医学影像市场规模范文

发布时间：2023-09-28 10:32:39

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医学影像市场规模

篇1

然而，在此轮风生水起的电商投资风潮中，北极光并没有跟风炒热，对于这个问题，邓锋如此解释：“电商是我比较避开的领域，因为电商的投资金额太大，我们不会投那么多。”

或许根据邓锋所言可推测，未来北极光还是主要发力以小博大的经典VC业务。

好项目靠熟人

如何在众多的投资项目中挖掘到一个中意的企业，非常考验投资公司的功底和经验。

按照行业划分，北极光所投资的领域主要涉猎TMT、清洁技术、医疗健康、消费服务四大领域。

邓锋选择投资标的的标准包括：商业模式、人、市场等等。他认为做早期投资，除了考虑行业发展的大趋势外，对具体企业应该着重考虑其市场规模。

“你如果已经做的非常好了，但市场规模很小，总共就两三个亿，你做再大也上不去，因为很难做出改变市场规模的东西。如果把市场规模和成长性搁在一起来考虑，市场规模的扩大，企业的成长性很好，比如手游，也是可以投的。但市场规模不大，成长性不高，我就很少会考虑。”邓锋对《英才》记者讲。

在扩充项目池方面，守株待兔、靠天吃饭显然不可能。据悉，北极光参与设立了多个天使投资基金，试图通过这种方式接触到更多、更早期的创业项目。

目前，北极光与亚杰商会、清华大学企业家协会及多家投资机构合作，参与设立了包括云基金（由宽带资本、北极光、红杉、金沙江、龙湖地产联合创办）、创源（InnoSpring）种子基金（由北极光、KPCB、金沙江创投、宽带资本以及清华企业家协会天使基金联合创办）等在内的五只天使投资基金。

投资行业，寻找投资标的的主要方式包括熟人介绍、品牌效应和投资顾问公司推荐。而在邓锋眼中，靠人脉积累和熟人推荐更有价值。

“最靠谱的是朋友和被投企业家介绍过来的项目，他们往往对行业有一定了解、知道我们主要关注哪类案子。”邓锋曾表示，熟人推荐的投资项目甚至优于品牌效应吸引到的项目质量。

在北极光人脉圈子的重要性得以凸显，公司管理团队多是企业出身，他们深植于各自熟悉的行业人脉圈，积累项目来源。

投资辩证法

投资范围的设定并不能保证投资可以顺利实现。到单个具体公司，虽然有市场规模的硬杠杠，但这个标准往往对很多公司不奏效。很多公司的市场看起来很美，但是投上去就糗了。

反过来从创司的角度来说，有些创司重技术，有些创司重市场，有些创司则更重视人，还有些偏门的创投看重的是背景。

邓锋曾在很多场合讲过市场是非常重要的。

“有些东西不是说是第一重要、第二重要、第三重要。要整合在一起综合考虑。不见得投到一个好公司就是一个好投资，投到一个坏公司，就是坏投资。因为通过投资提升公司业绩，完善公司治理结构，最终实现高额回报，这就是个好投资。而投到一个好公司，可能它是最贵的时候，等你出来的时候，没涨多少钱，这就不是个好投资。”

这也许就是邓锋的投资辩证法。从创业者到投资者，邓锋懂得其中的差别，与投资公司之间保持着良好的平衡性。

“原来大家都说这可能是个问题，但我发现这根本不是一个问题。”邓锋说，“可能确实有人发生过这种问题，在做企业的时候控制欲很强，做投资也要控制。但是对北极光来说不是这样。我投了几十家公司，不可能忙到说还要去控制一个企业。”

邓锋曾说自己和被投团队是同一个战壕里的战友，这体现了他对创始团队的一种信任。

帮忙不添乱

北极光先后在高科技，新媒体，通讯（TMT），清洁技术，消费及健康医疗等领域投资了近百家公司。被投企业对北极光的专业性，有着高度的认可。

上海奕瑞光电子科技有限公司，专注于医学影像设备的研发及生产，由世界顶级的辐射成像领域和微电子领域的专家领衔，董事长曹红光不光是行业专家，更是曾经几度创业的老兵。

北极光创投是奕瑞影像的首轮投资者，当谈到北极光时，曹红光认为北极光是一家非常专业的创司。在合作的过程当中，北极光在能力范围内能够为公司提供有效的支持。当初奕瑞影像将自己想引进投资者的想法向外界表达后，有数十家创投竞相表达了入股的意愿。然而最后成为合作者的只有北极光和红杉。

北极光投资的另一家公司圆融光电，成立于2010年末，是国内专业从事全色系发光二极管外延片、芯片的高科技公司。

篇2

一项调查表明，美国的医学影像数据年增长率为63%，放射科医生数量年增长率却仅为2%。同样的情况也发生在中国，面对中国庞大的人口基数，医生的数量将远远跟不上医学影像数据的增长，而人工智能的到来可以有效弥补缺口。

最近，创业邦（微信搜索关注：ichuangyebang）了解到一家创业公司――汇医慧影，这家公司在2015年创立，从医疗影像角度切入并结合了人工智能，选择用长链条的方式布局影像行业。

“我们希望通过新技术、新服务跟各个机构共同建造一个新的生态。”汇医慧影CEO柴象飞说道。

汇医慧影目前已获数千万元A轮融资，合作医院超过400家，已获得11个软件著作权，4个发明专利，今年已申请2个国家自然科学基金以及2个省级自然科学基金和2个科技部的重点专项。

云平台实现“三端互联”

汇医慧影利用人工智能打造智慧影像平台，用以提高医生诊疗效率与准确度，解决部分地区医患资源不匹配的问题。目前其产品已经覆盖影像云平台、放疗云平台、电子胶片、常规阅片外包服务、疑难大病专家会诊及医生集团等六大模块。其中，常规阅片外包服务可帮助影像中心实现影像线上诊断，从而实现分级诊疗。

从IT的云系统出发，平台已实现医生端、患者端、医疗机构端的“三端互联”。所有的功能都可在手机、电脑、平板电脑端实现。

医生端，平台会为其提供病例管理、医生在线讨论、专家学习等服务。柴象飞说，平台已经实现电子化胶片，可以直接把数字化的信息还原给患者。

患者端，可让患者向专家进行咨询并获得实时解答，平台还会为患者提供影像共享和健康管理服务。

医疗机构端，可以通过平台对接专家资源、存储并备份影像、跟踪用户并享受增值服务。

相比于影领、iDoctor、锐达影像等平台，汇医慧影的优势在于利用了分布式云平台。其利用压缩、TCP优化等技术，让平台的云技术实现了同传同看的效果。读写分离、分布式部署等实现了全国各地上传、阅片。

据柴象w介绍，平台对胸部X光片表现出的气胸、肺结核、肿块的自动诊断准确率已经达到95%，对脑核磁影像表现出的肿瘤的自动识别率超过85%，对胸部CT影像表现出的肺结节的识别率超过85%。

扩充数据维度，让AI在医学影像领域得到更好的应用

柴象飞曾在美国斯坦福大学癌症中心、荷兰癌症研究所和比利时鲁汶大学放射科三家世界顶尖的医学影像机构学习和就职，具有丰富的临床知识，掌握了医学影像的分割、存储、压缩和管理的核心技术。

他认为，医学影像是人工智能与医疗领域结合中最可行且是可能最先走出来的领域。

具体到实践中，医学影像基本需要做三件事：一是需要优化深度学习的方法，二是积累大量的优质数据，三是高性能的计算环境。“如果三者配齐，就会让训练模型达到一个相对自我学习和不断提高的状态。”柴象飞告诉创业邦（微信搜索：ichuangyebang）。

所以在技术层面上，汇医慧影将影像云、阅片服务以及智能诊断相结合，通过阅片获取结构化的数据，提供给深度学习引擎进行计算，并且将计算机学习后的结果使用在医生的阅片流程中。当计算机出现误判时，医生会纠正诊断结果并将结果反馈入系统，让系统进行二次学习。“通过这样一个在线学习的闭环，我们将持续更新有效数据，持续提高算法的精度。”柴象飞说。

篇3

根据我国《医疗器械监督管理条例》的规定，医疗器械是指单独或者组合使用于人体的仪器、设备、器具、材料或者其他物品，包括所需要的软件。

国家食品药品监督管理局根据产品的安全性和有效性，将医疗器械分为三类：

Ⅰ类，是指通过常规管理足以保证其安全性、有效性的医疗器械；

Ⅱ类，是指对其安全性、有效性应当加以控制的医疗器械；

Ⅲ类，是指植入人体；用于支持、维持生命；对人体具有潜在威胁，对其安全性、有效性必须严格控制的医疗器械。

根据具体用途不同，又可将医疗器械细分为以下十二大类（见表1）。

二、行业背景

（一）国际医疗器械行业背景

2009年全球医疗器械市场规模已经达到2900亿美元。在世界范围内，医疗器械市场长期由大型跨国公司所垄断。2009年全球销售额排名前十的医疗器械公司如表2所示。

由表2中数据可以看出，排名第一的强生是医疗器械领域当之无愧的霸主，其它主要竞争者如西门子、通用、飞利浦和雅培等，虽然并非专业的医疗企业，但在医疗器械领域同样占有重要地位。专注于细分行业产品的公司如美敦力、百特医疗和波士顿科学也同样收入不菲。

目前，全球药品和医疗器械的消费比例约为1 ∶07，欧、美、日等发达国家和地区已达到1 ∶102，全球医疗器械市场规模已占据全球医药市场总规模的42%，并有继续扩大之势。在人口老龄化压力和新兴市场医疗需求持续增长背景下，近年来世界各国对医疗器械的需求一直保持着高速增长。从2006年至今，美国医疗器械市场保持9%的年增长率；2008年日本医疗器械市场规模已达到1142亿日元；已进入老龄化社会多年的新加坡，近年来医疗器械销售额每年上升18%左右。据Kalorama Information预测，2011年全球医疗器械市场规模将达到3120亿美元，并且未来几年将会以4%～6%的速度增长

从风险投资公司的角度来看，由于国际经济形势变化较大，加之医疗行业本身的风险较大，2010年风险资本对于医疗器械行业的风险投资相对谨慎。美国2010年风险资本投资医疗器械行业总额为23亿美元，同比下降了9%。根据产品实际情况，美国风险资本更看好已在欧洲获得批准、相对风险较小的产品，融资主要用于国内试验以及FDA批准。具体细分领域集中在心血管产品（如TriVascular的血管内支架、CardioMEMS的心衰压力测试系统）、家用医疗（如Home Dialysis Plus的家用肾透析设备）和医疗信息（Theranos的医疗IT系统和个体化用药）等领域。

（二）中国医疗器械行业背景

截至2009年底，中国实有医疗器械生产企业13876家，其中：Ⅰ类3696家，Ⅱ类7869家，Ⅲ类2311家，全国持有《医疗器械经营企业许可证》的企业共有155765家。目前我国可以生产47个种类、5000个品种、30000余个规格的医疗器械产品，生产能力基本能满足全国各级各类医院的基本装备需求。

根据国家发改委公告，2010年，我国医疗器械行业资产规模超过1000亿元，同比增长近20%，市场地位已跃升至世界第二位，仅次于美国；累计完成固定资产投资200多亿元，同比增长50%左右，是医药产业中同比增幅最大的行业。由于销售情况出现好转，我国医疗器械行业盈利显著增长，全年累计实现利润总额近115亿元，同比增长20%左右。根据海关数据，2010年我国医疗器械进出口总额达22656亿美元，同比增长2347%。其中，出口额为14699亿美元，同比增长2005%；进口额为7957亿美元，同比增长3035%。出口额和进口额同时创造历史最高记录，进口增速高于出口增速103个百分点。总体来看，2010年我国医疗器械对外贸易继续保持较大顺差，累计贸易顺差额达6742亿美元[1]。这表明国际市场对我国医疗器械产品的依赖程度越来越高。

尽管我国医疗器械行业在十一五规划的收官之年取得了不错的成绩，但是行业内仍存在着一些需要引起高度重视的问题。在国际医疗器械市场中，高端产品市场份额一般占55%，中低端产品占45%。而我国医疗器械市场的基本构成为：中高端产品仅占25%，而中低端产品则占75%。虽然我国在多种中低端医疗器械产品如卫生材料、一次性医院耗材、输液器、B超、呼吸机、普通手术器械和激光类手术器械等方面，产量均居世界第一，然而，这些产品均为高耗能、低附加值产品，这类产品相对依赖较低的原料价格和人力成本，容易受到原料、劳动力成本上升的影响。从企业构成来说，我国医疗器械生产企业中，小型企业数量占比较高（90%左右），且整体技术水平不高，缺乏新产品研发投入，仅能依靠低价在国际市场竞争。

由于医改政策向基层医疗机构的倾斜和医保覆盖面的扩大，由医院设备的巨大缺口产生的市场空间十分可观。据卫生部数据显示，目前我国2000多所县医院、5000多所中心乡镇卫生院和2400所社区卫生服务中心及3万～5万所村卫生室装备配置平均缺口达30%。尽管在中国市场上，外资巨头占据了高端医疗器械市场的80%，然而外资企业一家独大的情况并不存在。因为想在中国市场立足，仅仅依靠品牌和产品并不能掌控市场，还需要推出适合中国市场需求的新产品、主动和经销商合作、加强售后服务解决方案等。中国医疗器械市场正处于转型期，呈现出外资巨头与本土龙头企业相互向对方势力领域渗透的格局。我国已有多地先后建立了专业发展医疗器械的医疗产业园区，以促进产业转型和升级。例如2011年4月，江苏常州武进区西太湖国际医疗产业园引进建设了总投资额达50亿人民币的高端医疗器械产业基地，并配套建设国际会展、物流、信息、产学研服务、检测等6大中心，设立共享GMP仓库和实验室，形成医疗器械科研、转化、生产、展销多功能基地。

从风险投资角度来看，2010年，医疗健康产业名列IPO数量最多的四个行业之一，以截至创业板上市一周年的数据来看，各行业企业IPO平均账面投资回报率最高的行业是医疗健康，平均投资回报率为1868倍。在此背景下，各类医疗健康产业基金先后成立，项目争夺战硝烟四起。

三、行业政策

我国实施了国家基本药物制度建设并加强药品价格管理，药品利润明显下降；与此同时，国家加大对医疗基础设施的建设和投入，将对医疗器械市场产生利好。医疗器械科技成果一般需要3-5年的转化期，上千万的投入，因此普及型器械的发展需要国家有关部门以政策、资金等加以推动，帮助企业走完全程。政府采购导向对促进本土医疗器械行业发展相当重要，随着新医改方案的实施，把替代进口产品的国产产品列入医保范围，会给本土企业带来更多成长机会。基于此背景，国家先后出台了多项政策来扶持国内医疗器械企业的发展。

（一）卫生部公布《医疗卫生机构医学装备管理办法》

2011年3月，卫生部了《医疗卫生机构医学装备管理办法》的通知，旨在加强医学装备采购管理。《管理办法》的出台为今年医疗器械行业的有序健康发展提供了政策支持[2]。《管理办法》强调，未来医疗卫生机构须加强医学装备采购管理，未纳入集中采购目录或集中采购限额标准以下的医学装备，应当首选公开招标方式采购。据此推测，未来低端医疗器械市场竞争将会愈演愈烈，价格和利润也将无法保持原有水平，而产品独特、技术门槛较高的企业将在招标中具有更强的议价能力。

（二）卫生部启动耗材集中采购

2011年卫生部重新启动高值耗材集中采购系统。高值医用耗材是指对安全至关重要、生产使用必须严格控制、限于某些专科使用且价格相对较高的消耗性医疗器械。

2004年，卫生部曾在北京、上海、浙江、广东等8省市进行高值医用耗材集中采购试点工作，目的是挤掉流通环节的价格水分，减轻患者的医疗费用负担。试点的范围为普遍使用的心脏介入类医用耗材、心脏起搏器、人工关节三大类产品。经过集中采购，耗材价格确有下降：心脏介入类耗材降价376%，心脏起搏器降价152%，人工关节降价243%。2007年，卫生部了《关于进一步加强医疗器械集中采购管理的通知》[3]。《通知》规定，“甲类大型医用设备配置工作由卫生部审批，其集中采购由卫生部统一负责组织。心脏起搏器、心脏介入类等高值医用耗材临床应用的医疗机构少，各地采购价格差异大，价格虚高问题较为突出，由卫生部统一负责组织。”2008年，卫生部进行了第一次高值医用耗材集中采购，这也是卫生部第一次大规模采购医用耗材。这次集中采购，实现了部分医疗器械产品的全国统一价格，为全国制定统一的医疗服务收费价格奠定了基础。

卫生部集中采购，将减少企业产品进入终端销售的流通环节，产品价格预计会有明显下调，这将对企业利润产生影响。集中采购有利于降低药物和器材的价格，但在执行过程中有可能走偏，出现例如“中标死”等问题。同时，如果卫生部集中采购要求降价，可能促使外资企业的产品降价，从高端市场向中低端市场进军，这将会对国内中低端产品生产企业构成巨大威胁。

（三）新医改国家将投入千亿巨资装备县级医院

据测算，目前我国2000余所县医院装备配置平均缺口达30%，西部地区甚至超过50%。县乡村三级农村卫生服务网络和城市社区卫生服务机构的建设投资总需求已达1000亿元（含设备投资），这包括全国2000多所县医院、5000多所中心乡镇卫生院和2400所社区卫生服务中心及3万～5万所村卫生室的建设。截至2010年6月底，中央专项投资200亿元已分3批下达。

依此政策，首先，基建行业的水泥、沙石、门窗、上下水管件和瓷砖、玻璃、灯具等医疗机构常用、必需设备行业以及新兴低碳行业将明显受益。由于县乡村建设的地域性等特点，一些地方性的中小型企业由于价格和运输成本等优势，在政府招标采购中胜出几率更高。

其次，中低端医疗器械产品将获得巨大市场空间。卫生部明确表示，此轮县医院建设必须全部装备CT，部分经济发展和诊疗水平较高的地区可以配置核磁和直线加速器，三类设备将纳入国家大型医用设备管理。其中CT选择16排以下（含16排），核磁选择10T以下，直线加速器选取普通、三维适形和立体定向放疗设备。

四、投资重点关注领域

2007 年到2010 年，我国医药制造业的年销售收入增长保持在20%左右，已经成为国民经济中发展最快的行业之一。医疗器械是医药制造业的一个重要分支，随着人口老龄化进程的影响，医疗器械将随着整个医药大行业的发展迎来巨大的市场前景。

面对形形、千差万别的医疗器械，究竟哪些领域值得投资呢？根据我们的分析，未来以下细分子行业将是医疗器械行业中最值得投资者关注的：

（1）社区、家用医用电子诊疗仪器：适用于社区快速诊断的POCT类仪器，家庭用小型、多功能、快速诊断治疗仪器。

（2）可替代进口的大型医学影像设备：如高场强CT、MRI、高精度内窥镜。

（3）人性化康复辅具：设计人性化、细节周到、使用方便的家用康复辅具。

（4）临床检验分析设备和试剂：能够快速给出可靠的临床生化检测结果的设备及配套试剂。

（5）肿瘤放化疗设备：超声治疗、光学治疗、激光治疗等专业设备。

（6）医用生物材料：生物相容性性能极佳的人工骨、口腔填充材料、人工皮肤、人工器官、血管支架、心脏起搏器等。

（7）系统性医疗信息软件：远程医疗、个人电子信息整合与医疗资源对接等软件。

下面将逐一详细介绍这七个重点细分领域的行业、市场和技术方向。

（一）社区、家用医用电子诊疗仪器

社区、家用等电子仪器属于医用电子产品中的一类。

医用电子产品最主要的应用范畴是快速诊断与治疗，由于医疗需求的增长医院等医疗基础设施不能满足现有需求，将医疗装置与电子技术相结合研发成可居家使用的小型医疗设备，可以让人们随时监测健康状况并及时采取治疗措施，既节约了医疗资源，又有利于病人自身健康，再加上设备小巧、使用便携，将有可能作为消费性电子产品走向市场。

