醫學(xué)成像系統發(fā)展趨勢：更高圖像質(zhì)量+更快的檢測速

醫學(xué)成像應用包括超聲波成像、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(shí)降低功耗、縮小設備的外型尺寸并保持低成本是醫學(xué)成像系統設計所面臨的最大挑戰。而具有更快處理速度的放大器和更高轉換速度的模數及數模轉換器，以及高性能的數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商針對該領(lǐng)域提供模數轉換器、放大器、高性能數模轉換器和處理器。奧地利微電子(austriamicrosystems)公司是一家高性能模擬器件供應商，針對醫療電子領(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(xiāo)售副總裁Carlo Rebughini表示：“CT設備要求對來(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)行數字化，現代CT系統的檢測信號的檢測范圍在10-12安培內。那么，對那些微小信號進(jìn)行實(shí)時(shí)的、高精度且最高分辨率的獲取和數字化是檢測電子學(xué)最迫切的需求。”

另外，Carlo認為，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生診斷的圖像資料，高性能CT系統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)地獲取信號并進(jìn)行高精度數字化，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，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(mén)子醫療CT檢測電子設備對性能的嚴格要求，日前西門(mén)子宣布將在目前和未來(lái)制造的CT圖像處理系統中采用該解決方案。一臺西門(mén)子醫療CT系統可能需要采用1,000多個(gè)這樣的IC。奧地利微電子稱(chēng)，幾年前，在10-12A的范圍內測量信號還是一件不可能的事情，而創(chuàng )新的IC使西門(mén)子能以盡可能小的X光劑量來(lái)設計CT系統，顯著(zhù)減少了射線(xiàn)對病人的輻射，從而使病人受益。

針對CT系統，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)范圍模數轉換器，如DDC112/4/8，這些器件具有高阻抗電流至電壓轉換電路及20位分辨率的delta-sigma轉換器，它們可方便地組成菊花鏈結構，用于簡(jiǎn)單的多通道系統。

無(wú)寄生動(dòng)態(tài)響應(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94dBc的14位模數轉換器。這些特性使之非常適合MRI系統，復雜的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的增強版，它兼容于C67x CPU，但在速度、代碼密度及每時(shí)鐘周期內的浮點(diǎn)運算性能方面有顯著(zhù)的提高。在300MHz頻率，該CPU通過(guò)在每個(gè)并行周期內執行多達8個(gè)指令而達到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用。

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

更多醫療電子信息請關(guān)注：21ic醫療電子頻道