【虹科案例】虹科數(shù)字化儀和AWG在嬰兒核磁共振掃描儀中的應(yīng)用

虹科PC卡在嬰兒 MRI 中發(fā)揮關(guān)鍵作用

核磁共振掃描儀是一種關(guān)鍵的診斷工具，不僅又大又重，并且需要液氦冷卻。Neoscan Solutions 發(fā)明了一種體積更小、重量更輕的 MRI 掃描儀，可以直接放置在醫(yī)院的兒童病房中，以縮短運(yùn)送病人的時(shí)間并且可以掃描處于睡眠狀態(tài)的生病嬰兒。設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是使用科的數(shù)字化儀和 AWG，它們可以提供亞納秒的相干精度來(lái)生成掃描儀信號(hào)并捕獲結(jié)果。

當(dāng)前的 MRI 掃描儀重約 8 噸，因此需要放置在可以承受重量的地板上，這意味著要么加固地板，要么將它們放置在地下室中，同時(shí)還需要大約40平方米放置掃描儀和所有的支持設(shè)備。初次之外，MRI還需要用特殊處理的液氦冷卻。

“多年來(lái)一直使用 MRI 掃描儀，我認(rèn)識(shí)到了這個(gè)問(wèn)題，”德國(guó) Neoscan Solutions 的創(chuàng)始人 Stefan Roell 解釋道?！皩?duì)嬰兒來(lái)說(shuō)掃描有時(shí)是一個(gè)難以實(shí)施的事，不僅從病房到掃描儀的路程很長(zhǎng)，而且嬰兒還需要不易攜帶的支持設(shè)備。因此，我們專(zhuān)門(mén)針對(duì)嬰兒設(shè)計(jì)了 MRI 掃描儀，中間的孔直徑只有 30 厘米，而非傳統(tǒng)的不是 60 厘米，掃描儀要小得多（170 厘米 x 150 厘米 x 110 厘米）并且可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)門(mén)道。它僅重 2000 公斤，可放置在標(biāo)準(zhǔn)樓層，只需十平方米，即可直接安裝在兒童病房的備用房間內(nèi)。

創(chuàng)新之處

Neoscan 機(jī)器的技術(shù)和場(chǎng)強(qiáng)與當(dāng)前的掃描儀相同，因此不需要新的臨床研究來(lái)驗(yàn)證。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)公司進(jìn)行了多項(xiàng)創(chuàng)新。首先，為了縮小尺寸，團(tuán)隊(duì)必須開(kāi)發(fā)一種可以在孔內(nèi)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的 1.5 特斯拉磁場(chǎng)的干磁體，但不需要液氦，這是由一個(gè)產(chǎn)生 2.5T 的內(nèi)部圓柱形磁體完成的。初次之外還有一個(gè)外部圓柱形磁體，該磁體抵消內(nèi)部磁場(chǎng)以提供強(qiáng)大的主動(dòng)磁屏蔽，因此在距離設(shè)備蓋約 1m 之外沒(méi)有雜散磁場(chǎng)。

圖3：虹科M4i.6620-x8

第二個(gè)創(chuàng)新是控制電子設(shè)備。當(dāng)前的 MRI 掃描儀通常需要三個(gè)由 MRI 制造商定制的電子設(shè)備大機(jī)架。Neoscan Solutions 采用了另一種方法，他們僅用一臺(tái)運(yùn)行 Neoscan 軟件的 PC 和虹科的高端測(cè)量 PC 卡來(lái)實(shí)現(xiàn)。MRI 信號(hào)由M4i.6620-x8和M2p.6546-x4 AWG（任意波形發(fā)生器）生成，然后使用M2p.5968-x4數(shù)字化儀進(jìn)行分析。該系統(tǒng)使用虹科的SCAPP軟件驅(qū)動(dòng)程序，使具有 5000 個(gè)內(nèi)核的圖形處理器能夠執(zhí)行并行處理，而不是僅使用普通 CPU 的 8 或 16 個(gè)內(nèi)核。

