⭕️ CRT與ICD於心衰竭的治療
Part 4
HF ESC guidelines 2021
Key words:
ICD: Implantable Cardiac Defibrillator 心臟整流去顫器
CRT: Cardiac resynchronization Therapy心臟再同步化治療
CRT-P: CRT Pacemaker心臟再同步起搏器
CRT-D: CRT defibrillator心臟再同步去顫器
前言:
在開始敘述ESC HF指引的CRT及ICD治療之前,先簡單介紹這兩種心臟裝置,讓各位有個初步瞭解。除了心臟科醫師外,大家對CR及ICDT仍然是比較陌生的。就從簡單講起,然後再進入治療指引。
可以置入心臟內的裝置(Devices): CRT and ICD
CRT: 心臟再同步化治療(Cardiac Resynchronization Therapy)
⭕️ 心臟再同步化節律器
是一組類似一般心律調整器的機器,但比只放置兩條電線的傳統心律調整器,多放了一條電線到左心室,因而可以有效同時刺激左右心室,使其恢復同步而有效率的收縮,藉以達到改善心臟功能的目的,所以其適應症是左右心室不同步收縮的重度心臟衰竭。利用節律器將心臟左、右心室做同步化的跳動收縮,以增加心臟收縮能力,提升病人活動功能性。這就是心臟再同步化治療(CRT)。
這是綜合運用電生理、心導管、血管攝影及心臟節律器的技術,在病患是清醒的狀態下,經局部麻醉,在病患前胸皮下切開一個小傷口,經由X光透視將導線置放到心臟的左、右心室,使心臟能夠同步性的收縮。最後將再同步化節律器植入皮下,縫合傷口,完成手術。
心臨床上建議心臟衰竭合併左側支束傳導完全阻滯的治療仍以藥物為優先,經適當藥物治療仍無法改善其心臟衰竭時,才考慮進行心臟再同步化的節律器治療(CRT)。
對心衰竭病患的臨床好處:
包括症狀改善以及心臟功能的進步。心臟功能的進步方面,包括左心室的搏出分 率可以上升(大約上升 7%~10%),可以使得心臟的二尖瓣回流減少,亦可以使得左心的大小縮小,對於病患的血壓可以上升,而且在 NT-proBNP 的血清檢查可以發現有下降的跡象。再者,心臟電氣的變化,會使得在心電圖顯示QRS 波的寬度會較為縮短。
⭕️ ICD: 心臟整流去顫器(Implantable Cardiac Defibrillator)
「心臟性猝死」的定義是指:在沒有其它潛在疾病所導致死亡的病因下,由於心臟血管系統問題所導致的突然及非預期性死亡。在此所謂的「猝死」指的是在症狀發作之後一小時之內之個體死亡。雖然過去的四、五十年間,由於醫學治療及抗心律不整藥物的進步,因為心臟疾患而直接造成的死亡率呈現下降的趨勢,但是心臟性猝死仍然高居其中一半的原因,而其中絕大部份是來自心室頻脈及衍生心室的顫動。
心衰竭的死亡率很高。經過良好的治療可以改善其預後及生活品質,但是仍有一部份心衰竭的病人會因突發的心室頻脈、心室顫動而有猝死的風險。
心臟整流去顫器(ICD)是一種類似心律調節器的體內去顫器,植入病人體內後,它可以隨時主動偵測病人突發的心室頻脈、心室顫動,並在最短時間內放出適當的電流刺激及電擊治療,使心臟回到應有的心律跳動。心臟整流去顫器(ICD)雖不能改善心臟無力的症狀,但確實可降低因為心室頻脈或心室顫動而猝死的機會。
⭕️ 心衰竭的心律不整的治療方式
HF 患者的死亡比例很高,尤其是那些症狀較輕的患者較易突然發生。其中許多可能是由於心臟電生理異常,包括心室心律不整、心律過慢和心搏停止。改善或延緩心血管疾病進展的治療可以降低猝死的年發生率。植入式去顫器(ICD, intracardiac defibrillator)可有效治療潛在致命的室性心律不整,經由靜脈系統置入的情況下,還可預防心搏過緩。一些抗心律不整藥物可能會降低快速性心律不整和猝死的發生率,但不會降低總體死亡率,並且可能會增加。
