采用NI LabVIEW和RIO技術(shù)開發(fā)的革命性獸醫(yī)影像系統(tǒng)

第三種模式是透視（或者運(yùn)動(dòng)捕捉X射線攝像），使用C形臂可在任何所需角度進(jìn)行攝像。此種模式一般用來研究關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)、吞咽、心臟功能、其他生理運(yùn)動(dòng)，以及某些外科手術(shù)和插管過程的實(shí)時(shí)導(dǎo)引。

圖3 移動(dòng)X射線成像，或稱作透視，在多種診斷和臨床應(yīng)用中都是理想的方案――如觀察關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，或?qū)σ恢徽驹谄脚_(tái)上吃東西的小狗進(jìn)行吞咽研究等。

采用NI LabVIEW和CompactRIO進(jìn)行原型創(chuàng)建
2008年4月進(jìn)行第一階段的開發(fā)，目標(biāo)是開發(fā)出測(cè)試臺(tái)原型，控制X射線光源、X射線探測(cè)器和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。軟件開發(fā)從風(fēng)險(xiǎn)最高的部分開始，然后逐漸進(jìn)行。我們使用了LabVIEW軟件，這使得我們可以專注于產(chǎn)品的關(guān)鍵算法，而不受瑣碎、復(fù)雜的硬件設(shè)計(jì)的影響。

開發(fā)從控制X射線光源開始。然后編寫定時(shí)代碼，對(duì)X射線光源的激發(fā)及傳感器的數(shù)據(jù)采集進(jìn)行同步。 最后，我們將機(jī)械原型系統(tǒng)和安裝在機(jī)架上的激發(fā)與采集系統(tǒng)集成到一起，并加入運(yùn)動(dòng)控制對(duì)基本過程進(jìn)行論證。此功能原型成功地論證了產(chǎn)品的可行性，這使得我們對(duì)于成功完成其他階段的開發(fā)任務(wù)充滿了信心。由于此系統(tǒng)基于LabVIEW，可以很容易地對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，即便更換一些部件也幾乎不會(huì)對(duì)我們的進(jìn)度安排帶來影響，因此，首個(gè)原型的建立僅耗時(shí)約6個(gè)月。

采用NI Single-Board RIO進(jìn)行部署
在接下來的階段中，我們需要試制首個(gè)影像系統(tǒng)。最終的機(jī)械設(shè)計(jì)幾乎完全基于原型機(jī)械系統(tǒng)，僅做了幾處細(xì)微改進(jìn)。我們采用了NI CompactRIO對(duì)一臺(tái)具有完整X射線系統(tǒng)、移動(dòng)掃描架和移動(dòng)準(zhǔn)直器的原型掃描器F-001進(jìn)行控制。完成此系統(tǒng)僅耗時(shí)3個(gè)月。

最后，我們需要開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)緩解代碼及豐富的用戶界面，并采用專為嵌入式機(jī)器開發(fā)設(shè)計(jì)的單板計(jì)算機(jī)硬件將我們的原型移植到最終的部署平臺(tái)。我們采用NI Single-Board RIO作為部署平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了與原型系統(tǒng)一樣的代碼。 然后我們繼續(xù)開發(fā)，增加了病人定位功能及系統(tǒng)控制面板。甚至使用了LabVIEW進(jìn)行用戶界面設(shè)計(jì)，在3個(gè)月內(nèi)就完成了新系統(tǒng)F-002。 NI Single-Board RIO使用以下部件對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行控制：

帶編碼器和端位開關(guān)的旋轉(zhuǎn)掃描架
帶編碼器和端位開關(guān)的定位探測(cè)器
帶編碼器和端位開關(guān)的升降病床
X射線發(fā)生器（千伏，毫安，脈沖發(fā)生和錯(cuò)誤處理）
旋轉(zhuǎn)陽極
四個(gè)準(zhǔn)直器電機(jī)
探測(cè)器觸發(fā)信號(hào)
用于病人定位的現(xiàn)場(chǎng)燈光和激光
掃描架控制面板輸入和狀態(tài)顯示模塊
未來的計(jì)劃
我們計(jì)劃再試制兩臺(tái)設(shè)備進(jìn)行臨床試驗(yàn)。雖然可以預(yù)見會(huì)有一些必要的修改，但我們對(duì)使用LabVIEW對(duì)這些性能進(jìn)行簡(jiǎn)單地添加非常有信心。通過使用LabVIEW和NI Single-Board RIO，我們避免了從零開始開發(fā)絕大部分的系統(tǒng)，從而縮短了上市時(shí)間，節(jié)省了約3位研發(fā)人員全年的工作量或約$300,000美元的人力成本。