醫療成像系統快速樣機制造指南

超聲波系統組件的集成

許多設計人員的應用都要求盡可能地使用最高性能的 AFE，而 Diagnostic Sonar 公司則考慮使用 NI FlexRIO MDK 來(lái)圍繞最新的 AFE 構建其自己的設計。但是，最終他們都意識到可以利用 TI 的 AFE5801 所提供的高性能來(lái)實(shí)現其應用。AFE5801 擁有 8 通道，可提供 –5Db 到 +31Db 的數控掃描增益。他們可以使用一種現貨適配器組件 NI 5752，其將四個(gè)這種 AFE 集成到一個(gè) 32 通道組件中，擁有 50 MS/s 的采樣速率和 12 比特分辨率。

在系統接收端使用現成組件為他們節省了大量的開(kāi)發(fā)時(shí)間，這樣他們可以將其精力放在硬件設計方面：NI FlexRIO（同 NI 5752 配對使用）的 32 通道、高壓脈沖生成器組件。使用模塊化 FPGA 硬件進(jìn)行樣機制造，讓他們能夠迅速地生產(chǎn)出一臺可以工作運行的樣機系統，并確定需要進(jìn)行哪些硬件改動(dòng)，原因是 I/O 從 FPGA 反端分離了出來(lái)。由于他們都使用了模塊化 FPGA 板構建其設計，他們的樣機系統都只有 32 條通道，但對構架進(jìn)行簡(jiǎn)單的調整，便可以擁有 64 條、128 條、256 條甚至更多（需為 32 的倍數）同時(shí)用于收發(fā)的通道數目，集成多路傳輸功能，并且適應于各種超聲波陣列。另外，通過(guò)將 FPGA 用于硬件式信號處理，他們的信號處理可以根據系統增加通道數目情況進(jìn)行調整，無(wú)需讓 CPU 限制系統的成像速率。

在軟件端，Diagnostic Sonar 公司一開(kāi)始在主機上使用 LabVIEW 編制算法—包括波束生成、濾波和矯正等，并使用一種圖形用戶(hù)界面 (GUI) 實(shí)現數據的可視化。在樣機系統演示之后，他們便可以利用 LabVIEW FPGA 將算法移至 NI FlexRIO 板上的 FPGA，以進(jìn)一步提高信號處理性能。最后，Diagnostic Sonar 公司使用模塊化 FPGA 硬件和圖形軟件，創(chuàng )造出了一種高性能、多通道超聲波采集和處理系統。該系統可以針對各種應用進(jìn)行調整和定制。這些技術(shù)讓他們能夠為其客戶(hù)提供各種選項，可以提供一種可立即投入使用的標準系統配置，也可以向那些擁有系統集成能力的公司分開(kāi)出售單個(gè)組件（例如：32 通道脈沖生成器、定制陣列連接和波束生成IP等）。

最終結果—可調和可定制的系統

Diagnostic Sonar 是一家小型公司，但是他們利用 FPGA 的信號處理能力和可重配置性以及 TI 超聲波AFE擁有的優(yōu)異模擬性能，制造出了一個(gè)可輕松調整和定制的超聲波系統。另外，他們利用現成定制硬件在非常短的時(shí)間內（僅 3 個(gè)月）便完成了對初始系統的樣機論證工作。

總之，這種需求會(huì )不斷增長(cháng)。各大醫療系統開(kāi)發(fā)公司需要使用各種方法將下一代技術(shù)集成到其產(chǎn)品中，并且還要在上市產(chǎn)品中實(shí)現新的創(chuàng )新。Diagnostic Sonar 和許多其他公司都在使用同樣的設計方法，即利用 FPGA 和 AFE 幫助實(shí)現下一代成像系統的這些創(chuàng )新。