基于FPGA實(shí)現低成本、小體積PET系統

隨著(zhù)醫療成像系統不斷追求更高的性能，傳統的模擬及分立器件越來(lái)越難以滿(mǎn)足系統設計的要求，而采用數字信號處理技術(shù)DSP、FPGA已成為了必然的選擇。好處顯然易見(jiàn)，無(wú)論是從系統的集成度還是成本、性能上來(lái)看，都給設計人員提供了一些新技術(shù)平臺。在這個(gè)平臺上，設計人員可以做一些創(chuàng )新性的技術(shù)和設備——便攜式超聲設備的發(fā)展，就是一個(gè)很好的例證。

DSP和FPGA器件已經(jīng)在超聲、X光、CT、核磁等醫療設備中得到了廣泛的應用，在PET中也可以得到好的應用。PET是一個(gè)相對較新的成像技術(shù)，它在上世紀60、70年代開(kāi)始出現，在上世紀90年代在臨床上得到了大規模的應用。這個(gè)設備目前仍然比較昂貴，在美國的購買(mǎi)價(jià)格達100美元到200萬(wàn)美元。雖然它很貴，但是它在臨床中間仍然得到了非常廣泛的應用。因為其在癌癥診斷和治療方面具備其他方式無(wú)可替代的一些作用。據統計，美國現在有7500臺PET設備，而中國市場(chǎng)，據官方統計是300臺PET設備，所以中國的PET設備還存在非常大的市場(chǎng)空間。

過(guò)去，PET的很多電子系統環(huán)節都是靠模擬或者是分立器件實(shí)現的，在采用數字化技術(shù)之后，PET電子系統的絕大部分環(huán)節可以采用單片的FPGA來(lái)實(shí)現。張輝表示：“我們做醫學(xué)影像設備很多年，以前我們做FPGA喜歡自己寫(xiě)代碼，所以我們當時(shí)算進(jìn)度是以半年為單位算進(jìn)度，這是一件非常痛苦的事情。我們現在用了這個(gè)工具，將開(kāi)發(fā)周期縮短到以月為單位來(lái)安排進(jìn)度，大大縮短了我們研發(fā)的周期。”

PET至今已有幾十年的歷史，發(fā)展到現在無(wú)論是在技術(shù)上還是在商業(yè)模式上已經(jīng)有了一套成熟的模式。如何突破創(chuàng )新？張輝表示，PET設備的體積非常龐大，價(jià)格也非常昂貴，如何縮小它的體積以及壓縮成本是設計人員的著(zhù)眼點(diǎn)。

“我們研發(fā)出世界上首款基于桌面的PET成像系統。”張輝表示，“為什么我們能把這個(gè)系統做得如此之??？有一個(gè)很重要的原因——我們在電子學(xué)這一塊采用了基于FPGA的高集成度解決方案，所以該PET設備的電子學(xué)系統非常簡(jiǎn)單，就是一塊FPGA的板和一塊CPU的控制板。”

該系統雖然非常小，但在性能上沒(méi)有打絲毫折扣，它在性能上與傳統設備在各方面都具備一定可比性，在報價(jià)上也非常便宜。“這個(gè)設備在美國的報價(jià)是20萬(wàn)美金，在中國可以做到20萬(wàn)元人民幣。”張輝表示。

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