淺論醫學電子儀器中虛擬儀器技術的運用

王宇峰

摘 要：隨著科學技術的進步，虛擬儀器得到了越來越廣泛的推廣，逐漸的實現了在醫學電子儀器中的應用。虛擬儀器不僅具有普通儀器的功能，而且它是經過特殊設計的一組硬件和軟件，擁有一般儀器不具備的功能。該文簡要的介紹了虛擬儀器的基本組成結構，并對它在目前醫學電子儀器中的應用做了具體的分析，為虛擬儀器在醫學中的應用提供了依據。

關鍵詞：醫學 虛擬儀器 電子儀器 技術運用

中圖分類號：TN911 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0056-01

醫學中使用的電子儀器是通過數據的輸入、傳輸，然后得到反饋，進行信號處理和結果記錄，最終在PC機上顯示出來。這就需要提供數據的采集硬件，才能完成在PC機中的信號檢測。對于需要反復試驗的傳統醫療儀器，如果可以實現儀器的軟件化，就更有助于儀器的更新與升級。虛擬儀器則為醫療儀器的軟件化、智能化提供了技術支持，為電子儀器更好的在醫學中應用提供了一個很好的平臺。

1 虛擬儀器的概念

1.1 虛擬儀器的定義

虛擬儀器是在計算機的基礎上通過增加軟件和硬件構建的，具有可視化界面的儀器。其實質是利用計算機，結合模塊化的硬件和靈活的軟件實現數據的采集、分析和出來，完成各種測試、測量，給我們帶來了很多的便捷。虛擬儀器的先進之處在于，根據你需要的功能進行軟件編程，完成測試。另一方面，可視化的開發工具應用到產品設計的每一個環節，從而提高了產品開發的效率。虛擬儀器還能夠提供強大的數據處理軟件包，智能化程度高，處理能力強，具有可操作性，方便快捷。

1.2 虛擬儀器的結構

虛擬儀器的系統主要是由計算機、硬件平臺和應用軟件組成的。計算機包括PC機、服務器和工作站等。計算機是虛擬儀器的核心，為軟件開發提供了應用環境。傳統的硬件系統由控制面板和內部處理電路組成，它對數據進行采集，然后檢測，實現信號的數字化。它能夠實現信號的預處理，對信號進行放大、整形、濾波，經過處理的信號進入數據采集卡進行再處理。數據采集卡與計算機的緊密結合，使得計算機的資源被充分利用，比傳統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用軟件的開發平臺、儀器的驅動程序和信號處理技術。

1.3 開發平臺

作為虛擬儀器的開發平臺，在軟件開發中起著重要的作用。它作為一種圖形化的編程系統，在醫學實驗室中應用最為廣泛。在用虛擬進行編程時，不用寫程序代碼，而是選用流程圖，更加方便快捷。流程圖節點之間的數據流向決定了虛擬儀器的執行順序，不需要程序語言來進行控制。使用圖形可以讓技術人員與開發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 虛擬儀器的應用

隨著科學技術的不斷發展，虛擬儀器技術也應運而生，并得到廣泛的應用，它在醫學中的應用也逐漸被推廣。國外已利用虛擬儀器生產動態心電圖儀，對患者進行24 h信號監控，具有很強的快速檢索及分析數據的能力，目前，在國內的一些大醫院已經采用，取得了很好的效果。近幾年，國內在醫學電子儀器中使用虛擬儀器的研究也在不斷發展，不斷進步。

2.1 在醫療裝備開發中的應用

醫療設備的開發生產需要進行反復的實驗，驗證它的功能是否可行，如果采用原始的硬件開發技術，在研發的過程中需要做大量的實驗，這樣既浪費時間，又提高了成本，對于醫療設備的開發很不利。如果選擇虛擬儀器進行產品開發，可以通過修改軟件程序來實現功能的更改，這樣增加的軟件的工作量，而對于工作人員來說，提高了效率，降低了成本，縮短了研發周期，這樣就大大的促進了醫療設備的開發應用。

2.2 在信號處理系統中的應用

在醫學信號的處理中，包括信號的預處理和再處理的過程。如果不進行信號的預處理，它的低頻率和低幅值，會導致信號受到電磁波或其他信號的干擾，影響測量結果的準確性。虛擬儀器可以利用它的放大、濾波功能對輸入的信號進行預處理，完成信號的分析、診斷、存儲等。虛擬系統可以對強大的數字信號進行處理和分析，它具有直流交流成分分析、脈沖測量、振幅測量、信號提取、高級數學分析等功能，此外，它還能夠對可視化的信號進行處理，涵蓋積分、微分、導數等功能。利用此技術還能對含有噪聲的心電信號進行處理，完成對信號的分析功能，為心電信號的處理提供了一種可靠的方法。

2.3 在信息數據庫管理中的應用

病人的個人信息及病例等都需要進行保存，無論是傳統的手工整理的信息，還是電腦里存儲的信息，只能夠起到保存的作用，不能夠對數據進行分析比較，研究它們之間的相關性，從而不能進行有效的管理。因此需要虛擬儀器建立以數據庫為中心的數據管理系統，對病人的各種信息進行有效的管理，并為以后病人的治療提供可依據的方案。

2.4 在遠程醫療診斷中的應用

隨著社會的不斷進步，人們對于遠程醫療的需求越來越多，希望能夠不去醫院，在家中就可以進行病情的診斷。隨著人們需求的增加，基于互聯網的遠程醫療診斷系統就應運而生。利用虛擬系統中強大的網絡通訊功能，利用一項基于TCP/IP協議的技術，在網上實現數據測量和數據交換，再將測量的數據進行傳導，這樣一個遠程醫療診斷系統就誕生了。目前，一些專家已經建立了這種遠程醫療診斷的模型，利用互聯網對病人的各項指數進行隨時監控和診斷。

2.5 在擴展傳統儀器功能方面的應用

采用虛擬儀器可以降低傳統儀器更新的成本，使傳統儀器更加的數字化、智能化。在傳統儀器上應用虛擬儀器，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控系統上，利用虛擬儀器，加入微型計算機和數據采集卡，這樣就可以對心電信號進行實時監控，并且對其數據進行小波處理，使得到的數據更加的精確，也能夠對心率的變異進行分析，大大的提高了原有儀器的功能，更加直觀、數字化。

3 結語

利用虛擬儀器與傳統儀器結合，可以降低成本，提高效率，拓展傳統儀器的功能，這在醫學電子儀器的研究領域是一個重大的進步。虛擬儀器在醫學界的應用，展現了它巨大的優越性與生命力，為我國醫學電子儀器的發展提供了一個很好的契機。它的廣泛應用也為人們的生活提供了便捷，展現了我國在醫學界的偉大實力，為我國醫療事業的蓬勃發展提供了有力的條件。

參考文獻

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