Hochgeschwindigkeits-Signalkette verbessert Bilddarstellung in der Medizintechnik Blick in den Körper #####

Hersteller von bildgebenden Systemen für die Medizintechnik müssen ständig die Bildqualität ihrer Systeme verbessern. Gleichzeitig müssen sie aber auch andere Parameter wie Größe, Energieverbrauch und Kosten optimieren. Die jüngste Generation von Signalkettenkomponenten ermöglicht es den Entwicklern...

Hochgeschwindigkeits-Signalkette verbessert Bilddarstellung in der Medizintechnik

Hersteller von bildgebenden Systemen für die Medizintechnik müssen ständig die Bildqualität ihrer Systeme verbessern. Gleichzeitig müssen sie aber auch andere Parameter wie Größe, Energieverbrauch und Kosten optimieren. Die jüngste Generation von Signalkettenkomponenten ermöglicht es den Entwicklern, die Dichte und die Leistungsaufnahme der Signalkette zu verbessern und so Bildqualität, Energieverbrauch und Platzbedarf der Systeme zu optimieren, ohne dabei die dynamische Leistung zu beeinträchtigen.

Die medizinische Industrie ist ein wachsender Markt für Datenwandler. Schnelle Datenwandler werden zur Umsetzung von Temperatur, Bildern und Tönen in digitale Informationen benötigt, die bei der Überwachung und Diagnose von Patienten verarbeitet und verwendet werden. Insbesondere bildgebende medizinische Geräte sind ein schnell wachsender Markt für Bauteile mit einer Auflösung von 10 bit und mehr. Drei wichtige Segmente sind Ultraschall, Kernspintomographie (Magnetic Resonance Imaging, MRI), Computertomographie (CT) und Positronen-Emissions-Tomographie (PET). Dank technischer Verbesserungen konnte die Auflösung erhöht, die Bilddarstellung beschleunigt und somit die Sicherheit der Patienten verbessert werden.

Wie in vielen anderen Industriezweigen sind auch die Hersteller von bildgebenden Systemen für die Medizintechnik stark vom technischen Fortschritt abhängig. Daher stehen sie permanent unter Druck, ihre Produkte bzw. die Bildqualität ihrer Systeme zu verbessern. Die meisten medizinischen Bildgebungsverfahren arbeiten mit Sensorfeldern, die ein Signal vom Patienten empfangen. Dies können entweder reflektierte Schallwellen (Ultraschall), Magnetfeldstörungen (Kernspintomographie) oder Positronen-Emissionen (PET) sein. Die Bildqualität lässt sich am einfachsten durch eine Vergrößerung der Sensorfelder verbessern. Dadurch steigt allerdings auch die Anzahl der elektronischen Bauteile in der Signalkette, die das Signal zum Prozessor transportiert.

Gleichzeitig müssen die Hersteller aber auch andere Kennzahlen ihrer Systeme – wie Größe, Energieverbrauch und Kosten – verbessern. Die Optimierung der Leistung in einem Bereich kann eine Reihe von Problemen in anderen Bereichen verursachen. Das einfache Hinzufügen von Sensoren und Signalketten kann sich negativ auf die Systemgröße und den Energieverbrauch auswirken. Darüber hinaus fallen Mehrkosten für die vielen zusätzlichen Chips an. Die jüngste Generation an Signalkettenkomponenten für bildgebende Systeme in der Medizintechnik ermöglicht es den Entwicklern, die Dichte und die Leistungsaufnahme der Signalkette zu verbessern und so Bildqualität, Energieverbrauch und Platzbedarf der Systeme zu optimieren, ohne dabei die dynamische Leistung zu beeinträchtigen.

Empfänger in medizinischen Bildgebungssystemen

Bei den meisten medizintechnischen Bildgebungssystemen benötigt jedes Element im Sensorfeld seine eigene Signalkette, um die kleinen Antwortsignale des Sensors zu transportieren und sie zu einem für die digitale Signalverarbeitung lesbaren Signal umzuwandeln. Da die Antwortsignale in bildgebenden Anwendungen konstanten Schwankungen unterliegen, sind gewöhnlich mehrere aktive Elemente am Umwandlungsprozess des Signals beteiligt. Das erste ist üblicherweise ein rauscharmer Verstärker (Low-Noise Amplifier, LNA), dessen Hauptaufgabe darin besteht, die Rauschzahl des Analogsystems auf einem möglichst niedrigen Pegel zu halten. Dem rauscharmen Verstärker folgt eine weitere Verstärkungsstufe, die das Signal soweit verstärkt, dass es optimal zum Eingangsbereich der Endstufe, dem A/D-Wandler (ADC), passt.