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摘要:隨著時(shí)代的飛速發(fā)展,醫(yī)療設(shè)備也越來(lái)越先進(jìn)?,F(xiàn)如今,人們都將嵌入式系統(tǒng)和醫(yī)療設(shè)備相結(jié)合,使得醫(yī)療的過(guò)程可以更加精細(xì),并且為醫(yī)療設(shè)備的數(shù)字化打下基礎(chǔ)。目前與嵌入式系統(tǒng)相結(jié)合的醫(yī)療設(shè)備獲取了更多的市場(chǎng)份額,成為醫(yī)療設(shè)備行業(yè)的主力軍。所以現(xiàn)代化醫(yī)療設(shè)備要想更加先進(jìn),技術(shù)人員就應(yīng)該克服將嵌入式系統(tǒng)與醫(yī)療設(shè)備相結(jié)合過(guò)程中的困難。
關(guān)鍵詞:數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備;嵌入式系統(tǒng);linux操作系統(tǒng)
時(shí)代在持續(xù)發(fā)展,人們對(duì)醫(yī)療服務(wù)的要求不僅是單純的臨床救治。現(xiàn)如今,醫(yī)療行業(yè)還發(fā)展出了醫(yī)療預(yù)防、醫(yī)療急救、醫(yī)療康復(fù)等多方面的醫(yī)療服務(wù),實(shí)現(xiàn)了多元化、多層次的醫(yī)療體系。這些轉(zhuǎn)變使得醫(yī)療行業(yè)的從業(yè)人員對(duì)醫(yī)療設(shè)備的要求不斷提高。而嵌入式技術(shù)已經(jīng)在國(guó)防軍事、電子行業(yè)、網(wǎng)絡(luò)通信以及醫(yī)療設(shè)備等行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。嵌入系統(tǒng)和醫(yī)療設(shè)備相結(jié)合,提高了醫(yī)療服務(wù)的準(zhǔn)確性。在中國(guó)人們對(duì)先進(jìn)醫(yī)療器械的需求是巨大的。所以,著重研究和開發(fā)出先進(jìn)的新型醫(yī)療設(shè)備是相關(guān)工作人員的任務(wù)重點(diǎn)。
1嵌入式系統(tǒng)和嵌入式操作系統(tǒng)
嵌入式系統(tǒng)的載體是電腦應(yīng)用。所以其技術(shù)支撐是計(jì)算機(jī)技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性有極高的要求,并且技術(shù)人員在設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件的時(shí)候,還必須考慮系統(tǒng)的能耗以及成本問(wèn)題。在醫(yī)療設(shè)備行業(yè)中,高端設(shè)備領(lǐng)域存在著很多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在嵌入式系統(tǒng)的領(lǐng)域中還需要更多的技術(shù)人員不斷探索和創(chuàng)造。在日常生活中,凡是現(xiàn)代化電子器械一般都有嵌入式系統(tǒng)的存在。而嵌入式系統(tǒng)也有簡(jiǎn)單型嵌入和復(fù)雜型嵌入的區(qū)分。簡(jiǎn)單型嵌入不需要有操作系統(tǒng)的支持,而要維持嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行只需要寫入一個(gè)循環(huán)控制的程序進(jìn)行處理外部信息就可以了。這種嵌入方式也往往出現(xiàn)在簡(jiǎn)單的醫(yī)療器械中,因?yàn)楹?jiǎn)單的醫(yī)療器械對(duì)嵌入系統(tǒng)的要求并不是很高,所以一些簡(jiǎn)單的無(wú)操作系統(tǒng)的嵌入方式就可以滿足這些醫(yī)療器械的需要。復(fù)雜型嵌入則必須具備科學(xué)可行的操作系統(tǒng),否則,嵌入的系統(tǒng)就無(wú)法運(yùn)行,造成精力和資源上的浪費(fèi)。現(xiàn)如今,人們都要求醫(yī)療器械功能的多元化。面對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的醫(yī)療設(shè)備,簡(jiǎn)單型嵌入系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足人們的需求。時(shí)代也在不斷發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)是時(shí)代的寵兒,不斷在人們的生活中普及。所以,具備聯(lián)網(wǎng)功能也是現(xiàn)代醫(yī)療器械所必不可少的功能之一。在醫(yī)療行業(yè)對(duì)系統(tǒng)的要求提高的前提下,工作人員還采用循環(huán)控制的方式嵌入復(fù)雜的系統(tǒng),則會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用軟件的復(fù)雜程度放大,進(jìn)而影響其穩(wěn)定性和安全性。而若引入操作系統(tǒng),工作人員把時(shí)間精力都投入軟件的應(yīng)用,就保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。工作人員要進(jìn)行嵌入式操作系統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā),首要任務(wù)就是選擇系統(tǒng)原型。能夠滿足要求是硬性條件,性價(jià)比又是產(chǎn)品開發(fā)人員首要考慮的因素。所以,一個(gè)源代碼免費(fèi)開放并且性能穩(wěn)定,技術(shù)先進(jìn)的操作系統(tǒng)在現(xiàn)如今的市場(chǎng)環(huán)境中可以說(shuō)是相當(dāng)完美的。綜合權(quán)衡下,嵌入式Linux操作系統(tǒng)成為現(xiàn)如今醫(yī)療設(shè)備在進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)的首要選擇。