⭕️心因性猝死的二級預防
與Amiodarone治療相比,ICD 可降低心臟驟停倖存者和經歷過持續症狀心室心律不整患者的死亡率。如果目的是提高生存率時,建議在此類患者中使用 ICD;植入的決定應考慮患者的觀點和他們的生活品質、LVEF(當 LVEF > 35% 時,存活利弊不確定)以及在接下來的一年內沒有其他可能導致死亡的疾病。
⭕️ 心因性猝死的一級預防
在對來自12項關鍵HF研究的40, 000多名患者的分析中,心因性猝死率在20 年間(從1990年代中期到2015年)下降了44%。這應歸功於HF治療的進步,因為許多關鍵的指南推薦療法,包括乙型阻斷劑、MRA、sacubitril/valsartan和CRT-P,可降低猝死風險。雖然上述HF療法已被證明可以降低 HFrEF 患者的死亡率,但Amiodarone卻沒有。但是,如果要使用Amiodarone,應謹慎小心,注意其顯著的副作用。相反,Dronedarone和Class I類抗心律不整藥:disopyramide, encainide, 及 flecainide,由於臨床研究顯示會增加死亡率,不應用於預防心律不整。
DANISH研究中,非缺血性心肌病 (NICM, non-ischemic cardiomyopathy) 患者的猝死率較低;追蹤5 年以上的 1116例患者中僅有 70例猝死。雖然電擊器的設備降低了猝死率,但這並沒有顯著改善整體之死亡風險。但亞組分析顯示,對於≤ 70歲的患者有好處。在最近對 ICD 對 NICM 影響的研究進行的綜合分析中,仍然看到了存活好處。
平均而言,IHD(Ischemic Heart Disease) 患者的猝死風險高於 NICM 患者,因此,儘管相對好處相似,但IHD患者的絕對獲益更大。兩項隨機對照研究顯示,心肌梗塞後40天內植入 ICD 的患者沒有實質好處。雖然心律不整之猝死減少了,但非心律不整死亡的增加,抵消了這一點。因此,在此期間禁止使用 ICD 進行一級預防。此外,至少3個月的優化的藥物治療(OMT) 未能將 LVEF 增加至 >35% 時,才推薦植入 ICD。優化的藥物治療理想地包括使用I類推薦的 HFrEF 藥物。然而,我們引用的 ICD 研究早於 ARNI 和 SGLT2 抑製劑的使用。植入ICD 是否能降低 LVEF > 35% 的死亡率尚不清楚。在心臟核磁共震掃描上存在疤痕的此類患者中,正在進行 ICD 治療研究。
⭕️ 植入式心律復原除顫器(cardioverter-defibrillator)治療的患者選擇
1. HFrEF和QRS寬度≥130 ms 的患者可以考慮使用除顫器 (CRT-D) 而不是 ICD 進行 CRT。
2. 在中度或重度心衰患者中,猝死的減少可能被心衰惡化導致的死亡增加部分或全部抵消。因此,不推薦ICD治療NYHA Fc IV、嚴重症狀對藥物治療無效、不適合心室輔助裝置 (VAD) 或心臟移植的患者。這些患者的預期壽命非常有限,很可能死於泵故障。同樣,患有嚴重合併症且生活品質不太可能存活超過1年的患者不太可能從ICD中獲得實質益處。
3. 儘管 DANISH 研究並未顯示 ICD 治療對 NICM 患者有顯著益處,但應記住,NICM 是一種異質性疾病,某些亞組(如椎板病、結節病)猝死的風險較高,因此值得仔細考慮ICD 植入術。在這方面,幫助風險分層的工具(例如磁共振成像的疤痕負擔)可能會有所幫助。
