嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療器械中的應(yīng)用

馬琳

摘 要：嵌入式系統(tǒng)是集計算機、單片機、電子技術(shù)于一體的思維定制化系統(tǒng)，其最大的優(yōu)點就是可以在較低的成本下完成高性能數(shù)據(jù)的處理。本文通過分析嵌入式系統(tǒng)的特點，探討嵌入式系統(tǒng)與醫(yī)療器械結(jié)合的必要性，以及為醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展提供的動力。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；醫(yī)療器械；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.209

0 引言

隨著計算機和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機的智能化控制不斷被各種控制系統(tǒng)所引進，取代了傳統(tǒng)的繼電器控制模式。嵌入式系統(tǒng)因為其性能高、兼容性強的優(yōu)勢有效提升了醫(yī)療效果和醫(yī)療精度，從而在醫(yī)療器械領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用。

1 嵌入式系統(tǒng)的概念及發(fā)展

嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，是進行控制或者輔助的裝置，也是機器設(shè)備運行的裝置。嵌入式控制系統(tǒng)的雛形就是上世紀六十年代用于對電子機械電話交換控制的“存儲式程序控制系統(tǒng)”。到了七十年代的時候Intel公司把控制電路和算術(shù)運算結(jié)合起來推出了Intel 4004處理器，隨后各種升級的處理器的發(fā)布從而誕生了“工業(yè)控制微機系統(tǒng)總線”到了九十年代在數(shù)字通信就技術(shù)的需求下，嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療器械，加點、通信等方面進行融合發(fā)展。嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的第一個階段是單芯片為基礎(chǔ)的可編程控制器系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)的控制系統(tǒng)當(dāng)中。在進入發(fā)展的第二個階段，嵌入式系統(tǒng)是以嵌入式CPU為基礎(chǔ)，系統(tǒng)的兼容性和拓展性的到了很大的提高，但是用戶界面的設(shè)計還是不能得到廣泛的認可。在進入發(fā)展的第三個階段，嵌入式系統(tǒng)是以嵌入式操作系統(tǒng)為標志的，系統(tǒng)的兼容性得到了進一步的提高，具有了強大的應(yīng)用程序接口和嵌入式應(yīng)用軟件。最終發(fā)展到Internet為標志的嵌入式系統(tǒng)。

2 嵌入式系統(tǒng)的特點

首先嵌入式系統(tǒng)的微處理器的及程度很高，設(shè)計的面積越來越小型化移動能力強。嵌入式系統(tǒng)一般與具體的應(yīng)用現(xiàn)結(jié)合，不需要進行硬件和軟件的區(qū)分，所以就不需要用戶對程序進行修改。嵌入式系統(tǒng)的實用性也有了很大的提高，例如其對實施多任務(wù)有強大的支持能力，并且中斷響應(yīng)時間很短，使系統(tǒng)內(nèi)部的代碼和實時內(nèi)核的執(zhí)行時間大大減小。嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)已經(jīng)模塊化，其強大的存儲區(qū)保護功能，避免了軟件模塊之間產(chǎn)生交叉的錯誤。嵌入式系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的系統(tǒng)處理器擴展性得到了很大的提升以及功耗程度大大降低。嵌入式系統(tǒng)的可裁剪性的提高使得系統(tǒng)的配置得以精簡化。

3 醫(yī)療器械與嵌入式系統(tǒng)

3.1 醫(yī)療器材對嵌入式系統(tǒng)的要求

因為醫(yī)療器械的要求很高，需要很高的控制精度和安全性能以及處理數(shù)據(jù)的能力和速度的高要求。所以嵌入式系統(tǒng)的以其這些方面的優(yōu)點與醫(yī)院醫(yī)療器械進行了很好的匹配。來彌補醫(yī)療器材在醫(yī)療作業(yè)時的低效能。

3.2 嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療器械中的應(yīng)用

嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療器械中的應(yīng)用日漸普及，但是嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療器械中應(yīng)用時還要有很多方面進行注意。不同的醫(yī)療機構(gòu)對同一種醫(yī)療器械的功能要求是不一樣的，就需要嵌入式系統(tǒng)進行不同的模塊設(shè)計，以至于更好的滿足醫(yī)療機構(gòu)各自的要求。醫(yī)療工作經(jīng)常是不分地點和時間的，所以醫(yī)療器械使用的便捷度要求就會提高。嵌入式系統(tǒng)基本都有背板，這樣可以實現(xiàn)系統(tǒng)多功能的響應(yīng)。因為醫(yī)療器械幾乎是時刻都在使用中，所以需要增加其使用周期壽命。如今，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)延伸到了醫(yī)療器械的各個領(lǐng)域。例如，監(jiān)護設(shè)備、生理檢測設(shè)備、核磁共振、X射線成像系統(tǒng)以及各種治療的醫(yī)療器械都需要在嵌入式系統(tǒng)的支持下才能更好的體現(xiàn)使用的效果。

