基于嵌入式的麻醉工作站生理监护系统设计

　　1引言

　　麻醉工作站是一种用于全身麻醉、供氧及辅助呼吸的医疗设备。在麻醉手术过程中,病人由于暂失肢体行动和言语交流能力,而且多数麻醉药具有呼吸抑制和升降血压的作用，病人很难再维持正常的生理功能,易发生麻醉意外和并发症。为了达到现代麻醉手术的要求,减少麻醉意外和并发症的发生高质量一体化的临床麻醉监护系统在保护病人生命安全方面变得越来越重要。目前国外的麻醉工作站发展迅猛,其生理监护系统也正朝着智能化、集成化系统的方向发展,且逐步扩展融入整个医疗系统,不仅提高了病人监护质量,而且为临床麻醉医生创造了一个良好的工作氛围。我国在这一领域的研究还处在初级阶段,麻醉工作站的功能单一,生理监护系统的智能化程度很低,现在大部分医院所使用的麻醉工作站大多是从国外进口。因此,自主研发一种带有图形用户界面、方便实用的新型智能麻醉工作站生理监护系统具有十分重要的意义。

　　本文设计的这种生理监护系统不但具备清晰直观的用户显示界面,实现实时准确监护人体的三个生理参数:血压、心电和血氧饱和度参数,而且可与医院设备进行系统联网,将所有监护信息传输到医院信息管理系统实现远程的实时监护,进一步提高了麻醉的安全性。

　　2监护系统硬件平台

　　系统的硬件平台选用嵌入式mini2440开发板o mini2440开发板采用基于Sansung S3C2440 A I均CPU处理器(主频400MHz,最高uJ达533MHz)，为生I!P监护数据的读取和分析提供了高效的处理速度;在板64MSDRAM内存，高达100MH:的时钟频率和32-bit的总线数据宽度，大大增加了内存访问的速度。mini2440开发板上还具备各种丰富的接I-I :3个串行u分别和3个监护模块相连用来实现数据的串u通信功能;1个vcA接u通过连接显示屏用来实时显示生理监护数据;1个100M以太网RJ-45接u通过网线能汽接连接到医院网络，使生理监护信息能及时快速的传输到医院信息系统。

　　监护模块选用无创血压模块、血氧饱和度模块和心电监护模块。由于二个模块的数据传输方式和功能实现类似，本文仅以血氧模块为例(下同)说明:采用串日的通信方式，串日通讯协议的数据格式为:起始位++8位数据位++1位停!卜位，奇校验，波特率设置为4800 baud,模块向上位机发送的数据为5字节格式，每秒钟}o个包，第7位为同步位。由于通讯协议与标准串u通讯协议完全兼容，模块的生理监护数据通过串日线能快速准确的传输到mini2440开发板。

　　搭建的硬件实验平台示意图(图1)如下:

　　3嵌入式软件平台

　　嵌入式软件的开发需要基于特定的系统环境,mini2440开发板同时支持Linux和Windows CE操作系统。Linux系统有很高的稳定性和可靠性,与Windows CE系统相比,Linux系统支持几乎所有的主流芯片,体系结构灵活,易于裁剪,且Linux图形系统不在内核中,支持模块机制,内核可根据需要加入或去掉,能自由修改源代码,具有极强的可定制性。嵌 入式Linux系统下有代表性的GUI系统主要有MiniGUI、MicroWindows以及Qt/Embedded。Qt/Embedded是挪威Trolletch公司提供的图形化界面开发工具Qt的嵌入式版本,是专门为小型设备提供图形界面的应用开发环境,其优良的跨平台特性真正实现“一次编写,随处编译”。在嵌入式 Linux 图形界面GUI的程序开发中,Qt/Embedded逐渐成为Linux窗口平台上进行界面软件开发的GUI首选。因此,本文选择嵌入式操作系统Linux2.6.32+Qt4.6.2进行软件开发,整个系统软件由bootloader引导程序、设备驱动、嵌入式 Linux 内核、NFS 网络文件系统、基于 Qt/Embedded 和Qt4.6.2 的嵌入式图形系统平台及相关应用程序组成。