家用医疗电子设备将是21世纪前十年最具发展潜力的产业之一。曾出任布什和克林顿总统经济顾问的保罗·皮尔泽也指出“保健产业蕴含着兆亿美元的商机”[4]。根据BCC Research的最新调查报告，至2012年，全球家用医疗设备市场规模将达到204亿美元，仅血糖测量仪就有89亿美元的商机。其他包括辅助复健、治疗、监视等有益健康的家用医疗装置也将有大幅增长。报告还认为，人口老龄化是推动家用医疗电子发展的主力之一，家用医疗电子市场的销售额区域性分布也印证了这一观点，已进入老龄化社会的美国与加拿大、欧洲、日本等国，占有全球家用医疗电子约70%的市场，包括中国在内的其它国家仅占约30%。

目前在全球范围内，家用医疗电子市场主要被强生、罗氏与拜耳三大龙头所占据，并且都拥有超过10%的市场占有率。其他包括微软、英特尔、飞利浦等半导体、硬件与软件厂商也开始逐渐将焦点转移到家用医疗电子市场。涉及领域包括便携式设备（诊断影像、氧气治疗和病人监护）、家用设备（生理监视器、疾病管理、康复、遵守监督和医疗信息终端）、安全设备（耗材鉴定和数据保密）以及无线技术等。

据国内数据统计，2010年中国家用医疗器械产品总销售额仅有140亿元，仅占国内医疗器械市场总销售额的14%，而在国际市场上这一比例一般在25%左右，由此可见，我国家用医疗器械产品有着巨大的发展空间。

未来家用便携式医疗设备技术将向以下方向发展：

1.小型化、低成本。为了方便携带和使用，需要产品小型化。因此，未来家用医疗设备可能会尽量采用SoC、SIP（系统封装）或高密度模块。然而高密度集成有一些技术困难有待突破，例如把多传感器放在高密度的范围内时，信号会互相干扰，参数较多，处理困难等等。同时家用器械成本不能过高，否则一般家庭将无法负担，产品市场会受限。

2.低功耗、智能化、信息化。由于人体的生理周期长，有些检测可能需要几小时甚至几十小时的时间，因此需要医疗器械超低功耗。同时，为符合数据采集处理、体内控制、远程医疗等要求，未来家用医疗器械将向智能化和信息化方向发展。例如重庆金山公司的胶囊内镜，可通过口服胶囊代替常规内窥镜检测，在体内每分钟拍照1～2次，并通过无线把图像传输出来，可以持续8小时，对病人损伤小、无痛苦。进入体内的仪器还要符合体外可控性，这就需要体内与体外通信，例如低功耗的无线信号发射和接收。

（二）医学影像设备

医学影像设备包括超声、X线、CT、核磁共振、内窥镜等设备。

根据市场调研机构Karolama的报告，由于市场需求的稳定增长和各国对医疗行业投入的增加，从2010年开始全球超声设备行业将以6%～8%的年增长率持续增长，2012年将达到50亿美元。另一份来自IMS的数据表明，到2012年中国国内超声诊断设备销售额将达到62亿美元。超声医学设备包括B超和彩超两种，国内生产超声诊断设备的企业主要分布在长三角和珠三角地区，产品以黑白超声设备为主，同质化严重、企业数量众多、在低端市场竞争激烈。然而在高端彩超市场，跨国公司则占据着绝对的优势，有近90%的市场份额。近年来已经有一批拥有研发实力的国内领先企业开始推出高端产品，如便携式彩超等。从技术发展的角度来看，超声设备技术含量体现在数字3D影像、多普勒造影、造影剂技术、软件系统升级、仪器便携性等方面。

CT是电子计算机X射线断层扫描技术的简称。CT设备的技术优势主要体现在检测器多列化、数字化、高分辨率、高扫描速度、计算机运行速度等方面。由于政府对医疗投入的持续增长以及医院X光机设备向数字化方向发展，中国医用X光机设备市场每年将以93%的年复合增长率增长，到2012年将达到873亿美元的市场规模。跨国公司在高端X光机（心血管、胃肠机，移动C臂以及DR）市场占据主导地位，目前超过80%的DR产品都是由跨国公司供应。由于三级医院对于X光机产品的选择有着严格的要求，国内企业在高端X光机方面很难与跨国公司竞争。本土企业更多的以较低的产品价格在相对低端的市场进行竞争。

核磁共振成像既是科技界炙手可热的重点跨学科领域之一，又是高科技技术被广泛应用于医学及生物医药领域。用于人体的核磁共振装置依其磁场强度可分为高磁场与低磁场两大类型。前者一般为15-30T，价格在15-3百万美元，而后者一般为02-05T，价格在50万美元左右。低场机由于价格优惠更适用于中国、印度等发展中国家的普及，缺点是性能不如高场机。据预测，随着临床应用，包括神经、心血管和乳腺影像的增长，到2015年全球MRI设备市场将增加到74亿美元。目前全球MRI市场仍由飞利浦、通用和西门子主导。

利用内窥镜可以直观显示X射线不能显示的病变，内窥镜领域无论从技术、临床和市场来看，都在不断变化。未来内窥镜技术将向微型化、集成化、远程会诊和远程治疗等方向发展。相关的胶囊内窥镜、内窥镜病理信息远程会诊等领域值得关注。

（三）康复辅具

康复辅具是指能够有效预防、代偿、监测和缓解残障的产品、器具、设备或技术系统，它的理论基础是人、机、环境一体化和工程仿生，是一个涉及面广，与人体特点息息相关，技术要求高的交叉学科。基于巨大的人口基数和老龄化问题，在未来十年内康复辅具市场将快速增长。截至2008年底，我国60岁及以上老年人口已达15989亿，占总人口的12%。我国老年人中，长期卧床、生活不能自理的约有2700万人，半身不遂的约有70万人，82万老年性痴呆病人中约有24万人长期卧床。根据第二次残疾人抽样调查的结果，我国残疾人总数为8296万，占人口总数的634%，涉及26亿家庭人口。

康复辅具产品分为11个主类、135个次类、741个支类，有上万个品种，而这些品种在我国市场上仅能见到约1/5左右。经过近三十年的发展，我国在假肢、矫形器和轮椅车等辅助器具领域已形成产业，制定和了不少相关国家标准和行业标准，但是与整个康复辅具产业相比，仍有许多空白有待填补。

由于尚未建立辅具产品市场的准入制度，没有国家或集团的支持，高技术含量的新产品研发成果很难进行转化，导致了中国康复辅具产品存在市场比较混乱、产品质量参差不齐、商业价值不高等问题。目前康复辅具高端产品主要被国外公司垄断，我国具有自主知识产权的产品较少，自主研发的产品主要停留在技术含量较低的中低档产品，大多只是简单的仿造，产品种类少、技术含量低，无法形成辅具产品的规模化、标准化生产。尽管科研院所研究的相关课题如钛合金下肢假肢组件、肌电假手、2C运动储能脚等均达到同期国际先进水平，但是很多产品从研究院向产业化的衔接还不成熟，难以顺利产业化发展。

辅助技术产品的特殊性在于它们的个体性。每个服务对象的个体特征不同，康复目标不同，则会要求不同的康复产品，有些可以对市场产品进行改装，有些则必须定做。未来康复辅具技术发展方向主要是个体化和无障碍两个方面。

（四）临床检验分析设备和试剂

临床检验分析领域涉及生化分析、生物学检验和实验室仪器行业。其中体外诊断试剂是临床检验分析的一个重要组成部分。2010年全球体外诊断市场规模约为460亿美元左右，我国体外诊断市场规模为17亿美元，年复合增长率在15%左右[5]。临床诊断信息的80%左右来自体外诊断，体外诊断费用占到医疗费用的20%-30%，而我国只有10%左右，未来发展空间巨大。

临床基础生化、免疫检测试剂技术十分成熟，目前国产和进口试剂质量已不相上下，开始逐步替代进口高端产品。从测试设备上来说，高端的诊断设备仍是由进口产品（罗氏、贝克曼、朗道等）占据大半市场份额，在国内三级医院的高端市场占据垄断地位，价格普遍比国产同类产品高1-5倍。国产产品具有价格低、售后服务好的优势，用户集中在二级医院和基层医院的中低端市场。

未来临床检验分析的技术发展方向将向诊断设备的快速化、结果可靠、配套试剂价格低的方向逐步发展。仅做试剂而没有生产设备能力的企业没有竞争优势，同时生产产品同质化严重的企业也将逐渐在激烈的竞争中被淘汰一大部分。

（五）肿瘤治疗设备

2008年，全球有1270万人患癌症，死亡人数达760万。第五届亚太癌症预防组织大会预测，从2008年至2030年，全球新增癌症患者人数将从每年的1240万增至2640万[6]。由于环境污染、不良生活习惯、精神和社会压力等因素，我国患恶性肿瘤的人数急剧增加，统计数据显示，我国的癌症发病率在过去30年增长了80%，肺癌、肝癌、宫颈癌发病率居高不下，已成为我国因疾病死亡的第一大死因。

恶性肿瘤的治疗手段主要是手术切除和放化疗，根据发病部位和病理改变不同，还有超声治疗、光学治疗、激光治疗等方法。

现在约有70%的肿瘤患者可以使用放射治疗手段，常用的放疗设备包括：x线治疗机、钴-60治疗机、医用加速器。中国正在成为世界的加速器工厂。经过三十多年的努力，中国已建成了以生产直线加速器为中心，包括钴60、模拟机、后装机、伽玛刀等治疗主机和剂量仪器、定位设备、模室设备、计划软件、网络系统全套放疗设备的生产能力。中国的放疗设备不仅已占据国内50%以上市场，而且开始出口到发展中国家。此外，对肿瘤患者实施准确定位的热塑膜与碳纤维定位技术、适形铅模块屏蔽技术以及放疗剂量仪、三维剂量场分析系统这些放疗配套设备也在临床广泛应用，所有这些放疗配套设备中，国产设备占有率可达65%-70%。

其他治疗设备理论上优于传统放疗设备，然而由于种种技术条件的尚不成熟，无法大规模应用于临床治疗，只能针对性治疗某些肿瘤，未来在超声、光疗、激光等领域获得巨大技术突破的企业值得我们关注。

（六）医用植入材料与人工器官

生物医用材料是用于对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的新型高技术材料。医用材料应用广泛，分类多，常用的医用材料包括介入治疗器具材料、心血管外科用新型生物材料、骨科内置物、口腔材料、组织工程用材料、载体和控释材料等。

国产骨科材料包括骨折用固定钢板、螺栓和骨水泥等在内的常规材料，由于生产厂家竞争逐渐激烈，使其质量得到大幅提高，同时由于医保费用控制加强，使其近年来增长非常迅速，在2010年首次压倒进口材料，占据国内市场主流。与骨科材料类似，国产心血管支架也逐渐有替代进口产品的趋势。2010年，我国心血管支架类产品年销售额达到150亿元，其中进口支架与国产支架零售额之比为1∶1，表明国产支架已在植入式支架这一高端器械产品市场上站稳脚跟。所以涉足相对技术门槛较低领域的材料企业，关注价值将逐渐降低。

医用材料和人工器官都属于长期性植入装置，与人体的生物相容性是该类产品的核心技术所在，因此国内外医疗厂商正在大力研制各种具有良好生物相容性的新材料，以取代传统高分子聚合物材料，在此方面有所突破的企业才能够占领市场制高点。

（七）医疗信息化系统、远程医疗及相关软件

卫生部统计信息中心主任孟群在出席2011中国数字医院建设高峰论坛暨首届县医院数字化促进改革与发展大会时表示：2010年中央财政专门用于卫生信息化建设的基层卫生信息化专项总计投入了27个亿。数字化医疗及其解决方案已成为这次改革的主角。“十二五”规划提出75%以上的城乡居民都要求建立电子健康档案。到2013年国内医疗IT市场规模将超过160亿元人民币，未来3年复合年均增长率超过26%，而其中的区域卫生信息化投资3年复合年均增长率甚至有望高达45%。

由于看好国内医疗信息化市场，国内外各大医疗企业纷纷进行相应产品的开发，英特尔、IBM、GE、迈瑞医疗、东软医疗等众多公司不约而同地展出了最新的医疗信息化产品，且目标大多剑指基层，展会现场中远程医疗、物联网等新技术的应用已随处可见。国内医疗领域软硬件供应商龙头也开始着手布局健康服务领域。

目前我国已初步实现数字化医疗，但仍存在医疗信息系统不统一的情况，这一现状将在未来五年内得到逐步解决。根据国务院和卫生部相关政策分析，未来医疗信息化将向互联互通、信息共享的方向发展，具备医疗智能化、管理信息化、参与国家信息化统一标准制定的企业，才能在行业内占据长久有利地位，一些小的、仅能提品、无法进行标准化和区域信息共享服务的信息技术企业，将会被逐渐淘汰。因此在医疗信息化行业中，企业规模和现有优势十分重要，新设立的小企业风险将会非常大。

五、总结

从产品构成来说，由于中国人口老龄化日益加剧，老年人群对医疗器械产品，尤其是家用电子诊断治疗仪器等小型医疗器械产品的需求更高，今后中国将与已进入老龄化社会多年的日本一样，需要更多的植入式血管支架、矫形器械、家用电子诊断仪器、心房除颤器、心脏起搏器、各种大型电子诊断设备等。而这些中高端设备将主要从美国、日本等发达国家进口。同时，中国具有全球最强的一次性医疗器械产品的生产能力，如一次性注射器、输液器、输血袋、普通外科器械产品、各种医用纺织品等。在经济和产业转型过程中，中国将仍然占据着低附加值的劳动密集型医疗器械产品出口大国的地位。

此外，因为中国、印度等国家的劳动力成本较低，劳动力技能水平较高，近年来成为欧美医疗器械厂商的产品“外包生产”重要基地。包括通用医疗、西门子、IBM等在内的医疗器械巨头为节约生产成本与运输费用，相继在中国、印度等亚洲国家设立了生产线，直接在当地生产并就近销售。随着跨国医疗器械企业在亚洲生产规模的扩大，今后几年，亚洲国家医疗器械外包业务也将大幅度增加，这一方面会为外包承接企业带来发展机遇，另一方面也有利于提高我国整体医疗器械产品质量和生产人员的技术水平。

不可忽视的是未来我国医疗器械行业发展也将面临一系列负面影响因素。首先是在全球资源紧缺背景下，加之国内经济通胀预期，上游原材料如石油、棉花、电力、钢铁、化工原料、劳动力等成本将维持上涨势头，有可能导致部分企业生产中断。其次，人民币持续升值，对我国医疗器械产品出口利润将带来较大影响。

参考文献：

[1] 国家发改委. 2010年我国医疗器械行业经济运行回顾[EB].（2011323） http：///zjgx/t20110323400831.htm.

[2] 卫生部. 医疗卫生机构医学装备管理办法[EB]. （2011329） http：///gzdt/201103/29/content1833615.htm.

[3] 卫生部. 关于进一步加强医疗器械集中采购管理的通知 [EB]. （2007629） http：///zwgk/200706/29/content666514.htm.

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3D打印必受热捧

3D打印技术完美地契合了工业4.0制造智能化、资源效率化和产品人性化的理念，因此成为广大国家发展的重点。2012年，奥巴马针对美国制造业提出了一系列发展方案，将3D打印列为11项重要技术之一，并联合研发机构、高等院校、制造商，建立了国家3D打印研究所。3D打印是一场制造技术的革命，对中国制造业升级至关重要。我国从20世纪90年代起研发3D打印技术，目前，清华大学、北京航空航天大学、西安交通大学、华中科技大学、北京隆源公司等研究机构与企业，已经在3D打印设备和材料领域取得一定研究成果。2012年10月，中国3D打印技术产业联盟成立，2013年，中国3D打印技术产业创新中心（南京、潍坊、珠海）相继成立。2013年，3D打印入选国家“863”计划，国家将提供4000万人民币作为研究基金来支持3D打印核心技术的发展，北京将投入15亿人民币支持3D打印技术。2015年2月，工业和信息化部下发《国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016年）》，对3D产业的发展做出了整体计划，未来相关产业政策的出台在预料之中。

定制化生产制造

是3D打印主要发展方向

基于3D打印低成本定制化的优势，航空工业、生物医学和个人消费是其最具潜力的应用领域。“十三五”期间，我国3D打印将率先在航空工业领域获得广泛应用。2013年1月，“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”获国家技术发明奖一等奖，我国成为世界上第二个掌握飞机钛合金结构件激光快速成形及技术的国家、世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造且付诸实用的国家，航空部门和汽车制造等工业领域是该类3D打印技术最能发挥优势的领域，未来几年其应用将步入快速成长期。

3D打印在生物医学领域的应用初步显现，目前正在探索的应用主要有假牙和假肢，当3D打印技术与医学影像建模、仿真技术结合之后，还能够在人工假体、植入体、人工组织器官的制造方面得到广泛应用。随着打印设备和打印材料技术的进一步突破、成本的进一步下降，3D打印在个人消费领域（食品、艺术品、个性化物品等）也将得到进一步发展。“十三五”期间，3D打印将深刻影响制造企业的生产方式，引领制造业从标准化和精益化生产步入定制化生产。经过“十三五”的夯实发展，到“十四五”期间，借助网络和信息技术，我国有望初步形成以“个体创意+社区共建+云制造”为代表的新的制造业模式。

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生物医学工程是一门新兴的边缘学科，它综合了工程学、生物学和医学的理论和方法，在各层次上研究人体系统的状态变化，并运用工程技术手段去控制这类变化。其学习内容包括以下几个方面。

1.1医学影像技术

即通过X射线、超声、放射性核素、磁共振、红外线等手段及相应设备进行成像的技术，现还有正在兴起的阻抗成像技术等。

1.2医用电子仪器装备

分为诊断仪器和治疗仪器两大类。诊断仪器主要是用以采集、分析和处理人体生理信号，现在使用较多的是心脑电、肌电图仪和多参数的监护仪等，而通过体液来了解人体内生物化学反应过程的生物化学检验仪器也已逐步完善并走向微量化和自动化。治疗仪器设备则是采用X射线、γ射线、放射性核素、超声、微波和红外线等仪器设备，如X射线深部治疗机、体外碎石机、人工呼吸机等。手术设备如γ刀、激光刀、呼吸麻醉机、监护仪、X射线电视等。现代化医疗技术中还将设备功能更加多样化、复杂化。

