淺論醫(yī)學(xué)電子儀器中虛擬儀器技術(shù)的運(yùn)用

王宇峰

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，虛擬儀器得到了越來(lái)越廣泛的推廣，逐漸的實(shí)現(xiàn)了在醫(yī)學(xué)電子儀器中的應(yīng)用。虛擬儀器不僅具有普通儀器的功能，而且它是經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的一組硬件和軟件，擁有一般儀器不具備的功能。該文簡(jiǎn)要的介紹了虛擬儀器的基本組成結(jié)構(gòu)，并對(duì)它在目前醫(yī)學(xué)電子儀器中的應(yīng)用做了具體的分析，為虛擬儀器在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué) 虛擬儀器 電子儀器 技術(shù)運(yùn)用

中圖分類號(hào)：TN911 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（b）-0056-01

醫(yī)學(xué)中使用的電子儀器是通過(guò)數(shù)據(jù)的輸入、傳輸，然后得到反饋，進(jìn)行信號(hào)處理和結(jié)果記錄，最終在PC機(jī)上顯示出來(lái)。這就需要提供數(shù)據(jù)的采集硬件，才能完成在PC機(jī)中的信號(hào)檢測(cè)。對(duì)于需要反復(fù)試驗(yàn)的傳統(tǒng)醫(yī)療儀器，如果可以實(shí)現(xiàn)儀器的軟件化，就更有助于儀器的更新與升級(jí)。虛擬儀器則為醫(yī)療儀器的軟件化、智能化提供了技術(shù)支持，為電子儀器更好的在醫(yī)學(xué)中應(yīng)用提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。

1 虛擬儀器的概念

1.1 虛擬儀器的定義

虛擬儀器是在計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上通過(guò)增加軟件和硬件構(gòu)建的，具有可視化界面的儀器。其實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)，結(jié)合模塊化的硬件和靈活的軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析和出來(lái)，完成各種測(cè)試、測(cè)量，給我們帶來(lái)了很多的便捷。虛擬儀器的先進(jìn)之處在于，根據(jù)你需要的功能進(jìn)行軟件編程，完成測(cè)試。另一方面，可視化的開發(fā)工具應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，從而提高了產(chǎn)品開發(fā)的效率。虛擬儀器還能夠提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理軟件包，智能化程度高，處理能力強(qiáng)，具有可操作性，方便快捷。

1.2 虛擬儀器的結(jié)構(gòu)

虛擬儀器的系統(tǒng)主要是由計(jì)算機(jī)、硬件平臺(tái)和應(yīng)用軟件組成的。計(jì)算機(jī)包括PC機(jī)、服務(wù)器和工作站等。計(jì)算機(jī)是虛擬儀器的核心，為軟件開發(fā)提供了應(yīng)用環(huán)境。傳統(tǒng)的硬件系統(tǒng)由控制面板和內(nèi)部處理電路組成，它對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的數(shù)字化。它能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的預(yù)處理，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、整形、濾波，經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行再處理。數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)的緊密結(jié)合，使得計(jì)算機(jī)的資源被充分利用，比傳統(tǒng)的儀器更加靈活便捷。

軟件部分在虛擬儀器中占著舉足輕重的地位，主要包括虛擬儀器應(yīng)用軟件的開發(fā)平臺(tái)、儀器的驅(qū)動(dòng)程序和信號(hào)處理技術(shù)。

1.3 開發(fā)平臺(tái)

作為虛擬儀器的開發(fā)平臺(tái)，在軟件開發(fā)中起著重要的作用。它作為一種圖形化的編程系統(tǒng)，在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用最為廣泛。在用虛擬進(jìn)行編程時(shí)，不用寫程序代碼，而是選用流程圖，更加方便快捷。流程圖節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流向決定了虛擬儀器的執(zhí)行順序，不需要程序語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行控制。使用圖形可以讓技術(shù)人員與開發(fā)人員之間的交流不存在障礙，更加面向用戶終端，容易理解，且提高了工作的效率。

2 虛擬儀器的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，并得到廣泛的應(yīng)用，它在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用也逐漸被推廣。國(guó)外已利用虛擬儀器生產(chǎn)動(dòng)態(tài)心電圖儀，對(duì)患者進(jìn)行24 h信號(hào)監(jiān)控，具有很強(qiáng)的快速檢索及分析數(shù)據(jù)的能力，目前，在國(guó)內(nèi)的一些大醫(yī)院已經(jīng)采用，取得了很好的效果。近幾年，國(guó)內(nèi)在醫(yī)學(xué)電子儀器中使用虛擬儀器的研究也在不斷發(fā)展，不斷進(jìn)步。

