線照片，再也不用全體放射科的工作人員通宵達(dá)旦地工作了。隨后，NightHawk 公司工作人員對這張 X 射線照片進(jìn)行讀取處理，并向急診室醫(yī)生返回一份診斷結(jié)果。

遠(yuǎn)程醫(yī)療是醫(yī)學(xué)成像和遠(yuǎn)程通信技術(shù)之間相輔相成的另一個例子。視頻會議和被稱為臨場感的新型網(wǎng)真 (telepresence) 技術(shù)7越來越多地被用于發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家的醫(yī)療保健行業(yè)。視頻會議和網(wǎng)真技術(shù)通常和超聲波設(shè)備等醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)配套使用來實現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用，其一般會享受政府補(bǔ)貼，因為它們把醫(yī)療保健帶給了那些醫(yī)療保健服務(wù)昂貴、稀少的地區(qū)。

密蘇里遠(yuǎn)程醫(yī)療保健網(wǎng)絡(luò) (Missouri Telehealth Network)8 服務(wù)包括遠(yuǎn)程皮膚病學(xué)。農(nóng)村健康診所的患者可以將其皮膚放置于視頻攝像頭下，讓遠(yuǎn)在數(shù)百英里之外的皮膚科醫(yī)生查看和診斷，從而提供相當(dāng)于面對面的視頻會議。如果患者時間有限或者交通不便，遠(yuǎn)程醫(yī)療更意味著享受治療和忍受病痛之間的差別。如果某人的惡性黑素瘤處在第 1 階段，那么通過遠(yuǎn)程醫(yī)療早發(fā)現(xiàn)就意味著生與死之間的差別。

DSP 在遠(yuǎn)程醫(yī)療中扮演一個關(guān)鍵角色。例如，DSP 可提供支持視頻會議和遠(yuǎn)程呈現(xiàn)系統(tǒng)的各種編解碼器所需的處理能力和靈活性。某些編解碼器可以將視頻壓縮，使TV質(zhì)量的圖像能夠在低帶寬有線或無線網(wǎng)絡(luò)上傳輸。這種能力將遠(yuǎn)程醫(yī)療擴(kuò)展至偏遠(yuǎn)、農(nóng)村地區(qū)，以及那些電信基礎(chǔ)設(shè)施帶寬較為有限的發(fā)展中國家。將來，視頻壓縮技術(shù)還有助于將遠(yuǎn)程醫(yī)療通過有線和 DSL 連接擴(kuò)展至患者的家中。

DSP 還可提供支持醫(yī)學(xué)成像所需的無損編解碼器必需具有的處理能力，低壓縮或無壓縮會影響圖像質(zhì)量，進(jìn)而影響診斷結(jié)果。DSP 的可編程特點可以讓其獲得升級，以支持新的編解碼器，從而為醫(yī)院和醫(yī)生等最終用戶提供一定程度的產(chǎn)品前瞻性。

醫(yī)療保健的未來

正如前面所述的一些聽起來很誘人的技術(shù)進(jìn)步，有大量正在進(jìn)行中的研究可能會在未來十年進(jìn)一步提高醫(yī)療保健的服務(wù)質(zhì)量。

例如，一家名為 CNOGA9 的以色列公司，其產(chǎn)品運用視頻攝像頭來無創(chuàng)傷地測量生命特征，例如：血壓、脈率、血氧及二氧化碳水平，只需將攝像頭對焦在人的皮膚上便可。這種技術(shù)的未來應(yīng)用可以帶來疾病的無創(chuàng)生物標(biāo)志識別，例如：癌癥和慢性阻塞性肺疾病等。

隨著醫(yī)學(xué)成像的發(fā)展，在患者家中進(jìn)行更多的檢測逐漸成為可能。由于減少了門診就醫(yī)的支出費用，保險公司也從中受益?；颊咭泊蟠笫∪チ巳ピ\所花費的時間，減少了就醫(yī)的不便。對于那些交通不便或者工作日程安排不開的人們而言，遠(yuǎn)程醫(yī)療可以在病情惡化或危及生命之前幫助確認(rèn)和治療疾病。