1.3生物力学

主要是研究生物组织和器官的力学特性，人体力学特性和其功能的关系。其中包括生物流变学（血液流变学）、软组织和骨骼力学、循环系统动力学和呼吸系统动力学等。

1.4生物材料

即人工器官、组织工程所需要的物质与材料，其大多数是需要植入人体，需要具备耐腐蚀、化学稳定性，需要具有与机体组织的相容性、血液相容性、无毒性。作为材料，根据所需还应满足各种器官对材料的各项要求，包括强度、硬度、韧性、耐磨性、挠度及表面特性等各种物理、机械等性能。需要掌握的知识包括金属、非金属及复合材料、高分子材料的合成工艺条件和表征、成型制备、性能等。

1.5生物效应与生物控制

生物效应是指在医疗诊断和治疗中，光、声、电磁辐射和核辐射等能量在机体内的分布、变化等作用。而生物控制则是机体自身的调节控制现象。采用生物、化学的方法对这些情况加以认识。其他还有介入式诊断、治疗等。生物医学工程最为竞争激烈的领域在医学成像技术上，其中以图像处理、阻抗成像、磁共振成像、三维成像技术以及图像存档和通信系统为主。而对医学信号的处理分析，包括心脑电、五官、语言、心音呼吸等信号和图形的处理与分析，以及神经网络的研究处理也是目前世界各国研究与学习的热点。作为生物医学工程专业的本科学生，将从业于该领域的研究、设备研发及制造、使用、维修养护等。所具备的知识体系是从物理化学基础、工程学到医学，十分广泛，仅四年内进行如此庞大的知识学习，学生将会呈现基础知识欠缺而专业知识也不深入的问题。为此，我们就医科大学、理工科大学、综合性大学各自特点进行了调研与分析，在此基础上，提出了生物医学工程本科学习建立特色课程体系的见解。

2生物医学工程专业人才的培养特色的研讨

我国生物医学工程本科专业分别在医科类大学、综合大学与理工科类大学中均有设置。由于生物医学工程具有典型交叉特性，该专业的毕业生的就业方向有运用医学影像学技术、医学信息学技术等在医院进行疾病诊断及治疗，有运用基础数学、物理、化学知识进行理论创新与实践，更多的是运用工程技术进行医疗器械、设备装备的研发、制造与维护管理等。由于生物医学工程庞大的知识体系，无法由某一个从业人员掌握，需要各方向的协作与合作，由此认为，设置于医科类大学、综合大学与理工科类大学的生物医学工程专业应有各自的特色。

2.1医科类大学生物医学工程专业人才的培养特色

2.1.1人才培养目标

作为医科大学，其专业人才培养具有鲜明的医学特色与优势。医科类大学生物医学工程相关专业的人才，其就业方向更多应以进入医院从事常规放射学、CT、核磁共振、DSA等的操作及计算机操作，运用各种影像、信息等诊断技术进行疾病诊断或治疗，所以其培养的人才首先应学习并具备医学的专业知识，然后才是具备基于医学专业领域需要的现代医疗仪器的研发与使用、管理能力的知识体系的学习，成为拥有工学知识及应用能力的医学应用型、复合型高级人才，毕业后所从事的仍是医药卫生领域工作，在医院设备使用、维护、管理方面起重要作用。因此其课程的设置应该与工科类生物医学工程侧重点不同。如在一般医科大学中都设有生物医学工程专业，以及与此相关的医学影像学专业、医学信息学专业等，其培养目标就应以“培养具有基础医学、临床医学和现代医学生物医学工程（如影像学、信息学等）的基本理论知识及能力，能在医疗卫生单位从事医学诊断、治疗（或信息管理等）和医学成像（或医学信息等）技术等方面工作的医学高级专门人才”为主。相应的培养要求应在于“学习基础医学、临床医学、医学影像（或信息学、医学超声学等）的基本理论知识，受到常规放射学、CT、核磁共振、DSA、核医学影像学、信息学、医学超声等操作技能的基本训练，具有常见病的影像诊断、超声治疗和介入放射学操作基本能力，基本的仪器（装备）维修保养能力”上。

2.1.2课程设置

基于医科大学的特色，其主干课程应注重基础医学、临床医学，同时开设基于医学特色的工学、工程学课程。具体如基础类的基础数学类、物理类、化学类、计算机类，如高等数学、普通物理学、有机化学、生物化学、微机原理及应用等课程，基础和临床医学类课程，如人体解剖学、生理学、诊断学、内科学、外科学、儿科学、妇产科学、药学、中医学、中药学、卫生管理等课程，然后按照各高校侧重设置传统生物医学工程的工学类、工程类课程，如模拟电子、数字电子技术、传感器、数字信号处理、医学图像处理、医用仪器原理、医学影像仪器、检验分析仪器、临床工程学、人体形态学等，部分专业可设置如力学类、机械工程类、有机材料或金属材料类课程。虽然是同一生物医学工程专业，但需要按照本校特色来设置课程，切忌大而全无特色，或各高校均设置同样课程。这是违背了生物医学工程高度交叉学科的学科特色的。

2.2综合性大学工科以及理工科大学生物医学工程专业人才的培养特色

2.2.1人才培养目标

现今综合性大学工科以及理工科大学基本上都设有生物医学工程专业，如北京大学工学院、浙江大学生物医学工程与仪器科学学院、东南大学生物科学与医学工程学院，四川大学高分子科学与工程学院等，各具特色。以东南大学生物科学与医学工程学院为例，其前身是生物科学与医学工程系，创建于1984年。学院的科学研究及学生培养方向就是强调生命科学与电子信息科学学科的交叉与渗透，应用电子信息科学理论与方法解决生物医学领域中的科学问题，发展现代生命科学技术。其人才培养目标在于“培养掌握生物医学工程专业知识，掌握分析与健康相关的生物医学工程问题的方法，并具备综合应用所学知识和方法解决实际工程问题的能力，具备健全人格和远大理想的工医结合复合型优秀人才”。即更加注重于培养工程与医学相结合的复合型人才，这些专业人才的从事的工作更多是在用于医学诊断、治疗的仪器设备的设计、研发及制造、维护等上面。而四川大学的生物医学工程专业的培养目标，按照其特色制定为“以工程为主，以从事生物医学工程教学科研的相关学科为依据，培养从事生物力学、生物材料、人工器官等相关方面的研究、开发、生产的高级专门人才。”，偏向于材料工程学。由此可知，在综合性大学工科以及理工科大学中，生物医学工程专业应更注重工学、工程学内容，其培养目标就应以“培养具有现代医学生物医学工程（如机械、电子、材料、计算机在医学中应用等）的基本理论知识及能力，能在医疗设备相关企事业单位从事设备（或装备）设计研发、制造、维修维护、管理等方面工作的高级复合型专门人才”为主。相应的培养要求应更多的学习工学的基本理论知识，受到常规医疗装备、设备等设计、研发、操作、维护维修、管理技能的基本训练并具有相应能力”上。

2.1.2课程设置

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经过8年时间的发展，甘肃省远程医疗会诊中心网络覆盖医院已由最初的100多家发展到1300多家，织就了全国最大的远程医疗会诊网络，同时，也成为全国唯一一家覆盖乡镇卫生院和社区卫生服务中心的省级远程医疗会诊中心。联接起网络，远在外地的专家教授也可以为地处甘肃乡镇的患者会诊治病了。

《西游记》第六十八回“朱紫国唐僧论前世，孙行者施为三折肱”中写道：朱紫国国王患病，孙悟空为其诊脉，通过“悬丝诊脉”，诊断国王为“双鸟失群”之症。中国传说中的这种“悬丝诊脉”绝技一直透着一股深藏不露的神奇，让人对拥有此高超诊脉技巧的人心怀尊敬。现在，远程医疗通过互联网和通信技术，已经实现了几千公里甚至远在地球两端的人都可以进行诊断，让我国分布不均的医疗资源得以充分利用。

我国地域广大，各省市地区发展不均衡，作为一个发展中国家，各行各业特别是医疗行业，更是发展迅速而矛盾也随之而来。纷繁立起的医疗单位、制药商、医疗器械生产商等之间所形成的泡沫经济网，使医疗行业内为争取利益而将服务商品化、经济化。另外，迅速发展的医疗行业与不够健全的医疗体制之间有矛盾，国家大力扶持让医疗资源过于集中在大城市，而二、三线城市和广大县市乡村医疗资源和环境较差。

因此“看病难、看病贵”成为了近几年备受政府和百姓关注的民生话题。在2015年1月26日《政府工作报告》座谈会上，总理问百度公司董事长兼CEO李彦宏：“你们做远程医疗吗？”李彦宏介绍百度已经在开展相关业务，通过互联网让病人找到最合适的医生，提高社会资源的利用率的答复让总理点头称赞。

远程医疗重构医疗资源格局

远程医疗系统是综合现代通信技术、医疗影像技术、多媒体技术和网络传输技术，提供远距离医学信息和服务，具体包括远程诊断、远程会诊及护理、远程教育、远程医疗信息服务等所有医学活动。

远程医疗系统在业务层面实现多媒体通信系统与医院医疗信息系统的对接；在功能层面实现各联盟医院的视频、音频和数据以及医疗业务的互联互通；在应用层面实现手术室、医疗培训室、诊治室、放射室等科室的全面互通。所要实现的目标主要包括：以检查诊断为目的的远程医疗诊断系统、以咨询会诊为目的的远程医疗会诊系统、以教学培训为目的的远程医疗教育系统和以家庭病床为目的的远程病床监护系统。

这在一定程度上缓解了我国专家资源、中国人口分布极不平衡的现状。我国人口的80%分布在县以下医疗卫生资源欠发达地区，而我国医疗卫生资源80%分布在大、中城市，医疗水平发展不平衡，三级医院和高、精、尖的医疗设备也大多分布在大城市。

即使在大城市，病人也希望能到三级医院接受专家的治疗，造成基层医院病人纷纷流入市级省级医院，加重了市级省级医院的负担，造成床位紧张，而基层床位闲置，最终导致医疗资源分布不均和浪费。利用远程会诊系统可以让欠发达地区的患者也能够接受大医院专家的治疗。另外，通过远程教育等措施也能在一定程度上提高中小医院医师的水平。

同时，远程医疗缓解了偏远地区患者转诊比例高、费用昂贵的问题。我国幅员辽阔，人口众多，边远地区由于当地医疗条件比较落后，危重、疑难病人往往要被送到上级医院进行专家会诊。到外地就诊的交通费、家属陪同费、住院医疗费等给病人增加了经济上的负担。同时，路途颠簸也给病人身体造成了更多不适，许多没有条件到大医院就诊的病人则耽误了诊疗，造成了更大的痛苦。而远程会诊系统可以让病人在本地就能得到相应的治疗，大大减少了就诊费用。

因此近年来，国家对远程医疗应用非常重视，亦不断加大医疗领域的改革和投入。据《中国证券报》研究分析，远程医疗市场规模在2013年达到22.1亿元，同比2012年增长20.8%，预计2017年市场规模达到95.8亿元，其中2015年将是远程医疗快速突破发展年。

IDC最新的《中国医疗服务和健康管理行业IT市场2015年10大预测》也显示，中国医疗服务和健康管理产业在2014年出现了突破式的发展，互联网医疗、移动医疗、健康管理等新的业务模式在经历了多年的孕育之后开始初具轮廓，并且开始冲击传统的医疗服务模式。

IDC中国医疗行业研究与咨询服务部高级研究经理肖宏亮说：“预计在2015年，由云计算和大数据等新兴信息化技术驱动的新型医疗服务模式和健康管理模式将会逐渐成熟，并逐步探索出盈利模式从而迎来更大的跨越式发展。这些新业务新模式将会是传统模式的有效补充，并将非常有效地促进中国医疗改革目标的实现。”

找到痛点提供全面解决方案

远程医疗首先是一个医疗行为，必须由医疗机构和具有医疗资质的人员提供。即远程医疗有两种模式，一种是B2B，就是机构对机构，两个不同的医疗机构的合作；一种是B2C，直接对医疗机构以外的患者提供医疗服务。2015年春节前，广东省第二人民医院成为全国第一家也是唯一一家获得网络医院批准的医院。

获批“远程医疗”让从前只是在医疗机构内部即B2B模式的远程医疗转换为B2C模式，让医疗机构可直接面对患者。“网络医院”的最大看点在于，一直握在医院手中的处方已在通过正常途径流出。这源于2014年8月国家卫生计生委了《国家卫生计生委关于推进医疗机构远程医疗服务的意见》对处方流出“开闸”，其中规定“医疗机构运用信息化技术，向医疗机构外的患者直接提供的诊疗服务属于远程医疗服务。”

在与广东省第二人民医院合作的药店中，患者可通过电脑视频和耳机与在线的医生进行对话，随时拍照上传到系统，供医生查看。同时，体温、血压、血糖等数据也可通过仪器上传，供医生断症。若开具了处方，纸质处方会从药店的打印机打印出来，上面有医生签名、患者病情等信息。通过这张处方，患者可以直接在药房买到处方药。

心医国际数字医疗系统有限公司CTO栗昕认为，国家从2009年开始就对远程医疗进行了很大的投入，但到目前为止大多数远程医疗系统建成后都处于停滞状态，没有真正地用起来。究其原因，更多是应用层面的问题，比如医保政策的配合、会诊/诊断的收费标准、会诊费用的管理等，虽然各省都出台了相关的会诊收费标准，但是大都不规范、不严谨也不统一，有的价格非常低，基本没有办法维持运营。

不久前，在“第五届中国移动医疗产业大会暨第三届智慧医疗健康中国论坛”上，心医国际数字医疗系统有限公司总裁邰从越发表主题演讲认为，远程医疗要解决的核心问题是数据信息的对称性，“专家看到的患者信息应该跟基层医院看到的是一致的，否则就可能发生误诊。”

为保证信息的对称性，他认为医疗相关信息化系统（包括远程医疗系统）应尽可能地遵从相关国内、国外的标准，例如DICOM、HL7、IHE、ICD10、ACR等。传统技术并没有很好地解决信息对称性问题，随着影像技术、检验技术及IT技术的发展，信息和数据的标准正在被推广和普及，信息对称性问题已经基本得到解决。

“以影像产品为例，现在的设备制造商和医疗软件提供商都会遵循DICOM标准。以往电子病历信息是通过手工输入、扫描、投影等方式传送，现在由于有了通用的标准（HL7、CDA），可以把电子病历的完整真实信息传送到专家端。数字病理切片扫描仪的应用保证了病理图像的无损传输，还有远程心电、远程手术示教、远程超声/内窥镜示教等都有相应的解决方案，虽然成熟度目前还没有影像那么高，但基本能解决信息对称性的问题。从技术层面保证了信息的对称性和准确性。”栗昕说道。

但在现实中，更多的远程会诊系统都是通过辅流技术（视频会议中实时传送课件、文档等信号，即使用辅流传输）实现远程视频会议，这在技术上就有两个问题：

首先，传输过来的信息不能保证跟在医院看到的完全一致。虽然现在视频会议可以做到高清，但并不能完全解决色温、色差问题。医学影像等资料也无法保证信息对称性，非DICOM的影像无法进行诸如窗宽、窗位调整等操作，更谈不上三维重建等高级后处理。

其次，更大的问题是，所有的证据文档都在基层医院申请端，专家端什么都没有，一旦将来产生医疗纠纷，就会是一个大问题。十几年前，大家认为远程医疗就是远程视频会议，其实远程视频会议只是远程医疗的一个辅助手段，专家诊断的依据更多是基层医院提供的各种相关检查、检验信息和病历信息。而传统通过胶片扫描仪、实物投影仪等方式传输医疗资料给专家的方式，还是解决不了信息对称性的问题。因此，规范、可管理的流程才是保障。

栗昕说：“只有信息对称性无法保证远程医疗业务的正常开展，合理、灵活的流程设计才是远程医疗业务长久发展的有力保障。”卫生部2010年针对远程会诊业务了《远程会诊系统建设项目管理方案》和《远程会诊系统建设项目技术方案》两个指导性文件。对远程会诊的业务流程做了纲要性规范。

除了规范流程，伴随全联接时代来临，为了方便医患互动、扩大医疗服务范围、提高医疗服务效率和质量，华为智真远程医疗解决方案提供了远程会诊、远程接诊、床边会诊、移动查房、户外应急会诊、手术示教、学术研讨、远程监护、远程探视等远程医疗功能，具备看得清、看得全、体验好、易使用、安全可靠和开放融合优势，并能实现国家、省、市、县、乡多级远程医疗平台之间的信息互联互通和专家资源的共享，从而有效加强基层医疗机构服务能力，提高疑难重症救治水平。

在河南省，华为智真远程医疗解决方案被应用于卫生部远程会诊试点工程的首个项目，构建了一套覆盖省级到县级的远程医疗平台，覆盖全省118个县，有效解决了河南省偏远地区看病难的问题。

在新疆地区，华为远程医疗解决方案也有创新性应用，对内整合本地医疗资源，对外联合北京、上海等地多家著名医院获取更多技术支持，以"外引内联"的方式有效提升了当地的医疗服务水平。

为进一步满足远程会诊的业务需求，华为推出了新一代移动医疗推车，让远程医疗服务实现移动化应用，使得远程医疗能够从专业会诊室走出来，直接延伸到病房患者床边或手术室，可满足远程重症监护、患者托管、教学查房等业务应用，更便捷地服务医患人员。

推车可分主流和辅流同时支持两路高清1080P60帧的医学影像呈现，临场感非常强，小到头发丝的物体细节都能捕捉得一清二楚。内置的医疗图像采集器让接口功能大幅提升，可以同时接入多路医疗视频数据。

推车展台接入演示的医疗仪器包括：心电图设备，电子听诊器，电子耳镜，电子皮肤镜，生命监护仪等器械，这些动态采集到的检查数据都能非常清晰地通过医疗推车集成的视频会议系统共享给另一端的会诊室。

医疗推车还内置了一个医疗工作站可以连接医院的医疗信息系统，将病人历史静态数据（电子病历，CT，影像，检查报告）也一并呈现给远端的会诊室，这样即使不在同一地方的医生也能够身临其境般地与病人交流，看到病人的病理数据，实现远程会诊的目的。

相对于仪器和系统，东软集团股份有限公司旗下的健康品牌东软熙康，更致力于面对不同的医疗体系层级，将远程医疗纳入到医院信息化建设的道路中来。在我国医疗资源分布严重不均的现实国情下，小医院需要通过远程医疗来提高诊疗能力；大医院需要通过远程医疗来更好发挥医院和专家的水平服务于广大患者；医疗卫生的主管部门则希望通过医院信息化建设用远程医疗的手段来改变诊断能力分布不均的现状。

由于远程医疗的实现需要网络通讯技术、计算机软件技术、音、视频压缩技术、医学影像处理技术等众多先进技术的支持，建立标准的服务模式和业务流程，进行远程医疗的质量管理也需要投入大量的人力和物力，加之建设完成的远程医疗中心还可能因为业务量不足而长期处于半闲置状态，远程医疗被看为医院信息化建设的“鸡肋”。针对这种情况，东软熙康健康科技有限公司在推出数字化医疗器械、e-his、e-pacs的基础上，集中软件技术人员、通讯技术人员和影像处理技术人员开始着手构架远程医疗解决方案。

熙康立足于构建一个医院“即插即用”的远程医疗解决方案，以缩短医院远程医疗的建设周期、减少建设投资，降低日常的运营管理费用并保证相关技术方案不断完善和升级：E-hospital PBX能够完成所有需求。医院的e-his、e-pacs只要接入E-hospital PBX就可以升级到具备国际先进水平的远程会诊系统功能。

