嵌入式Linux操作系統在數字化醫療設備中的實踐研究

王楠

（西安高新科技職業學院，陜西 西安 710021）

時代在持續發展，人們對醫療服務的要求不僅是單純的臨床救治。現如今，醫療行業還發展出了醫療預防、醫療急救、醫療康復等多方面的醫療服務，實現了多元化、多層次的醫療體系。這些轉變使得醫療行業的從業人員對醫療設備的要求不斷提高。而嵌入式技術已經在國防軍事、電子行業、網絡通信以及醫療設備等行業都得到了廣泛的應用。嵌入系統和醫療設備相結合，提高了醫療服務的準確性。在中國人們對先進醫療器械的需求是巨大的。所以，著重研究和開發出先進的新型醫療設備是相關工作人員的任務重點。

1 嵌入式系統和嵌入式操作系統

嵌入式系統的載體是電腦應用。所以其技術支撐是計算機技術。嵌入式系統對系統運行的穩定性有極高的要求，并且技術人員在設計應用軟件的時候，還必須考慮系統的能耗以及成本問題。在醫療設備行業中，高端設備領域存在著很多的機遇和挑戰。在嵌入式系統的領域中還需要更多的技術人員不斷探索和創造。

在日常生活中，凡是現代化電子器械一般都有嵌入式系統的存在。而嵌入式系統也有簡單型嵌入和復雜型嵌入的區分。簡單型嵌入不需要有操作系統的支持，而要維持嵌入式系統運行只需要寫入一個循環控制的程序進行處理外部信息就可以了。這種嵌入方式也往往出現在簡單的醫療器械中，因為簡單的醫療器械對嵌入系統的要求并不是很高，所以一些簡單的無操作系統的嵌入方式就可以滿足這些醫療器械的需要。復雜型嵌入則必須具備科學可行的操作系統，否則，嵌入的系統就無法運行，造成精力和資源上的浪費。現如今，人們都要求醫療器械功能的多元化。面對越來越復雜的醫療設備，簡單型嵌入系統已經無法滿足人們的需求。時代也在不斷發展，網絡是時代的寵兒，不斷在人們的生活中普及。所以，具備聯網功能也是現代醫療器械所必不可少的功能之一。在醫療行業對系統的要求提高的前提下，工作人員還采用循環控制的方式嵌入復雜的系統，則會導致應用軟件的復雜程度放大，進而影響其穩定性和安全性。而若引入操作系統，工作人員把時間精力都投入軟件的應用，就保證了系統的穩定性和安全性。

工作人員要進行嵌入式操作系統的產品開發，首要任務就是選擇系統原型。能夠滿足要求是硬性條件，性價比又是產品開發人員首要考慮的因素。所以，一個源代碼免費開放并且性能穩定，技術先進的操作系統在現如今的市場環境中可以說是相當完美的。綜合權衡下，嵌入式Linux操作系統成為現如今醫療設備在進行嵌入式系統應用開發的首要選擇。

2 嵌入式Linux操作系統的優勢

2.1 開放內核源代碼

GPL是嵌入式Linux操作系統所必須要遵循的原則，其用法律保障了客戶可以免費使用嵌入式Linux操作系統以及對其修改的權利。在醫療設備的行業中，不同的應用產品需要嵌入式系統進行不同程度的改造，以保證該應用產品的需求得到滿足。由于嵌入式Linux操作系統的源代碼免費開放，技術人員可以根據應用產品的需求針對性地對系統內核進行改造。嵌入式Linux操作系統的靈活性也方便了技術人員對嵌入式操作系統進行特殊化的改造。

2.2 強大的網絡支持

互聯網是時代的寵兒，所以醫療設備行業要想得到發展，將醫療設備與互聯網相結合是未來發展的必然趨勢。技術人員把醫療設備和互聯網相結合實現了遠程觀察、遠程診斷、遠程監護，甚至遠程治療。在網絡上，只要雙方愿意，技術就可以互通。在醫療技術不發達的地區可以在網絡上接受醫療技術發達地區的技術共享，以此提高醫療服務的水平。現如今有許多高水平的數字化醫療設備實現了醫療設備與互聯網的互聯。但是，也有許多的醫療設備達不成與互聯網互聯的條件。網絡連接或許可以將自我診斷、自我監控、自我醫療的醫療服務模式成為現實。

