21世紀是生命和健康的世紀，生命科學的飛速進步不斷推動著人類對自身健康和疾病的認識，如何開發(fā)創(chuàng)新型的醫(yī)療電子設備也成為研究的熱點之一。
醫(yī)療設備研究內容涉及眾多工程學研究領域，如電子學、計算機、信息處理、光學、精密機械學等。隨著醫(yī)學的發(fā)展、治療手段的多樣化和相關工程領域技術的不斷進步，醫(yī)療電子設備正變得日益復雜化。一般大型醫(yī)療設備由多個子系統(tǒng)組成，需要集成多種傳感器、機械部件、電子元件，如FPGA或微處理器等，還會涉及到多種專業(yè)總線和協(xié)議，其研發(fā)周期也相當長，可能需要2年~3年甚至更長的時間。于是，如何縮短整個醫(yī)療電子設備系統(tǒng)的開發(fā)時間、提高創(chuàng)新程度便成為占領市場的要素。
對于一些小型公司來說，如何從激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳跟并脫穎而出是非常困難的事情。他們的核心技術人員也許是生物醫(yī)學領域的專家，掌握了一定的專利或研究成果，但如何在團隊人員非常有限的情況下，快速的將專利或研究成果轉化成產品、并保證產品的可靠性和穩(wěn)定性是很大的難點。因此在競爭激烈的醫(yī)療電子市場，實現快速原型構建是關鍵。從另外一個角度看，對于大學、研究所或者公司的研發(fā)機構來說，他們必須著眼于未來的、有一定前瞻性和創(chuàng)新性的設備研發(fā)，因此這部分研發(fā)人員需要關注的是，如何快速地對一些算法或理論上的研究成果進行驗證、并進一步搭建出實際的系統(tǒng)直至產品化，從而將自己的科研項目或專利產業(yè)化，獲取更多支持以進入良性循環(huán)。
綜上所述，對于醫(yī)療電子設備的開發(fā)人員來說，系統(tǒng)本身在電子、機械、傳感器等方面的復雜性以及市場競爭的需求，使得如何快速地對研究成果進行原型驗證并產品化成為領先于市場的關鍵。
通過統(tǒng)一的平臺快速構建原型系統(tǒng)
系統(tǒng)開發(fā)一般可以分為設計、原型驗證、發(fā)布三個階段。設計階段主要針對產品本身以及其中牽涉到的算法、概念;原型驗證是對設計的可行性進行驗證或評估;發(fā)布是產品的最終實現。設計階段的主要任務是由開發(fā)團隊中生物醫(yī)學、信號處理、圖像處理方面的專家或研發(fā)人員使用文本和數學工具進行算法或系統(tǒng)設計。原型驗證階段的主要任務是在一定的硬件平臺上實現設計算法并進行驗證和評估，從而進一步調整算法，這部分任務通常由具有電子工程背景的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員，在 VxWorks、QNX、Linux等嵌入式操作系統(tǒng)上加以完成，他們所使用的軟件工具是和硬件平臺直接相關的，如CCS, VHDL, VDSP++等。 一般情況下這兩個階段的開發(fā)人員和開發(fā)平臺都是不同的，因此原型階段的開發(fā)者必須無縫地將設計階段的成果加以吸納和轉換，如果系統(tǒng)需求需要修正或者算法設計有些錯誤，就會導致原型階段的大量修正工作甚至返工。 因此，整個系統(tǒng)開發(fā)是一個循環(huán)遞進的過程。
為了減少這兩個階段之間循環(huán)往復的次數，很多開發(fā)團隊都采取了兩邊互相靠攏的方法，要求前端的算法設計人員對硬件和底層編程有一定了解，而后端的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員也需要有一定的生物醫(yī)學背景。這種方法一定程度上能夠讓兩個階段之間更好地進行溝通，但是對開發(fā)人員的要求較高，而且缺少系統(tǒng)性，隨著醫(yī)療電子系統(tǒng)的日益復雜化，不能從根本上解決問題。
一種更為釜底抽薪的解決方案是將這兩個階段的工作移植到統(tǒng)一開發(fā)平臺之中，即在一個開發(fā)平臺下集成算法和硬件：一方面，在算法設計階段引入硬件I/O進行前期的驗證，可以在更早階段發(fā)現并修正潛在的錯誤;另一方面，由于使用同樣的開發(fā)環(huán)境，算法設計的代碼可以在原型驗證的過程中被重用，從而簡化編程的復雜性，降低了對算法設計人員和嵌入式開發(fā)人員的要求，從根本上加快循環(huán)遞進的過程，從而縮短系統(tǒng)的開發(fā)時間。
LabVIEW：快速搭建醫(yī)療電子原型的圖形化平臺
LabVIEW 圖形化開發(fā)平臺自1986年誕生以來一直致力于簡化編程的復雜性，其圖形化編程方式也已成為標準的開發(fā)工具。對于醫(yī)療電子的開發(fā)來說，LabVIEW提供了將硬件I/O引入算法設計的快捷方式，并通過代碼重用和商業(yè)化、可發(fā)布的嵌入式原型平臺，簡化構建原型系統(tǒng)的復雜性。
