净的数据。临床研究需要对原始数据进 行分析，因此我们采用第一种方案。 4 1设计 思想 本软件系统是采用M i c r o s o f t 公司 的基础类库M F C 来进行开发的，该类库 提供一组通用 的可重用的类库供开 发 人员使用。M F C 是面向对象程序设计与 A p p l i c a t i o n f r a m e w o r k 的完 美结合，它 将传统的A P I 进行了分类封装，并且为用 户创建了程序的一般框架，简单易用， 能缩短开发的周期。利用面 向对象程序 设计的封装性和多态性 ，该软件系统采 用模块化程序设计方法 ，将一系列功能 封装成相应的模块，方便软件系统的维 护与升级。另外，为了满足软件系统动 态数据特性的要求，本系统拟采用动态 数据处理方式，即根据初始设置的不同 ( 例如通道数 目、采样频率 )，动态的 采集数据、保存数据、提取数据 、显示 数据。动态数据量的概念贯穿整个系统 运行 的始终 。 4 2可视化图形操作界面模块 可 视化 图形 操作 界面 即软件 系统 的 操作界面，是人机交互的窗口。可视化 图形操作界面模块主要负责软件 的所有 人机交互功能及数据波形的显示与处理 功能。它的功能是否强大及操作是否简 便是评价整套软件系统成功与否的重要 部分。该软件模需要实现的关键功能如 表 1 。 4 3数据采集存储模块 数据采集存储模块主要负责将从下位 机接收的原始数据进行再处理，将其转换 成一定数据格式的数据文件进行存储。该 模块 的设计有 两个关键部分 ：1 )下位机 与上位机数据通信协议的设计；2 )数据 文件存储格式的设计。 ( 1 )下位机与上位机数据通信协议 的设计 皇王研霾 (_ J 该软件系统的通信协议包括上位机 给下位机发的系统指令及下位机根据指 令给上位机发送的数据包。上位机给下 位机 发的系统指令 主要包 括初始化时 钟、数据采集通道数、采样频率以及相 关刺激 参数 等 ，一般 为 了保证 数据 包 的 准确性 ，上位机与下位机之间还应做数 据校验。下位机给上位机发的数据包包 括详 细的数据信息 。 为了保证通信协议设计的灵活性和 方便扩展升级，我们将下位机发给上位 机 的数据包 设计 成 不定 长度 的数据 包 ， 即数据包 的数据 量大小根据初始设置 ( 采样频率与采集通道数目这两个参数 决定数据包数据量的大小)的不同而不 同，还可以灵活的添加或删除数据包信 息，但每个数据包必须包含一定时间的 数据量，例如在高采样频率下，每个数 据包包含 l m s 时间的数据 量。下位机 与上 位机通信协议的实现如下： 数据传输接 口： 数据包的长度不固 定，可变，每个包包含m s 的数据量 t y ped ef st ru ct T RA NS FE R EP EM G D AT A B Y T E V e r s i o n L e n g t h： 版本号与首部长 B Y T E D a t a T y p e： 数据类 型 B Y T E S a m p l e R a t e： 采样频率 B Y T E C h a n n e 1 N u m： 通道数 目 S Y S TI M E S ys T i m e： 系统时间： 自定义时间结构体 W O R D * * C h a n ne l D a t a： 通道数据：动态 数据量 W O R D E v e n t b i a r k 8 ： 表1软件模需要实现的关键功能 文件操作 添加 删除信息 状态设置 数据显示与处理 l 数据 采集初 始 1 打开文件 1 添 加 删 除 病 界面状 态设置 l 数据实 时显示 、 2 保存文件 人信息 2 采样 频率 、通 2 波形 自动定标 3 打印报告 2 添 加 删 除 医 道 数 目初 始 设 3 标尺功能 4 打 印预览 生信息 置 4 波形选定与移动 3 添加 删除神 3 数据滤波、分 5 波形水平方向、垂直方向扩展与压缩 5 生成报告 经、肌 肉信息 析时 间、4 灵 敏 6 数据 自动计算 度设置 表2数据文件存储格式 De vi c e bl o c k E P1 Co nt r ol bl o c k E P1 C o nt r ol bl o c k E P 2 1 C o n t r o l b l o c k E P2 2 C o n t r ol bl o c k E P 2 m Wa ve fo r m bl o c k E P1 l W a v e f o r m b l o c k E P 2 1 W a ve f o r m bl o c k E P ml Wa v e f o r m bl o c k E P1 2 W a v e f o r m b l o c k E P 2 2 W a ve f o r m bl o c k E p m 2 W a v e f o r m b l o c k E Pl n W a v e f o r m bl o c k E P 2 n Wa ve f o r m bl o c k E p m n 事件 标 志 J T R A N S F E R E P E M G _ D A T A ： ( 2 )数据文件存储格式设计 数据的存储与读取是整个系统的重 要 部分 。