随着现代医学和科学技术的发展，医疗器械成为临床诊疗的重要工具和手段，也成为医疗技术发展水平的重要标志，在人们的日常生活中扮演者越来越重要的角色。

我们知道，医疗器械一般包括诊断类器械、治疗类器械和其它器械。其中，诊断类器械中包括了各类成像设备和体外诊断（IVD）设备等，治疗类器械包括人体功能辅助器械和手术用治疗机器等。

这些种类繁多的医疗器械，涉及的技术领域非常广泛，包括电子技术、信号处理技术、图像处理技术、微波技术，以及近些年逐渐兴起的AI技术和机器人技术，等等。我们发现，将先进技术与现代医学知识充分融合，是医疗器械能够在市场上获得认可的重要保障。

本文将探讨一下怎么使用MATLAB/Simulink帮助您高效开展医疗器械的创新与研发。

先从业界的几个用户案例说起

从大家熟悉的数字图像处理、小波信号处理、射频无线信号处理到电机控制和机器人，非常多的用户都在应用基于模型的设计，在MATLAB/Simulink环境下开发医疗器械中的核心处理软件。

GivenImaging(Medtronic)利用MATLAB开发胶囊摄像头，以提高胃肠疾病的诊断[1]

以色列生物医学公司GivenImaging(现在的美敦力公司)已经开发出PillCam视频胶囊，这是一种微创诊断工具，极大地改善了小肠的视觉成像。

这种可吞咽的胶囊包含一个微型彩色摄像机、一个微型电池、一个天线和一个无线电发射器。当摄像机通过胃肠道时，以每秒2次的速度捕捉到小肠的图像，然后通过无线电频率将图像传送到病人腰上佩戴的腰带上的传感器阵列上。在大约8小时的时间里，相机能够捕捉5万张图像。这些图像被下载到配备GivenImaging专有的RAPID(图像和数据的报告和处理)软件的PC工作站。该软件处理数据并生成视频，医生可以有效地检查以发现异常。胶囊内窥镜手术已经被患者所接受，医生报告说胶囊可以产生很好的小肠图像。

GivenImaging的研发副总裁RafiNave说:“由于视频胶囊技术复杂，MATLAB对我们编写算法、测试和检查系统以及计划和建造PillCam至关重要。”

飞利浦健康开发用于MRI系统的智能数字射频功率子系统[2]

对于磁共振成像(MRI)系统来说，要产生高质量的图像，必须精确控制射频功率子系统的Timing和线性度，随着射频功率放大器的峰值功率接近40kW，保持信号相位精确到几皮秒是一个重大挑战。

飞利浦医疗工程师使用MATLAB、Simulink和HDLCoder采用基于模型的设计，为MRI机器开发了一个创新的数字射频功率子系统。该子系统采用FPGA做为处理单元，使用数字预失真和反馈控制回路来实现所需的精度和线性。

飞利浦医疗高级经理MarkvanHelvoort表示:“创建VHDL代码是我们必须要做的一项活动，但这不是一项我们能带来太多价值的活动。”“Simulink和HDL编码器使我们能够专注于通过仿真开发算法和优化设计，而不是检查VHDL语法和编码规则。”

Preceyes使用基于模型的设计加速世界上第一个眼科手术机器人[3]

玻璃体视网膜手术，整个手术需要在眼内进行，手术时需要较高的精准度和稳定度，对于人工手术来说难度极大。年，英国牛津约翰·医院的外科医生，实施了全球首例机器人辅助视网膜眼内手术。他们借助了PRECEYES外科手术系统，即一个机器臂助手，该机器臂会衡量主刀医生的动作，并能过滤医生的手部抖动，达到了前所未有的手术稳定度和精准度。Preceyes的工程师使用基于模型的设计流程，借助MATLAB,Simulink,和SimulinkReal-Time设计并实现了该机器人控制系统。

Preceyes联合创始人和产品集成经理，MaartenBeelen说：“产品化过程中，我们将遵循更正规的开发和测试流程，改善版本控制的方法，扩大开发团队规模，并且继续使用Simulink基于模型的测试、验证和确认功能。”

ITKEngineering使用基于模型的设计开发符合IEC标准的牙钻电机控制器[4]

牙钻电机的转速高达40,转/分钟，此类电机的矢量控制算法需要宽转速范围内转子位置的准确信息。在无传感器电机中，必须利用转子磁铁的电磁感应引起的定子电流变化推算出转子位置，ITKEngineering设计并优化了一个转子位置估计算法及对牙钻电机复杂的级联控制，使用基于模型的设计，对无传感器BLDC电机控制器进行了设计、优化、实现和测试。ITK的医疗控制系统高级工程师MichaelSchwarz博士说：“使用Simulink的基于模型的设计，即使在没有可供测试的电机硬件之前，我们也能设计控制器并进行优化，在我们有了电机之后，便能为控制器生成产品代码。”

限于篇幅，做为本小节案例的最后一个，推荐您访问我们

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