嵌入式系统技术在医学领域的应用

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嵌入式系统技术在医学领域的应用

作者：袁宝芸陈如琪祁大为

来源：《中外医疗》 2011年第22期



袁宝芸1 陈如琪2 祁大为1

(1.北京市大兴区疾病预防控制中心; 2.北京印刷学院 北京 102600)

【摘要】 随着嵌入式系统技术的日趋成熟,嵌入式系统越来越多地应用于医学领域。嵌入式系统在医学仪器领域的应用,已成为现代医学电子仪器的研究热点及发展方向。嵌入式医疗仪器是先进的嵌入式技术与生物医学的完美融合,是生物医学和计算机技术、电子技术、半导体技术相结合的产物,是生物医学工程发展的结晶、反映了当代最新技术的先进水平。而且嵌入式系统技术在医学领域的应用会越来越广泛。

【关键词】 嵌入式系统 医学仪器 数字化产品

【中图分类号】 R2 【文献标识码】 A 【文章编号】 1674-0742(2011)08(a)-0182-01

嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应于应用系统,对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统是计算机技术、通信技术、半导体技术、微电子技术、语音图像数据传输技术,甚至传感器等先进技术和具体应用对象相结合后的产品,反映当代最新技术的先进水平。嵌入式系统是当今非常热门的研究领域,在个人电脑市场已趋于稳定的今天,嵌入式系统市场的发展速度却正在加快。由于嵌入式系统有着体积小、功能集中、可靠性高等优点,20世纪90年代以来,嵌入式系统已经广泛应用于医学仪器领域,成为现代医学电子仪器的研究热点及发展方向。

1 嵌入式系统

嵌入式计算机的真正发展是在微处理器出现之后。1971年Intel公司成功地研制出了世界上第一款微处理器Intel 4004,其后各厂家陆续推出了许多8位、16位的微处理器,包括Intel 8080、8086,Motorola的6800、8000,所有这些微处理器作为核心所构成的系统广泛地应用于仪器仪表、医疗设备、机器人、家用电器等领域。微处理器的广泛应用形成了一个广阔的嵌入式应用市场,计算机厂家开始大量地以插件方式向用户提供产品,再由用户根据自己的需要选择一套适合的CPU板、存储器板以及各式输入输出插件板,从而构成专用的嵌入式计算机系统,并将其嵌入到自己的系统设备中。

2 嵌入式系统在医疗仪器中的应用

嵌入式系统在医疗仪器中的应用是医疗仪器设备的最新发展趋势。越来越多的好消息出现在医疗仪器设备领域。近期,德国、澳大利亚都分别明确表示要在儿童医疗和全民医疗领域加大投入。而我国和墨西哥这样的发展中人口大国也将继续备受世人瞩目的医疗改革。这些政府级别的投入将增加全社会对医疗仪器设备的需求。随着生活水平的不断提高,人们对于自身健康的关注也提升到一个前所未有的高度。今天,越来越多的高科技手段开始运用到医疗仪器的设计中。心电图、脑电图等生理参数检测设备,各类型的监护仪器、超声波、X射线成影设备、核磁共振仪器以及各式各样的物理治疗仪都开始在各地医院广泛使用。远程医疗、病人呼叫中心、数字化医院等先进理念的出现和应用,使医院的管理比以往任何时候都更加完善和高效,同时病人享受到更加快捷方便和人性化的服务。


嵌入式系统已经大量的应用于医疗设备方面,如CT、磁共振、加速器等大型设备;彩超、经颅多普勒、动态心电、脑电、心电等电子设备;全自动生化分析系统及免疫测试系统等检测设备,以及心脏起搏器、手术室的呼吸麻醉监控系统,药剂控制及配药系统等方面。

3 嵌入式医疗仪器产品

嵌入式医疗仪器是先进的嵌入式技术和生物医学的融合,嵌入式医疗仪器作为一种知识交叉产品,是生物医学和计算机技术、电子技术、半导体技术相结合的产物,是生物医学工程发展的结晶、反映了当代最新技术的先进水平。

嵌入式医疗仪器将计算机系统作为一个板级模块或者芯片嵌入医疗仪器内部,及应用软件和硬件于一体,软件代码小、高度自动化、响应速度快,芯片加软件成为产品,其软件和硬件都必须高效率的设计、量体裁衣,去除冗余,力争在同样的硅片面积上实现更高的效能。嵌入式处理器不仅使医学仪器功能智能化,而且使医学仪器设计灵活和操作简单。嵌入式医学仪器的系统组成软硬兼备,融为一体,使嵌入式医学仪器具有体积小、功能集中、可靠性高、性价比高等优点。

4 嵌入式医疗仪器的设计

在医疗仪器的设计方面,有3个设计策略非常重要:(1)采用模块化设计方法,采用这种方法可以在基本的平台上设计出不同型号的产品;(2)背板设计方法,每个大系统一般都会有背板,上面可以插入很多不同的板,它可以使系统的速度很快;(3)便携产品。由于嵌入式系统具有的特点,上述医疗仪器设计策略都可以采用嵌入式系统实现。

5 结语

随着信息技术的发展,数字化产品空前繁荣。嵌入式软件已经成为数字化产品设计创新和软件增值的关键因素,是未来市场竞争力的重要体现。从医疗仪器领域来看,除了新的传感检测技术不断运用推广之外,对所采集信息的分析、存储和显示也提出了更高的目标。这就要求现代的医疗仪器具备更强大的计算和存储能力以及更稳定可靠的性能。另外,医疗仪器作为一个特殊的行业,又要求设备能够达到更高级别的环保要求。如何进一步地智能化、专业化、小型化,同时做到低功耗、零污染,将会是一个无止境的追求过程,这为嵌入式系统在医疗仪器中的应用提供了更广阔的天地和更高的要求。

【收稿日期】 2011-06-21

本文来源：https://www.wddqxz.cn/2f8192c865ec102de2bd960590c69ec3d4bbdb8a.html