2嵌入式Linux操作系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
2.1開放內(nèi)核源代碼
GPL是嵌入式Linux操作系統(tǒng)所必須要遵循的原則,其用法律保障了客戶可以免費(fèi)使用嵌入式Linux操作系統(tǒng)以及對(duì)其修改的權(quán)利。在醫(yī)療設(shè)備的行業(yè)中,不同的應(yīng)用產(chǎn)品需要嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行不同程度的改造,以保證該應(yīng)用產(chǎn)品的需求得到滿足。由于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的源代碼免費(fèi)開放,技術(shù)人員可以根據(jù)應(yīng)用產(chǎn)品的需求針對(duì)性地對(duì)系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行改造。嵌入式Linux操作系統(tǒng)的靈活性也方便了技術(shù)人員對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行特殊化的改造。
2.2強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持
互聯(lián)網(wǎng)是時(shí)代的寵兒,所以醫(yī)療設(shè)備行業(yè)要想得到發(fā)展,將醫(yī)療設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。技術(shù)人員把醫(yī)療設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程觀察、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù),甚至遠(yuǎn)程治療。在網(wǎng)絡(luò)上,只要雙方愿意,技術(shù)就可以互通。在醫(yī)療技術(shù)不發(fā)達(dá)的地區(qū)可以在網(wǎng)絡(luò)上接受醫(yī)療技術(shù)發(fā)達(dá)地區(qū)的技術(shù)共享,以此提高醫(yī)療服務(wù)的水平?,F(xiàn)如今有許多高水平的數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)。但是,也有許多的醫(yī)療設(shè)備達(dá)不成與互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)的條件。網(wǎng)絡(luò)連接或許可以將自我診斷、自我監(jiān)控、自我醫(yī)療的醫(yī)療服務(wù)模式成為現(xiàn)實(shí)。
3嵌入式Linux系統(tǒng)在醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用實(shí)例
嵌入式Linux操作系統(tǒng)在遠(yuǎn)程醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用在于遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)體系的主要服務(wù)器端口以及監(jiān)護(hù)病人的終端設(shè)備之中。在醫(yī)療過(guò)程當(dāng)中,每個(gè)監(jiān)護(hù)患者的終端設(shè)備必然由位于醫(yī)院中心的服務(wù)器端口進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。而監(jiān)護(hù)端口則實(shí)時(shí)向中央服務(wù)端口發(fā)送患者的生命體征,用于專業(yè)醫(yī)療人員進(jìn)行專業(yè)的醫(yī)療分析,并且對(duì)患者的情況想好針對(duì)的策略。而監(jiān)護(hù)病人的端口要將收集的信息進(jìn)行傳遞則必須通過(guò)各種途徑,其中最常見的就是通訊信道,比如,光纖、局域網(wǎng)等。嵌入式Linux系統(tǒng)的醫(yī)療軟件設(shè)計(jì)會(huì)在很多不同的平臺(tái)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),其中最普遍被使用的就是Hm701ESP嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。Hm701ESP嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)還沒(méi)有一個(gè)蘋果大,但是,其卻具備了很完備的功能,比如,系統(tǒng)存儲(chǔ)器、顯示系統(tǒng)、工業(yè)級(jí)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器以及固態(tài)存儲(chǔ)器等。更加令人驚喜的是其具備波特率為921.6Kps的全功能串口。專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行嵌入式Linux操作系統(tǒng)的醫(yī)療軟件開發(fā)時(shí),為了使得最終的醫(yī)療設(shè)備能夠投入使用并且可以很好地幫助醫(yī)院以及患者,他們可以把自己的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行切割,根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行隨時(shí)的調(diào)整,甚至可以多線程并行執(zhí)行,如此大大增強(qiáng)了嵌入式Linux操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性,保障了醫(yī)療的穩(wěn)定進(jìn)行,以及患者的生命安全。