發達國家的醫療保健服務已經超越了以醫院為中心的模式，以初級和二級醫療為重點而不僅局限于醫院。這些舉措推動了用于醫院之外、通常由病人自己使用的遠程醫療設備的發展。

　　對遠程醫療設備的迫切需求正在推動市場增長。美國2010年的無線消費醫療設備銷售額達到6億美元，2011年有望達到13億美元 ，然而與全球醫療設備市場每年2000 億美元的銷售額相比仍然微不足道。

　　操作系統 - 關鍵區分要素

　　操作系統是所有電子醫療設備的關鍵區分要素，而且制造商也非常明白這一點。事實上，他們往往在選擇板卡前先選擇操作系統。

　　圖 1 不同行業中首先選擇操作系統的項目所占比率

　　本文的討論未包括消費級醫療設備，例如其發生故障時不會造成嚴重后果。對于出現故障時會導致嚴重后果的設備，可將其操作系統的關鍵特征歸類如下：

　　· 可信性：在規定的時間內對事件進行及時正確地響應

　　· 連接性：直接或通過網絡與不同設備和系統進行通訊

　　· 數據完整性和安全性：安全地存儲數據并防止未經授權的查閱

　　以上每個特征都值得深入討論，在此我們只重點介紹其中最重要的一種特征--可信性。

　　圖2 一種簡單的遠程病人監護網絡

　　選擇GPOS 還是RTOS？

　　可信性將可用性和可靠性合二為一。可用性要求系統能夠及時響應請求的概率，可靠性則表明響應的正確率。對一個可靠的操作系統的要求是排除使用通用操作系統（GPOS），因為GPOS不能提供嚴格的可用性和可靠性的保障。

　　與此相反，實時操作系統（RTOS）本身就是為了保證可用性和可靠性而精心設計的。設計人員可以信賴實時操作系統隨時響應需求的可用性和按要求完成任務的可靠性。因此，可以得出這樣的結論，即：大部分的醫療設備需要實時操作系統。

　　實時操作系統架構

　　即使像配藥機這樣簡單的設備也不允許出現故障。假如故障導致數據損壞，配藥機可能改變劑量，最終的嚴重后果可想而知。既然操作系統架構對系統的可靠性有重要影響，那么首先就應對它進行嚴格評估。實時操作系統最常見的三種架構是實時執行、宏內核和微內核。

　　實時執行架構

　　基于實時執行架構，所有的軟件組件包括內核、網絡協議棧、文件系統、驅動程序和應用程序都在同一個內存地址空間內運行。這種架構雖然高效，但它有兩個明顯缺點。首先，任何模塊內的單個指針錯誤都可能損壞內核或任何其他模塊所用的內存。其次，系統崩潰后不會留下診斷信息。

　　宏內核架構

　　有些實時操作系統通過宏內核架構（其中的程序可作為內存受保護的進程運行）解決可能引起整個系統故障的內存錯誤。這種架構的確能防止用戶故障代碼損壞內核。但是，內核組件仍與其他服務共享相同的地址空間。因此，任何服務中的單個編程錯誤都可能導致整個系統崩潰。

　　微內核架構

　　在微內核實時操作系統中，設備驅動程序、文件系統、網絡協議棧和應用程序都運行在內核外部的獨立地址空間，因此它們不僅與內核隔離，而且彼此之間也互不影響。一個組件出現故障不會導致整個系統癱瘓，組件中的內存故障不會影響其他進程或內核。這樣，操作系統就能自動重啟故障組件。

　　圖 3 病人監護系統中的微內核操作系統

　　實時操作系統的關鍵特征

　　在眾多操作系統特征中，除了系統架構必須仔細評估，其他重要特征包括：

　　· 確保實時性

　　· 防止優先級反轉

　　· 確保可用性

　　· 監視和重啟進程

　　確保實時性

　　對所有需要確保實時性的系統而言，搶占式內核至關重要。例如，病人摔倒時觸發了報警器應能搶占進程并發出警報。

　　為確保優先級高的進程隨時獲得所需的CPU周期，實時操作系統的內核需要進行搶占式運行，此外內核的設計必須盡可能簡單，以保證最長的不可被搶占代碼路徑有執行時間的上限。只要操作系統的內核能將任務密集的運行分配到外部進程或線程，并只包括路徑短的服務就能在操作系統內核實現這種簡潔性設計。