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Wilhelm Conrad Rötgen于1895年发现了X射线,让他获得了第一个诺贝尔物理学奖,也为医疗成像范畴奠定了根底。自那今后,X射线技能现已开展成为一门广泛的科学学科,从最广泛的含义上说,它是指很多用于人体内部的无创可视化技能。
本文评论一些首要的现代医疗成像体系,这些体系尽管运用彻底不同的物理原理和处理技能,但都有一个共同点:选用模仿数据收集前端进行信号调度,并将原始成像数据转化到数字域。
这个细小的前端功能模块尽管深藏于杂乱机器内部,但其功能却会对整个体系的终究图画质量发生至关重要的影响。它的信号链包含一个检测元件、一个低噪声扩大器(LNA)、一个滤波器和一个模数转化器(ADC),而后者为本文评论的主题。
在医疗成像范畴的电子规划中,数据转化器的动态规模、分辨率、精度、线性度和噪声要求带来了最苛刻的应战。本文评论在不同成像形式环境中的这些规划应战,并概述了可以完成最佳作业功能的高档数据转化器和集成解决方案。
数字射线照相
数字射线照相(DR)的物理原理与一切传统的吸收式射线照相体系相同。穿过人体的X射线通过具有不同射线穿透性的人体安排衰减并投射在平板探测器体系上,其原理如图1所示。探测器将X射线光子转化为与入射粒子能量成正比的电荷。生成的电信号经扩大并转化到数字域中,以发生X射线图画的准确数字表明。其图画质量取决于空间与强度维度中的信号采样。
在空间维度中,最小采样速率由探测器的像素矩阵巨细和实时荧光透视成像的更新速率界说。具有数百万像素和典型更新速率高达25 fps至30 fps的平板探测器选用通道多路复用和多个ADC,采样速率高达数十MSPS,可在不献身精度的情况下满意最短转化时刻要求。
在强度维度中,ADC的数字输出信号代表在特定曝光时刻内给定像素所吸收的X射线光子的积重量。该值被分组为由ADC的位深度界说的离散电平的有限数值。另一个重要参数是信噪比(SNR),它界说了体系忠诚地表明成像人体的解剖学特征的内涵才能。数字X射线体系选用14位至18位ADC,SNR水平规模为70 dB至100 dB,详细取决于成像体系的类型及其要求。有各式各样的离散ADC和集成模仿前端,可使各种类型的DR成像体系具有更高的动态规模、更精密的分辨率、更高的检测功率和更低的噪声。