作為臨床精度設(shè)備要求最高的之一,CT具有掃描速度快、圖像清晰等特點,可用于多種疾病的檢查。在硬件技術(shù)、系統(tǒng)設(shè)計,以及與掃描制造商的合作方面處于領(lǐng)先地位的ADI公司,提供的技術(shù)解決方案可最大限度提高圖像質(zhì)量,同時縮短掃描時間,降低輻射劑量、功耗和成本。
如何通過高精密的器件選擇來提高CT設(shè)備的效能?
發(fā)布時間:2020-02-26 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】作為臨床精度設(shè)備要求最高的之一,CT具有掃描速度快、圖像清晰等特點,可用于多種疾病的檢查。在硬件技術(shù)、系統(tǒng)設(shè)計,以及與掃描制造商的合作方面處于領(lǐng)先地位的ADI公司,提供的技術(shù)解決方案可最大限度提高圖像質(zhì)量,同時縮短掃描時間,降低輻射劑量、功耗和成本。
作為臨床精度設(shè)備要求最高的之一,CT具有掃描速度快、圖像清晰等特點,可用于多種疾病的檢查。在硬件技術(shù)、系統(tǒng)設(shè)計,以及與掃描制造商的合作方面處于領(lǐng)先地位的ADI公司,提供的技術(shù)解決方案可最大限度提高圖像質(zhì)量,同時縮短掃描時間,降低輻射劑量、功耗和成本。
超越X射線的成像效果是這樣得來的
醫(yī)生在診斷患者疾病方面,與查看簡單的X射線相比,CT掃描技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢。CT掃描使醫(yī)生能夠觀察軟組織和血管,從而讓醫(yī)生有機會在診斷過程中更早地看到極小的結(jié)節(jié)和可能癌變的腫瘤。通過利用電腦和旋轉(zhuǎn)的X射線機,CT掃描可以生成人體的橫截面圖像,也就是所謂的“切片”。然后,這些圖像會傳送到計算機,在那里組合成一個特定身體部位的3D圖像,能夠幫助醫(yī)生更快、更準(zhǔn)確地進(jìn)行診斷。
CT檢測器包括瞄準(zhǔn)儀、閃爍晶體層、光電二極管陣列(PDA)、模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)字處理系統(tǒng)。瞄準(zhǔn)儀用于聚焦X射線光子并防止散射,閃爍晶體層將X射線光子轉(zhuǎn)換為可見光子,PDA將可見光子轉(zhuǎn)換為電流,然后將電流輸入模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(ADAS),F(xiàn)PGA通常用于處理ADAS系統(tǒng)輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以便進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
CT主信號鏈
在CT系統(tǒng)中,ADAS必須具有極低的噪聲性能,以保持良好的空間分辨率,降低X射線劑量,并具有極低的電流輸出以實現(xiàn)高動態(tài)范圍性能。為了避免圖像偽影并確保良好的對比度,轉(zhuǎn)換器前端必須具有出色的線性度性能并可提供低功耗工作模式,以降低熱敏型探測器的冷卻要求。ADC必須具有至少24位的高分辨率才能獲得更優(yōu)質(zhì)、更清晰的圖像,同時還要具有快速采樣速率(短至100μs),以便數(shù)字化探測器讀數(shù)。另外,ADC采樣速率還必須支持多路復(fù)用,這樣就可以使用較少數(shù)量的轉(zhuǎn)換器,并且減小整個系統(tǒng)的尺寸和功耗。
精密CT掃描技術(shù)背后的精密器件
在過去幾十年的大部分時間里,ADI一直處于CT掃描模擬前端信號鏈技術(shù)的前沿,它幫助提高了圖像質(zhì)量,減少了X射線輻射,提高了掃描速度,并最終改善了患者的愈后。例如具有出色線性度的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)ADAS1131和ADAS1134可最大限度地提高CT應(yīng)用的圖像質(zhì)量。