E-hospital PBX不仅具备普通的网络交换的功能，可以以多种方式接入，还具有数据中心、管理中心和会诊质量控制中心的功能，是一个建立在远程医疗业务流程之上的智能交换设备。

该设备集成了远程医疗中的网络技术、软件技术、医学影像处理技术和相关业务流程，从而很好地解决了医院在实施远程医疗过程中技术人员不足的问题，而将对应诊专家的组织、会诊过程的控制等医院拥有专业人员和专业技术的项目交给医院自行管理，与此同时把远程医疗中和医院的日常运行关系不大的管理项目，如费用管理、会员医院管理等都纳入了E-hospitalPBX的功能范围，避免了因为开通远程医疗业务给医院带来管理上的繁冗。

E-hospital PBX一边接入大型综合医院，另一边接入小型区域性医院。大型中心医院在获得其他医院远程医疗协助的同时可为“会诊中心”受理其他小医院的会诊申请；而小型区域性医院则可通过接入E-hospital PBX获得远程大型中心医院的医疗协助。在保证功能完备前提下，尽量减少医院人力资源占用。

“互联网+”时代的远程医疗

在“互联网+”时代，一切相关的新技术新应用都可以被吸纳进来。结合IDC最新的《中国医疗服务和健康管理行业IT市场2015年10大预测》中的内容，未来远程医疗将有翻天覆地的变化和突飞猛进的发展。

首先，医疗和健康的服务模式正在发生变化

互联网医疗、移动医疗、家庭保健和普通人群的健康管理等新的医疗和健康管理模式，将逐渐与医院的业务对接，医药分离、互联网医药营销、商业医疗保险进入医院，医疗支付方式的变革，生命科学的发展使得生物科技开始进入日常的医疗和健康管理，这些都使医院的管理业务面临巨大的变革压力。

而医院处于上述种种业务变革的中心枢纽，上述变革都促使医院的IT架构进行升级和再造，这不仅是在硬件基础架构方面，同时也包括软件和服务模式。

其次，健康管理新形式不断涌现

利用可穿戴设备和物联网进行健康管理的理念，可以说在2014年获得了广泛的传播。

可穿戴健康管理设备如雨后春笋般推出，服务交付将带动移动应用、云服务以及专业医生的参与，预计在未来的5年中将会产生约200亿元的健康管理服务市场。

同时，O2O业务预计将会在保健业务中快速展开，也使得保健业务、健康管理和医疗服务几个层次开始衔接，为消费者提供全方位的服务。

再次，医疗大数据试点项目增多，覆盖领域范围扩大

未来，大数据将不仅用于商业智能、临床决策支持等数据分析，大数据系统还将成为医疗和健康的管理应用系统，用于未来记录每个人健康、保健、医疗等信息。

与此同时，用于诊断和治疗等系统也是大数据系统的延伸。随着互联网医疗的发展和可穿戴设备健康管理的发展，数据的获取将会取得重大突破；随着医生参与大数据系统建设的深入，数据分析方法也将获得突破。

篇7

(一)国际医药行业发展趋势

1、美欧日控制全球市场，新兴国家市场快速增长

随着经济的发展、世界人口总量的增长、社会老龄化程度的提高，以及人们保健意识的不断增强，全球医药市场持续快速扩大。2005年全球主要国家药品市场规模已达6020亿美元，以7%的速度继续增长，远高于全球经济的增长速度，预计2010年将达到7600亿美元。

北美、欧盟、日本是全球最大的三个药品市场，约占全球药品市场份额的87.7%。从增长趋势看，除北美市场增长比较平缓之外，多数区域市场增长迅猛。2005年欧盟市场增速达到7.1%，日本达到6.8%，上升至自1991年以来增速的最高点，拉丁美洲市场增速高达18.5%，亚洲太平洋地区(日本除外)和非洲市场增速为11%，市场规模达464亿美元。中国成为亚洲太平洋地区的最大亮点，增速达到20.4%，连续3年超过20%，预计将在2009年之前成为全球第七大医药市场。

2、大型跨国集团推动医药经济全球化

目前排名全球前50强的大型医药集团均属美国、日本和欧洲等经济发达国家。这些医药企业凭借雄厚的资本和技术实力，在全球范围内进行了大规模的购并重组，使市场份额增加，市场控制力增强。他们投入巨资进行研发，成果颇丰。通过国际化的市场运作，产品畅销全球。因此，大企业、国际化、畅销产品已成为当代世界医药产业发展的显著标志。

3、国际化分工协作的外包市场正在形成与发展

越来越多的国际医药集团在经济全球化发展的前提下，充分利用外部的优势资源，重新定位、配置企业的内部资源。

为了节省药品研发支出，提高效率，降低风险，推动本土化发展，跨国制药企业将研发网络进一步扩大到临床资源丰富、科研基础较好的发展中国家，研发外包比重不断提高。据预测，2005年全球制药业研发外包(CRO)市场将达到163亿美元，2010年达到360亿美元，年均增长率为16.3%。

由于发达国家环保费用高，传统的原料药已无生产优势，因此，跨国制药企业逐步退出一些成熟的原料药领域，转移到环保要求较低的发展中国家。随着医药制造工艺日趋复杂，为追求企业经营效益最大化，部分企业将生产制造的业务外包出去。2002年全球制药业生产制造外包(CMO)市场规模已达300亿美元，年增长率约为11%。

上世纪90年代以来，医疗器械企业在产品的设计、实验、开发、制造、测试、销售、售后服务等整个产业链各个环节上，重新配置各种资源，调整企业发展定位，实施国际集优化协作分工配套模式，构筑自己的竞争优势，形成了部件制造外包(OEM)、部件设计制造外包(ODM)及生产专业化部件和专业化模块产业。

4、发达国家和跨国医药集团争相发展生物技术

随着以基因工程为核心的生物技术的迅猛发展，全球生物医药产业进入了一个前所未有的全新发展阶段。正如化学医药在20世纪取得的巨大成就推动全球医药产业的高速发展一样，生物医药越来越成为新药创新的主要来源和未来医药产业的发展方向。21世纪将是生物技术世纪，今后的10～20年生物技术产业将进入高速增长阶段，各国政府及众多的大型医药企业，纷纷制定优先发展、重点发展战略，竞相占领生物医药产业的制高点。

5、国际非专利药市场快速发展，竞争加剧

医疗费用增长过快，困扰着包括发达国家在内的各国政府，为了降低医疗支出，各国纷纷鼓励和增加非专利药的使用。随着一些年销售额在10亿美元以上的所谓“重磅炸弹”级药品的专利相继到期，非专利药领域呈现出明显的快速增长趋势。2003年全球非专利药市场为400亿美元左右，年增长率达到20%，远高于专利药市场年增长率，2004年增长虽有所减缓，仍达到10%左右水平，预计2008年市场规模达到800亿美元。与我国医药企业产品结构、技术水平和规模相近的印度制药公司，已通过收购等方式进入欧美国家主流药品市场，在国际非专利药市场开拓上抢得先机。一些大型跨国制药也进入到非专利药市场领域，竞争日益加剧。

“十一五”医药行业发展的主要任务

(一)发展现代医药生物技术

21世纪是生命科学的时代，生物医药是未来医药产业发展的重要方向，也是世界各国重点发展的领域。

1、应用高新生物技术推动我国医药产业的优化升级

建立以大学院校和科研院所为支撑、大型医药企业集团为依托的新药研发公共平台，主要发展生物芯片、蛋白质组学等基础上的大规模新药筛选技术，为新药研发提供新的手段，推动我国医药产业从仿制阶段向仿创结合、自主创新阶段过渡。

运用基因重组技术、原生质融合技术进行医药发酵的工业菌种改良和工艺流程优化，提高产率，减少能耗、降低成本，产生效益。

2、加快发展新一代生物技术药物

紧跟世界生物医药技术发展潮流，发展单克隆抗体、细胞因子等重组药物和预防疾病的基因工程疫苗，以及疾病诊断防疫用的PCR、生物芯片等体外生物诊断检测新产品；重点开发长效、口服、肺部给药等新型生物制剂，推动国内生物医药产品的更新换代，抢占市场高端领域。

3、提高产业化水平

重点突破高密度发酵、大规模哺乳动物细胞培养和蛋白质纯化等关键技术，发展在线检测装置的大型分离柱，基因工程和细胞工程专用分离设备，高效分离介质、生物反应器和自控系统及配套生产所需的原辅材料。提升下游产业化技术水平，发展我国生物医药产业。

(二)继续推进中药现代化和天然药物的发展

我国天然药物资源丰富，运用现代科学技术方法和制药手段，开发现代中药新药及天然药物，并实现产业化，发挥中医药特点优势，满足国内外回归自然、崇尚天然药物的需求。

1、制订和完善中药标准和规范，积极开发中药新产品

坚持继承与创新并举，制订和完善中药标准和规范，开发出一批疗效确切的中药及民族药新产品。优先开发有中医药疾病治疗优势的药品，特别是用于治疗肿瘤、肝病、心脑血管疾病、免疫功能性疾病、病毒性疾病、糖尿病和老年性疾病等疗效确切、安全可靠、稳定可控的中药新药；加快发展作用机理明确、技术含量高、具有显著中医药特色和优势的中药复方药物。根据自然条件，遵循“地道药材”原则，加强地道中药材优良品种的选育和规范化、标准化、规模化种植，以及濒危稀缺中药材的人工种源繁育；实施中药饮片生产加工的GMP认证；推进藏、蒙、维、傣、彝、苗药等特色民族药物现代化。

2、重视中药工程装备的开发与运用

针对中药事业的发展，加强技术投入，研制开发适合中药制药技术的配套设备。重点开发单元制药技术及配套设备，新型中药饮片生产工艺与装备，包括提取、分离、浓缩、纯化、干燥、灭菌、制剂、包装及物料传送等生产过程在内的组装式自动化生产线，中药制药工艺参数在线检测和自动化控制系统，中药制药过程质量监控技术。

3、面向国际市场，发展天然药物

参照国际标准，借鉴国际天然植物药发展经验，按照有关国家的药品注册要求，发展我国的天然药物，实现在发达国家的药品注册，进入国际药品市场。优先发展超临界萃取技术、连续逆流循环、大孔树脂吸附等高效活性物质提取分离技术。

(三)加快创新药物和特色非专利药的研制

面对经济全球化带来国际分工的细化，应突出优势、特色发展，坚持有所为、有所不为，把握国际医药市场一批销售收入超过10亿美元的药品专利到期的大好机遇，提早准备，加快产品、产业化技术研发，促进化学药产品的更新换代，加快国际市场开拓，提升在国际医药产业中的分工地位。

1、巩固和提升我国传统化学原料药和普药生产的优势

加大优势化学原料药基地和骨干企业的技术进步，重点攻关酶法、生物转化、膜技术、结晶技术、手性技术等绿色环保、节能降耗的关键性、共性产业化技术和装备；引进、消化吸收国外先进的技术及装备，提高我国原料药的生产技术水平，推动我国化学原料药产业的可持续发展。

2、开发特色原料药

认真分析和把握国际市场和产品专利状况，对市场需求潜力大、发展前景较好、专利即将到期的产品有针对性地提前进行研究开发，仿创结合，在工艺技术上对产品进行二次创新。重点选择抗忧郁类、心脑血管、抗肿瘤、抗病毒、抗艾滋病药物等老年性、慢性、传染性等疾病临床用药。

在国内GMP认证基础上，积极推进进入欧美市场的产品认证，满足国内市场对更高水平医药产品的需求，同时以质优物美、合理价格开拓国际原料药市场，提高产品附加值和出口产品的档次水平。

3、加强创新药物的研制

充分运用现代技术，加强作用机制新、疗效高、毒副作用小的具有自主知识产权和市场竞争力的创新药物的研制。重点开发抗肿瘤药物、心脑血管系统药物、抗病毒感染药物、神经精神系统药物、降血糖药物、老年病药物等。

4、开拓制剂国际市场，改善出口产品结构

加大药物制剂开发力度，提高制剂产品的技术水平，积极参与美国FDA和欧盟的药品注册。针对一些专利准备到期的产品，充分利用Bolar条款，抢先开发、提前申报，抢夺上市先机，争取在国际药物制剂产品上实现新的突破。

(四)分阶段有步骤地发展医疗器械产品及其关键部件

广泛应用计算机技术、数字化技术、信息技术，更新传统医用成像产品，研究新型医学影像系统，及体现我国传统医学方法的舌象脉象分析技术产品。

发展离体诊断仪器设备及其诊断试剂，特别要研究发展用于早期诊断及鉴别诊断的绿色无害的医用成像技术产品及计算机辅助诊断系统。发展自动化或半自动化血液学仪器、生化分析仪器和临床免疫分析仪器以及床旁即时分析仪器。

加快生理信息检测及监护仪器设备的数字化智能化网络化进程，发展作为医学信息数据库和远程医学体系技术支持的医学信息产品；推进医学仪器的模块化专业生产设计。

发展微创、无创的诊治医疗装备器具，发展机器人外科系统及精确治疗设备和图像引导下的定向能量外科新型设备，实现治疗前精确有效预置，治疗过程中精确有效监测控制，解决体内靶区测温控温等关键技术。

发展医用微型智能化系统，机器人外科系统以及加强各类医用传感器、生物传感器、生物芯片技术及相关部件的开发，如X射线数字成像板、微型一次性生物传感器、可植入式连续检测的生物传感器、基因芯片等等。

研制具有生理功能的组织或组织器官的生物替代物、纳米级医用材料和部件，以及生物功能检测设备；发展高技术而操作简单化的家庭和自我护理诊断测试产品。

(五)整合各种资源，培育具有国际竞争力的大型医药集团

继续推进和完善产权制度改革，加快医药行业结构的战略性调整，鼓励优势企业采用联合、兼并、参股、控股等手段，按照产业化、集聚化、国际化的发展方向，加大现有产业资源的整合，培育具有国际竞争力的大型医药集团。鼓励科技型企业向专业化和特色方向发展，形成分工协作，优势互补的合理的产业格局，发挥整体规模效益。支持有条件的企业走出去，以参股控股、并购、租赁、境外上市、设立研发中心或在外在设厂等方式，利用国外先进的生产设备、研发能力和优秀人才，生产在国际上适销对路的产品，主动参与国际竞争。

(六)保护资源和生态环境，坚持医药行业的可持续发展

制定中药资源保护管理条例，严格控制野生药材的采挖，加强生态和珍稀濒危物种保护，保障中药资源的可持续利用，维护生态平衡。采取有力措施抓好化学原料药的节水、节能、节约资源和环境综合治理工作。大力发展循环经济，清洁生产，提高资源可利用效率，尽可能减少资源消耗和废物产生，尽可能回收利用再生资源。

四、政策措施

(一)推进医药自主创新体系的建设，提高持续创新能力

制定积极的财政、税收和政府采购政策，加大对医药科技创新方面的投入，推进建立以企业为主体、科研院所为支撑、市场为导向、产品为核心的、产学研相结合的医药科技创新体系。扶持优势企业的创新能力建设，引导并支持企业建立技术中心，建设技术交易平台，加速科技成果的转化。鼓励企业引进消化吸收再创新，鼓励科技人员创新，实现新药研制从仿制为主向创新为主、仿创结合发展。加快科技支撑体系建设，为原始创新提供重要支撑，打破部门、地区封闭，建立科技资源共享、共用、共建体制，建设一批具有国际先进水平的专业化的研究开发基地，以及与国际标准接轨的新药安全评价、药物制剂技术等研究开发中心。加强国际间的合作与交流，建立国际水准的信息科技平台。完善知识产权保护，以及符合中医药特点的药品评价体系。

(二)优化产业结构与布局，促进各地区医药经济协调发展

住国家实施西部大开发、振兴东北老工业基地、促进中部地区崛起等发展战略的契机，根据各地区生态资源环境状况，按照“突出特点、特色发展”的方针，优化医药产业在全国的总体布局，形成长江三角洲、珠江三角洲和京津冀地区三个综合性生产基地和东北地区、中西部地区若干个专业性生产基地。形成区域相互促进、优势互补的互动机制，促进各地区医药经济协调发展。

(三)鼓励医药产品出口及实施“走出去”的国际发展战略

加强国际合作，研究国外市场需求，建立医药产品出口信息平台。加强医药行业标准与国际标准的对接，指导医药企业境外注册和相关认证。适时调整医药产品的出口退税率。妥善应对国际间的贸易摩擦，建立反倾销预警机制。在“十一五”期间，设立医药制剂产品出口专项，鼓励拥有自主知识产权、疗效确切、国际市场需求量较大的产品出口，提高医药产品的国际竞争力。

鼓励有条件的医药企业以参股控股、并购、租赁、境外上市、设立研发中心或在外在设厂等方式进入国际市场，建立完善的境外投资管理监督机制，简化审批程序，主动为企业“走出去”搭建平台，对重点企业在对外投资信贷、海外投资所得税、信息服务等方面给予扶持。

(四)创造良好的医药行业发展环境

1、推进医药卫生等领域的体制改革

坚持政府主导和市场机制相结合的原则，积极稳步推进医疗卫生体制改革，加大政府卫生投入，解决医疗机构的收入补偿问题，根本改变“以药养医”的局面。

加快城镇职工基本医疗保险制度改革和农村新型合作医疗试点，进一步扩大社会医疗保险的覆盖面。

2、加快医药流通体制改革

进一步规范药品名称管理，实施药品通用名处方制度，建立向社会药店开放的处方管理制度，加大“医药分开核算、分开管理”、药品分类管理的实施和改革力度。

完善药品定价管理，为企业生存发展(科研开发、环保投入等)保留必要的价格空间，按公平竞争、质价相符原则，缩小国产药与合资药、进口药的价差，提高医疗必需、因价格过低而停产的药品的价格。

规范药品招标采购行为，对药品集中招标采购实施过程中不执行招标合同、不使用中标药品、收受回扣、提成、对竞标企业乱收费以及不按规定按时交货或付款等问题，加大查处力度。

3、继续加大淘汰落后力度，制止低水平重复建设

严格把好GMP认证关，对在规定期限内未通过GMP认证的企业坚决依法关停并转。加强环保监督，对污染严重、治理不力的药品生产企业加大查处力度。

加强宏观调控，根据经济发展要求，制定医药产业发展政策，修订和更新工商、信贷投资领域制止重复建设目录以及《外商投资产业指导目录》等，引导行业发展。根据产品和技术发展要求，定期修订产品质量和技术标准，提高技术门槛，淘汰落后的生产工艺、技术产品和装备。逐步建立以技术、经济手段为主，行政手段为辅的适应市场经济发展的行业管理机制。

4、加大对医药科技研发及产业化项目的支持力度

加强金融创新，加快投融资体系建设，推动资本市场的改革开放和稳定发展，发挥风险投资在科技创业和高新医药技术产品产业化、市场化中的作用。

篇8

中国医疗IT市场现状

按发展阶段的先后以及普及程度由高到低，中国的医疗信息化主要分为三类：医院管理信息系统（HMIS）、医院临床信息系统（HCIS）和区域医疗卫生服务系统（GMIS）。其中，HMIS以财务收费系统为核心，HCIS涉及整合电子病历和身体检查资料等临床功能，GMIS则涉及医院之间、中小城市之间或者大城市各城区之间的信息共享。

HMIS在国内的建设已有十多年的历史，较为普及。目前，医疗信息化正在向HCIS支持为主的第二阶段过渡，下一步的重点是推广电子病历EMR（Electronic Medical Record），实现区域内的联网使用，而未来5年，GMIS将成为医疗信息化产业新的增长点。

