ПРЕСС-ЦЕНТР

ОС LynuxWorks для создания медицинских приложений мирового уровня

16.03.2011

Операционная система LynxOS-SE компании LynuxWorksУстановка типа «гамма-нож» Leksell Gamma Knife

Международная группа Elekta, создающая ответственные системы и решения медицинского назначения, выбрала для применения в своих сложнейших изделиях операционную систему LynxOS-SE компании LynuxWorks. Elekta производит широкий спектр оборудования для лучевой терапии и радиохирургии (в т. ч. установку типа «гамма-нож» Leksell Gamma Knife) c визуальным контролем (Image-Guided Radiation Therapy – IGRT), которое используется для лечения рака и органических мозговых нарушений.

С помощью операционной системы LynxOS-SE группа Elekta в более короткие сроки выводит на рынок новые системы, характеризующиеся богатой функциональностью, повышенной отказоустойчивостью и безопасностью. На сегодняшний день в решениях Elekta на одном процессоре работает только одна ОС, однако в будущих медицинских системах на одном многоядерном ЦП будут исполняться по нескольку ОС.

К изделиям класса IGRT относится система лучевой терапии Elekta Synergy, позволяющая при проведении лучевой терапии руководствоваться трехмерными изображениями, получаемыми непосредственно в процессе процедуры. Наряду с экономией времени здесь есть еще одно важное преимущество: поскольку хирург всегда имеет в своем распоряжении самые актуальные данные, он может точнее «прицеливаться» и облучать участки пораженной зоны, не опасаясь повредить соседнюю здоровую ткань.

Среди проектов Elekta - разработка системы Integrity, призванной расширить линейку продуктов на основе цифровых линейных ускорителей. «Главное направление стратегии развития нашей группы является ускоренное создание конечных систем, – говорит Адриан Смит (Adrian Smith), специалист по разработке систем с линейными ускорителями компании Elekta. – Поэтому для нас важно, чтобы мы могли быстро переносить проверенные программные приложения на новые платформы, обеспечивая тем самым надежность новых систем и сокращая время их вывода на рынок».

Критическое значение для осуществления подобных планов имеют свойства операционных систем. Существуют развитые стандарты качества, охватывающие различные аспекты проектирования медицинских решений, но вопросы технических требований и безопасности ОС регулируются значительно слабее. В настоящее время производителям доступно множество операционных систем, успешно применяющихся в медицинском оборудовании. Однако для своей новой лучевой установки и продуктов следующего поколения компания Elekta выбрала наиболее качественную и надежную ОС с поддержкой защищенных разделов, где могли бы одновременно исполняться различные не взаимодействующие друг с другом приложения. «Мы хотели найти такое решение, которое позволило бы нам использовать наше проверенное прикладное ПО в разных системах», – добавляет Адриан Смит.

Образ операционной системы на базе ОСРВ LynxOS-SE создавался в британском центре проектирования компании Elekta. Проект, предполагавший в т. ч. перенос и написание драйверов, был реализован небольшой командой инженеров в сжатые сроки. Этому способствовали и такие свойства ОСРВ LynxOS-SE, как обеспечение переносимости и опора на открытые стандарты.

Открытый стандарт POSIX (Portable Operating System Interface), устанавливающий требования к различным аспектам функционирования ОС (сигналы, вызовы, управление процессами и потоками), облегчает перенос кода между разными системами. Поскольку ОС LynxOS-SE, как и все другие производные ОСРВ LynxOS, являются POSIX-совместимыми и полностью поддерживают стандарт POSIX.1, инженеры компании Elekta при работе над будущими проектами смогут быстро переносить ПО с одной платформы на другую.

Гибкость и переносимость, обеспечиваемые POSIX-совместимыми ОСРВ, заставили компанию Elekta обратить внимание на новейшую ОС семейства LynxOS – ОС LynxOS-SE 6.0, которая поддерживает перспективные 64-разрядные многоядерные архитектуры. «Многоядерность имеет большое значение для планирования выпуска наших продуктов, – поясняет Адриан Смит. – От медицинских управляющих систем требуется высокая интенсивность вычислений, и исторически в них использовались несколько процессорных плат. Многоядерные процессоры дают разработчикам большую свободу действий. С операционными системами семейства LynxOS в качестве основы нашей софтверной стратегии мы сможем полнее раскрывать преимущества многоядерных ЦП в будущих системах и уменьшать количество процессорных плат наряду с повышением производительности».