ADAS1131是一款256通道、24位電流數(shù)字轉(zhuǎn)換器模塊,適用于多通道、小電流采集數(shù)據(jù)的醫(yī)療CT、工業(yè)和安檢掃描儀,及光電二極管傳感器應(yīng)用。ADAS1131的主要技術(shù)特性包括:無電荷損失、無死區(qū)時間的同步采樣;超低噪聲;可配置電流輸入范圍;集成了2個可配置采樣速率的高速ADC、內(nèi)部緩沖器、用于數(shù)據(jù)采集的去耦和旁路電容;片上溫度傳感器;等等。而同樣是256通道的新一代ADAS1135在主要性能指標(biāo)上都有大幅度提升,并與ADAS1131封裝兼容,很容易實現(xiàn)硬件的系統(tǒng)升級,以及在新設(shè)計上最新技術(shù)采納。同時,ADI還推出了128通道版本ADAS1134。
再如128通道、24位電流數(shù)字ADC ADAS1128,該器件提供128個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道,并將速度從6kSPS(每秒采樣數(shù))提高到20kSPS。這一級別的性能和集成度意味著,CT檢測系統(tǒng)的電子成本與以前的設(shè)計相比可減少一半。
更高的層數(shù)是使得CT掃描儀能夠提供更具體圖像的主要因素之一,診斷系統(tǒng)設(shè)計者借助ADAS1128可以開發(fā)出比上一代設(shè)備更先進(jìn)的CT掃描儀,它可在生成更清晰圖像的同時,降低整體掃描時間。這在危重病醫(yī)學(xué)領(lǐng)域(如心臟病、神經(jīng)科和血管造影)的價值是無可估量的。因ADAS1128而大幅降低的系統(tǒng)級成本、尺寸和功耗意味著世界一流的CT掃描診斷將在全球關(guān)注醫(yī)療安全的環(huán)境中變得更加經(jīng)濟和實用。
ADAS1128可替代較低通道集成度的轉(zhuǎn)換器,它在一平方厘米的單芯片上集成了一個24位分辨率ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)、128個同步采樣的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器通道(可選的采樣率最高達(dá)20kSPS)、片上溫度傳感器和參考緩沖器。在全速狀態(tài)下,ADAS1128消耗的功率(4.5毫瓦/通道)不到其它解決方案(10毫瓦/通道)的一半。它還可以提供優(yōu)越的整體性能規(guī)格,如無電荷損失、更多的滿量程范圍選擇和超低噪聲(對于低劑量X射線系統(tǒng)可降至0.4 fC)。
小結(jié)
ADI可以提供完整的CT模擬信號鏈前端解決方案,除了前面提到的關(guān)鍵轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品陣列,還可提供大量的放大器、信號處理和電源管理等解決方案供醫(yī)療影像設(shè)備供應(yīng)商選擇,使CT設(shè)備達(dá)到最佳圖像質(zhì)量,并降低功耗和成本。
ADI最初涉足這一領(lǐng)域是提供單個組件供客戶組裝,進(jìn)而將X射線信號轉(zhuǎn)換成提供患者身體顯像(確保準(zhǔn)確掃描的關(guān)鍵技術(shù))所需的數(shù)據(jù)。隨著時間的推移,ADI在成像和特定醫(yī)療保健產(chǎn)品方面積累了更深厚的專長經(jīng)驗。如今,ADI提供設(shè)計先進(jìn)CT掃描儀所需的成套技術(shù),從傳感器到數(shù)字處理器,以及優(yōu)化封裝和性能的專業(yè)技術(shù)。通過使用這一整套技術(shù),CT掃描儀制造商能夠更輕松快捷地設(shè)計產(chǎn)品,并通過降低噪聲、減少人工制品和提高圖像質(zhì)量來獲得更滿意的結(jié)果。
(來源:EDN,作者來自ADI)
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