基于LabVIEW的食管動力檢測系統(tǒng)設(shè)計

引 言

消化道的動力功能是消化系統(tǒng)重要的生理功能，消化道的動力活動是消化和吸收的基礎(chǔ)。近年來，由于社會競爭激烈、生活節(jié)奏加快、飲食結(jié)構(gòu)變化以及人們心理、精神等因素，胃腸動力障礙性疾病(DGIM)發(fā)病率呈上升趨勢。2006年，功能性胃腸病(FGDs)的羅馬III標(biāo)準(zhǔn)的問世，加深了人們對消化道動力的認(rèn)識。FGDs需要排除炎癥、感染、腫瘤及其他結(jié)構(gòu)異常等器質(zhì)性病變，并根據(jù)癥狀作出診斷。同樣，作為FGDs中的一種，DGIM也不能用器質(zhì)性疾病機理解釋癥狀。因此，消化道動力檢測作為消化道疾病其他檢查方法的補充，對于研究和診斷胃腸動力障礙性疾病，有較高的臨床意義。

本系統(tǒng)由下位機與上位機組成。下位機負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送給上位機；上位機主要完成數(shù)據(jù)的顯示、分析等工作。上位機軟件采用LabVIEW開發(fā)。 LabVIEW作為圖形化編程環(huán)境的引領(lǐng)者，不僅直觀易學(xué)、開發(fā)功能強，而且程序的可重用性高，儀器驅(qū)動功能強大，能與第三方軟件輕松連接。使用 LabVIEW進(jìn)行軟件開發(fā)，可以充分利用計算機強大的數(shù)據(jù)處理和傳輸能力及LabVIEW提供的大量擴展功能庫和軟件工具包，大大豐富和增強了儀器的功能。

1 系統(tǒng)原理

本系統(tǒng)采用腔內(nèi)壓力記錄法中的毛細(xì)管液壓灌注法進(jìn)行食管動力檢測。四通道測壓導(dǎo)管內(nèi)注滿蒸餾水后插入食管中，測壓導(dǎo)管側(cè)孔處的食管壓力通過無伸縮性的水柱傳至壓力傳感器的敏感膜片上，可測得食管4個不同位置的壓力信號。該信號經(jīng)放大調(diào)理后，接到下位機的模擬量輸入口。由下位機的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過USB接口傳送給上位機。由上位機軟件設(shè)定灌注壓力，通過USB接口傳送給下位機，下位機輸出脈寬調(diào)制輸出信號控制檢測儀中的電機。系統(tǒng)原理框圖如圖 1所示。

2 下位機設(shè)計

下位機主要由凌陽公司16位單片機SPCE061A和Philips公司的USB接口芯片PDIU／SBDl2(簡稱D12)組成。SPCE06lA擁有 32位可編程的多功能I／O端口和2個16位定時器／計數(shù)器，內(nèi)部集成了7通道10位電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換器，兼具低電壓復(fù)位／監(jiān)測功能。SPCE061A的模擬量輸入口IOA[O～3]接檢測儀4路壓力信號，脈寬調(diào)制輸出口IO138接檢測儀的電機，SPCE061A與D12的連接如圖2所示。

主程序流程如圖3所示。系統(tǒng)初始化包括：系統(tǒng)時鐘設(shè)置、D12初始化、D12芯片的軟連接和模擬輸入通道初始化。定時器TimeA的時鐘源A選擇4 096 Hz，定時100 ms后，打開IRQl_TMA中斷。中斷發(fā)生后，中斷服務(wù)子程序調(diào)用D12命令層中的寫緩沖區(qū)函數(shù)，將函數(shù)Get_AD()讀取的4路A／D轉(zhuǎn)換值寫入 USB端點2。其中，函數(shù)Get_AD()先讀取模擬輸入通道0的A／D轉(zhuǎn)換值26次，忽略最大與最小的5個值后取平均值；再依次讀取下一路模擬輸入通道的A／D轉(zhuǎn)換值。

3 上位機軟件系統(tǒng)的設(shè)計

采用LabVIEW8．2專業(yè)版開發(fā)軟件，后臺數(shù)據(jù)庫采用ACC2ESS 2003。采用模塊化設(shè)計方法將軟件系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)庫操作模塊、數(shù)據(jù)采集與顯示模塊以及數(shù)據(jù)分析模塊。

3．1 數(shù)據(jù)庫操作模塊的設(shè)計

使用ACCESS 2003創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫文件patient．mdb，經(jīng)過數(shù)據(jù)庫需求分析，建立如下6個數(shù)據(jù)表：系統(tǒng)信息表、用戶信息表、患者信息表、患者波形數(shù)據(jù)表、常用語詞庫表和解釋與評議詞庫表。

LabVIEW訪問上述的數(shù)據(jù)庫文件，需要安裝數(shù)據(jù)庫互聯(lián)工具包。數(shù)據(jù)庫互聯(lián)工具包通過使用ADO技術(shù)與數(shù)據(jù)庫建立連接。ADO是通過Mi- crosoft OLE DB與數(shù)據(jù)庫通信的?；贠LE DB的通信是通過一個類似于數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序的Provider實現(xiàn)的。使用ADO將允許與任何提供了OLE DB Provider或者ODBC Driver的數(shù)據(jù)庫建立連接。ODBC(Open DataBaseConnectivity)是一種傳統(tǒng)的通用的允許與數(shù)據(jù)庫建立連接的API。如果一個數(shù)據(jù)庫具有ODBC驅(qū)動，則可以通過使用 “Microsoft OLE DB Provider for ODBC”(實現(xiàn)了從0LE DB到ODBC的轉(zhuǎn)換功能)與數(shù)據(jù)庫連接。

創(chuàng)建Microsoft Data Link文件并對UDL文件進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置后，即可利用LabVIEW的數(shù)據(jù)庫互聯(lián)工具包中的函數(shù)實現(xiàn)對Access數(shù)據(jù)庫的訪問。

數(shù)據(jù)庫操作模塊包括以下幾個部分：

①用戶及密碼管理部分，負(fù)責(zé)軟件用戶的登陸及密碼的管理，包括用戶及密碼的添加、修改及刪除。

②常用語詞庫管理部分，是為了方便醫(yī)生在撰寫病人病例時輸入常用的病例詞匯的部分。醫(yī)生可以根據(jù)自己的需要添加和編輯常用的病例詞匯。