New-Tech Magazine | April 2019

ממירי מידע בעלי ביצועיםמהיריםעבור מערכות דימות רפואיות

Analog Devices , אנטון פטיוצ'נקו

ה

על ידי X תגלית של קרינת ה Wilhelm ווילהלם קונראד רנטגן (

בממד המרחבי, קצב הדגימה המינימאלי מוגדר על פי גודל המטריצה של הפיקסלים של הגלאי ולפי הקצב העדכני עבור דימות פלואורוסקופי בזמן אמת. גלאים בעלי לוח שטוח ומיליוני פיקסלים עם קצב עידכון , כוללים 30 FPS עד 25 FPS אופייני של עד ממירים אנלוגיים -דיגיטאליים מרובים בעלי ריבוי ערוצים מורכבים עם קצבי דגימה של וזאת על מנת MSPS עד מספר תריסרים של לעמוד בזמן ההמרה המינימאלי מבלי לפגוע בדיוק. בממד העוצמה, האות הדיגיטאלי מהממיר האנלוגי-דיגיטאלי מייצג את הכמות הנספגים X המשולבת של פוטונים של קרני בפיקסל נתון בזמן חשיפה ספציפי. ערך זה מתכנס למספר סופי של רמות דיסקרטיות המוגדרות על ידי עומק הסיביות של הממיר האנלוגי-דיגיטאלי. יחס אות - רעש ) הינו פרמטר SNR - Signal to Noise Ratio ( חשוב נוסף המגדיר היכולת הפנימית של המערכת לייצג בצורה אמינה את המאפיינים האנטומיים של הגוף העובר את תהליך דיגיטאליות עושות X הדימות. מערכות קרני שימוש בממירים אנלוגיים-דיגיטליים בעלי סיביות עם רמות יחס אות-רעש 18 עד 14 דציבל, בתלות 100 דציבל ועד ל 78 הנעות בין

ממיר הנתונים מהווה את האתגר התובעני ביותר המוטל על ידי הדימות הרפואי על התכנון האלקטרוני וזאת במונחים של: טווח דינאמי נדרש , כושר הפרדה, דיוק, לינאריות ורעש רקע. מאמר זה דן באתגרי תכנון אלו בהקשר של שיטות דימות שונות ומציג סקירה כללית של ממירי מידע מתקדמים והפתרונות המשולבים הנדרשים לצורך הבטחת עבודתם ברמות האופטימאליות. רדיוגרפיה דיגיטאלית ) מבוססת על עקרונות Radiography פיזיקליים המשותפים לכל מערכות הרדיוגרפיה הקונבנציונאליות המבוססות העוברות דרך X על תהליכי ספיגה. קרני ה הגוף נחלשות על ידי רקמות בעלות אטימות רדיוגרפית ברמות שונות ומוקרנות ביציאה על לוח שטוח במערכת גלאים, כמוראה באיור X . הגלאי ממיר את הפוטוניםשל קרני ה 1. מס למטענים חשמליים פרופורציונליים לאנרגיה של החלקיקים הפוגעים. האות החשמלי המתקבל מוגבר ומומר לתחום הדיגיטאלי בכדי ליצור דימוי דיגיטאלי מדויק של תמונת . איכות התמונה המתקבלת תלויה X קרני ה בממדי המרחב והעוצמה שבדגימת האות. רדיוגרפיה דיגיטאלית DR - Digital (

, הביאה לו את 1895 ) בשנת Conrad Rontgen הזכייה בפרס נובל הראשון שהוענק בתחום הפיזיקה והניחה את היסודות ההיסטוריים לתחום הדימות הרפואי. מאז הפך תחום זה לדיסציפלינה מדעית נרחבת, אשר בהיבט הטוב ביותר שלה קבעה מגוון של טכניקות לצפייה לא פולשנית בהיבטים פנימיים של גוף האדם. מאמר זה בוחן את הסוגים המרכזיים של מערכות דימות רפואי מודרניות המנצלות עקרונות פיזיקליים שונים וטכניקות עיבוד, אך בעלות מכנה משותף מרכזי אחד – מערך עיבוד נתונים אנלוגי המשמש למיזוג והמרה של נתוני דימות גולמיים לתחום הדיגיטלי. המערך הקדמי הזעיר-הפונקציונאלי הזה חבוי בתוך קרביה של מכונה מורכבת. למרות זאת, רמת הביצועים שלו הינה בעלת חשיבות קריטית על איכות תוצאות הדימות במערכת הכוללת. שרשרת האותות של מערך זה כוללת אלמנט חישה, מגבר רעש נמוך ), מסנן וממיר LNA - Low Noise Amplifier ( ADC – Analog – Digital אנלוגי – דיגיטאלי ( ), הרכיב האחרון הינו הנושא Converter המרכזי של מאמר זה.

New-Tech Magazine l 28