2.1 在醫(yī)療裝備開發(fā)中的應(yīng)用

醫(yī)療設(shè)備的開發(fā)生產(chǎn)需要進(jìn)行反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證它的功能是否可行，如果采用原始的硬件開發(fā)技術(shù)，在研發(fā)的過(guò)程中需要做大量的實(shí)驗(yàn)，這樣既浪費(fèi)時(shí)間，又提高了成本，對(duì)于醫(yī)療設(shè)備的開發(fā)很不利。如果選擇虛擬儀器進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，可以通過(guò)修改軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)功能的更改，這樣增加的軟件的工作量，而對(duì)于工作人員來(lái)說(shuō)，提高了效率，降低了成本，縮短了研發(fā)周期，這樣就大大的促進(jìn)了醫(yī)療設(shè)備的開發(fā)應(yīng)用。

2.2 在信號(hào)處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

在醫(yī)學(xué)信號(hào)的處理中，包括信號(hào)的預(yù)處理和再處理的過(guò)程。如果不進(jìn)行信號(hào)的預(yù)處理，它的低頻率和低幅值，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)受到電磁波或其他信號(hào)的干擾，影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。虛擬儀器可以利用它的放大、濾波功能對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，完成信號(hào)的分析、診斷、存儲(chǔ)等。虛擬系統(tǒng)可以對(duì)強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理和分析，它具有直流交流成分分析、脈沖測(cè)量、振幅測(cè)量、信號(hào)提取、高級(jí)數(shù)學(xué)分析等功能，此外，它還能夠?qū)梢暬男盘?hào)進(jìn)行處理，涵蓋積分、微分、導(dǎo)數(shù)等功能。利用此技術(shù)還能對(duì)含有噪聲的心電信號(hào)進(jìn)行處理，完成對(duì)信號(hào)的分析功能，為心電信號(hào)的處理提供了一種可靠的方法。

2.3 在信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理中的應(yīng)用

病人的個(gè)人信息及病例等都需要進(jìn)行保存，無(wú)論是傳統(tǒng)的手工整理的信息，還是電腦里存儲(chǔ)的信息，只能夠起到保存的作用，不能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，研究它們之間的相關(guān)性，從而不能進(jìn)行有效的管理。因此需要虛擬儀器建立以數(shù)據(jù)庫(kù)為中心的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，對(duì)病人的各種信息進(jìn)行有效的管理，并為以后病人的治療提供可依據(jù)的方案。

2.4 在遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷中的應(yīng)用

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)于遠(yuǎn)程醫(yī)療的需求越來(lái)越多，希望能夠不去醫(yī)院，在家中就可以進(jìn)行病情的診斷。隨著人們需求的增加，基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生。利用虛擬系統(tǒng)中強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，利用一項(xiàng)基于TCP/IP協(xié)議的技術(shù)，在網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)測(cè)量和數(shù)據(jù)交換，再將測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳導(dǎo)，這樣一個(gè)遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷系統(tǒng)就誕生了。目前，一些專家已經(jīng)建立了這種遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷的模型，利用互聯(lián)網(wǎng)對(duì)病人的各項(xiàng)指數(shù)進(jìn)行隨時(shí)監(jiān)控和診斷。

2.5 在擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器功能方面的應(yīng)用

采用虛擬儀器可以降低傳統(tǒng)儀器更新的成本，使傳統(tǒng)儀器更加的數(shù)字化、智能化。在傳統(tǒng)儀器上應(yīng)用虛擬儀器，可以提高儀器的效率，增加儀器本身的功能。一些專家在心電圖監(jiān)控系統(tǒng)上，利用虛擬儀器，加入微型計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡，這樣就可以對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行小波處理，使得到的數(shù)據(jù)更加的精確，也能夠?qū)π穆实淖儺愡M(jìn)行分析，大大的提高了原有儀器的功能，更加直觀、數(shù)字化。

3 結(jié)語(yǔ)

利用虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器結(jié)合，可以降低成本，提高效率，拓展傳統(tǒng)儀器的功能，這在醫(yī)學(xué)電子儀器的研究領(lǐng)域是一個(gè)重大的進(jìn)步。虛擬儀器在醫(yī)學(xué)界的應(yīng)用，展現(xiàn)了它巨大的優(yōu)越性與生命力，為我國(guó)醫(yī)學(xué)電子儀器的發(fā)展提供了一個(gè)很好的契機(jī)。它的廣泛應(yīng)用也為人們的生活提供了便捷，展現(xiàn)了我國(guó)在醫(yī)學(xué)界的偉大實(shí)力，為我國(guó)醫(yī)療事業(yè)的蓬勃發(fā)展提供了有力的條件。

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