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推动下一代医疗成像系统发展的关键在哪里?

2021-09-14
来源:英特尔FPGA

  X射线和超声等诊断成像系统已经应用了数十年,而随着包括计算机断层扫描(CT),核磁共振成像(MRI)以及核或者正电子辐射断层扫描(PET)等医疗系统的兴起,由于其诊断成像系统非常复杂,需要处理大量的图像,促使生产商不断引入更先进的功能,并提高性能。

  半导体在开发这些前沿的诊断成像系统中扮演了重要角色。随着密度,灵活性和性能的提高,当今的可编程逻辑具有芯片系统(SoC)功能,推动了下一代成像系统的发展。

  为什么医疗系统需要FPGA

  如下图所示,这是一个典型的诊断成像系统包括三类卡:数据采集,数据合并和图像/数据处理卡。

  数据采集卡对输入数据进行过滤,是系统卡中性价比最高的。一个诊断成像系统一般会包括多个数据采集卡(在某些应用中,一个系统高达 20 个卡)。对数据进行补偿和过滤后,被发送至数据合并卡,进行缓冲和数据对齐。对于 CT 和 PET 扫描器,其探测器围绕人体旋转,数据被串化,通过滑动环机电部件进行传送。数据采集完毕后,被发送到图像/数据处理卡中。这些卡完成任务繁重的过滤和需要大量算法的图像重构工作。完成后,一般会在一个单板计算机(SBC)上完成最终的成像和缩放功能,并进行显示。

  对于采集和处理卡,在做出组件选择之前,客户需要考虑几项因素:例如,取决于每一系统的通道数量,以及所需要的分辨率,客户可以选择:

  货架模拟组件,或者将模拟功能集成到 ASIC 中;

  二维(2D)或者三维(3D)成像;

  在处理卡和 SBC 之间划分图像处理功能;

  用于算法加速的面向 OpenCL? 的英特尔?  FPGA SDK。

  可编程解决方案:为图像处理而来

  为诊断成像设备w88人员提供了他们喜欢的解决方案。对于成本敏感性数据采集卡,英特尔?  Cyclone?  FPGA 和英特尔?  Arria?  FPGA 系列现在能够提供丰富的数字信号处理(DSP)模块,与其他经过成本优化的 FPGA 系列相比,单位逻辑单元(LE)的价格最低,是很好的候选方案。

  英特尔?  Stratix?  FPGA 系列适用于数据合并和图像处理卡。这些系列设备满足了w88人员对灵活性,性能,集成和w88资源的需求,这是其他解决方案所不具备的。英特尔?  Stratix?  FPGA 系列使用了高性能架构,加速了基于模块的w88,显著提高了系统性能。这包括高性能 DSP 模块,嵌入式内存,952,000个逻辑单元(LE),以及灵活的 I/O 标准。英特尔?  Stratix?  FPGA 系列能够连接 DDR3,RLDRAM II,FCRAM,QDRII,DDR,QDR 和 SRAM 等外部内存。英特尔?  Stratix?  FPGA 系列还提供多千兆位串行收发器技术,能够在滑动环和背板上传送高速数据。

  特性丰富的 SoC 设备系列和 Nios?  II 嵌入式处理器以难以置信的低价格实现了前所未有的灵活性和性能。对于辅助卡的电机控制功能,SoC 和 Nios?  II 处理器能够用于替代主微控制器。图像处理卡使用FPGA设备,嵌入式 Nios?  II CPU 或者 SoC 结合 DSP 模块作为协处理器,可以替代一个或者多个数字信号处理器,显著降低了成本。采用面向 OpenCL 的英特尔?  FPGA SDK,软件编程人员现在很容易将算法功能加速卸载到 FPGA 中实现,充分发挥产品能够及时面市的w88流程的优势。

  此外,英特尔还为诊断成像功能提供大量相关的知识产权,开发套件和参考w88。





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