基于PC的虚拟式生物医学仪器的开发

　　0　引言

　　生物医学工程作为一门新兴学科在很多领域都取得了长足的发展。生物医学工程诸多专业领域的发展都涉及生物医学信号测量与控制以及生物医学信号分 析和处理这一基本环节[1]。本文从生物医学信号测量和分析入手,利用迅速发展的虚拟仪器技术构建基于PC的生物医学仪器,实验结果表明,该仪器具有较好 的测量性能和很好的分析精度和自适应能力。

　　1　生物医学信号测量与控制及其分析和处理

　　1.1　生物医学信号测量与控制

　　本文所涉及的主要是各种生物电的测量与控制,如心电图(ECG)、脑电图(EEG)、肌电图(EMG)、眼电图(EOG)等,非生物电测量如血 压(BP)、脉搏、心音、血流、体温、呼吸、脑磁(MEG)、心磁(MCG)等[2]。生物电信号的测量是生物医学系统的重要组成部分,是生物医学系统实 现分析、诊断和治疗等功能的基础。生物医学控制主要是指各种生理参数的控制,即通过适当的人工方法,使被破坏的生理、生化参数的不平衡状态恢复平衡,从而 达到治疗的目的。这实际上也是生物医学系统发展的一个重要目的。

　　1.2　生物医学信息处理

　　通过生物医学系统的测量功能得到生物医学信号后,必须对其进行信息处理。最基本的生物医学信息处理是对测得的数据进行存档,为医生提供必需的临 床诊断依据。在我们研制开发的虚拟式生物医学仪器系统中,利用数据库管理技术对检测到的生物医学信号和病人临床信息进行有效管理。对生物医学信号进行信息 处理的另一个含义是利用现代信号处理方法和生物医学图像成像技术提取测量数据中的各种非直接感知的信息。在我们的虚拟式生物医学仪器中充分利用了现代信号 分析方法(时域、频域分析方法等),而且集成了适于非平稳信号处理的时频分析方法和特征信息的综合检测方法。各种信号处理技术在不断发展和完善,必然为生 物医学信号的有效分析和特征信息的提取带来更多、更强的理论和技术支持,如何将最新发展的理论应用到临床实践中,是在医疗仪器开发时必须考虑的问题。

　　由以上论述可以看到,生物医学系统的发展如拘泥于传统生物医学系统的框架,是不可能满足现代生物医学工程发展要求的。现代生物医学系统应该是一 个开放式的系统,在这个系统中,可以根据当前生物医学测量技术、生物医学信息处理技术、计算机技术和集成制造技术等的发展,随时改善其系统构成,从而使其 永远是一个先进的系统。而这在传统的生物医学系统框架内是不可能实现的,但借助于近几年迅速发展起来的虚拟仪器技术,可以方便地实现这一目标。