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

醫(yī)學成像應(yīng)用包括超聲波成像、計算機斷層掃描(CT)、核磁共振成像(MRI)等，如今，提高圖像質(zhì)量，同時降低功耗、縮小設(shè)備的外型尺寸并保持低成本是醫(yī)學成像系統(tǒng)設(shè)計所面臨的最大挑戰(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，針對醫(yī)療電子領(lǐng)域提供各種定制的和標準的模擬器件。該公司全球高級銷售副總裁Carlo Rebughini表示：“CT設(shè)備要求對來自許多圖像敏感型元件矩陣如光二極管的多個輸入通道進行數(shù)字化，現(xiàn)代CT系統(tǒng)的檢測信號的檢測范圍在10-12安培內(nèi)。那么，對那些微小信號進行實時的、高精度且最高分辨率的獲取和數(shù)字化是檢測電子學最迫切的需求。”

另外，Carlo認為，為了使病人曝露在輻射中的時間最短，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能實時地獲取信號并進行高精度數(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檢測電子設(shè)備對性能的嚴格要求，日前西門子宣布將在目前和未來制造的CT圖像處理系統(tǒng)中采用該解決方案。一臺西門子醫(yī)療CT系統(tǒng)可能需要采用1,000多個這樣的IC。奧地利微電子稱，幾年前，在10-12A的范圍內(nèi)測量信號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光劑量來設(shè)計CT系統(tǒng)，顯著減少了射線對病人的輻射，從而使病人受益。

針對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)，用于簡單的多通道系統(tǒng)。

無寄生動態(tài)響應(yīng)(SFDR)值越高，ADC的動態(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展可靠性。

高速數(shù)字信號處理器是快速圖像顯示的關(guān)鍵因素。TI針對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的增強版，它兼容于C67x CPU，但在速度、代碼密度及每時鐘周期內(nèi)的浮點運算性能方面有顯著的提高。在300MHz頻率，該CPU通過在每個并行周期內(nèi)執(zhí)行多達8個指令而達到2400 MIPS/1800MFLOPS的最高性能，其中6個指令是浮點指令。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超長指令字節(jié)(VLIW)結(jié)構(gòu)，時鐘頻率為1GHz時，其性能高達8000MIPS。

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