21 世纪数字成像技能的呈现给咱们带来优异的确诊功用、图画存档以及随时随地的检索功用。自20世纪70年代前期医学成像数字技能呈现以来，数字成像的重要性得以日益显现。半导体器材中混合信号设计才能方面的一些新进展，让成像体系完结了前所未有的电子封装密度，然后带来医学成像的巨大开展。一起，嵌入式处理器极大地提高了医疗图画处理和实时图画显现的才能，然后完结了更敏捷、更精确的确诊。这些技能的交融以及许多新式的电子健康记载规范为更为完善的患者护理供给了开展动力。
本文将介绍不同成像办法电子设计存在的许多挑战和一些最新动态，详细包含数字X射线、磁共振成像(MRI)和超声波体系。
数字X射线体系
传统的X射线体系运用一种胶片/屏幕设备来检测发射到人身体的X射线。但是，探测器体系中的数字X射线信号链包含一个相片探测器阵列，该探测器阵列将辐射转换成电荷。其后边是一些电荷积分器电路和模数转换器(ADC)电路，以数字化输入。图1显现了一个典型数字X射线体系结构图的比如。
图 1 数字X射线体系结构图示例
数字X射线体系功用与积分器和ADC模块的噪声功用密切相关。为了在低功耗条件下获得更高的图画质量，某个体系中支撑很多信号通道所需的电子集成程度为技能的立异设定了必定的规范。正是因为组成探测器体系的许多高功用模仿组件以及履行高档图画处理使命的嵌入式处理器，X射线体系才具有了许多相对于传统X射线体系的优势。这种组合支撑更大的动态规模，然后能够获得更好的图画对比度和更低的患者X射线辐射水平，一起发生可电子存储和传输的数字图画。
超声波体系
超声波体系的接纳通道信号链包含低噪声放大器(LNA)、可变增益放大器(VGA)、低通滤波器(LPF)和高速高精度ADC。紧跟在这些组件后边的是数字波束生成、图画和多普勒处理以及其他信号处理软件(图 2)。
图 2 超声波体系结构图示例
信号链组件的噪声和带宽特性界说了体系的总功用上限。别的，在耗散更低体系功率的一起，需要在更小的区域内集成更多的高功用通道。典型的手持式超声波体系或许具有约16到32条通道，而一些高端体系或许会有128条以上的通道，以获得更高的图画质量。要削减占用悉数这些阵列通道的印制电路板(PCB)，重点是在模仿前端IC中集成尽或许多的通道。总体系功耗是手持式体系的另一个重要功用指标。直接将接纳端电子器材集成到了探针中是立异的另一个方面。
这样做有助于缩短探针中低压模仿信号源与LNAs之间的间隔，然后削减信号的损耗。集成会进一步添加探针件数目，然后增强3D成像。除了这些模仿信号链考虑要素以外，高功用、低功耗嵌入式处理器还能够比曾经更快速、高效地完结便携式设备的波束生成和图画处理使命。
MRI
如欲了解典型MRI 通道模仿信号处理链的比如，请参见图3。
图 3 MRI 体系结构图示例
全身 MRI 体系或许有一个多达76个元件或通道的线圈矩阵。别的，低压(LV)模仿输入沿长同轴线缆从肢体线圈传输至模仿信号链前置放大器。当谈到MRI接纳信号链时，两个要害随之呈现：怎么获得高信噪比(SNR)(至少约84dB或14位);怎么完结总体系的极高总动态规模(至少150dB/Hz左右)。获得高SNR要求一个超低噪声系数的高功用前置放大器。运用如动态增益调理或模仿输入紧缩等立异计划能够到达高动态规模要求。
总归，经过添加MRI体系中所用线圈数，既能够获得更好的图画规模，也能够缩短图画扫描时间。线圈数的添加或许会要求对线圈和前置放大器之间的信号通讯进一步优化，而运用高速数字或光链路时则要求主体系进一步优化。别的，高集成度会导致不同于现在的体系区分，这或许会将电子器材更靠近于线圈。就这点来说，或许要求半导体IC非磁性封装，并契合愈加严厉的功耗和面积规则。以上要求成功的完结能使输入信号衰减下降，然后获得更高质量的医学图画。
总结
数字成像是当今医学职业中最为活泼的技能开发范畴之一。IC模仿/混合信号功用以及各种嵌入式处理所获得的巨大进步正不断推进其开展。这些技能的呈现提高了成像体系的功用，一起也极大地提高了为患者供给确诊和医疗护理服务的质量。
