计算机辅助干预系统集成:软件设计与实践
1. 引言
计算机辅助干预(CAI)系统通常通过集成多种不同设备(如成像、机器人、可视化和触觉设备)来解决临床问题。因此,考虑系统集成领域的流程、工具和最佳实践至关重要。本文聚焦于CAI系统集成的软件方面,涵盖设计考量、中间件、应用框架、开发流程以及集成系统示例等内容。
2. 系统设计
2.1 编程语言和平台
- 编程语言选择 :多数CAI系统需与物理世界交互,要求一定的实时性能,常选用编译型语言(如C++)以实现更快的执行速度。但编译型语言不利于交互式调试,每次修改都需重新编译,此时解释型语言(如Python)更具吸引力。许多系统会混合使用多种语言,如用C++编写性能关键模块,用Python脚本将这些模块“粘合”在一起,3D Slicer就是这样的例子。
- 平台选择 :平台选择不仅涉及操作系统,还可能包括开发环境或框架。常见的操作系统有Windows、Linux、OS X,移动操作系统(如iOS和Android)也越来越普遍。开发环境(如Matlab、Qt和3D Slicer)可封装底层操作系统,提供一定的可移植性。某些平台(如ROS)可能需要特定的操作系统支持。编程语言和平台的选择通常基于开发者的熟悉程度、现有软件包的可用性、性能考量以及特定硬件组件驱动的可用性。
2.2 设计方法
- 面向对象设计 :基本软件元素是类的实例对象,数据交换通过调用类中的方法实现。
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