✅ 應告知患者 ICD 的目的並參與決策過程。
✅ 他們還應了解與植入相關的潛在並發症、對駕駛的任何其他影響以及不當電擊的風險。
✅ 應告知患者除顫器(或 CRT-D 的除顫器組件)可能停用(例如晚期疾病)或移植(例如感染或 LV 功能恢復)的情況。
✅ 應與患者和護理人員及時就停用除顫器進行對話。
✅ 當 ICD 已達到使用壽命或需要外植時,不應自動更換。相反,應該進行共同決策。(參考圖1)
✅ 患者應由經驗豐富的心臟專家仔細評估,因為自植入以來治療目標可能發生了變化(致命性心律不整的風險可能較低,或非心律不整死亡的風險可能較高)。
✅ LVEF 顯著改善且在ICD的生命週期內不需要裝置治療的患者是否應該植入另一個裝置,這是一個存在爭議的問題。
⭕️ 植入式心律復原除顫器編程(programming)
植入ICD或CRT-D後不再進行常規除顫閾值測試,因為它不會提高電擊效果或減少心律不整死亡。ICD偵測心律不整到放電治療過程延長,保守編程可顯著降低不適當及適當但不必要的電擊的風險。通常,用於初級預防,去纖顫器的編程,以盡量減少起搏(例如心室需求在40 /分鐘起搏VVI),並用心動過速處理區> 200 /分鐘。對於二級預防之規劃應根據患者的具體需求進行調整。
⭕️ 皮下和可穿戴植入式心律轉復除顫器
皮下 ICD (S-ICD) 似乎與傳統經靜脈 ICD 一樣有效,但併發症發生率相似。儘管最初不適當電擊的風險似乎更高,但改進的患者選擇顯示 S-ICD 在這方面並不劣於經靜脈 ICD。對於靜脈管徑困難的患者或因感染需要ICD的患者,它們可能是首選。必須仔細選擇患者,因為 S-ICD不能治療緩慢性心律不整(電擊後起搏除外),也不能提供抗心動過速起搏或 CRT。
對於具有猝死高風險但不適合植入ICD的特定HF患者,可以在有限的時間內考慮使用能夠識別和治療室性心律不整的可穿戴式心律轉復除顫器。然而,大型 VEST 研究未能顯示,可穿戴式心律轉復除顫器減少近期急性心肌梗死後 LVEF ≤ 35% 的患者的心律不整死亡。
有關ICD使用/適應症的更詳細建議,請參閱 ESC/歐洲心律協會 (EHRA) 關於室性快速性心律不整和心因性猝死的指南。2015 ESC Guidelines for the management of patients with ventricular arrhythmias and the prevention of sudden cardiac death. Eur Heart J 2015;36:2793_2867.
⭕️ 心臟再同步治療
CRT 用於治療HF之建議
在適當選擇的個體中,CRT可降低發病率和死亡率。CRT可改善心臟功能,並提高生活品質。
QRS 形態與 CRT 的有益反應有關。多項研究顯示,左束支傳導阻滯 (LBBB) 形態的患者更有可能對 CRT 產生良好反應,而非 LBBB 形態的患者則不確定。然而,LBBB 形態的患者通常具有更寬的 QRS 寬度,目前存在關於 QRS 寬度或 QRS 形態是否是 CRT 有益反應的主要預測因素的爭論。來自兩個 IPD 薈萃分析的證據顯示,在考慮QRS寬度後,幾乎沒有證據顯示QRS形態或疾病病因會影響 CRT 對發病率或死亡率的影響。
Echo-CRT研究和IPD薈萃分析建議從CRT可能的傷害時,QRS寬度是<130毫秒,因此,如果QRS寬度<130毫秒,不建議CRT植入。
✅ 處於SR和 LBBB,如果 QRS 介於 130 和 149 ms 之間,則應考慮 CRT-D。
✅ 如果 QRS ≥150 ms,則建議使用 CRT-D。
