嵌入式系統在醫療器械中的應用

馬琳

摘 要：嵌入式系統是集計算機、單片機、電子技術于一體的思維定制化系統，其最大的優點就是可以在較低的成本下完成高性能數據的處理。本文通過分析嵌入式系統的特點，探討嵌入式系統與醫療器械結合的必要性，以及為醫療事業的發展提供的動力。

關鍵詞：嵌入式系統；醫療器械；應用

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

0 引言

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

1 嵌入式系統的概念及發展

嵌入式系統是軟件和硬件的綜合體，是進行控制或者輔助的裝置，也是機器設備運行的裝置。嵌入式控制系統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”。到了七十年代的時候Intel公司把控制電路和算術運算結合起來推出了Intel 4004處理器，隨后各種升級的處理器的發布從而誕生了“工業控制微機系統總線”到了九十年代在數字通信就技術的需求下，嵌入式系統在醫療器械，加點、通信等方面進行融合發展。嵌入式系統發展的第一個階段是單芯片為基礎的可編程控制器系統，廣泛應用于工業的控制系統當中。在進入發展的第二個階段，嵌入式系統是以嵌入式CPU為基礎，系統的兼容性和拓展性的到了很大的提高，但是用戶界面的設計還是不能得到廣泛的認可。在進入發展的第三個階段，嵌入式系統是以嵌入式操作系統為標志的，系統的兼容性得到了進一步的提高，具有了強大的應用程序接口和嵌入式應用軟件。最終發展到Internet為標志的嵌入式系統。

2 嵌入式系統的特點

首先嵌入式系統的微處理器的及程度很高，設計的面積越來越小型化移動能力強。嵌入式系統一般與具體的應用現結合，不需要進行硬件和軟件的區分，所以就不需要用戶對程序進行修改。嵌入式系統的實用性也有了很大的提高，例如其對實施多任務有強大的支持能力，并且中斷響應時間很短，使系統內部的代碼和實時內核的執行時間大大減小。嵌入式系統的軟件結構已經模塊化，其強大的存儲區保護功能，避免了軟件模塊之間產生交叉的錯誤。嵌入式系統相對于傳統的系統處理器擴展性得到了很大的提升以及功耗程度大大降低。嵌入式系統的可裁剪性的提高使得系統的配置得以精簡化。

3 醫療器械與嵌入式系統

3.1 醫療器材對嵌入式系統的要求

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

3.2 嵌入式系統在醫療器械中的應用

嵌入式系統在醫療器械中的應用日漸普及，但是嵌入式系統在醫療器械中應用時還要有很多方面進行注意。不同的醫療機構對同一種醫療器械的功能要求是不一樣的，就需要嵌入式系統進行不同的模塊設計，以至于更好的滿足醫療機構各自的要求。醫療工作經常是不分地點和時間的，所以醫療器械使用的便捷度要求就會提高。嵌入式系統基本都有背板，這樣可以實現系統多功能的響應。因為醫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，嵌入式系統已經延伸到了醫療器械的各個領域。例如，監護設備、生理檢測設備、核磁共振、X射線成像系統以及各種治療的醫療器械都需要在嵌入式系統的支持下才能更好的體現使用的效果。

4 嵌入式系統在醫療機械中的發展趨勢

科技信息技術的不斷發展，醫療技術的發展離不開信息技術的輔助，以嵌入式系統進行支持的醫療器械產品已經成為當今各個醫療機構必不可少的技術器械。現在醫學技術的不斷進步，精密儀器，高尖端技術以及生產工藝的發展使得醫療器械的控制越來越復雜，所以對嵌入式系統要有很好的處理能力。嵌入式系統也朝著網絡連接化發展，支持遠程控制和遠程軟件的升級，這種方式逐漸會成為醫療的主導方式。醫護要求的越來越高，醫療器械的更新速度也必須加快，所以嵌入式系統的研發周期也必須縮短。盡可能采用多任務編程技術，研發更完善的交叉開發工具。系統設計的復雜性不能轉嫁給最終的用戶。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備也可以具有多控點、流暢、直觀的用戶界面。醫療器械一定要向這個方向不斷發展，因為在進行現場醫護治療時很多時候醫療器械不易攜帶，所以不能對醫療有更好的輔助作用。例如，在地震災害后，醫護人員進行災難現場救護時，如果醫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。

大眾在進行醫護治療時，對醫療器械的安全程度的關心越來越高，所以嵌入式系統一定要功能、信息數據以及使用質量等方面的安全完全符合標準。現在便攜式的醫療器械的不斷增加，對設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。所以在醫療器械中得到了廣泛的應用。醫療設備是實時系統，在復雜的醫療設備中可以采實時多任務系統。這樣可以在合適的系統中進行各功能的醫療器材的使用，大大的縮短了醫療時間。醫療設配幾乎在一天二十四小時內不間斷的使用中，所以更需要醫療設備的有方便和一致性高的性能保證，能夠完成規定時間的醫療檢查和診斷。

5 嵌入式系統實際中的應用

嵌入式系統在電子血壓計中的應用，使血壓計在傳統的基礎上體積縮小了很多。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據進行記錄，把氣泵施加的壓力控制在合適的范圍內。嵌入式系統在對參數監護儀中的應用，可以將傳感器采集到的人體的信號轉換為可被嵌入式系統識別的數字信號，然后對數字信號進行濾波、放大、量化等處理后即可被傳輸到處理模塊進行分析。分析時信號超出人體正常參數的話，會向醫護人員發出報警，同時把這些參數存儲到存儲模塊中，為以后的診斷進行備份。

6 結語

綜上所述，嵌入式系統在醫療器械中的廣泛應用，使醫療器械在使用中的功能和性能有了很大的提升，還能讓醫護人員實現遠距離的醫療實踐。所以嵌入式系統在醫療器械中的應用，為醫療事業的發展起到了重要的意義。

參考文獻：

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[2]李震，張金海，王強.嵌入式系統在醫療器械中的應用[J].綜述，2013（02）.