中华麻醉在线 http://www.csaol.cn 2007年9月
Chart 与 C++结合在医学海量信息处理中的应用
岑燕遗 1 陈荣昌 2 1 广州医学院第一附属医院麻醉科 2 广州医学院第一附属医院广州呼吸疾病研究所
一,Chart 与 Visual C++的结合的背景
Chart 软件同时具有传统记录仪的简易和数字记录仪的分析功能, 目前广泛应用 于生 命 科 学 等 专 业 研究领域.Chart 软件虽然具有强大易用性,但仍存在很多不足 之处.首先,它在批量处理实验数据方面功能较弱.其次,读取数据的精确度依赖于 计算机硬件配置.第三,读取数据的精确度在不同的操作者之间存在个体差异.在处 理呼吸动力学研究实验数据时,针对上述情况,本课题借用了现代计算机软件技术来 解决 Chart 软件在处理医学海量信息中存在的不足. 在软件编程环境的选择上,我们选择了 Microsoft 公司的 Visual C++ 6.0.要实 现 Chart 与 Visual C++相结合来处理医学数据的功能,首先必须解决两个软件之间的 数据接口问题.经参考 Chart 软件的相关帮助文档可知,Chart 软件中的数据可以通 过菜单按一定的衰减比率存储到文本文件中,而 Visual C++编程环境提供文本文件的 访问功能,能从指定的文本文件中读取数据,同时编程通过相应的算法对数据进行处 理,并将处理的结果输入到文件中, 因此基于数据文件交换可以作为 Chart 与 Visual C++共同协调工作的数据交换方式.
二,实现方法
由于 Chart 和 Visual C++两个不同软件之间的协调工作是以文本类型数据文件为 基础实现的,所以文本类型数据文件的生成是一个基础的重要的工作.在成功生成了 文本类型数据文件后, 就需要对文件中的数据进行处理, 此时需要建立数据处理算法, 通过编程将算法植入数据分析软件中,从而得到处理结果. 由上可知,数据分析软件的实现需要如下三部分工作:数据文件的生成,数据处 理算法的建立和编程软件实现. (一)数据文件的生成
选定欲读取数值的数据段,将 Windows 格式波形文件保存为 文本文件. (见图 1) .Chart 有 Windows 和 Macintosh 两个版本, 若实验数据是以 Macintosh 格式保存, 则需先转换成 Windows 格式.
图 1 数据格式转换过程截图
(二) 数据处理算法的建立 数据处理算法的主要工作目的是通过计算得到每个周期中各个通道数据的平均值 或最大值, 所以算法必须要包括两个功能部分: 周期区的确定和特征值(最大值或平均 值)的计算. 1 周期区的确定 图 2 为某条件下实验数据的一部分,每个周期的起点为数据图像中各个上升沿的
图 2 源数据
初始点,如图中的 A 点,而周期的终点为起点后相应周期时间后的点,因此周期块的 确定关键在于起点的寻求. 对于一个上升沿的寻求,我们可以通过判断一段时间内数据的变化趋势来的得到. 在给定的时间内,这些数据从低水平开始单调上升,则表明一个上升沿已经开始,同 时第一数据所在的时刻就是这个上升沿的起点.但是这个处理方法明显只能在理想状
态下运用,不适合实际的实验数据.在实际采集到的数据中,存在着很多干扰,这样 就会有如下情况发生:在上升沿数据段,数据整体趋势是上升的,但在很多小区域数 据可能处于一种混乱的规律中,或是振荡,或是单调上升,或是单调下降.针对这种 情况我们采用了如下"扬长避短"的处理方法: 所谓"扬长"就是对长时间段的单调发展予以肯定和保留,而"避短"则是对于短时间 内数据非单调上升的变化规律予以质疑和否定,"扬长"与"避短"的有效结合,解决了 小范围内干扰问题,从而实现起点的最优寻求. 找到了上升沿的起点,周期块的确定就比较容易了.在 Chart 进行数据采集时,会 有一个采集速率 V,一般我们设定为 1000,即每秒钟采集 1000 个数据,在进行数据 存储时,需要设定一个参数—-衰减率 R(reduction),假定 M 为存储后数据一秒钟内的 个数,则 M=V/R,所以两个连续数据间隔时间为 1/M 秒.如果已知数据周期为 T, 则需要处理的周期块为上升沿起点到起点后 T*M 个数据. 2 特征值计算 依照课题研究的需要,计算得到每个周期块的两个特征值:平均值和最大值.在成 功确定了周期块后,特征值的计算就相对简单了. 3 编程实现 作为当前主流的计算机编程软件 Visual C++ 6.0,不仅具备有 C++所有功能,同时 其图形化编程环境让编写程序更加方便,快捷.根据数据处理流程,将软件实现分为 三个部分:源数据文件读取,算法实现和结果输出. (1)源数据文件读取 在标准 c 里面,所有的文件读写操作都要通过文件指针进行,即 FILE * fp, 对 于文件模式是二进制还是文本模式, 每种处理方法都是一样的, 比如采用 fscanf, fprintf 打开读写二进制文本还是文本模式文本,其效果是一样的.在对文件进行操作前需要 打开文件,fopen(filename,文件使用方式)提供这个功能,与之对应,在结束文件操作 后,应该关闭文件,则需要调用 fopen(filename)函数.打开文件的程序段如下: FILE *fp_data = fopen("data.txt","r"); if(fp_data==NULL) { AfxMessageBox("数据文件打开错误,请检查!\n 提示:文件名为 data;存储路径 为该软件所在目录!"); return; } AfxMessageBox("成功打开数据文件!"); 其中,data.txt 为源数据文件名,"r"表示以只读方式打开文件,避免误操作对文件

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