醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)：更高圖像質(zhì)量+更快的檢測(cè)速度

醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用包括超聲波成像、計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)、核磁共振成像(MRI)等，如今，提高圖像質(zhì)量，同時(shí)降低功耗、縮小設(shè)備的外型尺寸并保持低成本是醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)所面臨的最大挑戰(zhàn)。而具有更快處理速度的放大器和更高轉(zhuǎn)換速度的模數(shù)及數(shù)模轉(zhuǎn)換器，以及高性能的數(shù)字信號(hào)處理器是獲得上述性能的根本保證。

目前有多家芯片供應(yīng)商針對(duì)該領(lǐng)域提供模數(shù)轉(zhuǎn)換器、放大器、高性能數(shù)模轉(zhuǎn)換器和處理器。奧地利微電子(austriamicrosystems)公司是一家高性能模擬器件供應(yīng)商，針對(duì)醫(yī)療電子領(lǐng)域提供各種定制的和標(biāo)準(zhǔn)的模擬器件。該公司全球高級(jí)銷售副總裁Carlo Rebughini表示：“CT設(shè)備要求對(duì)來(lái)自許多圖像敏感型元件矩陣如光二極管的多個(gè)輸入通道進(jìn)行數(shù)字化，現(xiàn)代CT系統(tǒng)的檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)范圍在10-12安培內(nèi)。那么，對(duì)那些微小信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的、高精度且最高分辨率的獲取和數(shù)字化是檢測(cè)電子學(xué)最迫切的需求。”

另外，Carlo認(rèn)為，為了使病人曝露在輻射中的時(shí)間最短，且能獲得最有利于醫(yī)生診斷的圖像資料，高性能CT系統(tǒng)必須能夠快速地獲得盡可能多的高清晰圖像資料。

奧地利微電子的高性能光纖接口讀取IC能實(shí)時(shí)地獲取信號(hào)并進(jìn)行高精度數(shù)字化，并可確保優(yōu)異的圖像分辨率和圖像采集速度，得到最優(yōu)異的CT圖像質(zhì)量和細(xì)節(jié)，明顯加快診斷速度和診斷的可信度。

這款高性能讀取IC符合西門子醫(yī)療CT檢測(cè)電子設(shè)備對(duì)性能的嚴(yán)格要求，日前西門子宣布將在目前和未來(lái)制造的CT圖像處理系統(tǒng)中采用該解決方案。一臺(tái)西門子醫(yī)療CT系統(tǒng)可能需要采用1,000多個(gè)這樣的IC。奧地利微電子稱，幾年前，在10-12A的范圍內(nèi)測(cè)量信號(hào)還是一件不可能的事情，而創(chuàng)新的IC使西門子能以盡可能小的X光劑量來(lái)設(shè)計(jì)CT系統(tǒng)，顯著減少了射線對(duì)病人的輻射，從而使病人受益。

針對(duì)CT系統(tǒng)，TI提供一系列單芯片的2通道、4通道及8通道大動(dòng)態(tài)范圍模數(shù)轉(zhuǎn)換器，如DDC112/4/8，這些器件具有高阻抗電流至電壓轉(zhuǎn)換電路及20位分辨率的delta-sigma轉(zhuǎn)換器，它們可方便地組成菊花鏈結(jié)構(gòu)，用于簡(jiǎn)單的多通道系統(tǒng)。

無(wú)寄生動(dòng)態(tài)響應(yīng)(SFDR)值越高，ADC的動(dòng)態(tài)范圍就越大，越有利于得到更高的圖像質(zhì)量。TI的ADS5423是一款采樣速率為80MSPS，SFDR值高達(dá)94dBc的14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。這些特性使之非常適合MRI系統(tǒng)，復(fù)雜的52引腳HTQFP封裝和裸露的襯墊可以提供良好的散熱性能和擴(kuò)展可靠性。

高速數(shù)字信號(hào)處理器是快速圖像顯示的關(guān)鍵因素。TI針對(duì)中高端超聲波成像應(yīng)用提供多款高性能DSP，如TMS320C672x是TI下一代C67x系列高性能32位/64位浮點(diǎn)DSP，包括TMS320C6727、TMS320C6726和TMS320C6722三款器件，其C67x+ CPU是C671x DSP所采用的C67x CPU的增強(qiáng)版，它兼容于C67x CPU，但在速度、代碼密度及每時(shí)鐘周期內(nèi)的浮點(diǎn)運(yùn)算性能方面有顯著的提高。在300MHz頻率，該CPU通過(guò)在每個(gè)并行周期內(nèi)執(zhí)行多達(dá)8個(gè)指令而達(dá)到2400 MIPS/1800MFLOPS的最高性能，其中6個(gè)指令是浮點(diǎn)指令。這種高性能使得它們非常適合用于高端超聲波成像應(yīng)用。

另一款DSP TMS320C64x(C64x)則適用于中端超聲波成像設(shè)備，C64x基于第二代高性能VelociTI超長(zhǎng)指令字節(jié)(VLIW)結(jié)構(gòu)，時(shí)鐘頻率為1GHz時(shí)，其性能高達(dá)8000MIPS。

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