ОСРВ LynxOS-SE доступна и как автономная операционная система (такой вариант предпочитает компания Elekta), и как паравиртуализированная гостевая ОС, работающая поверх виртуализирующего слоя LynxSecure. Пользовательский интерфейс в обоих случаях один и тот же, а все приложения могут быть одинаковыми, что создает условия для быстрой и беспроблемной миграции на виртуализированные медицинские платформы.

Платформа, используемая компанией Elekta в настоящее время, является типичной для современных медицинских устройств, предполагающих наличие лишь одной ОС (как правило, это ОС реального времени). Сложность и функциональная насыщенность конечных решений постоянно растут, и разработчики проявляют интерес к ОС общего назначения Linux и Windows, удобных с точки зрения пользовательского интерфейса и предоставляющих широкие возможности в части подключения к медицинским сетям. Оптимальным путем могло бы стать использование ОС общего назначения для организации взаимодействия с внешним миром и ОСРВ для решения задач реального времени (мониторинг состояния пациента).

Например, на практике важно отслеживать основные жизненные показатели (ЭКГ, оксигенация крови и др.). Для этого в условиях стационара к телу пациента необходимо прикрепить множество датчиков. Чтобы не стеснять свободу передвижений пациента, лучше использовать беспроводные датчики и подключить их к одной рабочей станции по интерфейсу Bluetooth. В этом случае рабочая станция будет представлять собой виртуализированную среду с одной или несколькими виртуальными машинами, отвечающими за анализ и мониторинг состояния пациента в реальном времени. Данные от сенсора частоты сердечных сокращений могут поступать в одну виртуальную машину, от сенсора оксигенации – в другую и т. п. При этом в одних виртуальных машинах могут быть запущены ОС общего назначения, в других – ОСРВ, а для базовых функций планирования и детерминированного поведения потребуется ядро разделения. Можно организовать удобное графическое представление получаемых от сенсоров данных средствами ОС Windows, запущенной на отдельной виртуальной машине внутри той же рабочей станции.

Виртуализация в данном примере нужна для запуска нескольких ОС на одной физической платформе за счет абстрагирования процессорных ядер, памяти и устройств. В каждой виртуальной машине, работающей поверх встраиваемого гипервизора, может быть запущена своя операционная система, со своим набором приложений. Гипервизор – это программный слой, который исполняется либо непосредственно на аппаратной платформе (гипервизор первого типа), либо поверх запущенной на этой платформе ОС (гипервизор второго типа). Защищенные программные решения для виртуализации совмещают в себе свойства гипервизора первого типа и ядра разделения, обеспечивая надежную изоляцию различных виртуальных машин и поддерживая детерминированное функционирование в режиме реального времени.

Чтобы продемонстрировать возможности рассмотренного подхода, компании LynuxWorks и Portwell, Inc. совместными усилиями разработали испытательную медицинскую платформу для организации сбора данных с беспроводных сенсоров. Платформа опирается на процессорные технологии Intel и устроена по описанному выше принципу. Основой ее аппаратной части является плата Portwell WADE-8067 с процессором Intel Core 2 Duo, реализованная в формфакторе Mini-ITX. Исполняющееся на этой плате ПО LynxSecure компании LynuxWorks, совмещающее свойства гипервизора и ядра разделения, реализует передовые функции виртуализации, благодаря которым на одной аппаратной платформы мирно соседствуют ОС Linux и немодифицированная ОС Windows.

«Компания LynuxWorks поставляет нам стабильную быструю ОСРВ, которая удовлетворяет требованиям POSIX, поддерживает многоядерные конфигурации и имеет качественные средства разработки. В результате мы можем предлагать самые безопасные и эффективные решения на рынке, быстро создавать новые продукты с привлекательными ценами», – резюмирует Адриан Смит.

Подробную информацию об операционных системах и других продуктах LynuxWorks можно получить в офисах ЗАО «РТСофт», официального представителя компании LynuxWorks в России и странах СНГ.