The Challenge:
  開發非侵入式的磁振成像系統，在時間和空間上繪制嬰兒可能出現大腦癱瘓及癲癇癥狀時腦活動所產生的磁場，從而能夠在早期實施醫療介入。

The Solution:
  創建適應性強的高速多通道NI PXI數據采集系統，通過NI MXI-3總線將實時數據傳輸到遠程控制器，采用基于NI LabVIEW的軟件進行數據處理。

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。