挑戰腦部成像

    腦部活動涉及復雜的電流模式，電流流過腦部的神經，迅速在不同大腦區域內移動，并隨時間變化。這些電流產生極微弱的磁場，僅數十個毫微微特斯拉，比地球磁場弱10個數量級。我們受一位世界著名的學者委托，設計一臺能夠在磁干擾極大的醫院環境下測量 并繪制這些微小磁場的機器。目前現有的技術都很難解決該難題。我們采用超導量子干涉儀(SQUID)來設計該系統，它具有極高的磁場靈敏度，從而能夠達到原型要求的傳感專業能力

    一家制造人腦成像設備的制造商提出要求用50萬美元建造具有多層屏蔽合金墻的房間，如果采用C語言編程，需要6個專業編程人員超過10年的工作量才能實現。用LabVIEW能夠實現同樣的數據處理、數據顯示及更多其它功能，只需一個未經正式軟件開發培訓的工程師不到1年的時間即可完成。我們接受挑戰，因為我們相信LabVIEW的能力以及易用的NI硬件配置。

可輕松配置的NI硬件

    我們的機械工程師搭建了一個嬰兒尺寸的頭托，可容納將近100個SQUID傳感器，通過液態氦冷卻，并由真空隔離。傳感器上的模擬信號輸送到PXI 機箱中的NI高速24位數據采集設備(NI PXI-4472 DSA)。我們采用PXI 機箱中的背板總線傳輸所有通道間的同步采集數據，這對于成功繪制腦活動圖非常關鍵。采集到的數據被連續寫入存儲器，通過光纖MXI-3總線進行直接存儲器讀取，在遠程計算機上實現數據處理。我們采用ni.com上的共享案例來配置軟硬件，僅用大約數分鐘時間即可實現基本采集功能。

LabVIEW庫節省開發時間

     系統的數據處理及數據顯示依賴于靈活的研究模型，現在卻需要盡量簡化以備臨床使用。LabVIEW使之成為可能。我們采用LabVIEW自帶的豐富矩陣函數庫編寫了噪聲抑制算法，并使用了NI高級信號處理工具集中的功能。通過詳細的文檔及大量案例，快速完成了軟件開發。我們還在軟件中直接集成了已有的圖形化工具，實現常用的數字濾波、小波設計、聯合時頻域分析。綜合以上所有軟件組件，我們消除了通道間的信號相關性。此外，我們實現了對重復刺激信號的同步平均。所有這些功能極大的降低了噪聲水平，從而使我們能夠直接獲得腦部信號。

LabVIEW代碼的高效性

    我們希望能在數據采集的同時處理并顯示數據，讓醫生可以通過調整頭部位置，或調整刺激的種類(如皮膚表面的氣鼓或聲波模式)，進而影響腦活動，實現一系列測量。這就要求極高的數據處理速度，但我們發現，只要注重LabVIEW代碼的效率問題，采用商用雙Xeon 2.6 GHz機器就能滿足需求。原始數據也可同時傳輸到磁盤，軟件的設計使得醫生可通過簡單調節旋鈕將輸入數據源選擇為來自PXI機箱的實時數據、保存至文件的原始數據、計算后的仿真數據。不同數據源的數據以同樣的方式輸入軟件，通過噪聲抑制算法，并最終顯示。此外，同樣的軟件還能在任意桌面PC上安裝，為醫生進行數據分析提供便利，從而用戶也無需為此去學習不同的軟件包使用方法。

LabVIEW圖表功能的靈活性

我們采用了LabVIEW圖表組件。舉例來說，我們采用了：

• 標簽中的子面板，使用戶能夠快速地在多個顯示間切換，將圖表置于獨立可調整大小的窗口中，并可任意裁剪，從而保證顯示的條理性和靈活性。

• 標簽下多種不同的圖表類型，凸顯不同的數據。

• 3D圖表以準實時的方式同時顯示頭部及傳感器。通過光學方法檢測嬰兒頭部在頭托傳感器陣列中的自然移動，由 LabVIEW軟件計算并繪制頭部相關于傳感器的位置，并對移動進行補償。

• 3D圖表用于顯示準實時的陣列計算。

• 動態加載分析 VI，用戶可自行編寫算法以及顯示，并自由調用(用于主程序運行中的代碼編輯，或用于快速測試及評估)。

• 例行分析工具庫加載簡化系統在臨床中的使用。

2004年11月14日下午7:44，我們見證了世界上第一個無屏蔽的嬰兒腦磁信號。我們成功了。

成像系統的未來

    我們計劃開發相關的多通道數據采集系統。使用NI PXI硬件我們可以根據需要拓展或減少通道數量。LabVIEW可使我們自由地將軟件移植到其它操作系統上，并可輕松將本地語言顯示轉化為其它語言。現在，我們的用戶能夠擁有一臺便宜的磁振成像系統，可迅速用于嬰兒的臨床試驗及醫院診療。他希望系統能夠直接評估藥物的功效，并輔助外科手術定位。

關于NI
    美國國家儀器有限公司（National Instruments，簡稱NI）致力于為測試測量、自動化和嵌入式應用領域的工程師和科學家們帶來革命性的理念，從虛擬儀器技術”提升到“圖形化系統設計，幫助他們實現更高效和優化的設計、原型到發布。NI為遍布全球各地的25000家不同的客戶提供現成即用的軟件（如NI LabVIEW圖形化開發平臺），和高性價比的模塊化硬件。NI總部設在美國德克薩斯州的奧斯汀，在近40個國家和地區設有分支機構，共擁有5,000多名員工。在過去連續9年里，NI被《財富》雜志評選為“全美最適合工作的100家公司之一。想了解更多關于NI的信息，請訪問ni.com/china，或致電800-820-3622。