近几年，随着医患纠纷成为困扰医疗机构的难题，群众对医疗服务效果普遍不满，效率低下、质量差、成本高等问题突出。数字显示，2010年，中国城镇居民人均卫生费用支出达2545元，占其全年可支配收入的13.3%；农村居民人均卫生费用支出达694元，占全年纯收入的11.7%。这种情况之下，信息技术的应用将有效缓解居民看病难、看病贵的问题。HMIS的应用大大简化了挂号、划价、收费、报销等流程，缓解了排队问题。以电子病历和居民健康档案为核心的区域医疗信息系统可以实现患者在不同医院之间的自由转换，减少重复检查，提升医疗服务质量。

与此同时，医疗服务开始向家庭延伸。老年人作为突发病的高发人群，需要借助信息技术手段对病情进行跟踪监测。物联网、云计算等技术的发展，使得带有感应、检测装置、报警和求助系统的便携性医疗设备进入家庭，医院可以通过信息系统实现对患者病情的实时监控。例如东软推出的健康管理平台“熙康”，通过构建全方位的个人健康信息系统，能有效实现远程健康监护的家庭、社区和医院的无缝对接。

面对这一块快速增长的市场，中国企业在医院管理信息化市场虽有优势，但市场整合能力不强。由于中国医院管理体制的特殊性，相比外资企业，中国企业在医院信息化阶段更有竞争力。据统计，在HMIS阶段，外商企业市场份额仅占25%，而中国本土企业达到75%。但由于中国医院管理信息化市场集中度不高，尚未形成一家独大的局面。目前的中国医疗软件市场中，排名前6名的公司只占40%的市场份额。

在软件及服务方面，中国企业实力也稍显不足。据华通医疗研究统计，2007年中国医疗信息化硬件市场份额达70%，软件和服务市场份额仅为30%。预计2012年，硬件市场份额将达45%，软件和服务达55%。因此，软件与服务将成为本土企业未来发展的重点。而国内一些看好医疗信息化市场的大企业，已经将业务重点放在了软件及服务上。这其中的典型事件包括，金蝶医疗斥资1.2亿并购有14年医疗卫生信息化经验的广州慧通、华为“医疗云”战略，为医院提供以云管端为基础的信息化解决方案等。

三足鼎立格局

从实力上看，中国的医疗信息业已形成本土企业与欧美、日本企业三足鼎立的格局。

东软是本土企业中最典型的代表。其医疗信息化业务比较全面，涉及医疗IT业务、卫生行政、医院信息管理、医保、个人健康服务等多个环节。东软在医疗IT领域的业务包括HMIS、LIS（实验室信息管理系统）、HCIS、EMR、PACS等软件解决方案和产品。东软偏重于行业解决方案和嵌入式软件，目前全国3000多家大中型医院都运行着东软的系统，近几年还加大了卫生行政业务的发展力度。

目前东软业务中软件外包占35%，医疗设备占15%-18%，行业解决方案占47%-50%。近来，东软加大数据中心建设力度，旨在构建云计算基础平台和应用平台，建立可扩展的应用架构。目前东软在全国三甲医院中市场占有率达到40%左右，在社保和医保领域的市场份额亦稳居第一。现在备受欢迎的熙康行表和熙康益体机，整合了物联网、互联网、云计算技术以及医疗领域的专业资源，可以动态收集和管理个人健康信息，实现家庭实时跟踪与监测，是东软医疗电子商务由B2B向B2C转型的开始。借助本土化优势，东软还为唐山、郑州、无锡、沈阳、都江堰、海南省澄迈县等20多个城市提供健康城市解决方案，构建起了区域医疗卫生平台和区域的以物联网、互联网为核心的健康服务平台。此外，东软还积极与大型医院和医疗机构合作，向家庭和个人推广健康管理解决方案。

通过并购与战略合作，东软不断拓展新的产品线。例如，与圆刚科技携手开发医疗影像设备的软件和硬件。2011年初，东软斥资1.141亿元收购最好的ERP提供商望海康信73.14%的股份，正式进军ERP市场，创下了医疗信息化行业的最大规模并购纪录。

除了东软，本土医院信息管理软件供应商卫宁软件，势头同样强劲。卫宁软件主要从事医疗及技术服务业务，在HMIS市场占有优势。在其软件系统收入中，医院信息系统的占比超过70%。随着医改的深入，卫宁也逐步进入整体医疗信息解决方案、电子病历等领域。尤其是在2011年7月上市之后，其专业医疗信息解决方案供应商的定位更加清晰，目前在卫生部两批电子病历试点医院中，卫宁软件的电子病历产品市场占有率已达到10%。针对中国基层医疗市场，卫宁软件开发出了SAAS“软件即服务”的新的业务模式。

立足自身优势，卫宁软件通过加大投资、加强合作等方式推进医疗信息化力度，与微软、IBM、HP、华三等国内外知名厂商建立了长期核心合作伙伴关系。截至2009年末，卫宁软件已拥有55家三甲医院客户，在全国722家三甲医院中占7.62%。2010年，业务区域扩展至28个省、市、自治区，2011年营业收入达到1.59亿元，预计接下来几年，增速都将超过30%。

本土企业之外，受中国医改政策利好驱动，外资企业也纷纷进军中国医疗信息化市场，且多以与本土企业合作的方式进入。总体而言，欧美和日本企业在中国医疗信息市场具有优势，与中国本土企业形成竞争三大阵营。

欧美企业在IT系统架构、医疗器械领域方面具备技术优势，在大型数据存储分析、数字医院整体解决方案方面亦基础深厚，借助其在高端市场优势，发力中国基层医疗市场。现在，英特尔、IBM、甲骨文、思科等都在中国成立了专门的医疗行业部门。IBM计划在未来三年内投入1亿美元专项资金，整合IBM在系统集成、云计算、分析和新兴科技等领域的先进技术，实现高品质、循证式的医疗护理服务。在巩固其在高端医院优势地位的同时，欧美企业另一方面也加紧进军中国的基层医疗市场。例如，西门子与浙大中控合作研发针对中国基层医院的全方位的医疗信息化解决方案，GE2011年提出的针对中国农村医疗市场的“春风行动”等。

日本进军中国医疗信息化市场较早，业务集中在以医学影像等临床信息领域，整体影响有限。富士胶片较早进入中国医疗信息化市场，重点推出数字医疗影像业务，NEC主要瞄准高端医院的医疗解决方案市场，日立数据中国（HDS）则致力于为医院提供数据存储解决方案，还协助南京东南大学附属中大医院解决了医院大规模信息、图像信息搜索和动态归档问题。

韩国医疗企业和IT企业在韩国国内医疗信息化领域具有实力，但在中国市场表现不佳。韩国首尔三星医院等医院在医疗信息化领域有优势，但目前未进入中国。以SK集团为首的韩国企业尝试进军中国医疗信息化市场，但商业化应用不多。2011年，哈工大与SK集团合作成立医疗信息技术联合研究实验室，至今尚未产业化。

信息共享和系统整合成趋势

尽管中国医疗信息化取得了一定发展，但总体仍处于起步阶段。下一步，需要政府整体推动，特别是加强整体规划和标准制定，避免项目成为孤岛。

例如，一个完整的HMIS系统，至少需要几千万甚至上亿的投资，国家拨款只占卫生事业支出的10%左右，投入主要靠医院，受赢利影响，医院热情不高。医疗信息化是系统工程，但目前，医院管理信息系统、电子病历、区域医疗信息化平台等都是分开推进，项目间缺乏联系，政府需要制定科学规划整体推进，制定全国统一的标准。

HCIS和GMIS作为“十二五”期间发展重点，信息系统集成至关重要。而HMIS作为内部临床医疗信息系统和区域信息系统的基础，将进一步向集成系统发展，因此必须保持高度的开放性、超高稳定性、可靠性和强大的数据管理能力。随着HMIS与社保、医保甚至银行系统的业务及数据交互越来越频繁，区域医疗信息系统需要解决好医院之间的信息孤岛问题。移动医疗和家庭医疗是未来医疗信息化的发展方向，但都需要与区域医疗信息系统紧密结合。可以预见的是，随着互联网日益强大和3G移动时代的来临，远程医疗会诊已经成为各级医疗单位的强烈需求。

相比外资企业，中国企业在医院管理信息系统领域仍有优势。中国企业在医院管理信息化领域有技术和客户基础，下一步，由临床医疗信息系统模块整合带来的医院管理信息系统升级，给国内企业带来市场机会。政策向基层医疗信息化倾斜，中国企业具有一定的优势。但中国企业业务整合能力不足，未来在技术和软件方面有待提升。临床医疗信息化和区域医疗信息化对企业的系统整体架构设计和业务块整合能力提出了挑战。目前中国企业市场集中度不高，需要加大协同合作力度，以应对强势外资巨头的竞争。

大规模数据集成、整体架构搭建是一些外资企业的强项，是外资企业的市场机会，但由于中国医疗体制的特殊性，外资企业未来需要选择更加本土化的路径。基层医疗信息化是“十二五”建设重点，市场潜力大，但地方政府是其发展的重要推手，因此，寻求与政府合作是切入医疗信息化领域的重要途径。中国的大型医院在整个医疗系统中处于强势地位，外资企业拥有较多的高端客户，需要把握好医院的需求，并通过其向基层医疗机构渗透。（作者系中国三星经济研究院技术产业组研究员）

图表一：

中国医疗IT市场规模（IT花费）

单位：亿元

资料来源：肖宏亮(2011) “中国医疗行业IT解决方案2011－2015预测与分析”(CH8037309T) IDC中国

主要国家医疗IT市场比较

单位：亿美元

资料来源：IDC公司、BMI（Business Monitor International）、UK Trade & Investment

篇9

记者在独家采访王东临时，首先听到了一个好消息：书生集团在美国辛勤耕耘的医疗云市场终于开花结果，有了第一个收费的客户。2015年5月，书生集团旗下的SurDoc公司与美国Med-ShareMobile Diagnostic医疗机构签约，为它提供SurLink医学影像数据安全云分发服务。该项目虽然收费不高，却是对书生安全云的企业级服务能力的认可，也让王东临更加坚定了拓展医疗云服务市场的信心。

书生安全云是在与Amzon、谷歌这样的云计算巨头，以及像Dicom Grid这样的医学成像领域的专业公司的同场竞争中脱颖而出的。在强手如林的美国医疗云服务市场，书生安全云已经占得了一席之地，这是一件令人高兴的事。不过，这背后的辛苦又有多少人了解呢？

书生安全云刚进入美国市场时，是从不需要太多基础的个人云盘业务起步的。从去年开始，书生安全云才涉足企业级服务市场，并将医疗云作为切入点。其实，在医疗行业，书生云是白手起家，并没有长期的技术和实践经验积累。但是，王东临认准了医疗云市场大有可为：美国医疗服务市场规模达到两万亿美元，占全球医疗服务整体市场份额的近40%，近两年刚开始启动往云的方向迁移，市场前景广阔；医疗云市场刚刚兴起，各厂商都在尝试，还没有诞生行业的领导者，这对书生安全云是一个机会；医疗行业是一个对安全性十分敏感的行业，安全性正是书生安全云的最大优势所在。

“我们花了好几年时间研究和思考，才决定进军医疗云市场。对于这个市场，我们舍得投入，而且做好了头几年不嫌钱的准备。”王东临告诉记者。也许正是这股破釜沉舟的劲头儿才让书生安全云跨越了美国医疗云市场的高门槛。

医疗行业人命关天，有非常高的合规性要求，而美国法律对为医疗机构提供IT服务的厂商的要求更是到了近乎苛刻的地步，其监管力度丝毫不逊于金融行业。要为美国医疗服务机构提供服务，IT厂商必须经过严格、复杂的审核流程，其产品必须符合美国的监管条例。书生安全云通过一年多的研发，以及对公司内部流程的梳理和改造，最终通过了美国HIPPA医疗信息安全认证和FDA医疗设备认证。“我们的团队将一半时间花在了解美国法律对医疗行业的监管要求上。公司的每个部门，甚至每个员工都要遵守相关的法律法规。”王东临介绍说，拿下美国医疗行业第一单，标志着书生集团的整体管理水平有了质的飞跃。

针对医疗行业用户，书生安全云主要提供的是IaaS服务，也包括少量应客户需求而自主开发或与合作伙伴共同开发的医疗行业应用。在医疗云方面，美国是全球的榜样。因此，王东临也考虑将美国的成功模式复制到世界其他国家。

由于国情、市场、客户需求不同，书生安全云也不会完全照搬在美国的成功模式。比如在中国的医疗云市场上，书生安全云将采取两条腿走路的方式：一方面提供针对医疗行业客户的IaaS服务；另一方面，以投资的方式与合作伙伴一起参与医疗云市场的竞争。用王东临的话说，医疗云是书生集团准备硬扛几年的重点业务。

打好IaaS根基

有业内人士预测，从2015年开始的未来两三年内，中国公有云市场将重新洗牌，最终只会剩下几家实力最强的云服务商。别人看到的是激烈的竞争和市场洗牌带来的挑战，而王东临看到的却是更多商机。“在云服务市场上有太多机会，我们自己肯定做不过来。所以，我现在将很大一部分精力放在投资上，参与一些与云有关的新项目。”王东临对云服务的市场前景十分乐观。

在中国市场上，书生集团的业务重点是私有云和企业级云盘，其客户群也主要是大中型企业。一方面，书生集团以前有过十多年服务国内政府、金融、大中型企业客户的经验；另一方面，书生集团在安全方面的多年积累和过硬的技术能力，也让它在为大中型客户提供云服务时占据了优势。

许多大中型客户之所以更倾向于建私有云，主要还是出于业务和数据安全的考虑。书生安全云在云数据安全、云存储基础架构和云文档技术方面有重大创新和突破，尤其是在数据安全性和产品性价比方面具有很强的竞争优势。举例来说，书生安全云的云数据安全技术TruPrivacy是书生安全云的自有专利技术，它重新定义了云存储服务的安全性。有了此项技术，用户无需在云端拥有密钥或用户登录凭证，就能够享受云存储的完整服务，包括上传、下载、预览、搜索、分享、去重和密码恢复，即使公开源代码，开放服务器权限，任何人无法从云端窃走数据。

在中国市场上，云盘已为广大的个人消费者所熟知和接受。但是，针对企业级用户的云盘却不如人们想象中那样普及。虽然很多云计算厂商在其企业级解决方案中都增添了网盘的功能，但王东临认为，这就像许多网站都有搜索功能，但是专业的搜索引擎公司依旧是必不可少的，而且引领着整个行业的发展。中国的企业级云盘市场目前还有很多空白要填补。360书生企业云盘是书生集团与奇虎360合作推出的企业级云服务，它针对企业和政府用户设计，全部技术由书生集团提供，旨在满足企业各部门无边界协同办公和信息共享与资源管理的需求，实现办公的云化，帮助用户提高工作效率，降低运营成本。

“从技术的角度看，安全性是我们企业云盘的最大优势。”王东临进一步解释说，“但从公司层面看，一些传统的企业级服务商不具备互联网思维，而一些互联网公司又没有服务企业级客户的经验。书生集团是一个具有丰富企业级客户服务经验的专业互联网公司。这让我们在云服务方面游刃有余。”

在云服务方面，书生集团的根是IaaS。在此基础上，书生集团又视客户需求积极向一些细分应用领域拓展，包括医疗云、视频监控、游戏云、3D渲染、媒体云等。目前，书生集团的云业务还没有盈利，仍处于大力投入的阶段。不过，王东临希望借助云计算这股东风，以及在美国医疗云市场上的突破，再加上多种形式的资本运作方式，快速拓展云服务市场。王东临希望书生集团未来能成为一个收入达数百亿元的大公司。

在中国研发抢国际市场

王东临多次强调，书生集团要作一个源自中国的国际化品牌。与许多先在中国市场打下基础，然后再向全球拓展的中国企业不同，书生集团虽然创立于中国，但其市场开拓是从美国开始，然后再向全球其他市场，包括中国市场扩展。

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随着人工智能技术的不断成熟，人工智能创业的难度逐步降低，越来越多的创业公司加入人工智能的阵营。

2018年被称为人工智能爆发的元年，人工智能技术应用所催生的商业价值逐步凸显。人工智能逐步切入到社会生活的方方面面，带来生产效率及生活品质的大幅提升。智能红利时代开启！资本、巨头和创业公司纷纷涌入，将人工智能拉到了信息产业革命的风口。

如何把握产业动向，抓住风口机会？创业邦研究中心凭借在人工智能等前言科技领域持续研究、洞察的能力，在对国内人工智能创业公司进行系统调研的基础上，推出《2018中国人工智能白皮书》，对人工智能的核心技术、主要应用领域、巨头和创业公司的布局、未来发展态势和投资机会进行了深度解析。

第一部分人工智能行业发展概述

1.人工智能概念及发展

人工智能（Artificial Intelligence， AI）又称机器智能，是指由人制造出来的机器所表现出来的智能，即通过普通计算机程序的手段实现的类人智能技术。

自1956年达特茅斯会议提出“人工智能”的概念以来，“人工智能”经历了寒冬与交替的起起伏伏60多年的发展历程。2010年以后，深度学习的发展推动语音识别、图像识别和自然语言处理等技术取得了惊人突破，前所未有的人工智能商业化和全球化浪潮席卷而来。

人工智能发展历程

2.人工智能产业链图谱

人工智能产业链可以分为基础设施层、应用技术层和行业应用层。

A基础层，主要有基础数据提供商、半导体芯片供应商、传感器供应商和云服务商。

B技术层，主要有语音识别、自然语言处理、计算机视觉、深度学习技术提供商。

C应用层，主要是把人工智能相关技术集成到自己的产品和服务中，然后切入特定场景。目前来看，自动驾驶、医疗、安防、金融、营销等领域是业内人士普遍比较看好方向。

人工智能产业链

资料来源：创业邦研究中心

第二部分人工智能行业巨头布局

巨头积极寻找人工智能落地场景，B、C 端全面发力。

资料来源：券商报告、互联网公开信息，创业邦研究中心整理

第三部分机器视觉技术解读及行业分析

1.机器视觉技术概念

机器视觉是指通过用计算机或图像处理器及相关设备来模拟人类视觉，以让机器获得相关的视觉信息并加以理解，它是将图像转换成数字信号进行分析处理的技术。

机器视觉的两个组成部分

资料来源：互联网公开信息，创业邦研究中心整理

2.发展关键要素：数据、算力和算法

数据、算力和算法是影响机器视觉行业发展的三要素。人工智能正在像婴儿一样成长，机器不再只是通过特定的编程完成任务，而是通过不断学习来掌握本领，这主要依赖高效的模型算法进行大量数据训练，其背后需要具备高性能计算能力的软硬件作为支撑。

深度学习出现后，机器视觉的主要识别方式发生重大转变，自学习状态成为视觉识别主流，即机器从海量数据里自行归纳特征，然后按照该特征规律使图像识别的精准度也得到极大的提升，从70%+提升到95%。

3.商业模式分析

机器视觉包括软件平台开发和软硬件一体解决方案服务。整体用户更偏向于B端。软件服务提供商作为技术算法的驱动者，其商业模式应以“技术层+场景应用”作为突破口。软硬件一体化服务供应商作为生态构建者，适合以“全产业链生态+场景应用”作为突破口，加速商业化。

