医学成像中的时钟分发系统设计简介-od体育网址

石材雕刻机 | 2021-09-16
本文摘要:对于提高医疗保健环境的市场需求永无止境,因此必须具备更加高分辨率的医疗影像设备,以便更佳地观测人体情况。

对于提高医疗保健环境的市场需求永无止境,因此必须具备更加高分辨率的医疗影像设备,以便更佳地观测人体情况。高分辨率带给了信号收集和传输的问题。

基于上述市场需求,必须平稳的较低晃动时钟去提高信号收集精度,提高信号在系统内的传输。本文中,我们将辩论大型光学设备的时钟发给系统,而这对设计工程师们而言是众多挑战。  1970年代中后期,计算机X射线轴向分层造影(CAT)扫瞄就早已经常出现在医学界了。

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计算机处置能力和信息采集时间的提高大大提高了设备的扫瞄速度,信息内容以及图像的清晰度。今天,我们的扫描仪把正电子放射线光学技术(PET)与核磁共振光学技术(MRI)或X-射线计算机断层扫描技术融合在一起,获取了更佳的信息记录方式与更加出众的画面质量,此即双模式扫瞄,是当下近期的设计之一。  时钟,噪声与图像分辨率  尤其的是,PET扫描仪必须放射性核素追踪剂,当这些放射性核素裂变时就不会产生正电子。

当正电子丧失势能,它们就不会通过有所不同方式与电子融合在一起,通过这种融合,将产生完全朝向几乎忽略方向升空的511KeV的伽马射线。为了记录在它们穿越病人身体时,两个伽马射线光子的号召线或弦,必须中用一个观测的环。观测的环的直径必需能容纳病人身体通过,约必须1米,观测环上具备500到1000条信道。探测器则必需能把从正电子到电子灭亡过程所产生的两条伽玛射线事件关联到的一个号召线上,而无法作为随机事件。

另外,这些信道必需精确测量出有伽马射线的能量,以此观测出有康普顿衍射引起的误差,康普顿衍射不会造成升空源方位错误。要超过以上目的有几种办法,但皆必须准确的时钟信号因应检测窗口。  产生一个准确且平稳的高频时钟非常容易,但如何在直径相当大的观测环内产于时钟信号则是众多挑战,因为较慢的时钟脉冲边沿会因传输媒介而有所损耗。

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一些探测器利用光纤将闪光晶体的输入传送至具备光电子元器件(PMT或者APD)的信道板上。这样的布局令其观测电子装置的距离变大,但时钟脉冲产于仍然不会受到信道上的受损、位移、振动以及其它发育问题的影响,这些最后不会影响图像的噪声,及必须超过的分辨率。  时钟脉冲发给  在CT光学和其它类似于的数据采集系统里,时钟不会容许那些以时间为基础的系统的性能和数据切换效果。

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为了保持高速时钟整洁,信号使用差分形式如LVPECL或LVDS发给。因为它们要在信道板上传输,在驱动阻抗(如大FPGA)和调整板布局翘起时,时钟脉冲的产于都会受到影响,即影响边沿脉冲的抵达时间。为了解决问题该问题,半导体供应商创立了容许工程师通过可编程延后及新的驱动时钟信号的解决问题翘起问题的时钟产于器件。

图2右图的是美国国家半导体LMK01000系列时钟脉冲产于器件的框图,该器件不仅可以掌控校正偏差,还可掌控可编程分频器、多路复用器和输入驱动器。这对于能构建管理时钟和增加时序错误的系统内可编程性能是至关重要的。  当通过信道板传输时钟脉冲时,须要用于双绞线或双同轴电缆,但新问题也不会随之经常出现。

因为高速信号传输的距离不管是将近是近,这些信号将遭遇高频波动、群延后及其他由串扰导致的杂讯及系统噪音的影响,尤其在必须高压电驱动PMT时。在多数情况下,时钟脉冲的完全恢复都是通过锁相环(PLL)器件的轻定点来已完成的。例如,使用LMK03200准确零延后时钟调节器,它还包括一个高频锁相环,构建的VCO以及LMX01000所不具备的一些特性。

  本文小结  大型数据采集系统如PET、CT、MRI和双模式扫描仪,均需严格控制时钟,以最小化图像的杂讯、系统噪音并提高系统的整体性能。具备更大光输入和更慢波动时间的新产品令其用于PET扫描仪上展开TOF检测沦为有可能。这一近期的技术必须更高频率的时钟,从而产生更加高清晰度的图像。随着新技术的发展,CT扫瞄的未来将愈发光明,但随着检测图像分辨率的大大提升,时序速率也不会更进一步提高,因此时钟发给将是设计人员必须长年应付的挑战。


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