✅ 各國的臨床實踐差異很大,如果植入 CRT 的主要原因是為了緩解症狀,那麼臨床醫生應該選擇 CRT-P 或 CRT-D,以他們認為合適的為準。
✅ 唯一一項比較 CRT-P 和 CRT-D 210 的隨機研究並未證明這些技術在發病率或死亡率方面存在差異。
✅ NICM 患者的DANISH研究中,58%的患者接受了CRT,亞組分析沒有顯示 CRT-P不如CRT-D。
當 LVEF 降低時,RV 起搏可能會加劇心臟不同步。這可以通過 CRT 來預防,這可能會改善患者的預後。然而,在RAFT的亞組分析中未觀察到CRT和 RV 起搏之間的結果差異。
總的來說,對於有心室起搏的 HFrEF 患者,無論 NYHA 分級如何,都推薦 CRT 而不是 RV 起搏,以降低發病率,儘管沒有觀察到對死亡率的明顯影響。
接受傳統起搏器或ICD的HFrEF患者,即使已經給予優化的藥物治療,但隨後發展為 HF 惡化並伴有高比例的RV起搏,應考慮升級至CRT。
只有兩項小型研究比較了AF患者的單獨藥物治療與CRT治療,結果相互矛盾。多項研究顯示,在接受房室 (AV) 結電燒術的患者中,CRT優於RV起搏。
NEJM(2018)的一篇Catheter Ablation for Atrial Fibrillation with Heart Failure也指出導管電燒術優於OMT治療,全因死亡率 13.4% vs 25%
然而,AF不是CRT 患者進行房室結電燒術的指標,除非在少數情況下,儘管嘗試了藥物控制率,但心室率仍持續高。來自 RAFT研究的AF患者的亞組分析發現,與ICD相比,CRT-D 沒有益處,儘管不到一半的患者雙心室捕獲 >90%。鑑於CRT對AF患者的療效缺乏證據,它可能是特定患者尤其是 QRS ≥ 150 ms的患者)的一種選擇,以確保盡可能高的雙心室起搏比例。
觀察性研究報告說,當雙心室捕捉(Bi-ventricular Capture) <98% 時,CRT 患者的預後會下降。是否反映了再同步功能的喪失(可能通過設備編程來補救)、LV 導線放置不當,或者嚴重患病心肌的起搏更加困難,仍燃無法確定。
早期研究顯示,不同步的影像學檢查在選擇 CRT 患者時沒有價值。然而,最近的一項研究顯示,兩個新的不同步標誌物(心尖擺動和間隔閃光)與 CRT 的反應有關,但這些尚未作為選擇標准或隨機研究中預先指定的亞組進行測試。有廣泛心肌瘢痕的患者使用 CRT 對 LV 功能的改善較少,但對於 HFrEF 的任何治療都是如此,並且不能可靠地預測較少的臨床益處。瘢痕心肌的起搏閾值較高,如果可能,導線放置應避開這些區域。儘管廣泛瘢痕形成的患者本質上預後較差,但幾乎沒有證據顯示他們從 CRT 中獲得較少的預後益處。
✅ 詳細全文在此,繼續閱讀~~
https://reurl.cc/V5p5lZ
References:
1. ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure 2021. European Heart Journal (2021) 00, 1-128
2. CRT Guidelines ESC 2021. European Heart Journal (2021) 00, 1-94
3. 2015 ESC Guidelines for the management of patients with ventricular arrhythmias and the prevention of sudden cardiac death: Eur Heart J 2015;36:2793-2867.
