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從影像輔助手術(shù)到醫(yī)療診斷系統(tǒng)，實時成像技術(shù)正推動著醫(yī)療保健服務方式的根本性變更。隨著醫(yī)學成像的廣泛應用，工程師正在尋求新的方法，從而更加經(jīng)濟有效地傳輸高帶寬視頻。之前醫(yī)學成像系統(tǒng)依賴于電信、廣播、和大眾化技術(shù)傳輸視頻。這些方法需要使用專用的布線和昂貴的組件來傳輸圖像數(shù)據(jù)，使得這些系統(tǒng)變得昂貴、復雜和難以廣泛使用。為應對這些挑戰(zhàn)，工程師采用統(tǒng)一的機器視覺標準，來滿足超大的帶寬、超低的延遲和實時網(wǎng)絡的應用需求。虹科提供的外置式采集卡和嵌入式解決方案將為其帶來廣泛的支持。

GigE Vision技術(shù)和臨床應用

購買醫(yī)學成像系統(tǒng)是醫(yī)院的重大投資，不僅表現(xiàn)在前期的設備成本，還表現(xiàn)在后期的維護費用。遵循GigE Vision協(xié)議的網(wǎng)絡視頻接口產(chǎn)品，使得工程師可以再現(xiàn)有醫(yī)療設備基礎(chǔ)上創(chuàng)建實時化的網(wǎng)絡手術(shù)室。

越來越多的設備商把GigE Vision接口硬件集成到數(shù)字平面板X射線檢測儀上，以取代以膠片成像的設備。在檢測系統(tǒng)中，圖像從X射線檢測儀傳輸?shù)浆F(xiàn)有接口，比如Camera Link或LVDS接口，然后通過外置式圖像采集卡設備，把圖像轉(zhuǎn)變成遵循GigE Vision格式的視頻信號。

利用以太網(wǎng)遠距離布線的優(yōu)勢，醫(yī)療數(shù)據(jù)分析設備可以自由的放置在無菌手術(shù)室外面，這樣減少了滅菌設備的成本，降低了患者感染的風險，同時可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)在各個部門之間的共享。

基于GigE分布的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的一個重要優(yōu)勢是把先前孤立的圖像和患者資料數(shù)據(jù)集成到網(wǎng)絡上，并把這些數(shù)據(jù)整合到一個顯示終端。這樣在手術(shù)室里的顯示器可以實時顯示來自不同成像設備和系統(tǒng)的患者數(shù)據(jù)。在不需要對硬件和軟件重新配置的情況下，外科醫(yī)師可以很容易地在這些成像源之間進行切換。比如：切換白光和熒光攝像機數(shù)據(jù)，或者對比患者手術(shù)前影像和實時圖像之間的區(qū)別等。

在傳輸層，成像設備只向網(wǎng)絡交換機發(fā)送一份數(shù)據(jù)，交換機將數(shù)據(jù)復制后，分別分配給顯示器和處理平臺。該技術(shù)確保了視頻分配不會影響服務器性能。借助以太網(wǎng)的組播傳送能力，數(shù)據(jù)可以分配到一套顯示和處理系統(tǒng)中或者分配到多套系統(tǒng)中去，從而保證整個系統(tǒng)的可靠性。傳感器采集數(shù)據(jù)的時間戳信息，配置信息等元數(shù)據(jù)可以通過以太網(wǎng)系統(tǒng)同步傳輸到終端設備，從而可以兼容遵循醫(yī)學數(shù)字圖像通訊標準的軟硬件設備。

Fig.1 更加靈活的GigE接口，使多面板X射線系統(tǒng)的設計變得更加簡單。

高帶寬成像技術(shù)的進步也有助于減少患者受到輻射的劑量。尤其是在透視檢查設備中，傳統(tǒng)的透視設備使用連續(xù)超時的輻射照射量來實現(xiàn)X射線信號的成像，該過程造成過量的X射線輻射。新一代透視檢查系統(tǒng)使用多個移動的X射線源，僅僅在幾秒鐘內(nèi)就可以從多個遞增的角度對患者的組織進行成像，從而最大程度的減少患者受到的輻射量。對于這種新型透視設備，使用傳統(tǒng)的圖像傳輸接口不但價格昂貴，而且會使得系統(tǒng)變得非常復雜和臃腫。

隨著診斷成像系統(tǒng)對帶寬的需求增加，工程師開始評估使用GigE Vision協(xié)議和NBASE-T技術(shù)，該技術(shù)支持5 Gb/s圖像傳輸或更快的10 GigE技術(shù)。使用10 GigE技術(shù)，多源圖像數(shù)據(jù)可通過以太網(wǎng)匯聚到處理系統(tǒng)上，利用這些CMOS X-射線檢測儀上生成的數(shù)據(jù)來動態(tài)合成3D圖像。如果需要，系統(tǒng)可以添加更多的遵循GigE Vision協(xié)議的X射線檢測儀，進一步增加系統(tǒng)的成像質(zhì)量。整個系統(tǒng)的集成非常簡便，得益于所有的成像模塊是遵循GigE Vision協(xié)議的。

簡化生物成像

隨著GigE Vision技術(shù)在診斷系統(tǒng)中日益廣泛的應用，對于尋求降低成本，并改善生物成像應用的工程師來說，USB3 Vision是一種有吸引力的技術(shù)。

用于眼部檢查的光學相干斷層成像掃描術(shù)，通常使用Camera Link線掃描相機生成人眼的斷層面影像。Camera Link視頻接口需要大量的專用布線，以及在計算機上安裝PCIe圖像采集卡來捕獲圖像，從而導致系統(tǒng)復雜度增加，帶來成本的上升，并限制了相關(guān)組件的選型。

使用USB3 Vision外置圖像采集卡，工程師可過把現(xiàn)有攝像機轉(zhuǎn)換成USB3 Vision攝像機，從而降低成本、減少不穩(wěn)定性、并降低系統(tǒng)的復雜性。工程師利用現(xiàn)有的攝像機、傳感器和光學器件，把線掃描相機視頻信號轉(zhuǎn)換成USB3 Vision視頻信號，這樣系統(tǒng)就可以使用比較便宜的USB3.0線纜把圖像傳輸?shù)降统杀镜墓P記本端口上，同時進行分析和顯示。

由于不需要使用帶有PCIe的Camera Link圖像采集卡，計算機平臺有了更多的選擇空間，比如選擇小體積、低功耗的計算機。較輕細的USB3.0電纜比笨重的Camera Link電纜更容易實施布線，能夠?qū)崿F(xiàn)檢設備的快速安裝和拆卸。

Fig.2 USB3 Vision技術(shù)減少了生物成像系統(tǒng)的成本和復雜性，同時合理利用現(xiàn)有相機、傳感器和光學器件。

明確的市場前景

成像技術(shù)日益成為醫(yī)療行業(yè)的電子眼，使用實時高分辨率的視頻圖像來診斷病情，能夠提高治療效果，同時減少患者的看病成本。視頻接口技術(shù)幫助實現(xiàn)了手術(shù)室成像系統(tǒng)和醫(yī)療診斷成像系統(tǒng)的網(wǎng)絡化。使用GigE Vision視頻接口或USB3 Vision視頻接口，有助于醫(yī)學成像系統(tǒng)的設計和更新，使設備商能夠縮短上市時間，減少風險并降低系統(tǒng)成本和復雜性，同時提供良好的互操作性和性能收益，進而增強其解決方案的商業(yè)價值。