超越X射線的成像效果是這樣得來(lái)的

醫(yī)生在診斷患者疾病方面，與查看簡(jiǎn)單的X射線相比，CT掃描技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。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(jī)會(huì)在診斷過(guò)程中更早地看到極小的結(jié)節(jié)和可能癌變的腫瘤。通過(guò)利用電腦和旋轉(zhuǎn)的X射線機(jī)，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(huì)傳送到計(jì)算機(jī)，在那里組合成一個(gè)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(cè)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(jiàn)光子，PDA將可見(jiàn)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(hào)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(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍性能。為了避免圖像偽影并確保良好的對(duì)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(cè)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(shí)還要具有快速采樣速率（短至100μs），以便數(shù)字化探測(cè)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(gè)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(guò)去幾十年的大部分時(shí)間里，ADI一直處于CT掃描模擬前端信號(hào)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(wú)電荷損失、無(wú)死區(qū)時(shí)間的同步采樣；超低噪聲；可配置電流輸入范圍；集成了2個(gè)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(shí)現(xiàn)硬件的系統(tǒng)升級(jí)，以及在新設(shè)計(jì)上最新技術(shù)采納。同時(shí)，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(gè)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(jí)別的性能和集成度意味著，CT檢測(cè)系統(tǒng)的電子成本與以前的設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)，降低整體掃描時(shí)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(jià)值是無(wú)可估量的。因ADAS1128而大幅降低的系統(tǒng)級(jí)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(jì)和實(shí)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(gè)24位分辨率ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）、128個(gè)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(wú)電荷損失、更多的滿量程范圍選擇和超低噪聲（對(duì)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(hào)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(hào)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(gè)組件供客戶組裝，進(jìn)而將X射線信號(hào)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(shí)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(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)。如今，ADI提供設(shè)計(jì)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(guò)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(jì)產(chǎn)品，并通過(guò)降低噪聲、減少人工制品和提高圖像質(zhì)量來(lái)獲得更滿意的結(jié)果。

（來(lái)源：EDN，作者來(lái)自ADI）