摘　要：介绍采用虚拟仪器|仪表和labview来检测、分析、处理生物医学信号的方法和技术，并提出了虚拟医学仪器的概 念。给出了利用虚拟仪器和labview来研究麻醉深度检测的应用实例。

　　关键词：虚拟仪器，labview，虚拟医学仪器，生物医学信号，麻醉深度检测

1　虚拟仪器简介

　　所有的测量仪器的主要功能都是由数据采集、数据分析和结果显示等三大部组成。其中数据分析和结果显示完全能用pc机的软件系统来完成，因此，只要额外提供一定的数据采集硬件，就可用pc机组成测量仪器。基于pc机的测量仪器就称之为虚拟仪器。

　　在虚拟仪器中，使用相同的硬件系统，通过不同的软件编程，就可实现功能完全不同的测量仪器。软件系统是虚拟仪器的核心，软件定义仪器，因此说“软件就是仪器”。

　　由于虚拟仪器的具体功能都是通过软件编程控制或定义的，一方面用户完全可根据需要定制仪器功能，另一方面，使用相同的硬件就可得到多种测量仪器；虚拟仪器都采用可视化的图形编程语言和平台，提供非常丰富、功能强大的数据处理软件包，因此，虚拟仪器具有经济、编程简单快速、使用方便等突出的特点。

2　利用虚拟仪器进行生物医学信号采集与分析的技术方法

2.1　可行性分析

　　医学测量系统同样由数据采集、数据分析和结果显示等三部分组成，但由于其测量的对象是人体(人体是相当复杂的生命有机体)，而且测量系统和被测人体间存在明显且复杂的相互作用，所以，又不同于一般的电子测量仪器系统，医学测量系统不仅要求更严格的技术性能，如噪声性能、抗干扰能力、测量精度及可靠性等等，而且还有一些特殊的要求，如安全性等。

　　从功能模块上分析，实际上只是数据采集部分的前端（称为信号调理器），即信号拾取、放大部分及其供电电源|稳压器与众不同，尤其是前置放大器的设计很独特，如要求高输入阻抗、浮地隔离、低噪声等等，而其他部分则没有什么两样。

　　用虚拟仪器组成某种参数或信号的测量仪器，均需用户提供专用的信号调理器，因此，只要提供医学测量放大器，就可利用虚拟仪器进行生物医学信号的采集和分析。

2.2　具体的技术方案

　　如前所述，利用虚拟仪器进行生物医学信号的采集与分析时，需自行设计专用的生物信号放大器，实际上亦可利用已有的医学仪器作为放大器，只要该仪器能提供所需的模拟信号的接口。

　　由放大器或医学仪器拾取、预处理（如放大、工频滤波等）生物信号，然后利用虚拟仪器厂家提供的信号采集板（daq）和labview进行信号的采集、显示和分析，其中放大器或医学仪器通过ni公司的bnc适配器同daq板进行接口，bnc适配器提供同时与多种信号接口的能力。

　　可用上述的虚拟仪器系统（以后简称为虚拟医学仪器）监测任何类型的生物医学参数或信号，如ecg、eeg、emg、eog、erg、生理压力（血压等）、流量、温度及生物力等等。

2.3　虚拟医学仪器的特点

　　虚拟医学仪器充分利用pc机的资源（尤其是其软件资源）及灵活性，使医学仪器的设计变得简单、灵活富有弹性、更加模块化、易维护、可重复利用性好、省时经济等等，而且增强了医学仪器的功能，如分析处理、存储管理等能力，同时仪器的用户界面更加美观、友好，操作使用非常简便。

　　虚拟医学仪器不仅能用于临床监护，更适合于医学研究。使用虚拟医学仪器进行医学研究，首先，可大大缩短课题所需的专用仪器的研制时间，而且能重复利用，省时经济，可把时间、人力和物力重点投入到研究的主题上。传统的研究用医学测量仪器往往是专用的，随着研究项目的完成其生命期亦终结，基本不能用于新的研究课题，因此耗时且不经济；其次，由于采用易学易用的图形语言labwindows，且提供非常丰富、功能强大的信号或数据处理软件库，仪器及信号（或数据）分析处理的程序设计都很简单，即使是没有计算机软件设计方面知识和经验的医务工作者亦能编程，直接参与仪器的设计，如定制数据分析功能等，甚至可独立进行一些仪器的设计，这样设计出来的医学仪器将更有意义；再者，其易修改、易扩展及易维护性特别适合于科研或新型医学仪器的开发阶段。

3　虚拟仪器在麻醉深度自动检测研究中的应用

　　麻醉事故时有发生，这主要是由于目前缺乏对麻醉深度进行量化检测的有效方法，临床中麻醉剂的剂量控制主要靠麻醉师的经验。因此，研究解决手术时麻醉深度的定量自动检测问题就非常必要。

　　拟采用通过测量听觉诱发电位间接检测麻醉深度的技术路线和方法。其中主要包括两个问题，即听觉诱发电位的快速提取、建立诱发电位与麻醉深度间的关系模型。它要求所用的医学测量系统须有如下功能，即：能输出刺激脉冲信号，且波形、幅度、脉冲个数和时间可控（即可修改）；实时同步的数据采集及数据存储的功能；数据采集时间可程控；方便进行数据的分析与处理；系统功能可扩展性；系统的