4. Catheter Ablation for Atrial Fibrillation with Heart Failure. N Engl J Med 2018; 378:417-427
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運動手錶隨身裝置資料直通雲端 資安及法規遵循不容輕忽
穿戴科技實現智慧健身 連網隱私供應鏈皆須安全
2021-05-25陳宏志
企業或組織內部對於連網裝置有較嚴謹規範,如自攜裝置(BYOD)相關規定,一般多會注意NB或智慧型手機。然就穿戴式裝置或相關設備,有鑑於其功能及能蒐集之資訊等日新月異,企業經營者或管理者規劃蒐集資料、擴大商機之外,在內部管理亦不可不注意。
約三五好友下班後或假日去練空中瑜珈、TRX,或到健身房內使用跑步機、飛輪,這樣的場景處處可見。而運動的過程不僅搭配音樂、錄音/影或社交軟體,以及各類健康管理APP,以便隨時直播、貼文、上傳相片,更會拿起智慧型手機計算消耗之卡路里等,健身時結合穿戴式裝置或軟體,幾乎已經成為全民運動。
由於國人健康意識抬頭,運動產業之盛行也是有目共睹。以民營健身中心為例,依教育部體育署2020年的統計,2019年全臺高達620間,銷售額更已突破新臺幣100億元。當臺灣正掀起一股健身熱潮下,運動結合科技打造新型態智慧健身已成為發展趨勢,各部會也投入相關資源,如經濟部技術處與資策會成立運動科技大聯盟以服務產學研界,宣示帶動運動產業轉型發展決心。且積極健身的同時,民眾常搭配穿戴式裝置(Wearable Devices),如智慧手環或手錶,以掌握心跳、血壓等生理資訊,作為私人教練或自我鍛鍊時規劃運動處方之參考。
二類生理數據/資訊法規各自適用
然而上開情境涉及生理數據或相關資訊,且可能被設備製造商或其他服務業者所蒐集、處理或利用,有關穿戴式裝置蒐集所得資訊是否符合個人資料保護法(簡稱個資法)之敏感或特種個資,以及適用該法規範,曾引起不少爭議。為解決爭議,個資法令主管機關-國家發展委員會(簡稱國發會)於2018年11月,就「業者蒐集、處理、利用民眾自行操作器材所得之生理數據資訊,是否屬醫療或健康檢查之特種個人資料範疇」已有函釋,將這些裝置蒐集所得資訊依對象、目的等分為二大類,並說明各自適用規範。
依國發會函釋重點,若屬受醫療院所委託,為供醫師或其他醫事人員以醫學目的所為之診察治療或基於醫療行為檢查,取得民眾自行操作器材所測量之生理數據資訊,符合個資法對醫療或健康檢查個人資料(簡稱個資)之定義者,這些穿戴式裝置、設備、器材或軟體所蒐集、處理或利用之資訊,不僅符合敏感或特種個資,更應依個資法相關規定辦理,如書面同意等。
但如果不是醫療院所委託,而屬於民眾自行操作器材所蒐集之資訊,因未涉及醫事人員診察(診斷)、治療,或以醫療行為施以檢查等,並不屬於敏感或特種個資。不過由於相關資訊仍會符合個資法對個資之定義,且可能提供給業者進行蒐集、處理、利用之行為,故應依循個資法規範,如履行告知、符合法定情形並於特定目的內利用等,不可不慎。
穿戴式裝置是否符合醫療器材
除了健身器材如為醫療器材應符合法規外,民眾所使用之穿戴式裝置若屬供醫師或其他醫事人員,以醫學目的所為之診察治療或基於醫療行為檢查的用途,其所蒐集資訊除須符合個資法外,因涉及疾病診斷及治療等醫療目的,尚須依循醫療器材相關規範。因醫療器材管理法已於2020年1月公布,將於2021年5月1日施行。但在新法暫未施行前,就醫療器材之管理主要係依藥事法及醫療器材管理辦法為主。如運動時搭配之穿戴式裝置或軟體,先依醫療器材管理辦法附件一所列品項作為判斷依據,再搭配是否具診斷、治療功能或協助診斷、治療等綜合評估。
