嵌入式系統(tǒng)及其在醫(yī)療儀器設(shè)備中的應(yīng)用

嵌入式系統(tǒng)同通用型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比具有六大重要特征：

(1)專用性強(qiáng)：嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用的嵌入式CPU，與通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，它通常都具有功耗低、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)趨于小型化，移動(dòng)能力大大增強(qiáng)，與網(wǎng)絡(luò)的耦合也越來越緊密；

(2)知識(shí)集成度高：嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)；

(3)系統(tǒng)內(nèi)核小：嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì)，量體裁衣、去除冗余，力爭(zhēng)在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應(yīng)用中對(duì)處理器的選擇更具有競(jìng)爭(zhēng)力；

(4)系統(tǒng)精簡(jiǎn)：嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，一般沒有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分。它的升級(jí)換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)，便具有較長(zhǎng)的生命周期；

(5)高實(shí)時(shí)性和可靠性：為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)本身中，而不是存儲(chǔ)于磁盤等載體中；

(6)系統(tǒng)開發(fā)需要專門的開發(fā)工具和環(huán)境：嵌入式系統(tǒng)本身不具備自主開發(fā)能力，設(shè)計(jì)完成以后用戶通常不能直接對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改，因此必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)。

嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療儀器中的應(yīng)用

醫(yī)療儀器設(shè)備的最新發(fā)展趨勢(shì)

進(jìn)入2008年，越來越多的利好消息出現(xiàn)在醫(yī)療儀器設(shè)備領(lǐng)域。近期，德國(guó)、澳大利亞都分別明確表示要在兒童醫(yī)療和全民醫(yī)療領(lǐng)域加大投入。而我國(guó)和墨西哥這樣的發(fā)展中人口大國(guó)也將在2008年繼續(xù)其備受世人矚目的醫(yī)療改革。這些政府級(jí)別的投入將增加全社會(huì)對(duì)醫(yī)療儀器設(shè)備的需求。隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)于自身健康的關(guān)注也提升到一個(gè)前所未有的高度。今天，越來越多的高科技手段開始運(yùn)用到醫(yī)療儀器的設(shè)計(jì)中。心電圖、腦電圖等生理參數(shù)檢測(cè)設(shè)備，各類型的監(jiān)護(hù)儀器、超聲波、X射線成影設(shè)備、核磁共振儀器以及各式各樣的物理治療儀都開始在各地醫(yī)院廣泛使用。遠(yuǎn)程醫(yī)療、HIS、病人呼叫中心、數(shù)字化醫(yī)院等先進(jìn)理念的出現(xiàn)和應(yīng)用，使醫(yī)院的管理比以往任何時(shí)候都更加完善和高效，同時(shí)病人享受到更加快捷方便和人性化的服務(wù)。
　　
在技術(shù)領(lǐng)域，醫(yī)療儀器設(shè)備則開始呈現(xiàn)向便攜性和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的趨勢(shì)。可以隨身攜帶的血壓計(jì)、血糖儀，可以在家庭或小型社康醫(yī)院中使用的呼吸機(jī)、心電監(jiān)護(hù)儀必然會(huì)有越來越大的市場(chǎng)需求。而網(wǎng)絡(luò)化的進(jìn)一步普及也正在進(jìn)入醫(yī)療儀器設(shè)備領(lǐng)域，通過有線或無線技術(shù)，醫(yī)生可以遠(yuǎn)程訪問病人的資料；數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化的醫(yī)療檢測(cè)設(shè)備使病人不必再攜帶大量的檢測(cè)資料奔波在醫(yī)院的各個(gè)科室甚至是遠(yuǎn)隔千里的不同醫(yī)院之間，從而節(jié)省了就醫(yī)者的時(shí)間和重復(fù)檢測(cè)的費(fèi)用；而網(wǎng)絡(luò)化的醫(yī)療儀器設(shè)備和系統(tǒng)也使遠(yuǎn)程醫(yī)療變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，身在某些不發(fā)達(dá)地區(qū)的重癥患者有可能通過遠(yuǎn)程醫(yī)療獲得高水平醫(yī)生的救治而重獲新生。在我國(guó)，由于醫(yī)療資源尤其是高端優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源的缺乏和地區(qū)間分布不均衡引起了廣被詬病的“看病難”問題。醫(yī)療儀器設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化所帶來的這些益處對(duì)解決該問題也有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。

嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療儀器設(shè)備中的應(yīng)用

由于醫(yī)療儀器設(shè)備固有的自身特點(diǎn)和以上提到的最新發(fā)展趨勢(shì)的要求，用于醫(yī)療儀器設(shè)備的技術(shù)和系統(tǒng)也應(yīng)該與這些特點(diǎn)和要求相適應(yīng)。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于醫(yī)療儀器設(shè)備，符合發(fā)展趨勢(shì)帶來的要求和變化。
　　
醫(yī)療儀器領(lǐng)域大量醫(yī)療儀器的應(yīng)用，如心臟起搏器、放射設(shè)備及分析監(jiān)護(hù)設(shè)備，都需要嵌入式系統(tǒng)的支持。各種化驗(yàn)設(shè)備，如肌動(dòng)電流描記器、離散光度化學(xué)分析、分光光度計(jì)等，都需要使用高性能的、專用化的DSP系統(tǒng)來提高其精度和速度。引入嵌入式系統(tǒng)后，現(xiàn)有的各種監(jiān)護(hù)儀的功能與性能都將得到大幅度的提高。

一般來說，醫(yī)療系統(tǒng)都非常龐大，但我們看到的一個(gè)趨勢(shì)是便攜式、低成本產(chǎn)品漸漸流行。便攜醫(yī)療產(chǎn)品可分為兩種：一種是手持產(chǎn)品，如用于患者監(jiān)控的產(chǎn)品，像測(cè)量脈搏、血壓等的產(chǎn)品，醫(yī)生可以隨身攜帶；另一種則不一定能夠隨身攜帶，但它們是低成本、簡(jiǎn)單的設(shè)備，一般用于設(shè)備較簡(jiǎn)單的醫(yī)院。針對(duì)便攜化的趨勢(shì)，要求醫(yī)療電子設(shè)備必須具備體積小、功耗低、價(jià)格低和易于使用的特點(diǎn)。
　　
在醫(yī)療儀器的設(shè)計(jì)方面，有三個(gè)設(shè)計(jì)策略非常重要：一是采用模塊化設(shè)計(jì)方法，采用這種方法可以在基本的平臺(tái)上設(shè)計(jì)出不同型號(hào)的產(chǎn)品；二是背板設(shè)計(jì)方法，每個(gè)大系統(tǒng)一般都會(huì)有背板，上面可以插很多不同的板，它可以使系統(tǒng)的速度很快；三是便攜產(chǎn)品。由于嵌入式系統(tǒng)具有的特點(diǎn)，上述醫(yī)療儀器設(shè)計(jì)策略都可以采用嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

在醫(yī)療儀器應(yīng)用中，嵌入式系統(tǒng)的普及率非常高。在設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)需要對(duì)嵌入式系統(tǒng)重新編程，可避免前端流片(NRE)成本，減少和ASIC相關(guān)的訂量，降低芯片多次試制的巨大風(fēng)險(xiǎn)。此外，隨著標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展或者當(dāng)需求出現(xiàn)變化時(shí)，還可以在現(xiàn)場(chǎng)更新。而且，設(shè)計(jì)人員能夠反復(fù)使用公共硬件平臺(tái)，在一個(gè)基本設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，建立不同的系統(tǒng)，支持各種功能，從而大大降低了生成成本。使產(chǎn)品具有較長(zhǎng)的生命周期，可以保護(hù)醫(yī)療儀器不會(huì)太快過時(shí)，醫(yī)療行業(yè)的產(chǎn)品生命周期比較長(zhǎng)，因此這一特性非常重要。現(xiàn)代數(shù)字醫(yī)療儀器設(shè)備不但包括診療設(shè)備，而且還有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器和接口軟件。嵌入式系統(tǒng)可為醫(yī)療儀器設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用提供先進(jìn)的技術(shù)支持。

嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療儀器領(lǐng)域的應(yīng)用前景

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化產(chǎn)品空前繁榮。嵌入式軟件已經(jīng)成為數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新和軟件增值的關(guān)鍵因素，是未來市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn)。從醫(yī)療儀器領(lǐng)域來看，除了新的傳感檢測(cè)技術(shù)不斷運(yùn)用推廣之外，對(duì)所采集信息的分析、存儲(chǔ)和顯示也提出了更高的目標(biāo)。這就要求現(xiàn)代的醫(yī)療儀器具備更強(qiáng)大的計(jì)算和存儲(chǔ)能力以及更穩(wěn)定可靠的性能。另外，醫(yī)療儀器作為一個(gè)特殊的行業(yè)，又要求設(shè)備能夠達(dá)到更高級(jí)別的環(huán)保要求。如何進(jìn)一步地智能化、專業(yè)化、小型化，同時(shí)做到低功耗、零污染，將會(huì)是一個(gè)無止境的追求過程，這為嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療儀器中的應(yīng)用提供了更廣闊的天地和更高的要求。