4 嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療機械中的發(fā)展趨勢

科技信息技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展離不開信息技術(shù)的輔助，以嵌入式系統(tǒng)進行支持的醫(yī)療器械產(chǎn)品已經(jīng)成為當(dāng)今各個醫(yī)療機構(gòu)必不可少的技術(shù)器械。現(xiàn)在醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷進步，精密儀器，高尖端技術(shù)以及生產(chǎn)工藝的發(fā)展使得醫(yī)療器械的控制越來越復(fù)雜，所以對嵌入式系統(tǒng)要有很好的處理能力。嵌入式系統(tǒng)也朝著網(wǎng)絡(luò)連接化發(fā)展，支持遠程控制和遠程軟件的升級，這種方式逐漸會成為醫(yī)療的主導(dǎo)方式。醫(yī)護要求的越來越高，醫(yī)療器械的更新速度也必須加快，所以嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)周期也必須縮短。盡可能采用多任務(wù)編程技術(shù)，研發(fā)更完善的交叉開發(fā)工具。系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性不能轉(zhuǎn)嫁給最終的用戶。一定要保持簡潔易用的特性。手機就可以很好的證明小型設(shè)備也可以具有多控點、流暢、直觀的用戶界面。醫(yī)療器械一定要向這個方向不斷發(fā)展，因為在進行現(xiàn)場醫(yī)護治療時很多時候醫(yī)療器械不易攜帶，所以不能對醫(yī)療有更好的輔助作用。例如，在地震災(zāi)害后，醫(yī)護人員進行災(zāi)難現(xiàn)場救護時，如果醫(yī)療器械可以便于攜帶，那對于整個施救的過程會起到很大的積極意義。

大眾在進行醫(yī)護治療時，對醫(yī)療器械的安全程度的關(guān)心越來越高，所以嵌入式系統(tǒng)一定要功能、信息數(shù)據(jù)以及使用質(zhì)量等方面的安全完全符合標準。現(xiàn)在便攜式的醫(yī)療器械的不斷增加，對設(shè)備配置的要求就越來越高，但是這樣器械的成本就會越來越高。嵌入式硬件系統(tǒng)正好解決了這一問題，因為其可靠性較高但卻成本低，耗能低。所以在醫(yī)療器械中得到了廣泛的應(yīng)用。醫(yī)療設(shè)備是實時系統(tǒng)，在復(fù)雜的醫(yī)療設(shè)備中可以采實時多任務(wù)系統(tǒng)。這樣可以在合適的系統(tǒng)中進行各功能的醫(yī)療器材的使用，大大的縮短了醫(yī)療時間。醫(yī)療設(shè)配幾乎在一天二十四小時內(nèi)不間斷的使用中，所以更需要醫(yī)療設(shè)備的有方便和一致性高的性能保證，能夠完成規(guī)定時間的醫(yī)療檢查和診斷。

5 嵌入式系統(tǒng)實際中的應(yīng)用

嵌入式系統(tǒng)在電子血壓計中的應(yīng)用，使血壓計在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上體積縮小了很多。電子血壓計在使用的過程中，控制模塊會控制氣泵對氣袖進行施壓，并且對傳感器返回的數(shù)據(jù)進行記錄，把氣泵施加的壓力控制在合適的范圍內(nèi)。嵌入式系統(tǒng)在對參數(shù)監(jiān)護儀中的應(yīng)用，可以將傳感器采集到的人體的信號轉(zhuǎn)換為可被嵌入式系統(tǒng)識別的數(shù)字信號，然后對數(shù)字信號進行濾波、放大、量化等處理后即可被傳輸?shù)教幚砟K進行分析。分析時信號超出人體正常參數(shù)的話，會向醫(yī)護人員發(fā)出報警，同時把這些參數(shù)存儲到存儲模塊中，為以后的診斷進行備份。

6 結(jié)語

綜上所述，嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療器械中的廣泛應(yīng)用，使醫(yī)療器械在使用中的功能和性能有了很大的提升，還能讓醫(yī)護人員實現(xiàn)遠距離的醫(yī)療實踐。所以嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療器械中的應(yīng)用，為醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展起到了重要的意義。

參考文獻：

[1]張啟鳳，尹婉.嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療器械中的應(yīng)用研究[J].信息工程，2014（01）.

[2]李震，張金海，王強.嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療器械中的應(yīng)用[J].綜述，2013（02）.