不管是穿戴式裝置內建,或自行下載之健康管理軟體,是否須納入醫療器材之管理,前提是要先符合法規定義。依衛生福利部食品藥物管理署(衛福部食藥署)於2020年12月修訂「醫用軟體分級分類參考指引」觀之,所謂醫用軟體泛指蒐集、儲存、分析、顯示、轉換人體健康狀態、生理參數、醫療相關紀錄等處理軟體。其使用場所更涵蓋醫療院所、個人居家使用或遠距醫療照顧。
爰民眾搭配健身所使用之穿戴式裝置或APP等,無論是內建或自行下載,依食藥署對外說明,倘該軟體僅為協助掌握日常生活或健康管理需求,如計算休閒或運動時之心率及血氧值,或鼓勵、監控飲食或運動之作息管理,不涉及特定疾病診斷及治療等醫療目的者,暫不涉及醫療器材之管理。反之,已列入前述法令之適用範圍(如附件所列品項),或經綜合評估屬於醫療器材之範疇,則須依循現行管理法規,包含但不限於如遵守產品開發、申請查驗登記相關規範,並清楚刊登廠商名稱、地址、品名及許可證字號等完整內容。
萬物聯(連)網、安全第一
不僅上開個資與醫療之法令遵循需求,穿戴式裝置等連網裝置之安全,也非新興議題。如自2015年起美國聯邦貿易委員會(FTC)及歐盟網路與資訊安全局(ENISA)等主管機關,已陸續提供物聯網(IoT)指引或參考資訊,並推動認/驗證。以FTC為例,像是設計此類產品時,需要考慮身分驗證、以保護產品與其他設備或服務間接觸的端點。連網後如何控管權限、利用現成的軟體工具保障安全,或在啟動產品或服務前進行安全測試,甚至預設安全選項供做出廠設定等,都是其建議廠商應注意的安全防護要項。
此外,除前述對IoT之安全考量或建議,如果企業或組織內部對於連網裝置有較嚴謹規範,如自攜裝置(BYOD)相關規定,一般多會注意NB或智慧型手機。然就穿戴式裝置或相關設備,有鑑於其功能及能蒐集之資訊等日新月異,企業經營者或管理者規劃蒐集資料、擴大商機之外,在內部管理亦不可不注意。
另因現代產業因專業分工甚細,生產、製造、銷售或後續服務可能分由不同廠商提供,或採用特定零組件再行組裝,且2019年隨著5G相關產品與服務逐漸興起,運用科技方便迅速之餘,也不能忽略對委/受託業務的監管,以減少或避免風險。這從2020年震驚全球的美國Solarwinds案件就可瞭解發展趨勢,駭客透過供應鏈內的平台,進行竊取其他成員資料之行為,更讓許多企業或組織意識到內部與委外管理一樣重要。基此,穿戴式裝置連網後,不僅在資安管理或隱私保護,確保供應鏈安全亦將是未來應持續關注之重點。
資料來源:https://www.netadmin.com.tw/netadmin/zh-tw/viewpoint/566EFC7BB1384CDB913F5B2D90FC8E0D
穿戴式裝置定義 在 台灣物聯網實驗室 IOT Labs Facebook 的精選貼文
邊緣AI 2026將成 IoT晶片發展核心
04:102021/05/02 工商時報 集邦科技資深分析師曾伯楷
隨著智慧工廠、城市等場景對數據分析越發需要精準、即時且大量處理的需求,AI與IoT結合已是現在進行式。在AI晶片助益下,IoT邊緣與終端裝置可透過機器學習或深度學習等技術加值,同時帶出無延遲、低成本、高隱私等優勢,顯示出AI晶片的重要性。預估全球AI晶片產值至2025年將達720億美元。
與此同時,邊緣運算透過AI使終端設備於運行上更加智慧,不僅保有邊緣運算於延遲性、隱私性、連接性、功耗、成本等優勢,並進一步使系統具有主動性與智慧性。若以場景角度切入,邊緣AI相較傳統邊緣運算,其主要帶來的效益包括數據處理過濾和邊緣智慧分析,此也將成為兩技術持續結合的動能。
一、MCU、連接晶片、AI晶片為IoT晶片產業鏈三大關鍵零組件。 物聯網在傳統上多以感知層、網路層、系統層與應用層作為架構堆疊,主要經濟效益雖來自應用層的智慧情境發展,然感知層所需的產業鏈之上游零組件仍是支撐終端場景運作重要核心,其中又以微控制器(MCU)、連接晶片與AI晶片最關鍵。