3 嵌入式Linux系統在醫療設備中的應用實例

嵌入式Linux操作系統在遠程醫療領域中的應用在于遠程醫療監護體系的主要服務器端口以及監護病人的終端設備之中。在醫療過程當中，每個監護患者的終端設備必然由位于醫院中心的服務器端口進行控制和調節。而監護端口則實時向中央服務端口發送患者的生命體征，用于專業醫療人員進行專業的醫療分析，并且對患者的情況想好針對的策略。而監護病人的端口要將收集的信息進行傳遞則必須通過各種途徑，其中最常見的就是通訊信道，比如，光纖、局域網等。

嵌入式Linux系統的醫療軟件設計會在很多不同的平臺中進行實驗，其中最普遍被使用的就是Hm701ESP嵌入式系統實驗平臺。Hm701ESP嵌入式系統實驗平臺還沒有一個蘋果大，但是，其卻具備了很完備的功能，比如，系統存儲器、顯示系統、工業級動態存儲器以及固態存儲器等。更加令人驚喜的是其具備波特率為921.6Kps的全功能串口。

專業的技術人員進行嵌入式Linux操作系統的醫療軟件開發時，為了使得最終的醫療設備能夠投入使用并且可以很好地幫助醫院以及患者，他們可以把自己的設計任務進行切割，根據實際情況進行隨時的調整，甚至可以多線程并行執行，如此大大增強了嵌入式Linux操作系統的穩定性，保障了醫療的穩定進行，以及患者的生命安全。其次，嵌入式操作系統必須要對接收的任務進行優先級的排序。優先級別高的任務就應該最先受到處理。而如何判斷優先級的高低的解決方案是讓嵌入式Linux操作系統通過其重要程度以及實時性要求是否嚴格進行判斷。在嵌入式Linux操作系統的運行中，每個任務的優先級都是固定的，一旦由嵌入式Linux操作系統進行判斷并且分類后就不再改變。首先，優先級最高的任務是系統的監視。其次，是鍵盤的掃描以及LGD顯示，接下來是數據的接收、數據的發送，還有數據的預處理等等。接下來的預警任務、報警任務以維持通信相對于前幾個任務而言對于嵌入式Linux操作系統的重要性以及實時性的要求就沒那么高。而系統監視任務主要是監視嵌入式Linux操作系統是否可以正常穩定工作，當嵌入式Linux操作系統無法正常穩定地工作時，系統監視任務便可以及時向中央服務端口的計算機傳遞信息，并及時將嵌入式Linux操作系統發生的錯誤進行修正，使得出錯的嵌入式Linux操作系統重新正常工作。

4 嵌入式Linux操作系統的實時性

但是，值得強調的一點是嵌入式Linux操作系統一開始并不是專門以嵌入式系統設計的操作程序，所以嵌入式Linux操作系統在發展初期存在各式各樣的問題，其中就包含實時性不強的問題。但是，隨著技術發展，硬件水平也隨之得到提高，系統的內存容量增大，很好地解決了嵌入式Linux操作系統實時性不強的問題。

具備實時性其實并不是一個通用操作系統要具備的性能，嵌入式Linux操作系統甚至也不需要實時性。但是，在醫療設備行業中，要想實現醫療設備的數字化，在某些特定場合，數字化的醫療設備要發揮作用就必須具備良好的實時性能。當對重癥患者進行心電監護時，數字化醫療設備的實時性就至關重要。為了保證醫療患者的安全，技術人員需要保證系統可以對重癥患者心電的異常情況及時做出反應，并且可以及時傳遞信息。此時，醫療器械行業的從業人員就必須提高對嵌入式Linux操作系統實時性的要求。嵌入式Linux操作系統作為本身源代碼免費開放的操作系統，有數不勝數的程序員對其進行了程序的完善，甚至為其附加了更多的功能，使得嵌入式Linux操作系統更加高效。更加重要的是推進嵌入式Linux操作系統發展的不是商業和資本，取而代之的是網絡愛好者的愛好和興趣。在網絡上，愛好者為了嵌入式Linux操作系統的發展投入了大量的時間和精力，也提供了一般系統運行錯誤時的解決方法。

5 結語

國內的制造企業所生產出來的高水平醫療設備達不到人們的要求。所以技術人員應當積極利用嵌入式Linux操作系統開發具備自主知識產權的先進高水平的醫療設備。技術人員要懷著“雄關漫道真如鐵”的決心在高水平醫療設備的研發領域里不斷探索和創造。