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Spectrum高速采集卡在新型嬰兒磁共振成像中發揮關鍵作用

文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2021-05-20 15:02:00

磁共振(MRI)掃描儀是一種關鍵性的診斷工具,然而它體積龐大且非常重,還需要通過液氦來冷卻。近期,Neoscan Solutions公司發明了一款更小且更輕的磁共振掃描儀,它能夠放在醫院的兒童病房內,并在嬰兒睡眠時進行掃描,同時也節省了抱著患兒從病房到掃描設備的漫長過程。這得益于Spectrum提供的數字化儀和AWG,使這款儀器生成掃描信號和獲取結果的精度能夠達到亞納秒。

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Neoscan為新生兒及兩歲以內兒童發明的新型MRI掃描儀,體積和重量僅為之前設備的四分之一

目前,磁共振掃描儀的重量約為8噸,因此在安裝時對地板的承重量要求很高。這就意味著設備需要安裝在特別加固的地板或者在地下室使用。此外,還需要40平方米的空間來置放磁共振掃描儀及其相關設備。最后,還需要進行特殊處理,通過液氦冷卻設備。

德國Neoscan Solutions公司創始人Stefan Roell博士表示:“我使用MRI掃描儀多年,清楚的意識到這個問題。為患兒進行掃描通常意味著需要將他們從病房帶到掃描儀前,這是個漫長的過程。因為這些孩子們身上往往帶有不易移動的輔助設備。正因為這個原因,一些患兒甚至無法做MRI掃描。我們專門為新生兒和嬰兒設計了一臺磁共振掃描儀,它中間孔的直徑只有30里面,而不是60厘米。因此,這臺掃描儀要小得多(170cmx150cmx110cm),可以從標準的門通過。其重量僅為2000工具,可以安裝在標準的樓層,而且占地僅為10平方米。可以直接安裝在兒童病房的備用室里。把已經熟睡的嬰兒抱到只有幾米遠的地方做磁共振非常輕松,也省去了穿過醫院大樓的漫長過程,最重要的是患兒在接受掃描時也無需使用鎮靜劑。”

創新需要

Neoscan設備的技術和場強與目前使用的掃描儀如出一轍,因此無需臨床研究來驗證。新型設備的產生與公司的若干項創新是密不可分的。首先,為了縮小設備尺寸,Neoscan開發了干磁鐵,能夠在孔內產生標準的1.5特斯拉磁場,但無需液氦。這是通過一個產生2.5T的內部圓柱形磁鐵完成,然而由一個外部圓柱形磁鐵與內部磁鐵相抵消,提供強大的主動磁鐵屏蔽,以便在距離設備蓋子1米以外的地方消除所有留下的雜散磁場。


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典型的8噸重磁共振掃描儀


第二個創新是能夠控制電子設備。目前的磁共振掃描儀通常需要三個專門開發的電子架子,這些電子裝置是由磁共振制造商定制和制造的。Neoscan Solutions公司嘗試了新的方法。該團隊在一臺個人電腦上運行了Neoscan公司研發的軟件,再搭配Spectrum提供的高端測量PC卡。MRI的信號由M4i.6620-x8和M2p.6546-x4任意波形發生器產生,然后通過M2p.5968-x4數字化儀進行分析。該系統使用Spectrum的SCAPP軟件驅動,使5000個內核圖形處理器能夠執行并行處理,而不是只使用普通的8個或16個內核的CPU。


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由德國馬格德堡的Neoscan團隊生產的新型磁共振成像掃描儀機身


Spectrum卡的亞納秒級精度

Roell博士補充道:“作為一家初創公司,我們沒有條件研發自己的硬件,因此我們選擇了Spectrum提供的高速數據采集卡,還能夠通過其平臺運行我們自己的軟件。因為硬件已經通過測試,這就意味著我們可以將精力專注于軟件研發上,并加速開發周期。對于MRI而言,64MHz信號的相位一致性至關重要,否則會產生抵消效應。在實踐中,這意味著任意波形發生器AWG和匹配的高速采集卡必須具有亞納秒的相干精度,而Spectrum旗下的高速采集卡剛好完美符合了這一點。在研究階段,我們也很難從各個供應商提供的卡片上確認這個相當不尋常的細節水平。此外,Spectrum在提供最佳卡片規格以及在實施過程中都提供了出色的技術支持。反觀其它競爭對手,他們提案周期過長,也并不了解我們的具體需求,因此出現了嚴重超標和定價過高等情況。”

Neoscan將很快在德國的醫院安裝首臺設備。在那里,潛在用戶可以觀察機器為嬰兒掃描時的所有操作。帶有CE標志的認證預計將在2021年底前完成。

Roell博士最后表示:“這種使用既有硬件平臺運行獨創軟件的方式對我們而言非常有效,因為它能夠使我們用最快的速度創造一個新產品。我認為這是一個非常棒的解決方案,也能夠被用于CT掃描儀和超聲波儀器上,特別是它能夠幫助我們通過軟件變化進行測試和評估,也加速了創新。”


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