亞納秒級(jí)精度

“作為一家初創(chuàng)公司，我們負(fù)擔(dān)不起制造專(zhuān)用硬件的費(fèi)用，因此我們使用這種高質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)卡路線，提供運(yùn)行我們軟件的平臺(tái)，”Roell 博士補(bǔ)充道?！斑@意味著我們可以將我們的技能集中在軟件開(kāi)發(fā)上，而且開(kāi)發(fā)周期非?？?，因?yàn)槲覀冎烙布呀?jīng)過(guò)試驗(yàn)和測(cè)試。這只能歸功于虹科板卡的設(shè)計(jì)質(zhì)量。對(duì)于 MRI，它必須在 64MHz 信號(hào)中存在相位相干，否則會(huì)產(chǎn)生抵消效應(yīng)，這意味著 AWG 和匹配的數(shù)字化儀必須具有亞納秒的相干精度，而虹科板卡可以做到這一點(diǎn)。在研究階段，我們很難從各個(gè)供應(yīng)商提供的板卡規(guī)格中確定這一點(diǎn)，因?yàn)檫@是一個(gè)相當(dāng)不尋常的細(xì)節(jié)規(guī)格。然而，無(wú)論是在板卡的規(guī)范方面，還是在實(shí)施過(guò)程中，虹科在幫助我們提供技術(shù)支持方面表現(xiàn)出色。我們的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手需要數(shù)周時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)，并且由于他們沒(méi)有了解項(xiàng)目的細(xì)節(jié)，因此定價(jià)過(guò)高。”

Neoscan 很快將在德國(guó)的醫(yī)院安裝它的第一臺(tái)設(shè)備。帶有 CE 標(biāo)志的認(rèn)證過(guò)程在 2021 年底完成。Neoscan 的網(wǎng)站提供了以下更多信息：www.neoscan-solutions.com

Roell 博士總結(jié)說(shuō)：“這種運(yùn)行專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)軟件的現(xiàn)成硬件平臺(tái)對(duì)我們非常有幫助，它使我們能夠更快地完成產(chǎn)品制作。我認(rèn)為這是一個(gè)非常有效的解決方案，可以用于許多其他復(fù)雜的機(jī)器，例如 CT 掃描儀和超聲波機(jī)器，特別是它可以通過(guò)更改軟件輕松嘗試和評(píng)估不同的方法?！?/p>

虹科測(cè)試測(cè)量團(tuán)隊(duì)

虹科是在各細(xì)分專(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的資源整合及技術(shù)服務(wù)落地供應(yīng)商。在測(cè)試測(cè)量行業(yè)經(jīng)驗(yàn)超過(guò)17年的高科技公司，虹科與世界知名的測(cè)量行業(yè)巨頭公司Marvin Test、Pickering Interface, Spectrum, Raditeq等公司合作多年，提供領(lǐng)域內(nèi)頂尖水平的基于PXI/PXIe/PCI/LXI平臺(tái)的多種功能模塊，以及自動(dòng)化測(cè)試軟件平臺(tái)和測(cè)試系統(tǒng)，通用臺(tái)式信號(hào)源設(shè)備，高速數(shù)字化儀，EMC和射頻測(cè)試方案等。事業(yè)部目前已經(jīng)提供覆蓋半導(dǎo)體、3C、汽車(chē)行業(yè)的超過(guò)25個(gè)大型和超大型自研系統(tǒng)項(xiàng)目。我們的解決方案已在汽車(chē)電子、半導(dǎo)體、通信、航空航天、軍工等多個(gè)行業(yè)得到驗(yàn)證。此外，我們積極參與半導(dǎo)體、汽車(chē)測(cè)試等行業(yè)協(xié)會(huì)的工作，為推廣先進(jìn)技術(shù)的普及做出了重要貢獻(xiàn)。至今，虹科已經(jīng)先后為全國(guó)用戶提供了100+不同的解決方案和項(xiàng)目，并且獲得了行業(yè)內(nèi)用戶極好口碑。