首 先 ，文件格 式 要 能适 应 不 同 数据量 的文件存储 ，例如在 一次数据 采 集过程 中数据量 的大 小是采样频率 I O O K H z ，通道数 目是8 通道，而在另外一 次采集过程中，采样频率为5 0 K H z ，通道 数目为4 通道。文件格式要适应这种存储 与读取不同数据量的能力 。其次，存储 的数据 要方 便读 取 。详细 的数 据信 息 以 及精确而快速的数据访问能力是评价该 文件系统是否能满足要求的关键。数据 文件存储格式设计如表2 。 这里一个文件被划 分为若干数据 块 ，各数据 块对 应相 应 的地 址 ，通 过寻 址可以方便的访问数据。其中，D e v i e e b l o c k( 设备快)包含该文件的文件头信 息 以及C o n t r o l b 1 o c k( 控 制块 ) 的信 息，而C o n t r o l b l o c k 包含各控制子块的 地址信 息，各控制子块又相对应包含各 W a v e f o r m b l o c k( 波形块)的地址信息。 一 个数据文件的存储容量应该控制在一 定大小之内，因此m 、n 的大小视具体情 况而定。 在设计文件数据结构时，我们必须 将文件 中的数据格式设计成一维的动态 数组。因为在计算机中给二维数组动态 分配 的 内存 空间是 不连 续 的，而对 文件 的写数据操作需要连续的内存空间。如 果将文件 中的数 据设计成二维动态 数 组，那么写文件操作将不会成功，读取 数 据 时 将 发 生 访 问 内存 空 间 出错 的错 误。因此 ，在进行数据存储时必须将从 下位机接收的二维数组数据转换成一维 数组 ，而 在读 取文 件数 据时 必须将 一 维 数据再转换成二维数据进行 处理 。 ( 3 )数据采集存储模块数据处理流 程图 数据采集存储模块数据处理流程图 如图3 所示。流程图中每次处理的数据量 为下 位机 给上 位机 发送 的数 据量 ，一般 是N 个数据包 ，N 为正整数，大小视具体 情况而定。在一次数据采集过程中，由 于数据包数据量的大小是由采集前设定 的参 数动 态决 定 的， 因此文 件数据 块 的 大小也是采集前动态确定的，但是每个 文件数据块都包含一定的时间长度 的数 据量。为了节省计算机 内存空间，每个 文件数据块的内存空间都是在运行时动 态创建的，存满之后就释放 内存空间。 图3 中的外循环指的是N 个数据 包的循 环，内循环指的是每个数据包内部包含 一 定时间点数的数据循 环。 4 4数据特征提取模块 数据特征提取模块主要负责原始数 2 0 1 2 0 4电 子 t 蟹再 -41 I _ ) 一 宴王研究一 循环读数据包 数据有效 、 、 是 否 ( 内循环 ) 是 数据滤波 并将滤波后的数据保存至特 平均叠加数组 是 否( 外循环) 保存当前的数据包数据 所有数据包循环完毕 1 平 均叠加、各参 数还原、 j I 释放动态内存 空间 j L 一 一 j 一 ! 【 数据显示 I L J 一 一一 f 茕1 一一 、 一 是 图3数据采集存储模块数据处理流程图 图4数据特征提取模块数据处理流程图 据 的滤波消噪以及从强干扰中提取微弱 肌 电 诱发电位信号，它是整个数据处理 流程 中的关键部分 。关于肌 电 诱发电 位信号的少次或单次提取，国内外有很 多学者 已经开始了这方面的研究。总的 来说，现有的单次提取方法可以分成两 类 ：第一类是各种基于模板的线性时间 不变 ( 1 i n e a r t i m e i n v a r i a n t ，L T I )模 型。第二类是一些试图重建E P 的方法。 然而 在 临床实 践 中 ，平 均法 尽管 存在 一 些显而易见的不足 ，但它仍然是最常用 的分析方法。其中原因不仅涉及平均法 操作的简单性和产生数据的连贯性，也 与神经生理学家对复杂技术的了解和应 用有限、对先进技术的性价 比不甚清楚 一 4 2一屯子世 界 2 0 1 2 0 4 有关。本文中笔者拟采用常规I I R 滤波结 合加权平均叠加方法来设计该模块。数 据特征提取模块数据处理流程图如图4 。 在对数据进行处理时，一般是处理 从刺激点开始的数据，但是为了满足I I R 滤波的需要，我们会对刺激点前一段时 间的数据进行处理。滤波时处理的数据 量一般为一个数据包大小的数据量。由 于在一次数据采集过程中数据包的数据 量大 小是 随初始 设 置的不 同而 不 同的 ， 因此数据处理时的数据接 口也应该是动 态 的，设计数据接口时必须满足数据量 动态变化的需求 。数据处理完用来显示 的数据必须是从刺激点开始的数据。 4 5数据库模块 数据库模块主要负责整个系统信息 的综合管理，包括信息的存储与读取。 这里信息主要包括 病人信息 、医生信 息 、病人数据 文件 信息 、病人报 告信 息 。 5 结语 本方案 目前已经通过了软件测试， 测试结果表明：该方案满足 了客户对肌 电 诱发电位采集软件系统必须适应数据 量动态变化的需求 ，实时性强，数据处 理效率高。不定数据长度的通信数据包 的设计，增强了系统的健壮性，方便系 统升级扩展。动态文件数据结构与算法 接 口的设计满足了系统对不同数据量 自 适应 的智能化操 。