MCU方面,建立在高效能、低功耗與高整合發展主軸下,IoT MCU現行從通用MCU演化成特定為IoT應用或場景所打造,如2021年3月STMicroelectronics推出新一代超低功耗微控制器STM32U5系列,可用於穿戴裝置與個人醫療設備;Silicon Labs同期推出PG22 32位元MCU,主打空間受限且須低功耗的工業應用、Renesas RA4M2 MCU著眼IoT邊緣運用等。
連接晶片方面,受物聯網設備連線技術與標準各異影響,通訊成物聯網晶片中相當重要的一環,從蜂巢式的4G、5G、LTE-M、NB-IoT,到非蜂巢式的LoRa、Sigfox、Wi-Fi、Wi-SUN等,從智慧城市、工廠、家庭至零售店面皆被廣泛運用,範圍擴及至太空,如2020年下旬聯發科與國際航海衛星通訊公司(Inmarsat)合作,成功以NB-IoT晶片完成全球首次5G物聯網高軌衛星資料傳輸測試。AI晶片方面,隨著智慧工廠、城市等場景對數據分析越發需要精準、即時且大量處理的需求,AI與IoT結合已是現在進行式。此外,Microsoft在其2021年3月舉辦的年度技術盛會Ignite 2021上指出,2022年邊緣運算市場規模將達到67.2億美元,與深度學習晶片市場相當吻合,亦提及市場預估至2025年全球深度學習晶片市場將有望達663億美元。同時,Microsoft認為至2026年全球AI晶片有3/4將為邊緣運算所用,顯示出IoT晶片於邊緣運算的發展將成未來廠商重要布局之一。
二、邊緣AI效益顯著,成長動能仰賴數據處理過濾、邊緣智慧分析。
首先,從邊緣運算定義來看,市場雖已談論數年但定義與類別始終未統一,原因是各廠商於邊緣託管工作的目的不盡相同。例如對電信商而言,初步處理數據的微型數據中心是其邊緣端,而對製造商來說邊緣裝置可能是生產線的感測器,此也造就邊緣運算的分類方式略有出入。另外,例如IBM有雲端邊緣、IoT邊緣與行動邊緣的類別,ARM多將邊緣視為雲端與終端間的伺服器等裝置,亦有個人邊緣、業務邊緣、多雲邊緣等類型。
其次,從邊緣運算類別來看,現行分類趨勢和研究方式尚有以數據產生源為核心,藉由設備與數據源的物理距離作為分類參考,並將其分為厚邊緣(Thick Edge)、薄邊緣(Thin Edge)與微邊緣(Micro Edge)。厚邊緣多用以表示處理高數據流量的計算資源,並配有高階CPU、GPU等,例如數據中心的數據儲存與分析;薄邊緣則包含網路設備、工業電腦等以整合數據為主要目的,除了配有中間處理器外,也不乏GPU、ASIC等AI晶片;微邊源因與數據源幾無距離,故常被歸類為生成數據的設備或感測器,計算資源雖較為匱乏,但也可因AI晶片發揮更大效益。
整體而言,邊緣運算透過AI使終端設備於運行上更加智慧,不僅保有邊緣運算於延遲性、隱私性、連接性、功耗、成本等優勢,並進一步使系統具有主動性與智慧性,在平台管理、工作量合併與分布式應用也更有彈性。若以場景角度切入,邊緣AI相較傳統邊緣運算,其主要帶來的效益提升包括數據處理過濾和邊緣智慧分析,此也將成為兩技術持續結合的動能。
數據處理與邊緣分析於過往邊緣運算時已可做到,並在AI加值下進一步提升效益。以前者而言,數據透過智慧邊緣計算資源可在邊緣處預先處理數據,且僅將相關資訊發送至雲端,從而減少數據傳輸和儲存成本;從邊緣分析效能來看,過往多數邊緣運算資源處理能力有限,運行功能時往往較為單一,而邊緣智慧分析透過AI晶片賦能,進而能執行更為繁複、低延遲與高數據吞吐量的作業。
三、全球大廠搶攻IoT晶片市場,中國加重AI晶片發展力道。