（1）软件服务：技术算法驱动者—“技术层+场景应用”作为突破口

这种商业模式主要是提供以工程师为主的企业级软件服务。有海量数据支撑，构建起功能和信息架构较为复杂的生态系统，推动最末端的消费者体验。

此类商业模式成功关键因素：深耕算法和通用技术，建立技术优势，同时以场景应用为入口，积累用户软件。视觉软件服务按处理方式和存储位置的不同可分为在线API、离线SDK、私有云等。

国内外基础算法应用对比

资料来源：互联网公开信息，创业邦研究中心整理

（2）软硬件一体化：生态构建者—“全产业链生态+场景应用”作为突破口

软硬一体化的商业模式是一种“终端+软件+服务”全产业链体系。成功的因素是大量算力投入，海量优质数据积累，建立算法平台、通用技术平台和应用平台，以场景为入口，积累用户。亮点是打造终端、操作系统、应用和服务一体化的生态系统，各部分相辅相承，锐化企业竞争力，在产业链中拥有更多话语权。

4.投资方向

（1）前端智能化，低成本的视觉解决模块或设备

从需求层面讲，一些场景对实时响应是有很高要求的。提供某些前端就本身有一定计算能力的低成本的视觉模块和设备将有很大市场需求。前置计算让前端设备成为数据采集设备和数据处理单元的合体，一方面提升了处理速度，另一方面可以处理云端难以解决的问题。

机器视觉在消费领域落地的一个障碍是支持高性能运算的低功耗、低价位芯片选择太少。从低功耗、高运算能力的芯片出发，结合先进的算法开发模块和产品，这类企业将在机器视觉领域拥有核心竞争力。

（2）深度学习解决视觉算法场景的专用芯片

以AI芯片方式作为视觉处理芯片有相当大的市场空间。以手势识别为例，传统的识别方案大都基于颜色空间，如 RGB，HSV ，YCrBr，无法排除类肤色物体及黑色皮肤对识别精度的干扰。借助深度学习，如通过 R-CNN 训练大量标注后的手势图像数据，得到的模型在处理带有复杂背景及暗光环境下的手势识别问题时，比传统方案的效果好很多。

（3）新兴服务领域的特殊应用

前沿技术带来的新领域（如无人车、服务机器人、谷歌眼镜等），对机器视觉提出了新要求。机器视觉可以让机器人在多种场合实现应用。服务机器人与工业机器人最大的区别就是多维空间的应用。目前国内的机器视觉，涉及三维空间、多维空间，其技术基本上处在初始阶段，未来存在较大市场增长空间。

（4）数据是争夺要点，应用场景是着力关键

机器视觉的研究虽然始于学术界，但作为商业应用，能解决实际问题才是核心的竞争力。当一家公司先天能够获得大量连续不断的优质场景数据，又有挖掘该数据价值的先进技术时，商业模式和数据模式上就能形成协同效应。创业公司要么通过自有平台获取数据，要么选择与拥有数据源的公司进行合作，同时选择一个商业落地的方向，实现快速的数据循环。

第四部分智能语言技术解读及行业分析

1.语音识别技术

（1）语音识别技术已趋成熟，全球应用持续升温

语音识别技术已趋成熟，全球应用持续升温。语音识别技术经历了长达60年的发展，近年来机器学习和深度神经网络的引入，使得语音识别的准确率提升到足以在实际场景中应用。深度神经网络逐步找到模型结构和调参算法来替代或结合高斯混合算法和HMM算法，在识别率上取得突破。根据Google Trends统计，自2008年iPhone及谷歌语音搜索推出以来语音搜索增长超35倍。百度人工智能专家吴恩达预测，2020年语音及图像搜索占比有望达到50%。Echo热销超过400万，带动智能音箱热潮。

（2）语音识别进入巨头崛起时代，开放平台扩大生态圈成主流

语音识别即将进入大规模产业化时代。随着亚马逊Echo的大卖，语音交互技术催生的新商机，吸引大大小小的公司构建自己主导的语音生态产业链。各大公司纷纷开放各自的智能语音平台和语音能力，欲吸引更多玩家进入他们的生态系统。

（3）语音识别技术发展瓶颈与趋势

低噪声语料下的高识别率在现实环境使用中会明显下降到70-80%，远场识别、复杂噪声环境和特异性口音的识别是下一个阶段需要解决的问题。

麦克风阵列类前端技术不仅是通过降噪和声源定位带来识别率的提高，带环境音的语料的搜集、标注可用于模型的训练，有助于打造更新一代的语音识别引擎技术。语音巨头已经在布局。

在IOT包括车载领域，云端识别并非通行的最优方案，把识别引擎结合场景进行裁剪后往芯片端迁徙是工程化发展的方向。

2.自然语言处理（NLP）发展现状

（1）多技术融合应用促进NLP技术及应用的发展

深度学习、算力和大数据的爆发极大促进了自然语言处理技术的发展。深度学习在某些语言问题上正在取得很大的突破，比如翻译和写作。2014年开始LSTM、Word2Vec以及Attention Model等技术研究的进展，使DL有了路径在语义理解领域取得突破，并且已经有了明显的进展。对话、翻译、写作新技术成果里都开始逐渐混合入DL的框架。2014-2015年，硅谷在语义理解领域的投资热度剧增。

深度学习能最大程度发挥对大数据和算力资源的利用，语义理解的发展还需要深度学习、搜索算法、知识图谱、记忆网络等知识的协同应用，应用场景越明确（如客服/助理），逻辑推理要求越浅（如翻译），知识图谱领域越成熟（如数据饱和度和标准性较强的行业），技术上实现可能性相对较低。在各种技术融合应用发展的情况下，具备获取一定优质数据资源能力并可结合行业Domain knowledge构建出技术、产品、用户反馈闭环的企业会有更好的发展机会。

（2）NLP主要应用场景

问答系统。问答系统能用准确、简洁的自然语言回答用户用自然语言提出的问题。基本工作原理是在线做匹配和排序。比如 IBM 的 Watson，典型的办法是把问答用FAQ索引起来，与搜索引擎相似。对每一个新问题进行检索，再将回答按匹配度进行排序，把最有可能的答案排在前面，往往就取第一个作为答案返回给用户。

图像检索。同样也是基于深度学习技术，跨模态地把文本和图片联系起来。

机器翻译。机器翻译的历史被认为与自然语言处理的历史是一样的。最近，深度学习被成功地运用到机器翻译里，使得机器翻译的准确率大幅度提升。

对话系统。对话系统的回复是完全开放的，要求机器能准确地理解问题，并且基于自身的知识系统和对于对话目标的理解，去生成一个回复。

（3）创业公司的机遇

1)机器翻译方面：经过多年的探索，机器翻译的水平已经得到大幅度提升，在很多垂直领域已经能够在相当大程度上替代一部分人工，机器翻译技术的商业化应用已经开始进入大规模爆发的前夜。

2)应用于垂直领域的自然语言处理技术

避开巨头们对语音交互入口的竞争，以某一细分行业为切入点，深耕垂直领域，对创业公司也是一个不错的选择。

第五部分人工智能在金融行业的应用分析

人工智能产业链包含基础层、技术层、应用层三个层面。基础层的大数据、云计算等细分技术被应用到金融征信、保险、理财管理、支付等金融细分领域；技术层的机器学习、神经网络与知识图谱应用于金融领域的征信与反欺诈、智能投顾、智能量化交易，计算机视觉与生物识别应用于金融领域的身份识别，语音识别及自然语言处理应用于金融领域的智能客服、智能投研；应用层的认知智能应用于金融领域的智能风控。

人工智能在金融行业的典型应用情况

资料来源：创业邦研究中心

第六部分人工智能在医疗行业的应用分析

1.人工智能在医疗行业的应用图谱

人工智能在医疗行业的应用潜力巨大，目前在健康管理、辅助诊疗、虚拟助理、医学影像、智能化器械、药物挖掘和医院管理等领域均有企业在布局，其中医学影像、药物挖掘、健康管理，辅助诊疗、虚拟助理的应用发展速度较快。

图人工智能在医疗行业的应用图谱

资料来源：创业邦研究中心

2.人工智能在医疗行业的具体应用场景

医学影像。人工智能应用于医学影像，通过深度学习，实现机器对医学影像的分析判断，是协助医生完成诊断、治疗工作的一种辅助工具，帮助更快的获取影像信息，进行定性定量分析，提升医生看图/读图的效率，协助发现隐藏病灶。人工智能通过影像分类、目标检测、图像分割、图像检索等方式，完成病灶识别与标注，三维重建，靶区自动勾画与自适应放疗等功能，应用在疾病的筛查、诊断和治疗阶段。目前较为火热的应用有肺部筛查、糖网筛查、肿瘤诊断和治疗等。

药物挖掘。人工智能在药物研发上的应用可总结为临床前和临床后两个阶段。临床前阶段：将深度学习技术应用于药物临床前研究，在计算机上模拟药物筛选的过程，包括靶点选择、药效和晶型分析等，预测化合物的活性、稳定性和副作用，快速、准确地挖掘和筛选合适的化合物或生物，提高筛选效率，优化构效关系。临床后阶段：针对临床试验的不同阶段，利用人工智能技术对患者病历进行分析，迅速筛选符合条件的被试者，监测管理临床试验过程中的患者服药依从性和数据收集过程，提高临床试验的准确性。

虚拟助理。医疗虚拟助理是基于医疗领域的知识系统，通过人工智能技术实现人机交互，从而在就医过程中，承担诊前问询、诊中记录等工作，成为医务人员的合作伙伴，使医生有更多时间可以与患者互动。医疗虚拟助理根据参与就医过程的功能不同，主要有智能导诊分诊，智能问诊，用药咨询和语音电子病历等方向。

第七部分智能驾驶行业分析

1.智能驾驶行业产业链

智能驾驶行业的中心业务是以Google、百度为代表的智能驾驶操纵解决方案提供商和以特斯拉、蔚来为代表的成车厂商。该类厂商，上接上游软硬件提供商，下接公司和消费者，在整个业务链中扮演至关重要的一环。

产业链上游厂商多为细分技术提供商，如深度学习、人机交互、图像识别和新材料、新制造新能源等。

智能驾驶产业链图谱

资料来源：创业邦研究中心

2.智能驾驶市场分析

伴随着 ADAS 技术的不断更新，推断全球 L1-L5 智能驾驶市场的渗透率会在接下来 5年内处于高速渗透期，然后伴随半无人驾驶的普及进入稳速增长期。在未来的 2025 年无人驾驶放量阶段后，依赖全产业链的配合而进入市场成熟期。预测到2030年，全球 L4/5 级别的自动驾驶车辆渗透率将达到 15%，单车应用成本的显着提升之外，从 L1-L4 级别的智能驾驶功能全面渗透为汽车产业带来全面的市场机会。

按照 IHS Automotive 保守估计，全球 L4/L5 自动驾驶汽车产量在 2025 年将接近 60 万辆，并在 2025- 2035 年间获得高速发展，年复合增长率将达到43%，并在2035年达到2100万辆。另有接近 7600 万辆的汽车具备部分自动驾驶功能，同时会带动产业链衍生市场的大规模催化扩张。

根据独立市场调研机构 Strategy Engineers 的预测，L4 高度自动驾驶等级下，自动驾驶零部件成本约在 3100 美元/车，其中硬件占比 45%，软件占比 30%，系统整合占比 14%，车联网部分占比 11%。按照全球 1 亿辆量产规模计算，理想假设所有车辆全部达到 L4 高度自动驾驶水平，那么全球自动驾驶零部件市场规模在 2020 年将达到 3100 亿美元。

第八部分中国人工智能企业画像分析

随着人工智能技术的不断成熟，人工智能创业的难度逐步降低。创新的大门吸引众多创业企业进入。为了观察行业风向，助力创新企业发展，创业邦研究中心对国内200多家人工智能创业公司进行了系统调研，从发展能力、创新能力、融资能力等多维度指标，评选出“2018中国人工智能创新成长企业50强”。

地域分布

全国88%的人工智能企业聚集在北京、上海、广东和江苏。其中，北京人工智能企业最多，占比高达39.66%;其次是上海，人工智能企业占比达21.55%;位列第三的是广东，人工智能企业占达15.52%。北京以领先全国其他地区的政策环境、人才储备、产业基础、资本支持等，成为人工智能创业首要阵地;华东地区的上海、江苏、浙江均有良好的经济基础和科技实力，人工智能应用实力雄厚，也聚集了一批人工智能垂直产业园;广东互联网产业发达，企业对数据需求强烈，依靠大数据产业链推动人工智能产业发展。

行业分布

从行业大类分布来看，行业应用层的企业占比最大，为56.03%;其次是应用技术层的企业，占比达31.04%;基础技术层的企业占比最小，仅为12.93%。随着人工智能技术的发展，人工智能与场景深度融合，应用领域不断扩展，行业应用公司比重不断提升。在基础层技术方面，国际IT巨头占据行业领先地位，国内与国际差距明显，中小初创企业很难进入。

从行业应用来看，智能金融企业占比最大，为16.92%;其次是机器人企业，占比达15.38%;位列第三的是智能驾驶和智能教育，占比均为12.31%。金融行业的强数据导向为人工智能的落地提供了产业基础，智慧金融被列入国家发展规划中，庞大的金融市场为人工智能落地带来了发展前景。机器人作为人工智能产业落地输出，目前市场需求较大，商业机器人占据较大份额。中国智能驾驶市场在资本推动下进入者较多，企业积极推动应用落地，百度、北汽等大型企业尝试商业化落地智能驾驶汽车。人工智能推动教育个性化落地，相关初创企业涉入教育蓝海，推动智慧教育的发展。

收入情况

收入分布在500-10000万之间的企业最多，占比达49.14%;500万以下的企业位居其次，占比达 26.72%;位列第三的是10000-100000万之间的企业，占比为17.24%。

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投入力度强化：推进医药科技创新进入快速增长阶段

当前我国生物医药产业机遇与挑战并存。生物医药产业面临重大发展机遇，它符合国家政策重点扶持的战略性新兴产业的特点：是以重大技术突破（21世纪科技进展最快的领域之一）和重大发展需求为基础（老龄化、城镇化以及全民医保扩容升级带来的市场潜力巨大，我国医药工业总产值未来五年年均增长率有望达到23%左右，有望由2011年1.25万亿元左右增长到2015年3.6万亿元以上），知识技术密集、物质资源消耗少、成长潜力大、综合效益好的产业；是新兴科技与新兴产业的深度融合，既代表着科技创新方向，也代表着产业发展方向，对未来经济社会发展具有重大引领带动作用。然而，当前我国医药产业主要的挑战是：国产药以低附加值的仿制药为主，缺乏拥有自主知识产权的“重磅炸弹”，与研发基础薄弱、盈利水平较低、资金投入短缺有关。

为加快实现中国药物研究和医药产业由仿制为主向自主创新为主的历史性、战略性转变，推动中国逐步从“医药大国”发展成为“医药强国”，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006―2020年）》将国家“重大新药创制”专项确定为16个重大科技专项之一。按照部署，我国医药体系创新可分为三个阶段：

2008年至2010年，为创新转型阶段，基本形成国家创新体系，期间国家分两批确定970项课题，课题经费53亿元，截至2010年9月底，在专项支持下，全国已有16个品种获得新药证书，41个品种处于三期临床研究阶段；

2011年至2015年，也就是“十二五”，为快速增长阶段，也是建立国家创新体系的关键时期。据悉，中央财政计划下拨资金100亿元，配套资金300 亿元，规划“研制30个创新药物，改造200个左右药物大品种（新增）”。扶持力度明显加大，杠杆撬动作用明显，目标是新药研发的主要技术规范基本实现与国际接轨，研发水平显著提高，与发达国家的差距显著缩小；

2016年至2020年，为跨越发展阶段。我国医药产业的科技创新水平将再上一个台阶，真正成为“医药强国”。

走向先进化、现代化：各领域发展各有侧重，战略重点清晰

《规划》立足国情，突出医药产业发展重点、热点，亮点鲜明。资金支持的重点是恶性肿瘤、心脑血管疾病、神经退行性疾病、糖尿病、精神性疾病、自身免疫性疾病、耐药性病原菌感染、肺结核、病毒感染性疾病等10类重大疾病药物的研发。重点从创新药物研究开发、药物大品种技术改造、创新药物研究开发技术平台建设、企业创新药物孵化基地、新药技术开发关键技术研究和国际合作项目等多个层面构建新药创新体系。在化学药、生物药、中药、医疗器械和材料各细分领域的战略重点也非常清晰：

化学制药：重在新结构、新剂型、仿制和改进

从2006年以来，受制于高昂的研发成本和较长的研发周期，发达国家化学创新药物专利数量减少，而专利保护到期的药物数量较多。由于我国在新药临床试验的人才、成本和资源上有较大的优势，中国正在逐步成为全球药物创新中心，同时在国际研发外包潮流推动下，中国自身软硬件实力正在提升，带动中国制药企业和学术机构研发水平不断提升，在化学制药领域仍有一定的后发优势。

“十二五”期间，重点支持新结构、新靶点、新机制的创新药物研发，尤其是基于新靶标或多靶标的药物、分子靶向治疗药物和化合物改构药物的研究。此外，还将力求在药物缓控释技术上有所突破，研发具有新剂型、新释药系统的创新品种，提高用药安全性、有效性。（相关上市公司有现代制药、亚宝药业、美罗药业等）。另外，化学制剂大品种的改造将提升这些品种的安全性、有效性，同时通过工艺改进，也利于节约部分生产成本。

中医药：药效物质研究、新剂型、大品种二次开发是重点

中医药是我国医药领域最具有民族特色和国际竞争优势的品种。我国拥有丰富的中医药学术资源、久经临床应用的大量方剂资源、庞大的人才资源和中药材资源。国家也将现代中药的研究与开发列为新药创新的重中之重，以保持我国在中医药领域的领先地位和先发优势。

《规划》指出，重点支持有较好的前期工作基础，药效物质和作用机理相对清楚且所治疗病症明确、填补市场空白的复方创新中药研究开发。优先支持多学科协作创新中药的探索性研究。开展中药有效部位、有效组份、有效成分的创新中药研究。

重点突破中药材规范化种植、中药配方颗粒质量标准（利好红日药业等）、中药药效物质研究及中药质量评价等关键技术（利好天士力、康缘药业、益佰制药等现代中药龙头企业）。建立有区域特色的中药研发共性技术平台。重点支持100余个常用中药材品种开展中药规范化种植研究和10余个中药材大品种的深度开发（利好康美药业、紫鑫药业等），开展8~10个新药品种的研发、30个传统中药大品种的二次开发（利好天士力、中新药业、同仁堂等）。

生物制药：与国际一流水平同步快速前进

全球生物制药领域保持着高速的发展。生物药由于国际发展历史并不久，因此是一个具有后发优势的领域。在国际上，生物医药企业是医药创新领域最活跃的群体，但存在产业化能力较弱的局限，成为国际制药巨头并购的对象。通过提升生物技术药物规模化生产和纯化能力，重点创制出具有我国自主知识产权的生物技术新药，有望逐步接近或达到与发达国家同步发展的水平。

