研祥104-1816在医疗器械行业的应用

研祥智能科技股份有限公司 姬红军

研祥104-1816在医疗器械行业的应用

研祥智能科技股份有限公司 姬红军

1　医疗器械市场概述

随着科技进步，医疗行为正从医院走出，转而进入互联网家庭，让现代人的就医习惯和医疗设备市场正面临巨大转变。中国近年GDP年增长率始终保持在7%左右的水平，而医疗器械产业的发展速度约为GDP增长速度的两倍，医疗器械行业正成长为最具吸引力的市场之一。

综合分析中国医疗器械市场的增长原因主要如下：

（1）新医改政策

从2009年4月初，我国出台8,500亿元新医改方案，8,500亿是医疗体制改革方案确定未来三年医改投入的总额。新医改主要包括四个方面：农村医疗基础设施、公共医疗、城市医疗服务和基础医疗的报销。这几个方面将使中国医疗系统和观念实现“重治疗”到“重预防”的转变。首先这些转变带来的是对于基础医疗设备实实在在的需求，例如超声、X线机、生化仪和心电图仪这类 “基础设备”将会是中国政府集中采购的重点。在新医改政策的刺激下，基层医院“填补缺口”和“更新换代”将促使相关基础设备市场迎来大幅增长，相关企业将迎来产能释放和业绩大幅增长的时代。

（2）替代进口

在高端医疗器械领域，高端精密仪器由于技术相对复杂，研发投入高，替代难度大，目前依然是跨国公司的天下，主要高端市场80%以上的份额被跨国企业占据，多数关键技术被发达国家大公司所垄断。短时间内不具备突破能力。而对于高端耗材，由于研发难度相对较小，同时很多新兴领域国内具有很好的技术实力，所以存在替代进口的机会。目前国内三家医疗器械上市企业都在不同程度上实现了核心产品的替代进口，从而带动企业的高速发展。

（3）消费升级

伴随着GDP持续增长带动的消费升级以及医药市场的结构调整，中国医疗器械市场将长期保持15%以上的增速。一方面全球医疗器械市场规模大致为全球药品市场规模的40%，而我国这一比例近年来虽然有所提高，但是仍然不到15%，消费升级动力依旧强劲。

（4）老龄化

老龄化将带动医疗器械整体需求，尤其是伴随经济水平提升的对自我诊断需求的提升将大力推动家用医疗器械的高速发展。我国的 65 岁以上人口从1982 年的 4,900 万提高到了2008 年的1.1亿人，占总人口比例从1982年的4.9%提高到了2008年的8.3%， 预计到2030年这比例将达到25%。我国老年人口患有慢性疾病的概率超过80%，同时具有两种以上慢性病老人在60%以上。（数据来源：国家老龄委）

中国医疗器械市场潜力巨大，将维持快速增长。全球医疗器械行业成长性优于药品市场，未来将维持10%～15%的复合增速。虽然发达国家占据了78%的市场份额，然而以中国为代表的发展中国家市场正经历着快速的成长，依靠成本优势和研发积累提升产业链地位。不断增加的医疗费用支出、日益提升的消费能力和健康意识将是推动行业发展的积极因素，医药卫生体制改革给行业发展注入额外动力，成为释放被压抑需求和打开未来潜在空间的诱发力量。资源配置再平衡、升级换代以及产业转移等内外部动力相互交织。此外，随着消费者保健意识的加强，家庭医疗器械的需求会不断攀升。

2　医疗器械发展方向及要求

医疗器械将借助科技优势，实现医电一体化。产业升级大势所趋，中国医疗器械行业从传统制造走向高科技发展之路。制造加工是中国医疗器械行业发展的基础，经过积累已经建立了完整的产品体系，并在中低端产品领域建立了举足轻重的地位。中国医疗器械积极进行技术升级，争取内需市场和外部产业转移机遇。产品质量、技术结构方面的提升使得中国企业在监护、医学影像设备、临床实验室设备和微创介入治疗等领域获取了显著成果。创新发展的大趋势不可逆转，计算机断层扫描、核磁共振、心电生理仪器、人工关节等将是下一步占领的制高点。

