引言

　　隨著科學技術的發展，各種醫療設備相繼問世并得到廣泛應用。其中，微波治療[1][2]以其優越的止血效果、微小的組織損傷等優點，在醫療行業推廣應用了多年，其療效已得到醫務界的肯定。微波作用于機體組織時，它會引起組織細胞中離子、水分子和偶極子的高頻振蕩。當使用小劑量微波時，它會產生低熱效應，增強患者患處的血液循環，加快新陳代謝，增強免疫能力，因此能促進水腫吸收，消炎止痛;當使用大劑量微波時，它會產生高熱效應，使蛋白質變性、凝固、壞死，此時，微波具有“燒灼”、“切割”的作用。

　　微波治療儀是一種利用微波的生物學特性對各種疾病進行治療的醫療設備，它綜合了微波、傳感器、自動控制、計算機軟件和硬件等高科技技術。市場上的微波治療儀的控制系統多數采用單片機實現，普遍存在操作繁瑣、無圖形化操作界面、顯示不直觀的缺點。而采用PC機作為控制端的熱療儀又增大了設備的成本。這些因素都制約著該應用的迅速普及推廣。

　　由于ARM嵌入式技術能使控制系統小型化，并且開發出來的產品功能強大，成本低廉，具有較高的性價比。因此，我們根據微波熱療儀的市場需要，開發了一種新型的基于ARM嵌入式系統[3][4]、配置WINCE.NET操作系統[5]的微波熱療儀。本應用采用Embedded Visual C++工具[6]進行開發，該產品能實時監測人體溫度，具有微波刀，消融針的功能。該系統具有控制集成度高，運行穩定，操作方便以及直觀的圖形化界面顯示等特點。

1 硬件系統

　　1.1 硬件功能簡介

　　微波刀是一種將微波能量用來進行外科手術的微波手術刀。它由頻率為2000～10000 MHz，功率70～150 W連續可調的微波功率源，通過傳輸線與手術刀具相連組成。微波源產生的能量經傳輸線，沿手術刀具進入患者手術部位，實現手術目的。它具有止血效果好,刀口不碳化,滅菌,防止手術感染等特點，并且體積小,操作靈活。消融技術是使微波治療源經過人體自然腔道，準確定點的介入到人體的局部病變部位，自動精確的控制其治療功率、時間和治療范圍的技術。采用消融針能夠在不開腹的情況下對病癥進行有效治療，痛苦小。

　　本系統的微波發射器可外接微波刀和消融針，工作情況如下：

　　（1）微波刀：手術中微波刀在使用時，用戶通過人機交互界面控制微波刀的輸出功率，同時系統自動累計微波刀的運行時間，便于病歷記錄。

　　（2）消融針：消融針應用于熱療時，用戶可預先設置消融針運行功率、時間和警戒溫度，系統采用倒計時方式計算消融針運行時間，時間歸零后，系統自動切斷功率輸出。治療過程中，為了防止患者治療部位的溫度過高而造成組織損壞，系統還可以監視患處的溫度變化情況，當檢測到的溫度高于警戒溫度時，系統自動調低消融針的輸出功率;當檢測到的溫度恢復正常后，系統恢復消融針的輸出功率為預先設置值。

　　1.2 硬件組成

　　整個硬件系統分為三大部分，即嵌入式系統模塊、溫度采集及控制模塊以及微波源。圖1是系統的硬件結構圖。

圖1 硬件系統結構圖

圖2 嵌入式系統模塊結構圖

　　1.2.1 嵌入式系統模塊

　　嵌入式系統模塊的結構如圖2所示，模塊采用三星公司的ARM9系列微處理器 S3C2410，其中包括64M的RAM和64M的Flash。嵌入式系統模塊外接一塊Sharp公司的10.4寸液晶顯示器，其分辨率為640×480，作為系統的人機交互平臺供用戶操作使用。

　　嵌入式系統模塊是整個系統的核心控制部分，它提供友好的人機交互界面供用戶設定功率、時間和警戒溫度等參數，然后通過串口與單片機通信以控制微波源的輸出功率，并在液晶顯示器上顯示實時的溫度曲線。

　　1.2.2 溫度采集及控制模塊

　　溫度采集及控制模塊由單片機和溫度采集電路組成：

　　（1） 單片機。單片機采用Silabs公司的C8051F005芯片，該芯片內嵌12位A/D和12位D/A轉換器。它通過A/D采集8路溫度信號并經串口發送到嵌入式系統模塊中，同時將嵌入式系統模塊傳來的功率值通過D/A轉換成電壓以驅動微波源。此外，考慮到實際應用的方便性，模塊外接一腳踏開關，這樣用戶可直接用腳踏開關控制微波輸出功率。