一种医疗设备的上位机界面设计文献综述

 2023-09-25 09:09

文献综述

腰椎牵引床是一种采用机械传动实行牵引的一种新颖器械。应用人体生理学与机械物理力学科学结合特点。腰椎牵引床广泛应用于各种急、慢性损伤引起的腰椎间盘突出、腰痛、放射性腿脚麻木、行走无力而引起腿脚肌肉萎缩,以及外伤性颈椎骨折、错位、脱位等症状;也可适用于颈椎性头晕目眩,头痛耳鸣、血压异常等临床症状。 腰椎牵引床按功能可分为:电动牵引床,三维牵引床和手动牵引床三种。按使用性可分为:医院用腰椎牵引床和家用腰椎牵引床两种。腰椎牵引床主要可以放松全身肌筋,消除疲劳,使肩颈部弹性保健,修长腿部,美化线条,矫正体态,身姿挺立,拉伸助长,突破身高。

牵引床是结合现代脊柱生物力学三维空间理论和工程技术,将中医的牵引、侧扳、旋转、推顶等手法融为一体,模拟康复医师牵引手法的康复器械。广泛应用于腰椎间盘突出、腰痛、颈椎错位、骨折等症状,一定程度上能完成中医正骨医生用传统手法所不能达到的某些组合动作和牵引模式,可纠正椎体间三维方向的病变,恢复脊椎生理弧度。牵引床的主要作用有: ①固定和制动作用; ②松弛腰背颈部肌肉; ③恢复腰脊椎的正常列线; ④改善突出物与神经之间的关系等。

1979 年山东省立医院推拿科主任张安提议: 设计一种快速牵引床,治疗腰椎间盘突出症,以减轻医生的体力劳动。山东省医疗器械研究所于 1980 年研制出国内第一台 YSC-A型液压牵引床。1990 年山东省电力医院张吉林提出成角旋转牵引床的设想,1991 年由山东省医疗器械研究所研制成功。脊椎康复牵引床是目前国内多所大学、科研院所及公司研究的对象。2006 年山东大学仲为武等设计一套电动式三维牵引床控制系统,上位机采用PC机,利用Visual Basic6. 0 开发了一套人机交互界面,通过RS232异步串口通信从上位机向下位机传输治疗参数和命令,并从下位机向上位机返回控制现场的有关数据。下位机采用 P89C51RD2单片机作为控制系统核心,控制步进电机带动牵引床执行主牵、倾角、旋转三维运动。为了提高位移控制的精度采用闭环控制并安装了三个传感器以检测运动的实时位置。

牵引使腰椎间盘和椎间隙增大,改变神经根与压迫物之间的位置关系,解除或减轻神经根等组织的刺激与压迫;通过牵引开小关节间隙,解除滑膜嵌顿;采用局部制动,减少活动所造成的刺激和摩擦,有利于神经根、脊髓、关节囊、肌肉等组织的水肿和炎症的吸收;降低椎间盘内压,有利于膨出的纤维的退缩;缓冲腰肌 痉挛、松动关节囊、韧带及神经根等组织的粘连;绷紧后纵韧带促使突出的椎间盘退缩,使皱折的韧带复平,减轻其对脊髓的压迫;缓解软组织的紧张和回缩,整复骨折与脱位,矫正畸形。

目前,腰椎牵引床仍存在许多问题,如人性化不足,上位机界面缺乏亲和力;智能化不足,缺乏学习功能,无法存储记忆;牵引力显示问题,牵引力显示数值不精确,容易对患者造成不必要的损伤;牵引力调控问题,导致牵引床单位时间内牵引距离存在波动,影响治疗效果;治疗效果不佳,无法根据患者的病情量身定做治疗方案,或者是治疗方案不契合患者的突出症状;低可靠性和低安全性,牵引力度不稳定,牵引方向不稳定,牵引时间不稳定。

本次设计主要以单片机作为核心,利用硬件电路与软件编程相结合的方式实现牵引床的功能。主要分为两大部分:基于Visual Basic的上位机界面设计和利用上位机(PC机)通过串口与下位机(单片机)进行串口通信。

界面编程主要是在文本框中进行数据输入,使用下拉式菜单进行牵引床角度、高度等参数的选择,建立循环语句控制牵引|床循环运作,以及使用命令按钮来执行牵引|操作,此外需要建立病历数据库存储患者的病历档案。Visual Basic作为应用程序的开发,利器也表现在数据库应用程序的开发上,它良好的界面和强大的控件功能使数据库编程变得简单多了。但即便如此,数据库应用程序的开发仍然算得上是VB编程中的难点,不仅要熟悉VB中关于数据库编程方面的知识还要了解数据库的知识。

数据库设计者的任务就是组织数据,而组织数据的方法,应能消除不必要的重复,并为所有必要信息提供快速查找路径。为了达到这种目标而把信息分离到各种独立的表中去的过程,叫作规范化。规范化是用许多指定的规则和不同级别的范式来进行规范的复杂过程。该过程的研讨已超出了本文的范围。但是,大多数简单数据库的规范化可以用下面简单的经验规则来完成:包含重复信息的表必须分成独立的几个表来消除重复。数据库知识都是指的关系数据库。所谓关系数据库就是将数据表示为表的集合,通过建立简单表之间的关系来定义结构的一种数据库。不管表在数据库文件中的物理存储方式如何,它都可以看作一组行和列,与电子表格的行和列类似。在关系数据库中,行被称为记录,而列则被称为字段。

接下来就是在电脑和单片机之间建立串口通信,串口通信是将数据字节分成一位-位的形式在-条传输线上逐个传送。串口通信的特点是:传输速度慢。但传输线少,长距离传送时成本较低,因此,串口通信适用于长距离传输。

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