手术刀控制功能块 - ARM嵌入式微波热疗仪系统设计

2.2.1 手术刀控制功能块

　　该模块界面如图6（a）所示,它提供以下功能：控制微波刀启/停状态、计算微波刀运行时间、调整微波刀输出功率和初始化功率、时间参数。

（a） 手术刀状态显示

b） 消融针控制图
图6 软件部分功能图

　嵌入式系统模块与温度采集及控制模块之间主要通过串口通讯[7]（见图1）。应用程序需要对串口数据进行编码/解码以达到控制的目的。串口通讯数据格式统一如下：

　　（1）数模转换器向嵌入式系统模块发送的数据长度为每帧21字节，传输格式（见表1）如下：①前导码为0x55（1字节）;②开始/停止（1字节）：0x00表示停止;0xFF表示开始③功率值（2字节）：功率值为一个范围（0—4095）;④温度值（16字节）：每个温度值取值范围为0-4095（2字节），所以共需16字节;⑤结束码为0xAA。

　　表1 温度采集及控制模块-嵌入式模块数据格式

（2）嵌入式系统模块给数模转换器发送的数据格式如表2所示，共5字节，定义同上。

　　表2 嵌入式模块-温度采集及控制模块 数据格式

2.2.2 消融针控制功能块

　　如图6（b）所示，此模块提供功能：①消融针运行控制功能：所选用微波源的型号、警戒温度 、预运行时间和预输出功率;控制消融针启/停状态②微波功率自动调节功能：当被治疗的患处温度超过警戒温度时候，系统自动调低微波输出功率，直到温度恢复正常。③温度监视功能显示三种波形图：温度-时间（秒），温度-时间（分）和功率-时间（分）波形图。

3 实验与结论

　　系统整合后，于室温17℃的条件下我们对整个仪器进行过了测试。手术刀输出功率为35W。启动手术刀功能后，测得系统的表示输出功率的模拟电压值与时间的关系如表3：

　　表3 手术刀输出模拟电压-时间表

另外，设置消融针输出功率35W,设置警戒温度30℃。启动消融针热疗功能，开始时将温度热敏探头置入11.5℃水中;于第5分钟置入温度为31.7℃的水中，于第6分钟取出继续置入11.5℃水中;于第10分钟置入温度为29.1℃的水中，于第11分钟取出，继续置入11.5℃水中。在此过程中，我们测得的功率转换后的电压值如表4：

　　表4 消融针输出模拟电压-时间表

实验表明，控制系统能够精确控制微波的输出功率。同时，通过热敏探头，它能够准确监视患处温度变化，并根据预警温度值对输出功率大小进行调节，以防止患处温度过高引发灼伤事故。实验与理论的一致说明系统性能符合设计要求，今后还要不断努力，完善人机交互界面，提高可操作性;完善软件模块与不同微波发射器之间耦合的接口，提高系统的兼容性和可扩展性。