《规划》提出：重点支持新结构、新靶点、新机制的创新药物研究。重点开展人源或人源化治疗性单克隆抗体药物、新型基因工程重组蛋白质及多肽药物、核酸药物、基因治疗和树突状细胞治疗等研究。蛋白药物、人源化单抗、大分子化合物、干细胞技术产品等高端生物技术制品是国际创新药物领域的重点方向。长春高新、兰生股份、海正药业、ST中源等上市公司都涉足了以上部分领域。以抗体药物为例，2007年全球抗体药物已占整个生物技术药物市场份额的34.4%，而我国仅为1.7%，远低于全球平均水平。过去11年中，全球抗体药物市场以55%的复合增速高速增长。目前，我国抗体药物市场正处于起步阶段，共批准了14种抗体药物，其中7种为自主研发，市场规模约为40亿元以上。

规划提出，重点围绕艾滋病、病毒性肝炎、结核病等重大传染病，突破检测诊断、监测预警、疫苗研发和临床救治等关键技术，研制150种诊断试剂，其中20种以上获得注册证书；10个以上新疫苗进入临床试验。（相关上市公司有长春高新、华兰生物、天坛生物等）

医疗设备和材料：进口替代和高端化发展是趋势

我国医疗器械市场特别是高端产品基本上被国外进口所主导。《规划》鼓励开展医学影像、医用电子、临床检验、微创介入、放射治疗、激光治疗等高端医疗设备研究，研制生产15项左右中高端产品，培育20个以上具有较强自主创新能力的骨干企业，大幅提高我国医疗器械产业的国际竞争力。作为民生科技的重要组成部分，《规划》在公众卫生和全民健康领域，提出要遴选国产创新医疗器械产品，进行临床评价、示范试用和普及推广（鱼跃医疗、乐普医疗将从中受益）。

《规划》在生物医用材料方面将支持研发新型骨及口腔植入体、可降解血管支架、适宜国人的人工关节、介入人工心瓣及防钙化生物瓣膜、新型人工血管、神经修复材料、可承力骨修复材料、创面快速无痕修复材料等重大产品20项以上，获得关键专利50项以上。推动多学科交叉创新及产业化，扶持培育若干龙头企业。

走向国际化：提升国际竞争力，全面融入国际医药产业链

中国以开放的姿态正逐步成为全球药物创新中心，得益于政府的大力支持、丰富的临床受试群体、庞大的人才库、正在逐步增加的符合国际要求的多中心临床试验基地。“引进来”的开放战略带来了显著的学习示范效应，提升了国内整体创新研发水平的提升。同时，我们正在加快“走出去”的步伐，政府将重点支持一批具有自主知识产权的新药在美国、欧盟等发达国家开展临床试验，包括促进3~5个中药品种进入国际市场。例如，天士力的复方丹参滴丸在美国FDA二期临床的顺利通过为国内中药产品走向国际化起到了积极的示范带头作用。

大量国际品牌药专利的到期为我们带来了产业升级、出口结构升级、融入国际医药产业链的大好国际机遇，我们的药品出口结构将逐步从以原料药出口为主逐步调整为高附加值的制剂产品比重逐步加大，将由国际产业链分工的中游（低端制造）逐步走向上下游（高端研发、营销）。到2012年，全球有大约40多个“重磅炸弹”药品专利到期，每年有大约200亿美金销售量的药品专利到期，对于我国制药企业来讲是一个重大的机遇。一方面，对于一批像恒瑞医药、华东医药、信立泰、人福医药这样技术研发实力较强、产品储备丰富的企业来说，可以通过“抢仿”，与原研厂家争夺更大的市场份额，可以通过“me better”新药的研发进入国际主流市场；一方面，像海正药业、华海药业、海翔药业这样一批企业可以抓住由专利药到期所带来的国际产能转移的机遇，承接国际医药巨头制剂加工的丰厚订单，通过FDA等高规格的国际认证，提升产品研发、生产管理和技术工艺水平。

总之，我们可以充满信心的预见，在未来五年，我国医药产业的国际竞争力和地位将快速得到提升，从医药“大国”走向医药“强国”的目标越来越近。

产业集中化：更加突出增强企业自主研发能力，集中度提升是必然趋势

《规划》指出，“十二五”期间，将“完善新药创制与中药现代化技术平台，建设一批医药产业技术创新战略联盟，基本形成具有中国特色的国家药物创新体系，增强医药企业自主研发能力和产业竞争力。” 目前，我国以企业为主体、科研院所为支撑、市场为导向、产品为核心、产学研相结合的医药创新体系正在逐步建立。在发达国家，以世界医药巨头为代表的先进医药企业掌握了最强大的研发资源和科研人才，依靠强大的科技创新能力和新产品开发能力保持了公司持续高速的业绩增长。而我国，企业科研实力相对薄弱，研发投入相比国外巨头15%的水平，我们的平均水平不到2%，研发型企业也仅为5-8%。政府引导建立了一批企业为主体、产学研结合的创新药物孵化基地，逐步形成了一批持续投入、目标明确、队伍稳定的药物创新示范企业和产学研联盟。通过积极探索，创造条件，以资产为纽带，组建药物研发和产业化紧密结合的实体，推进药物创新成果转化。通过集成创新和引进消化吸收再创新，有望培育若干个工业产值突破100亿元的化学药和中药大企业，工业产值50亿元以上的生物药大企业。

政府对医药研发日益重视，知识产权的保护日益严格，加上新药审批门槛的提高和对普通药品价格的打压使得企业越来越有动力从事真正意义上的新药和技术工艺方面的研发工作，同时，我国具有的较高素质的医药科研人力资源和庞大的总体人力资源规模为从事新药开发和临床试验提供良好的低成本的条件；医药行业的基础设施和配套条件的日趋成熟，大量科研院所提供的前期成果为企业分散了早期风险，资本市场的快速发展都为医药企业从事研发提供了日益充裕的资金。

篇12

在医疗健康领域,关注的热点正在渐渐从最基本的疾病产业向保健产业转变。这二者都是以健康服务为最终目的,但是前者主要是有针对性的“对症下药”,而后者则更倾向于为一般消费者提供更全面的保健解决方案。

美国著名经济学家保罗・皮尔泽(Paul Zane Pilzer)曾是花旗银行最年轻的副总裁并出任布什、克林顿两任总统的经济顾问,在他的《财富第五波》一书中指出:二十一世纪人类面临严重饮食失衡,却人人希望更健康、抗老化,预防胜于治疗,从而开启保健产业的兆亿商机。这是继第四波网络革命后的明星产业,相比疾病产业的被动性,保健事业是主动积极的产业。

世界卫生组织(WHO)在2008年10月公开的一份档案中提到:人口老龄化助长癌症和心脏病病例上升;心血管疾病是全世界主要的死亡原因,听力丧失、视力问题和精神障碍是最常见的残疾原因。

庞大的老龄化群体和慢性疾病患者等群体的现状(换言之,是社会需求和市场需求的现状)使得疾病产业、保健产业中亟需发展应用新的技术和产品。

2.1 世界人口老龄化,对医疗护理产品提出了更高的要求。

随着医疗水平的提高,世界平均人口寿命增加,世界和中国都面临着人口结构老龄化的问题。如根据联合国经济社会部的研究数据(如图 1),到2050年世界60岁以上的老年人将达20亿,约占世界总人口的1/3,其中有79%生活在发展中国家;而中国国家人口发展战略研究报告也指出,我国在2007年老龄人口为1.43亿,占人口比重的11%,但是在2040年左右,这个数字将达到4.3亿,占全国人口的30%。这些数字意味着届时每4个人中将有1~2名老年人,同时也表明针对老年人护理的配套设施将会有很大需求。

近几年来,中国社会老龄化趋势日益明显,也引起了各有关方面的关注。“人口老龄化将伴随21世纪始终”。我国现在虽然还处于劳动力黄金时期,但60岁以上人口超过14%,65岁以上人口超过10%,按照国际社会标准,已经跨进了老龄化社会的门槛。老龄化问题将从多方面给中国社会带来巨大压力和挑战,同时也会带来新的机遇,其中最大的机遇就是老年人群消费所带来的“银发产业”发展。

我国老龄化的趋势及特点如下:

(1)老龄化速度快于全国总人口增长速度;

(2)我国老龄化速度快于世界老龄化速度;

(3)我国老龄化速度快于经济发展速度,呈现了“未富先老”的特征;

(4)经济发达地区率先进入老龄化;

(5)老年人生活质量有所提高;

在目前我国经济发展水平尚处于世界中下水平时,老龄化程度却己进入了发达国家的行列。老龄化的加速对经济社会都将产生巨大的压力。

老人占全球人口的比例越来越高,这助长了与年龄有关的慢性病增加,在发展中国家尤其如此。在世界各地,护理人员、卫生系统乃至整个社会均需作好准备,应付老人持续增长的需求。

1.2疾病特别是慢性病的威胁和困扰日益扩大化,以及家用保健产品需求的加强,对医疗保健产品的便携程度提出了更高的要求。

随着社会的发展和人们生活水平的提高,对一些多发性的慢性疾病、残疾障碍、以及神经功能失调疾病的治疗需求越来越迫切。

心血管疾病是全世界主要的死亡原因,主要是心脏和血管疾病,可造成心脏病和中风。通过健康饮食、经常性身体活动和避免使用烟草,可预防80%以上的心脏病和中风,而为了进一步减少威胁,这些病往往还需要长期的、经常性的检查和治疗。

最常见的残疾原因中如听力丧失、视力问题和精神障碍等,其中许多障碍是容易通过电刺激设备进行辅助治疗的(例如听力丧失和白内障)。这些疾患的总体罹患率较高,需要改善获得治疗的机会和方法,改善患者的生活质量,使人们过上有意义的生活。

另外,神经功能失调是一大类神经系统疾病,高发病率而且重症的帕金森病等运动障碍疾病、癫痫、顽固性疼痛等,导致病人明显残障,造成巨大的经济和社会负担。传统上,神经功能失调疾病的治疗有药物方法和外科手术毁损方法。但是长期服用药物副作用多且难以避免,而由于脑和神经的复杂性和人类认识的局限性,不可逆的手术毁损具有不可预知的恶性后果。

进入21世纪后,随着生活质量的提高,人们健康意识也普遍增强。特别是在医院内“一次性治愈”目标很难实现的阶段下,新的产业应运而生:除了医院的医生诊断,可家用的医疗及保健电子设备的需求明显,如疾病预防和协助诊断、慢性病的长期监测及治疗、特别是老年人护理等。另外,包括慢性疾病的监测和控制、治疗在内,医疗保健需要同时实现在临床上的诊断准确性和日常家用的普及性,以及建立以预防和早期诊断为导向的健康观念。比如对于盲人、癫痫症、糖尿病等患者,传统医疗护理手段所带来的长期的临床生活是社会和病人都无法承担的,而离开了医院又会造成生活质量的下降。于是医疗电子终端产品的普遍发展趋势将主要是便携式、穿戴式,某些特殊方面还向植入式发展,以实现“随时随地”的动态、连续的检测和初步诊断。可以预见在不远的将来,这些便携、可穿戴或植入式的医疗及保健电子设备将给人类的生活提供极大便利,产生重大的影响。

1.3 世界医用市场需求的迅猛发展,将成为半导体市场的重要推动力。

在世界范围内,医疗电子市场连续25年增长,很有可能成为未来(半导体市场的)主要驱动。全球医疗保健费用每年5万亿美元,而中国的医疗保健则消耗了GDP的5%,平均每年增加38%。特别是从全球医用半导体行业的收入来看,医用半导体行业的几个主要的部分预计在未来的5年内年均复合增长率(CAGR)在10%附近。

而另一份来自Databeans (Sept. 2008)的数据则预计在未来5年医用集成电路市场的年增长率将高达14%,甚至高于消费类集成电路(11%)和计算机集成电路(9%)的增长。可以看出,在21世纪医用集成电路的重大革新将会像上世纪80年代的电子计算机、90年代的移动通信一样,成为影响全球半导体市场的主要推动力。

世界范围内的医疗电子市场同时会带动我国的医疗电子产业。比如现阶段我国的“银发产业”刚刚起步,根据中国国家老龄委提供的数据,目前中国老年人用品市场的需求量为4000亿元,到2010年将达到10万亿元,而现阶段全国为老年人提供的产品不足10%,离市场需求差距巨大。而且随着中国经济社会的持续发展,各方面因素将为“银发产业”蓬勃发展提供更加强大的动力。在推动经济增长的同时,老年人生活质量能够提高、身心健康得到保障,借助产业发展也可以缓解老龄化问题给社会带来的压力。

2我国医疗电子产业面临的机遇

医疗电子产业的涵盖领域非常广,包括超声波成像、计算机断层扫描等应用电子设备,以及电子血压计、血糖仪等消费类终端产品都属于医疗电子领域。在我国的电子信息产业中,医疗电子产业是很重要的一环,是最贴近民生的电子信息产业细分行业之一。随着2009年4月份《电子信息产业调整和振兴规划》的出台以及国家新医改方案的公布,尤其是8500亿元医改的投入,我国医疗电子产业无疑面临着广阔的发展空间,这对我国的医疗电子产业将带来积极的影响。而且政策别还强调了要加强在医疗电子产业领域自主创新能力的建设,这无疑为我国医疗电子产业带来了很好的发展机遇。另外,医疗设备行业的高速增长也将刺激医疗电子市场的需求:据预测,当前我国医疗电子市场规模为250多亿元,同比增速在16%以上,超过了全球市场的增长率。

为了更好的应对这个难得的发展机遇,要在如下两个方面有所建树:一方面是在医疗信息系统领域。这一领域迫切需要提高远程医疗水平,以及其所依赖的信息传输和管理技术。另一方面是在医疗电子领域。这两个方面的要求,需要在技术上关注网络标准与便携技术的走势:第一是网络互联操作标准。几年前一些著名国际企业包括思科、IBM、英特尔、三星电子等就成立了“持续健康联盟”产业组织,以进行标准选择、互用性指南的编写等工作。ADI亚太区医疗事业部也认识到“为了适应医疗体系的网络化建设,从长远发展来看互联的数据平台变得非常重要”。第二是便携医疗产品与技术。随着人们健康意识、健康需求及相应支付能力的不断提高,以预防为主和早诊治的指导思想,以及医疗电子随着集成电路技术的发展不断涌现出小型化、集成化、网络化、数字化、智能化的趋势,这些都将成为便携医疗电子快速增长的催化剂。在便携医疗产品中,电子血压计、便携血糖仪、电子助听器等便携式设备占到家用便携医疗产品市场的90%,而便携式多参数监护仪、便携式超声诊断仪、便携式胎儿监测仪、便携式心电图仪位居我国医用便携设备市场前列。此外,基层医疗机构所需的低成本、高可靠性、操作简单的X光机、超声诊断仪、核磁共振设备和计算机断层扫描设备的市场容量也将大幅提升。而这些产品所涉及的智能化、小型化、低功耗、高分辨率的技术都备受关注。

3集成电路技术应用的概要介绍

集成电路技术在医疗电子领域内的应用非常广阔且多样化,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――协助医生判断的(主要是临床使用)相应设备,都包括心电图、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。

小型化、低功耗:通过这些便携、可穿戴、或是植入式的设备,才可以实现人体相关体征信号的动态采集和连续监测,在必要时还可以达到24x7的工作要求;

智能化、低成本:可医院用、家庭用、其他非医院环境用,并通过网络接入等技术实现远程医疗,从而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。还可普及供大范围内的人群使用:如病人用来治疗、健康人用来预防,或老年人用于辅助护理、年轻人用于锻炼健身,可提供早诊治的信息,对人体最小干预(无创/微创),等等。

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,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,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:

(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。同时还对系统的可靠性、外壳包装、集成度和工作寿命等方面有要求;

(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:场景分析、管理方法等;

(5)无线测量技术中的瓶颈: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:

(1)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,以及对传感器的接口进行完善的交互控制就显得尤为重要;

(2)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;

(3)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。可分为基带通信和射频通信,前者大部分是电信号有线连接或是通过人体组织等导电介质,后者主要是用无线电磁波通过空气等介质;

(4)能量供应:对于一般的医疗电子设备而言,体积微型化和延长工作寿命是矛盾的,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。

接下来以几个具体的研究课题项目为基础,针对不同的应用例做更深入的分析,来介绍一下目前国内在如下两个研究方向上取得的一些进展:

1)对较为基本的物理量如温度、脉搏等,待处理的数据量比较少,硬件系统的工作流程也非常类似,可以考虑采用一种具有共性的硬件结构进行实现。同时这些有共性的硬件系统还可以通过一种通信协议组成网络,实现人体区域的传感器网络。

2)在另一些特殊的应用中如人工辅助的听觉、视觉,以及智能内窥镜胶囊等,由于原始数据是语音和图像,过程中会涉及到傅里叶变换、数据压缩等更为复杂的算法,数据运算量相对于简单的生命体征信号要大得多,成为制约低功耗的瓶颈之一。

4实例

4.1 用于体征监测的传感器网络

无线人体区域传感器网络(Wireless Body Area Sensor Networks, WBASN)是一种能够满足前述应用要求的“通用”解决方案。它是进行人体生命要素信息采集与控制的小区域传感器网络,一般主要用于特定人群/人体的长时间健康状况监测、身体健康指标分析等。最典型的应用例为糖尿病患者、癫痫症患者、神经紊乱或衰弱患者,以及慢性心脏病患者等。通过这种网络内的可定制监测,人们可以根据实际需要对身体的一个或多个相关数据指标做连续采集监测,并通过良好人机交互界面进行控制。

1)WBASN的结构

WBASN通常由近人体区域的传感子节点和基站主节点组成。近人体区域包括体表测量、体内测量、探针测量和体检测量等。完成这些测量的传感子节点中包括前端的传感器件/能量转换器件,目标是由对有关健康状况的数据进行测量、处理和交换。基站主节点随时接受区域中每个传感节点的数据,并控制和调配这些传感节点的采集状态、休眠方案等,需要有能力做较大量的数据处理、累计、判断及交换。所测量的数据信息也都是与人体密切相关的,如心电、心率、血压、心音、肺音、血氧、呼吸、温度、加速度等。不同种类的数据采集需要不同的传感器件(能量转化器件,简称换能器),如单导电极、热敏电阻、惠斯通电桥、电流式传感器和3轴加速度计等。所有传感子节点的数据信息通过基站主节点进行统一的融合处理和分析判断,实现WBASN的基本功能。

图 3示出了简要的WBASN结构示意图。整个网络的基本功能是由传感子节点(位于体表或体内的粘附或植入式装置)完成的,如采集血压、温度等信息。这些信息由主节点(体外的便携装置,如PDA等)统一接收后进行数据融合,完成初步判断和处理,还可以给出信息的实时反馈、超限数据的安全警告等。另外,主节点还可以作为“网关”接入到因特网、GPRS等广域网络中,将本地的数据上传到远程服务器供医生远程诊断,实现远程医疗等。如果主节点初步判断后认为需要完成进一步的操作,会再次采集相关信息、给出警告信息或进行干预操作――给药、电刺激等,以实现慢性病护理或及时诊治。虽然这一网络的研究目前还处于实验室为主的原型验证,但是在一些应用中还是会或多或少的发现WBASN的影子:如前不久的“神七”宇航服中就实现了压力、心率、呼吸等传感器,采集的数据统一上传到宇航员之外的接收设备上,然后再发回地面指挥中心进行分析。

