虹科PCAN醫療應用系列Part 5

數字化手術室是計算機信息技術、生物醫學工程技術與現代醫學技術發展的產物。利用對手術室現有設備進行數字化端口改造,通過數字化網絡集成,由集中控制工作站對術中的醫療設備進行控制,並與院內外網絡信息進行實時交互。數字化手術室方案示意圖如下圖所示。

圖(一) 數字化手術室方案示意圖

數字化手術室面臨的問題

1. 醫療設備數量眾多,集中控制難度高

現有的手術室內,醫療設備種類繁多,各種設備控制面板的差異較大,並且各類手術室設備大多數都是獨立的單元,沒有對外統一的通信接口,這帶來了兼容性問題。其次是集中控制的通信質量好壞也直接關聯到手術的安全性及效率,集中控制工作站與各受控設備之間的通信必須是實時,準確,穩定的。綜上兩點可知,數字化手術室的集中控制難度高。

2. 醫療設備精密及昂貴,維護成本高

醫療設備複雜且價格昂貴,發生通信故障時一般採取設備換新或等待專業維修的處理方式,對應的故障原因往往是不明確的、維修方法也不繫統,從而導致維護時間成本高,維護費用高,資源浪費等問題。所以有必要引入一套行之有效的醫療設備測試診斷方案。

基於虹科PCAN接口卡實現數字化手術室醫療設備的集中控制和測試診斷

1. 集中控制

為實現兼容性與安全性高的集中控制,選用CAN總線作為數字化手術室內設備與設備之間,設備與主控之間的通信協議,這需要對手術室現有設備進行數字化端口改造,引入CAN接口,而PCAN接口卡則扮演著“改造者”的角色。其示意如下圖所示。PCAN可通過多種不同的接口類型與醫療設備連接,如USB,PCI,PCIe,MiniPCIe,M.2,RS232等等,快速為醫療設備引入標準CAN接口並連接到CAN總線網絡中。同時PCAN接口卡提供的二次開發包可幫助開發人員靈活地實現CAN數據的收發,而且穩定可靠。

圖(二) 數字化手術室集中控制示意圖

2. 測試診斷

由於採用了CAN總線結構實現數字化手術室的搭建,即底層傳感器與執行器,各醫療設備節點,主控終端等都通過CAN通訊連接,實現信息共享和綜合管理,所以同樣的也可以針對CAN總線開發一套測試診斷系統,如下圖所示,測試診斷系統基於PC和PCAN,由下至上分別由硬件,驅動,軟件,應用四大塊組成。通過CAN線纜掛接到數字化手術室的CAN網絡中,可採集所有節點的數據,並通過數據解析和故障判斷,可直觀地顯示當前所有醫療設備的運行狀態,也可以將激勵信號注入到任意設備節點中進行功能及穩定性測試。而PCAN作為CAN接入點,不僅實現了底層的CAN數據發送與採集,而且還自帶CAN故障提示功能,是實現測試診斷的底層基礎硬件。更特別的,PCAN還可以進入單聽模式,以旁聽者的身份來監聽設備的運行,不會對CAN網絡產生任何影響,而且可實時發現並記錄間歇性故障。

圖(三) 測試診斷系統

虹科PCAN接口卡的關鍵特性

圖(四) 虹科PCAN接口卡

√ 支持CAN,CAN FD,J1939,CANopen等多種物理層和應用層協議

√ 支持USB,PCI,PCIe,MiniPCIe,M.2,PC/104,PCI/104,cPCI等多種接口類型

√ 支持Windows,Linux等操作系統

√ 單通道,雙通道,四通道,六通道等多種版本

√ 提供上位機軟件及二次開發包

√ 時間戳分辨率1 µ s(部分型號)

√ 工作溫度範圍:-40 to 85°C

總結

通過虹科PCAN接口卡實現數字化手術室醫療設備的集中控制和測試診斷,實現簡單,功能全面,安全可靠,實時穩定,可同時解決集中控制難和測試診斷成本高兩大難題。目前國內外已有不少廠商採用PCAN接口卡升級自家的醫療設備,如您也想更進一步了解PCAN接口卡,請聯繫虹科獲取產品資料和試用機會。