其次,嵌入式操作系統(tǒng)必須要對(duì)接收的任務(wù)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)的排序。優(yōu)先級(jí)別高的任務(wù)就應(yīng)該最先受到處理。而如何判斷優(yōu)先級(jí)的高低的解決方案是讓嵌入式Linux操作系統(tǒng)通過(guò)其重要程度以及實(shí)時(shí)性要求是否嚴(yán)格進(jìn)行判斷。在嵌入式Linux操作系統(tǒng)的運(yùn)行中,每個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)都是固定的,一旦由嵌入式Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行判斷并且分類后就不再改變。首先,優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)是系統(tǒng)的監(jiān)視。其次,是鍵盤的掃描以及LGD顯示,接下來(lái)是數(shù)據(jù)的接收、數(shù)據(jù)的發(fā)送,還有數(shù)據(jù)的預(yù)處理等等。接下來(lái)的預(yù)警任務(wù)、報(bào)警任務(wù)以維持通信相對(duì)于前幾個(gè)任務(wù)而言對(duì)于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的重要性以及實(shí)時(shí)性的要求就沒(méi)那么高。而系統(tǒng)監(jiān)視任務(wù)主要是監(jiān)視嵌入式Linux操作系統(tǒng)是否可以正常穩(wěn)定工作,當(dāng)嵌入式Linux操作系統(tǒng)無(wú)法正常穩(wěn)定地工作時(shí),系統(tǒng)監(jiān)視任務(wù)便可以及時(shí)向中央服務(wù)端口的計(jì)算機(jī)傳遞信息,并及時(shí)將嵌入式Linux操作系統(tǒng)發(fā)生的錯(cuò)誤進(jìn)行修正,使得出錯(cuò)的嵌入式Linux操作系統(tǒng)重新正常工作。
4嵌入式Linux操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性
但是,值得強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是嵌入式Linux操作系統(tǒng)一開始并不是專門以嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的操作程序,所以嵌入式Linux操作系統(tǒng)在發(fā)展初期存在各式各樣的問(wèn)題,其中就包含實(shí)時(shí)性不強(qiáng)的問(wèn)題。但是,隨著技術(shù)發(fā)展,硬件水平也隨之得到提高,系統(tǒng)的內(nèi)存容量增大,很好地解決了嵌入式Linux操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)性不強(qiáng)的問(wèn)題。具備實(shí)時(shí)性其實(shí)并不是一個(gè)通用操作系統(tǒng)要具備的性能,嵌入式Linux操作系統(tǒng)甚至也不需要實(shí)時(shí)性。但是,在醫(yī)療設(shè)備行業(yè)中,要想實(shí)現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備的數(shù)字化,在某些特定場(chǎng)合,數(shù)字化的醫(yī)療設(shè)備要發(fā)揮作用就必須具備良好的實(shí)時(shí)性能。當(dāng)對(duì)重癥患者進(jìn)行心電監(jiān)護(hù)時(shí),數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備的實(shí)時(shí)性就至關(guān)重要。為了保證醫(yī)療患者的安全,技術(shù)人員需要保證系統(tǒng)可以對(duì)重癥患者心電的異常情況及時(shí)做出反應(yīng),并且可以及時(shí)傳遞信息。此時(shí),醫(yī)療器械行業(yè)的從業(yè)人員就必須提高對(duì)嵌入式Linux操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求。嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為本身源代碼免費(fèi)開放的操作系統(tǒng),有數(shù)不勝數(shù)的程序員對(duì)其進(jìn)行了程序的完善,甚至為其附加了更多的功能,使得嵌入式Linux操作系統(tǒng)更加高效。更加重要的是推進(jìn)嵌入式Linux操作系統(tǒng)發(fā)展的不是商業(yè)和資本,取而代之的是網(wǎng)絡(luò)愛(ài)好者的愛(ài)好和興趣。在網(wǎng)絡(luò)上,愛(ài)好者為了嵌入式Linux操作系統(tǒng)的發(fā)展投入了大量的時(shí)間和精力,也提供了一般系統(tǒng)運(yùn)行錯(cuò)誤時(shí)的解決方法。
5結(jié)語(yǔ)
國(guó)內(nèi)的制造企業(yè)所生產(chǎn)出來(lái)的高水平醫(yī)療設(shè)備達(dá)不到人們的要求。所以技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)積極利用嵌入式Linux操作系統(tǒng)開發(fā)具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)高水平的醫(yī)療設(shè)備。技術(shù)人員要懷著“雄關(guān)漫道真如鐵”的決心在高水平醫(yī)療設(shè)備的研發(fā)領(lǐng)域里不斷探索和創(chuàng)造。
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作者:王楠 單位:西安高新科技職業(yè)學(xué)院