在腫瘤治療中應用圖形化系統設計模式

發布時間：2011-1-15 21:32 發布者：conniede

關鍵詞： FPGA , LabVIEW , 腫瘤

1 挑戰

在嚴格的規則條例范圍內保持設計過程，為通過FDA認證的等級II醫療設備進行設計、原型開發并發布用戶界面和控制系統，用于以更為緩和近乎無痛的過程對乳腺腫瘤進行治療

2 解決方案

使用NI CompactRIO平臺、NI LabVIEW實時模塊和LabVIEW FPGA模塊開發靈活的可靠性高的圖形化用戶界面和控制系統，在上市時間的巨大壓力下，開發能夠大大減少接收腫瘤治療的病人在精神和身體上承受的不適感的設備Sanarus是一家醫療設備的新興企業，利用便于執行的設計與開發計劃，我們希望能夠開拓將對乳腺癌治療產生巨大影響產品的市場最后，Visica2治療系統（V2）是一種將會在醫生辦公室或診所使用的儀器整個過程包含局部麻醉和幾乎無痛的實時超聲波向導整個治療將持續10～20分鐘，通過一個細小無須縫合的切口對目標組織進行冰凍和破壞

3 上市時間壓力

我們的任務要求在四個月的時間內，開發一個能夠工作的V2系統原型，以便滿足產品發布的計劃除了要滿足投資者的需求之外，我們還要滿足市場需求，盡快制造V2系統為設備編寫固件和設計自定義電路板是十分費時的，任何在固件或軟件層次的錯誤都會導致計劃推遲，從而將威脅到整個項目的進展由于V2是一種醫療設備，它不能夠包含任何將會影響系統性能的軟件或是固件的問題如果設備無法通過510(k)提交所需的全部測試，我們的整個計劃就會失敗，而V2可能無法上市基于這些需求，我們需要一個用于V2系統的完全可靠的開發方案
加速商業硬件的開發

Sanarus邀請了一位NI現場工程師一同討論可能的解決方案我們很快認識到CompactRIO是我們所需要的一種可行的解決方案，因為它能夠綜合編程性和集成I/O開發我們使用CompactRIO設計了原型，證明了V2系統能夠在短時間內進行可靠的開發通過比較使用CompactRIO系統和我們自己的定制硬件，列出了一張利弊表格使用CompactRIO的優勢是十分明顯的：定制解決方案可能需要數月進行開發，而使用NI的解決方案只需要數周

此外，對于定制固件而言，“最新標準”的變化將會需要編寫新的復雜版本，而使用CompactRIO平臺，我們只需要根據需求，花費最少的精力修改代碼在決定使用可觸屏PC，而不是使用按鈕和LED作為系統的用戶界面之后，我們使用了用于Windows圖形化編程環境的LabVIEW為PanelPC開發了用戶界面我們還能夠使用LabVIEW共享變量，方便地管理GUI和CompactRIO實時控制器之間的通信我們還在不對開發計劃造成任何延遲的情況下，利用系統的靈活性，滿足了新特性的需求

因為NI已經事先對模塊進行了認證，我們知道CompactRIO也會通過EMC認證我們無須擔心原型系統會因為無法通過EMC認證而需要重新設計

最終的V2系統由一個運行Windows版LabVIEW的PanelPC組成它對用戶界面進行操作，使用LabVIEW共享變量將指令發送到CompactRIO系統中LabVIEW實時系統用于在CompactRIO實時控制器上實現狀態機在PID中，LabVIEW實時模塊調節回路，控制探針頭部的溫度這是通過為冷卻所需的液氮泵以及簡單的電阻加熱組件提供控制算法來完成的LabVIEW FPGA用于管理控制這些設備所需的I/O信號之間的接口

通過長期研究，我們的方法在破壞常見腫瘤方面是十分高效的，V2現在已經在美國的制定中心得到了應用使用NI產品，我們快速有效地為V2開發了包含友好圖形用戶界面的嵌入式控制系統，同時還維持了系統的質量，最終確保了病人的安全我們的CEO認為CompactRIO在Visica2治療系統項目的成功中起到了關鍵作用

由于使用了來自NI的圖形化系統設計平臺，我們的產品設計、原型開發和事件發布都得到了順利完成

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