2)WBASN的子节点系统结构框图

一个典型的子节点系统结构框图如图 4,包括了传感器和电刺激驱动模块、模数转换器、微控制器MCU、数据流的预处理(协处理)单元、存储器和射频(RF)收发机,其中MCU与传感器模块之间还可以实现可配置的多标准数据接口、电源可视情况采用电池或无线供能方式等等。各模块连接后即可实现相应功能的子节点系统。若将图 4所示的结构进行高集成度的电路实现,就是片上系统(SoC)平台芯片。一种较为简单的平台芯片实现中不含有传感器模块和RF收发机(但包含对应的接口),通过外接(1)不同类型、不同功能的传感器件前端和(2)相同类型的射频收发芯片后,就可以完成相应种类数据信息的采集,进行一些预处理,然后与主节点建立通信并传输数据、接收配置等。还有一种集成度较高的SoC平台芯片中会带有片上RF模块,这样每个子节点系统就只需外接一个传感器芯片即可完成采集、组网等功能。SoC平台的作用是在功能异构的WBASN各个子节点应用中作为一个基础的“通用的”平台。

3)WBASN的子节点系统的设计重点

上述分析表明WBASN的近人体子节点系统的整体设计实现中,应该以超低功耗和高度集成的(SoC)设计为重点。于是就要综合系统的各方面需求,整合设计并实现出核心的数字微控制单元和电源管理单元,以便在达到功能上的灵活性、完备性的同时,实现系统的极低功耗。这些数字系统设计中的关键技术包括几个方面:(1)在各个功能相异的节点休眠间隔不等的情况下进行接入;(2)医疗用途的紧急情况下“给药”或“电刺激”的实时控制实现;(3)星型网络中单跳的组网方式对指令集的优化;(4)无线方式的节点功能更替;(5)兼容多标准的传感器器件接口;(6)电路级的低功耗技术如门控、多电压、异步电路设计等。在我们的研究中,综合考虑了上述方面进行了设计优化。这样还会带来很多其他的好处,如设计成本低、系统扩充性好、针对WBASN应用开发的软件/硬件效率高,等等。

下面针对上述子节点系统设计的几个关键技术进行具体说明:

第一,在低功耗方面,通过对具体实例的分析发现,“工作状态”和“空闲状态”的功耗一般相差20倍甚至更多,所以工作状态下的低功耗优化是首要任务。目前的绝大多数SoC实现方案基本上都是采用各种措施将工作时低功耗达到更低的指标。但是对于WBASN的具体应用而言,子节点通常都会处于非常低的工作占空比,也就是说在整个子节点寿命内的绝大多数时间里,子节点是在空闲状态的。如体温测量可以每1分钟测量一次,每次测量只需要几个毫秒;心率测量也只需要每100毫秒测量几个毫秒,等等。这样,子节点的总能量消耗往往更多浪费在空闲时的状态上。所以对于WBASN的优化需要从工作时功耗和休眠时功耗协同考虑完成,目标是提高电池的能量使用效率。

第二,子节点的实时控制。在许多研究中广泛采用了实时性操作系统(如TinyOS),其实只保证了子节点在工作状态下处理器处理各个任务的实时性。还需要子节点保证网络行为的“实时性”:如用于闭环施放药物的子节点系统,在接到主节点发来的“给药”指令之后应该以最短的反应时间给出操作。这就与低功耗的指标相矛盾:为了更快的反应速度,应该在空闲时采用“侦听”方案或者休眠间隔很短的方案――这样同时增大了空闲时功耗;反之,为了避免该给药子节点的电池能量大都浪费在空闲时状态,应该采用空闲时休眠的方案,并且该加大休眠间隔――这样在主节点开始发送唤醒要求(大多数这种时候都是紧急情况)之后还要等到子节点的下次定时唤醒才能够给出响应,最坏情况下的反应速度为子节点的定时唤醒周期。所以目前这一问题的解决方案就是空闲休眠间隔、侦听时间的折中选取。以具体数据进行分析:在“国内外研究动态”中的ADICOL项目中,胰岛素施放操作的闭环控制是每3分钟定时唤醒工作一次,以保证最坏情况下的给药控制延迟不超过3分钟。而保守情况下(按每天需施放胰岛素10次估计推算)都至少有97%的唤醒是不需要做给药的,这样就浪费了子节点大量的电池能量,降低了有效用能量的使用效率。

第三是功能的灵活性。由于每个子节点系统的RF模块和通讯协议都没有差别,所以通常的设计都主要考虑传感器接口模块的灵活可配置等等。很多现有的传感器件或芯片接口大致分为两种:模拟量(需要SoC提供ADC进行转换)和数字量(传感器自带ADC,仅需要满足相应时序)。已有的相关研究大多是基于这两类接口进行展开的。但是在不同功能的子节点系统内,除了传感器件前端需要采集的物理量类型和接口不一样之外,其软件程序在操作顺序、运算复杂度、处理方法等方面都有区别,SoC本身的软件部分就需要根据具体子节点的功能进行调整。如果在每个子节点设备封装前预先写好软件算法,还需要专门的“烧写”设备。我们的研究中采用一种可由主节点远程配置子节点软件的协议,就可以在满足“软件灵活性”要求的同时不引入其他设备。

4)总结

如前述,WBASN的优化重点在于子节点系统, 而子节点系统的核心是SoC平台。为了保证子节点SoC平台的超低功耗、高集成度、灵活性、高效率、可靠性等,需要SoC平台中的数字系统有完善的功能和异常处理能力、优化的结构、良好的可靠性和能量管理等。

系统内各个传感器设备(或称网络内“近人体节点”)的主要指标可以归结为:系统集成度,小型化/微型化,低功耗电路设计,无线遥感链路和信号处理算法等。除此之外,其他一些指标如服务质量、安全性、多传感器数据融合和诊断支持等也都是世界上相关领域内各研究组正在研究的课题。

4.2 带有植入式处理器的电刺激器

电刺激治疗方法是当今临床和日常的物理康复最常用的、重要的治疗手段之一,在心脏起搏器、人工听觉、人工视觉、脑电刺激等许多领域中有着非常重要的作用。该方法通过将一定量的电流通过特制电极施加到人体组织,实现促进恢复正常的神经传导和调节功能等治疗作用,不仅可起到镇痛、消肿、消炎、脱敏、缓解肌肉痉挛等功效,有时甚至还可以修复、替代某些受损的人体组织和器官。一般的电脉冲刺激时采用无极性微分型指数波形,由电荷相等的正负脉冲波构成,负指数脉冲起神经纤维去极化作用,正脉冲起电荷平衡的作用,可避免组织损伤。集成电路技术,特别是植入式的处理器控制应用在电刺激器中,可以完成复杂的信号处理,同时极大的保证操作的可靠性和无侵害性。

心脏起搏器是最早的医用电刺激仪器之一,它发放电脉冲,通过与心内膜相接触的电极导线,刺激心脏使之激动收缩,以模拟心脏的冲动发生和传导等电生理功能,起到治疗由于某些心律失常所致的心脏功能障碍。心脏起搏器的结构包括脉冲发生器(pulse generator)和电极-导线(lead)两大系统。脉冲发生器由电池、释放与调节电脉冲的电路和外壳构成。脉冲发生器控制起搏节律,犹如整个系统的“大脑”。现在的脉冲发生器是非常小的,一种典型的尺寸为5cm x 5cm x 6mm,重量在30克左右。

在正常的听觉系统中,声音的机械震动通过外耳和中耳之后,会在耳蜗的各处与基底膜发生共振。基底膜的振动带动毛细胞纤毛的振动,产生毛细胞的感受器电位,进而产生听神经的动作电位发放。脑的中枢听觉系统能够根据听神经中不同神经纤维的发放情况判断基底膜的振动情况,进而推断声音的频率成分。在一些患有感觉神经性耳聋的病人内,毛细胞由于多种因素如遗传、疾病等而遭到损伤或者数量减少,无法正常地驱动听神经。而人工耳蜗的基本工作原理就是绕过毛细胞这一环节,直接对听神经进行电刺激。于是这种电刺激的效果就好像是听神经被声音通过正常的基底膜和毛细胞驱动一样。

人工耳蜗只是一种听觉假体,并不能“治愈”耳聋或其他听觉障碍。人工耳蜗的工作是基于耳蜗的不同部分与不同声音频率之间一种规则的对应关系(频率拓扑性质)。一般需要使用更加复杂的处理方法以避免造成组织、电极损伤等一些不良影响。

视觉假体技术也属于功能电刺激的一种。大多数盲人的视觉通路中往往只有一部分发生病变,而其余部分神经组织的结构和功能尚完好。于是就能够对视觉通路的完好部位施加特定的人工电刺激,来兴奋神经细胞以模拟自然光刺激的效果,使盲人产生视觉感受。

视觉假体的工作原理与人工耳蜗相似。视觉假体系统包括一个位于病人体外的视频采集设备(如小型摄像机),视频处理模块,电刺激编码模块和植入到视觉通路特定部位的多电极阵列。由视频采集设备采集到的实时视频图像经过处理,转化为驱动多电极阵列的信号。多电极阵列对视觉神经组织施加一定幅度、波形和频率的电流刺激,兴奋视觉神经元,从而使病人产生视觉感受。

人工视觉刺激器主要包括视网膜刺激器、视皮层刺激器和视神经刺激器。其中视网膜刺激器发展最快。视网膜刺激器是在视网膜下或视网膜表面植入不同微电极,使外界光线转换成电流,通过微电极刺激并激活视网膜神经细胞及其网络,而产生光感。这种装置可使失明或接近失明的眼重新获得部分有用视力。其优点是可以产生较准确的视觉感知,而且所需电流强度较小,玻璃体有利于热量的散发,以及可直接观察到植入刺激器及植入后的反应。至今已有较多实验表明视网膜前或膜下芯片植入方法可行,有较好的生物相容性及长期稳定性,达到预期效果。

目前全世界范围内已经接受植入的病人较之佩戴人工耳蜗的病人要少得多。而且目前美国食品药品监督局(FDA)也尚未批准任何类型的视觉假体的临床应用。

下面以人工听觉的具体系统为例,详细介绍一下带有植入式处理器的电刺激器:

带植入式处理器的双模人工耳蜗系统

人工耳蜗就是通过电刺激末梢神经系统的方式来修复听觉的一种医疗电子装置。它把外部的声音转换为听神经需要的电刺激,将这种刺激通过植入电极刺激听觉神经,帮助传感性耳聋患者恢复(人工制造出)听觉。它是迄今为止治疗极重度耳聋唯一有效的方法,也是唯一被商品化的感官神经修复技术。目前各种人工耳蜗产品在设计上细节不尽相同,但它们的基本硬件构成和工作原理却是一样的。

1)人工耳蜗的硬件构成

人工耳蜗的基本硬件构成如图 6所示,主要分为体外和体内两个部分,其工作原理和流程如下:

(1)体外的麦克风首先把采集到的机械声音信号转换成模拟电信号;

(2)模拟电信号经过模数转换器转换成数字电信号;

(3)数字信号处理器(DSP)对数字声音信号进行分析并决定如何驱动埋植于耳蜗内的电极去刺激听神经,形成刺激指令序列;

(4)刺激指令序列经过调制后以无线电波的方式发送给体内部分;

(5)体内的解调器从无线电波中获取体内电路工作所需的能量,并对刺激指令序列进行解析;

(6)体内的刺激器对解调出来的指令序列进行译码,然后根据指令要求在电极上产生相应的电流,刺激听神经产生听觉。

2)新型全植入系统的应用

在当前植入式电池不足以支撑数字式全植入人工耳蜗系统,而模拟式全植入系统又存在着诸多缺陷的情况下,新型全植入系统的设计思路除了继续降低数字系统本身的功耗外,还可以在结构上进行调整,降低系统对电池的使用量。基于这些考虑,我们提出了带植入式处理器的可双模工作的新型人工耳蜗系统,如图 7所示。

该系统在体内集成了一套完整的语音信号采集、处理电路,以及与体外的无线接口,同时配有植入式电池。所谓“双模”,是指该系统既可以工作在不带任何外部辅助装置的体内单机模式下,如图 7(b)所示,也可以工作于体外语音信号采集电路与体内处理电路协同的联机模式下,如图 7(c)所示。从技术可行性的角度上讲,联机模式下的系统在当前的电路技术条件下是可以实现的,而单机模式则受制于电池容量和安全性等非电路因素。

这种系统的意义在于,通过两种模式的交替使用可以很大程度上减少对植入式电池的使用量。而且该系统包含了一个完整的全植入数字式子系统,对该系统的研究可以涵盖下一代全植入式系统的关键技术难点。也就是说,该系统的很多关键技术将可以直接应用到下一代全植入系统当中。实际上,在植入式电池的容量和安全方面的性能提升到一定程度之后,这个系统可以自然而然地转换成一个全植入式系统。

3)植入式数字信号处理器的低功耗设计

在双模系统中,最大的技术难题就在于植入式数字信号处理器(DSP)的设计(图 8),因为它几乎是整个系统里功耗最大的部件。传统人工耳蜗中的DSP 处在体外,对功耗的要求还可以宽松一些,毕竟体外的电池可以随便更换。而在新系统中,无论是哪一种工作模式,对DSP 的功耗要求都是非常苛刻的。在体内单机模式下,DSP 的功耗直接影响着植入式电池的寿命,而植入式电池又不可以随便更换,所以这种情况下DSP 功耗的重要性自不待言。在联机模式下,由于无线能量传输效率低下,DSP 的功耗将会被严重放大,这比DSP 在体外时的情况要恶化很多。

实际的设计和测试结果表明,基于开放源代码硬件的专用指令集处理器(OSH-ASIP)设计方法有助于提高效率并降低成本,同时可以有助于去除通用处理器中存在的冗余,从而提高处理器的执行效率、降低功耗。通过综合运用指令集简化、等待模式、循环暂存、存储器切割、操作数隔离和时钟门控等多种低功耗设计技术,在0.18μm CMOS 工艺下设计实现的一款人工耳蜗专用的低功耗DSP实际测量结果为:在10MHz 的时钟频率下执行连续交织采样(CIS)算法的功耗小于2mW,低功耗效果显著。

4)总结

就当前的技术水平来讲,数字式全植入的人工耳蜗系统仍然因为能量供应不足(功耗大而电池容量小)的缘故无法实现。但是除了功耗外并没有其他理由可以阻碍数字系统的进一步发展,况且相比于模拟系统中那些固有的缺陷,功耗实际上是一个会随着微电子设计和制造水平的提高而逐步得到解决的问题。因此,从长远看数字式全植入系统才是人工耳蜗系统最优的选择方案。

4.3 智能内窥镜胶囊

传统医用内窥镜(如胃镜和肠镜)需要使用光纤或电缆插入人体体腔内拍摄病征图像以供医生诊断,这些连接线会给病人带来很大不适,而且诊断存在盲区,并可能会有消化道伤损等并发症。智能内窥镜胶囊的出现给消化道疾病的诊断带来了便利,克服了上述缺点。如图 9所示,病人在吞服了胶囊内镜以后,胶囊依靠消化道的蠕动在其中缓慢移动。移动的过程中会采集人体内消化道的图像并以无线的方式发送至体外记录仪,并可以上传至基站以供医生诊断病情。胶囊内镜不会给病人带来不适,在检测时病人也可活动,而且它可以完成全消化道的检测,扫除了传统内窥镜存在的盲区。

1)智能内窥镜胶囊的发展历史

智能内窥镜胶囊(消化道胶囊内镜)的概念最早于2000年由以色列科学家提出并实现,之后Given Imaging公司生产出第一款商用的胶囊内镜产品Pillcam。最近的几年里各国的工业界和学术界相继开始对这种产品的研发,一些新产品和新技术陆续面世:日本的奥林巴斯公司推出的EndoCapsule产品在日本也开始商用;日本NORIKA Syaka RF lab正在研发用无线供能,代替电池供电的技术,以及控制胶囊内镜姿态的控制技术;韩国研究机构推出了以人体作为导体来直接传输信息的技术,用以代替射频收发机,目前也已成功地利用到胶囊内镜产品中。在可预见的将来还将出现集诊断、活检、给药及消化道行走等各种功能于一体的产品。

2)胶囊内镜的结构

完整的口服式智能内窥镜胶囊系统由胶囊内镜、体外便携式记录仪和工作站三部分构成。胶囊内镜是整个系统最为重要的部分,也是设计难度最高的部分,在集成电路设计时尤其要注意功耗等问题。外壳内的电路系统主要由五个部分组成,如图 10所示,包括一个商用CMOS图像传感器、白色发光LED、一个商用射频收发机芯片及天线、一块用于控制和数据处理的专用集成电路和两节钮扣电池。

商用的CMOS图像传感器位于整个胶囊的一端,负责采集消化道中的彩色图像数据。支持多种图像分辨率,最高速率可达30fps。高亮度的白光LED均匀地排布在图像传感器镜头座外的环形PCB上,在采集图像时提供照明光线。高性能、低功耗的商用射频收发机位于胶囊的另一端,保证胶囊系统的无线通信。射频收发机工作在433MHz的ISM频段,采用FSK的调制方式,有效码率最高可达500kbps。两颗1.5V的钮扣电池串联后为整个电路系统提供所需的能量。它们位于胶囊的中部,在图像传感器和射频收发机之间。用于控制和数据处理的专用集成电路位于图像传感器与电池之间,它将系统各部分的功能组合起来,形成完整的电路系统。

专用集成电路是胶囊内镜的控制核心(图 11),它由数字基带、电源管理单元和无线唤醒子系统三部分组成。其中数字基带部分主要实现通信控制和图像压缩两大功能。电源管理单元可将电池电压转换为系统各个部分所需的电源电压。无线唤醒子系统可以对密封在胶囊中的电路系统进行开启、关闭、复位和配置操作,提高了系统可靠性,也便利了产品的组装和生产过程。

3)胶囊内镜的低功耗实现

在胶囊内镜的电路系统中,射频部分消耗的能量一般超过总能量的60%。为了在不增加射频电路功耗的前提下缩短有效的射频传输时间,在系统的数字基带中引入了信源编码――图像压缩。这样大大减少了射频收发机发送一帧图像的数据量,也就相应地减少了每帧图像射频部分的能量,并且有利于进一步减小系统工作的占空比,延长电池的工作时间。

引入图像压缩功能实际上是使用数字电路的能量去换取射频部分的能量,而且数字电路的低功耗技术比较容易实现,使得降低数字电路的功耗相对于降低射频电路的功耗更为容易。因此,只要对图像压缩的计算复杂度做出仔细的评估,电路系统整体能量的降低不难实现。

目前智能内窥镜胶囊系统还没有正式的产品国家标准,但一般包括如下几个重要指标:

1)工作时间:至少为8小时,因为一般胶囊内镜通过人体消化道的时间为8小时。

2)尺寸:为方便病人吞服,胶囊尺寸一般直径为10~12mm,长度为20~30mm。

3) 图像帧率和分辨率:目前产品的图像帧率一般为2fps。当然,在满足基本工作时间的条件下,图像帧率和分辨率都是越大越好。

4)总结

基于上述胶囊内镜的结构,可以对其应用需求做出细致的分析,对系统的供电方式、体积尺寸、通信方式、工作时间、可靠性等要求进行综合考虑。分析和测量结果表明,在系统级设计上采用了图像压缩、双向通信和无线唤醒等功能能够满足性能要求,而且这些技术的应用对于有类似的大数据量、高码率的植入式电子医疗集成系统也具有参考价值。

目前国内有清华大学、中科院合肥智能机械研究所、重庆大学、重庆金山科技集团等单位都在分别从事这方面的研究。

5 结语

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