基于SOA架构的射频治疗仪软件系统的研制

论文摘要

恶性肿瘤作为二十一世纪人类的无情杀手吞噬了难以计数的生命。我国每年有数以百万计的人因患癌症而死亡,有数十万户家庭因其成员患癌症而面临困境。有效地治疗恶性肿瘤造福于人民已成为医学界,科学界和工程界的共同心愿。采用射频方法治疗肿瘤是近几年发展起来并被证明是一种行之有效的技术。射频消融术无需开刀即可快速有效地杀灭病灶,具有微创、高效、安全、易行,适应症广等优点,受到临床医生的普遍认可。生产肿瘤射频消融设备不但具有重大的社会意义而且市场潜力巨大,国内的三级医院、大多数地级市医院和经济发达地区的县级医院都有可能使用射频肿瘤消融设备。目前,大多数射频治疗仪在控制模式方面,采用了传统的上下位机结构,上位机进行数字采集,并通过RS232与下位控制机通讯,存在实时性能较弱的缺点;在温度控制方面,温度控制精度不高,温控范围波动较大;在软件系统设计方面,只有简单的网络连线功能,在数据交换方面未能遵循HL7标准。治疗计划和术中监控图象因缺乏DICOM接口,无法接入PACS系统,使得射频消融治疗系统在医院的应用受到一定的限制。本课题采用基于ARM9内核的嵌入式系统作为射频治疗仪的主控系统,取代了常规的上位机/下位机的控制方式。PC机变成可选配置,主要用于终端显示、HL7协议解析和DICOM格式转换等功能,嵌入式系统完成包括数据采集、算法、参数设置和实时监控等功能。运用SOA架构思想、面向HL7协议和DICOM标准的技术开发射频治疗仪的系统程序,使射频治疗系统能与PACS系统、HIS系统等进行资源共享;由于原型机的PID控制算法、数据采集、参数设置、系统监控都是在上位机完成,下位机主要完成电压调整和脉宽调制的具体控制,两者之间的通讯接口为RS232,很难保证实时控制。采用嵌入式系统后,各种治疗信息一方面可直接输出到嵌入式系统的显示屏上,另外还可以通过10M/100M的网络接口传给PC机,经HL7和DICOM中间件转换后发送到应用数据库。文中提出的改进型PID算法,能够提高温度控制精度,减小温控波动范围。最后在分析功率放大技术的基础上,设计了谐振功率放大器,并使其输出幅度和占空比可调,实验验证了改进算法能够满足临床应用需求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概述
• 1.1 射频治疗技术的发展
• 1.2 数字化医院简介
• 1.3 课题提出的背景
• 1.4 课题研究的主要内容
• 1.5 论文的结构与内容安排
• 第二章 射频治疗仪
• 2.1 工作原理
• 2.2 系统组成
• 2.3 功率放大技术
• 2.4 温度控制方法
• 2.5 嵌入式控制系统
• 第三章 软件系统设计
• 3.1 SOA架构
• 3.2 SOA与C/S架构
• 3.3 SOA实现方式
• 3.4 基于SOA的应用系统技术架构
• 3.5 软件系统的工作流程
• 3.6 射频治疗仪软件系统的主要功能
• 3.7 射频治疗仪软件系统的SOA技术架构
• 3.8 DICOM接口设计
• 3.9 HL7接口设计
• 第四章 功率控制策略
• 4.1 控制目标与方案
• 4.2 功率控制策略
• 4.3 改进的控制算法
• 4.4 实验结果
• 第五章 总结
• 5.1 主要研究工作
• 5.2 进一步的研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士期间的主要研究成果