依据医疗器械计算机断层扫描（CT）、超声成像系统、血液细胞分析仪设备的需求特点，对主控器要求如下：

• 尺寸小巧，易集成，可以应用于多种设备中，便于标准化采购 ；

• 可靠性高，功耗低，要全密封环境运行确保系统的稳定高效，以防止自然散热灰尘对环境影响；

• 强大的处理能力，满足医疗影像数据处理要求；

• 宽电压输入供电，避免电压波动影响设备的检查质量；

• 控制类板卡三防处理，避免受环境不可控因素影响；

• 具有网络接入及数据联网共享功能，便于数据电子化阅览或病情数据分析。

3　系统描述

医疗器械涉及计算机断层扫描（CT）、超声成像系统、血液细胞分析仪等，以下我们单独介绍计算机体层摄影（CT）的具体应用方案。

计算机体层摄影机

计算机体层摄影（CT）是一种医疗成像技术，它通过单轴旋转从一系列二维X射线图像中产生人体内部器官的三维图像。与图像上会出现许多重叠投影的传统X射线摄影术相比，CT图像具有显著提高的对比度。

随着诸如CT之类的诊断成像系统的出现（它们要求复杂且密集的图像处理），半导体在开发具有更高密度、灵活性和性能的系统的过程中扮演着重要角色。

X射线切片数据是通过X射线源生成的，后者围绕带有X射线探测器的物体旋转，该探测器正对X射线源的中心位置。整个旋转结构称为“机架”，而从给定角度投射的X射线则称为“剖面” ，当物体缓慢通过机架时，每次旋转都按顺序捕获1000个剖面。数据采集系统通常包含多个通道卡，后者具有一组闪烁体光电二极管固体探测器，探测器后面跟随一个读出电子器件。

每个光电二极管都会产生与像素接收的X射线强度成比例关系的电流。通道卡通常具有前端，便于ADC将探测器中的电流积分并转换成数值。研祥104-1816作为该设备的主控器，通过扩展的通道卡，用于将CT扫描仪的光电二极管阵列中的低电平电流直接数字化。每个DCC通道都提供双路开关集成器前端来对光电二极管中的电流进行处理。此配置允许进行连续电流积分（以避免任何输入信号的丢失）：其中一个集成器输出将被板载A/D转换器数字化，另一个输出则对输入电流进行积分。

所有通道卡中的数字数据都会通过高速路（LVDS接口）传输至控制器卡和104-1816主控器。可以共享给医院各个电脑服务器，医生可以在其中查看 CT图像。然后，这些数字数据将由称为“层析重建”的数学程序进行合成。

用于工控主板是医疗成像应用的理想选择，工控板+运动控制卡可用于对机架的旋转、工作台的移动（向上/向下和向里/向外）、机架的倾斜（便于获得不同角度的图像）和其它功能（例如X射线束的开启和关闭）进行准确控制。另一项重要的是直接集成千兆以太网收发器可实现高速全双工点对点数据传输。PCI Express™ PHY用于将 PCI Express媒体接入层（MAC）连接至PCI Express串行链路。

研祥嵌入式主板104-1816主要承担CT机控制、采集、图像处理、显示及数据传输角色，随着计算机、通信、微电子、图像显示等医疗配套技术的不断进步以及临床对无创诊断技术的日渐提高，加之新医改的大力推动，预计未来5年内，我国超声影像设备市场将以不低于9%的年复合增速成长，至2016年底市场需求规模将有望突破100亿元大关。

4　产品特点

104-1816是一款基于Intel®新一代凌动Bay Trail SoC平台的104主板，CPU选用Future Intel®Celeron®processor for Intelligent Systems（based on 22nm Intel®Silvermont microarchitecture），图形核心整合INTEL第七代图形引擎、两条显示管线，支持DX11及3D输出。104-1816CL2NA拥有丰富的接口类型及PCI-104可扩展接口，可广泛应用于医疗、军工、自动化、电力等领域。

产品特点：

• 板载Bay Trail E3845 1.91GHz 四核CPU；

• 板载4GB DDR3L内存；

• 2个10/100/1000 Mbps以太网控制器；

• 支持VGA+LVDS双显示；

• 尺寸小巧：105mm×95mm；

• 标准PCI-104扩展槽。

104-1816主板

5　结语

医疗器械行业是一个多学科交叉、知识密集、资金密集型的高技术产业，进入门槛较高，创新发展的大趋势不可逆转；计算机断层扫描、核磁共振、心电生理仪器等一系列的医电一体化设备发展创新，研祥有足够的实力满足实际应用、更加人性化的设计满足客户的各方需求。