使用PXI平臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)分析儀實(shí)現(xiàn)病人大腦中風(fēng)類型檢測(cè)區(qū)分設(shè)計(jì)

作者：Stefan Kidborg - Medfield Diagnostics AB

“通過(guò)使用PXI平臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)分析儀，可以讓我們專注于臨床試驗(yàn)，而無(wú)需花費(fèi)精力自行設(shè)計(jì)硬件平臺(tái)。”

- Stefan Kidborg， Medfield Diagnostics AB

挑戰(zhàn)：開(kāi)發(fā)一種快速的小型系統(tǒng)，在臨床試驗(yàn)中檢測(cè)微波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)Medfield科技對(duì)出血性中風(fēng)和凝血性中風(fēng)的類型區(qū)分，讓病人在救護(hù)車上就可以開(kāi)始通血栓的治療。

解決方案：使用NI PXI平臺(tái)與LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，開(kāi)發(fā)小型系統(tǒng)，用于檢測(cè)病人大腦中風(fēng)的類型

我們用LabVIEW和PXI平臺(tái)建立了一套系統(tǒng)，將一個(gè)基于PC的控制器、一個(gè)NI PXI-2547、一個(gè)NI PXI-2548射頻儀器和一個(gè)NI PXIe-5630網(wǎng)絡(luò)分析儀整合為一個(gè)獨(dú)立單元。該測(cè)量裝置戴在病人頭上，并且使用十二根天線與系統(tǒng)相連。

背景

在瑞典，每年有大約30，000例新增中風(fēng)病例，其中包括85%的缺血性中風(fēng)（凝血或血管阻塞）和15%的出血性中風(fēng)（腦組織出血）。中風(fēng)是急性致死的第三大病因，也是神經(jīng)功能障礙的首要原因。中風(fēng)需要全天候醫(yī)院護(hù)理，因而成為西方世界衛(wèi)生保健開(kāi)銷最大的疾病1。在中風(fēng)的幸存者中，20%留有嚴(yán)重的感覺(jué)運(yùn)動(dòng)機(jī)能障礙；并且很大一部分人雖然功能障礙并不明顯，但是他們的生活質(zhì)量卻也受到了很大的影響2。

早期的溶栓治療對(duì)中風(fēng)患者的治療非常有效，但是這種治療僅限于缺血性中風(fēng)。這種方法如果用于出血性中風(fēng)的治療，對(duì)患者來(lái)說(shuō)是非常危險(xiǎn)的。一般來(lái)說(shuō)，治療實(shí)施得越早療效越好；一旦癥狀出現(xiàn)之后超過(guò)了4.5小時(shí)，則不能實(shí)施這一治療，因?yàn)榇藭r(shí)組織的損傷會(huì)導(dǎo)致有很高的顱內(nèi)出血的風(fēng)險(xiǎn)。排除出血性溶血通常使用計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)（Computer tomography， CT）。但是由于患者送診的路途和使用這些儀器進(jìn)行檢測(cè)都需要很長(zhǎng)時(shí)間，這就導(dǎo)致了只有4%到8%的中風(fēng)病人最終能按時(shí)接受到溶栓治療。

梅德菲爾德診斷公司開(kāi)發(fā)的微波診斷方法可以在CT掃描之前區(qū)分缺血性中風(fēng)和出血性中風(fēng)，并且能夠最終取代CT。它是一種非侵入性的便攜式病人篩查裝置，能夠確定顱內(nèi)出血存在與否、出血部位和范圍。當(dāng)病人剛剛抵達(dá)急救室時(shí)，或者當(dāng)急救車人員到達(dá)急救現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，即可使用該儀器。

微波診斷與其它的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)本質(zhì)上差別很大。X射線直接穿過(guò)檢測(cè)部位，而超聲儀則利用了聲波的反射。但微波診斷技術(shù)利用的是微波在體內(nèi)的散射（圖2）。這臺(tái)儀器使用了一個(gè)接有許多天線的裝置；使用儀器時(shí)，這個(gè)裝置被戴在頭上。每根天線每次傳輸一個(gè)聲波信號(hào)給信號(hào)采集器，與此同時(shí)，其它的天線會(huì)接收信號(hào)。這項(xiàng)技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，它的部件非常緊湊，可以方便的在健康護(hù)理鏈的前端——急救室或救護(hù)車內(nèi)——使用。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)中風(fēng)患者的床邊檢測(cè)，這個(gè)系統(tǒng)需要靈活可移動(dòng)。我們與NI的合作伙伴Prevas公司以及NI共同合作，開(kāi)發(fā)了一套以NI PXIe-5630矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（Vector Network Analyzer，VNA）為核心的系統(tǒng)。VNA被安裝在PXI-1065機(jī)箱中。整個(gè)系統(tǒng)包括12根天線，開(kāi)關(guān)陣列由四個(gè)NI PXI-2547和四個(gè)NI PXI-2548模塊構(gòu)成（圖3）。

我們使用 LabVIEW開(kāi)發(fā)了系統(tǒng)的控制和測(cè)量軟件，并且使用C# .NET開(kāi)發(fā)了人機(jī)交互界面。為了滿足用戶界面的需求，我們選擇了 C# .NET來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)過(guò)程。由于LabVIEW可以很好的兼容不同開(kāi)發(fā)工具，所以LabVIEW結(jié)合C# .NET是系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的最佳方案（圖4）。

我們?cè)谟脩艚缑娴拈_(kāi)發(fā)過(guò)程中與護(hù)士進(jìn)行了緊密合作，以確保該軟件的用戶友好性。測(cè)量過(guò)程中，護(hù)士可以隨時(shí)看到剩余時(shí)間。因此，如果病人需要轉(zhuǎn)移，護(hù)士可以根據(jù)檢測(cè)的剩余時(shí)間決定何時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)移（圖5）。

在圖6中，12根天線（S11到S1212）的信號(hào)被顯示在一個(gè)簡(jiǎn)單的表格里。護(hù)士可以根據(jù)這些信息確定每根天線和頭部是否形成了可靠連接。

在軟件的工程模式中，對(duì)于VNA和開(kāi)關(guān)的控制也非常簡(jiǎn)便。只要在左邊的天線與頭部連接位置圖中選擇相應(yīng)的天線，進(jìn)行發(fā)送和接收，就可以在界面右邊看到該天線的信號(hào)圖（圖7）。

我們根據(jù)醫(yī)院的使用環(huán)境，選擇了一個(gè)12端口的VNA，體積緊湊并且可以提供快速的解決方案。這一方案在護(hù)士中反響很好。

由于Prevas公司是NI的優(yōu)選合作伙伴，所以在NI完成VNA的同時(shí)Prevas就可以開(kāi)發(fā)出這套儀器。在新的NI VNA面世的同時(shí)，Strokefinder R10也可以投入生產(chǎn)。

責(zé)任編輯：gt