IoT晶片於邊緣運算所產生的效益,使其成為廠商重要策略布局領域,雲端大廠如Google、AWS等紛紛投身晶片自製;傳統晶片大廠如ARM最新產品即鎖定邊緣AI於攝影機和火車的辨識應用、Intel亦投資1.3億美元於十餘家新創AI晶片設計廠商,NXP Semiconductors、Silicon Labs、ST則陸續在其MCU或SoC添加邊緣AI功能。此外,新創企業Halio、EdgeQ、Graphcore皆以AI晶片為主打。整體而言,若以區域來看,歐美大廠聚焦加速AI運算效能,但最積極發展AI晶片產業的則屬產官學三方皆支持的?心,代表性廠商包含地平線、華為旗下海思等代表;台灣則由產業聯盟領頭與聯發科和耐能等重要廠商。
(一)中國產官學助力,2023年AI晶片產值估將逼近35億美元。
AI產業是中國發展重點之一,其輔助政策如2017年《新一代人工智能發展規劃》、《2019年促進人工智能和實體經濟深度融合》,至「十四五」與「新基建」,都將AI視為未來關鍵國家競爭力。各大廠也因此陸續跟進,如百度發布AI新基建版圖著眼智慧雲伺服器;阿里宣布未來至2023年將圍繞作業系統、晶片、網路等研發和建設,騰訊則聚焦區塊鏈、超算中心等領域。
產官學研加重AI的發展力道也反映於AI晶片上,ASIC(特殊應用基體電路)廠商比比皆是。其中,AI晶片布局物聯網領域的廠商眾多,包含瑞芯微、雲天勵飛、平頭哥半導體、全志科技等,主要面向雲端運算、行動通訊、物聯網與自動駕駛四大領域。其中,物聯網領域進一步聚焦於智慧家庭、智慧交通、智慧零售與智慧安防部分,執行語音、圖像、人臉與行為辨識等應用。若進一步聚焦於邊緣運算領域,則以地平線、寒武紀、華為海思、比特大陸、鯤雲科技等最為積極。整體而言,TrendForce預估,中國AI晶片市場有望從2019年13億美元增長至2023年近35億美元。
綜觀中國AI晶片發展,雖有中美貿易摩擦導致設計工具、製造封測等環節較受限制,且開發成本始終居高不下,然而,藉由產官合作以及中國內需市場需求動能,仍能有效支撐該產業成長。若以邊緣運算來看,鑒於AIoT市場持續茁壯,特定應用的ASIC將是重要發展趨勢,尤以汽車、城市與製造業來看,相關場景應用如人身語音行為辨識、人車流量辨識、機器視覺等需求皆相當明朗,預期也將成廠商中長期發展主軸。
(二)台灣人工智慧晶片聯盟積極整合,監控與機器人為邊緣AI應用兩大方向。
台灣廠商聯發科和耐能同樣結合邊緣運算與AI兩技術作策略布局,就整體產業而言,2019年由聯發科、聯詠、聯電、日月光、華碩、研揚等廠商共同組成的台灣人工智慧晶片聯盟(AITA)發展迄今已越趨成形,各關鍵技術委員會(SIG)亦訂定短中長期發展目標。
邊緣AI發展則由AI系統應用SIG推動,其第一階段至2020年著眼半通用AI晶片發展與智慧監控系統應用平台的裝置端推論,2021年則聚焦以裝置端學習系統參考設計,以及軟硬體發展平台的裝置端學習為主,並規劃在2023年能以多功能機器人為主體,發展多感知人工智慧和智慧機器人AI晶片發展平台。
換言之,藉由業界在智慧裝置、系統應用與AI晶片的串聯,短期至2022年都將是台灣邊緣AI大力發展階段,並朝智慧監控、多功能機器人深化,預期此也將帶動系統整合的凌群、博遠,終端設備的奇偶、晶睿碩,以及晶片設計的聯發科、瑞昱等邊緣AI商機;但相較中國廣大內需市場,台灣仍需藉由打造讓晶片廠和系統商充分整合的互補平台,以利降低晶片開發成本,並從其中尋求更多可供切入的大廠產業鏈。
附圖:2019~2023年中國AI晶片市場推估
AI於IOT流程主要著眼數據處理與分析之效
台灣人工智慧晶片聯盟系統應用SIG發展架構
資料來源:https://www.chinatimes.com/newspapers/20210502000153-260511?fbclid=IwAR0zlvUv8MKpcHrbgpa3xRAFaQXaxZuep9TCeZ-75myILNjuDV4SWEIdKZ8&chdtv
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