其他研究包括：

單片機(jī)超聲波設(shè)備。將一個八通道超聲波接收機(jī)體積壓縮成一個單片機(jī)實現(xiàn)了便攜式設(shè)計，但這一般會降低圖像質(zhì)量，這就限制了這種器件作為一種診斷工具的有效性。集成技術(shù)的最新發(fā)展通過減小信號路徑尺寸以及噪聲水平避免這種圖像質(zhì)量下降。其目的是創(chuàng)建一款使探測、接收、傳輸和處理鏈實現(xiàn)集成的單片機(jī)設(shè)計。反過來又讓所有超聲波設(shè)備電子產(chǎn)品能夠安裝于探頭中，可以使用一種無線鏈路向顯示器傳輸信息。單片機(jī)設(shè)計還彌補(bǔ)了 3-D 探針的不足，其擁有更多的變送器元件，因而需要更多連接至設(shè)備的接線。

高強(qiáng)度聚焦超聲波 (HIFU)。醫(yī)療保健的發(fā)展趨勢是降低醫(yī)療過程中的負(fù)面影響，例如縮小切口尺寸、縮短愈合時間、住院時間和降低感染風(fēng)險。但和這種趨勢的其他方面不同，如：機(jī)器人輔助手術(shù)等，HIFU 向著許多目前有創(chuàng)醫(yī)療手術(shù)程序的無創(chuàng)操作又邁進(jìn)了一步。

在不破壞周圍健康組織的情況下，使用直腸超聲波10來殺死前列腺癌細(xì)胞便是一個例子。HIFU 亦可用于燒灼法止血及熔脂美體，因此它可能適合于眾多的手術(shù)程序，包括美容手術(shù)。

MRI 以外的超聲波。密蘇里大學(xué) (University of Missouri11)11 的研究人員將使用 3-D 圖像而非 MRI 切片成像來識別孩子面部特征和大腦結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)性。這些聯(lián)系可能會讓醫(yī)生更早地診斷出自閉癥，并結(jié)合遺傳學(xué)進(jìn)行診斷，以對這種病癥進(jìn)行深入的研究。

這種研究同至少兩種醫(yī)療保健發(fā)展趨勢相吻合：無創(chuàng)診斷的選擇和早期診斷的探索。后者特別重要，因為越早診斷自閉癥，父母和醫(yī)生也就能夠越早開展治療。

結(jié)論：更個性化、更高效的醫(yī)療保健

所有醫(yī)療保健技術(shù)的進(jìn)步，很容易讓人忘記它們的真正受益者：患者。但是，無論它是一個安裝于浴室境子中的視網(wǎng)膜掃描儀，還是一臺家用超聲波設(shè)備，其最大的受益者都是患者。

對于像 Emily Dickinson 一樣的醫(yī)生恐懼癥患者而言，在家中就可以實現(xiàn)的新型無創(chuàng)技術(shù)會讓診斷和治療大不相同， 疾病在惡化或者危及生命之前就可以得到診治。

這些技術(shù)進(jìn)步讓醫(yī)療保健變得更加個性化，同時對于那些不具備更佳條件的情況而言，患者可在家中或附近診所通過視頻會議和醫(yī)生互動交流，從而使醫(yī)療保健變得更加方便。這些技術(shù)進(jìn)步還使得醫(yī)療保健更加高效，在病情惡化至不可治療之前就可以確診。

同時，這些技術(shù)進(jìn)步還讓醫(yī)療保健變成我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠郑好刻煸缟纤⒀赖臅r候便接受掃描，而不再僅僅是一年檢查一次。對于那些患有慢性或者晚期疾病的患者來說特別重要，因為技術(shù)進(jìn)步使這些患者不用再被迫住進(jìn)醫(yī)院。從這個意義上來講，醫(yī)療保健真正實現(xiàn)了為患者著想。

總有一天，技術(shù)將可以控制我們的慢性疾病，預(yù)測我們的病情惡化情況，并讓我們能夠舒適地渡過生命中最后的日子。