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数据采集卡和任意波形发生卡用于磁共振(MRI)扫描仪

磁共振(MRI)扫描仪是一种关键性的诊断工具,然而它体积庞大且非常重,还需要通过液氦来冷却。近期,Neoscan Solutions公司发明了一款更小且更轻的磁共振扫描仪,它能够放在医院的儿童病房内,并在婴儿睡眠时进行扫描,同时也节省了抱着患儿从病房到扫描设备的漫长过程。得益于Spectrum仪器提供的高速数据采集卡和AWG(任意波形发生卡),使这款仪器生成扫描信号和获取结果的精度能够达到亚纳秒。
Neoscan为新生儿及两岁以内儿童发明的新型MRI扫描仪

目前,磁共振扫描仪的重量约为8吨,因此在安装时对地板的承重量要求很高。这就意味着设备需要安装在特别加固的地板或者在地下室使用。此外,还需要40平方米的空间来置放磁共振扫描仪及其相关设备。最后,还需要进行特殊处理,通过液氦冷却设备。

Neoscan Solutions公司创始人Stefan Roell博士表示:“我使用MRI扫描仪多年,清楚的意识到这个问题。为患儿进行扫描通常意味着需要将他们从病房带到扫描仪前,这是个漫长的过程。因为这些孩子们身上往往带有不易移动的辅助设备。正因为这个原因,一些患儿甚至无法做MRI扫描。我们专门为新生儿和婴儿设计了一台磁共振扫描仪,它中间孔的直径只有30里面,而不是60厘米。因此,这台扫描仪要小得多(170cm x 150cm x 110cm),可以从标准的门通过。其重量仅为2000工具,可以安装在标准的楼层,而且占地仅为10平方米。可以直接安装在儿童病房的备用室里。把已经熟睡的婴儿抱到只有几米远的地方做磁共振非常轻松,也省去了穿过医院大楼的漫长过程,最重要的是患儿在接受扫描时也无需使用镇静剂。”

创新需要

Neoscan设备的技术和场强与目前使用的扫描仪如出一辙,因此无需临床研究来验证。新型设备的产生与公司的若干项创新是密不可分的。首先,为了缩小设备尺寸,Neoscan开发了干磁铁,能够在孔内产生标准的1.5特斯拉磁场,但无需液氦。这是通过一个产生2.5T的内部圆柱形磁铁完成,然而由一个外部圆柱形磁铁与内部磁铁相抵消,提供强大的主动磁铁屏蔽,以便在距离设备盖子1米以外的地方消除所有留下的杂散磁场。

第二个创新是能够控制电子设备。目前的磁共振扫描仪通常需要三个专门开发的电子架子,这些电子装置是由磁共振制造商定制和制造的。Neoscan Solutions公司尝试了新的方法。该团队在一台个人电脑上运行了Neoscan公司研发的软件,再搭配Spectrum仪器提供的高端测量PC卡。MRI的信号由M4i.6620-x8 M2p.6546-x4 任意波形发生器产生,然后通过M2p.5968-x4数字化仪进行分析。该系统使用Spectrum的SCAPP软件驱动,使5000个内核图形处理器能够执行并行处理,而不是只使用普通的8个或16个内核的CPU。

亚纳秒级精度高速数据采集卡

Roell博士补充道:“作为一家初创公司,我们没有条件研发自己的硬件,因此我们选择了Spectrum仪器提供的高质量的标准卡,还能够通过其平台运行我们自己的软件。因为硬件已经通过测试,这就意味着我们可以将精力专注于软件研发上,并加速开发周期。对于MRI而言,64MHz信号的相位一致性至关重要,否则会产生抵消效应。在实践中,这意味着AWG和匹配的数字化仪必须具有亚纳秒的相干精度,而Spectrum旗下的卡片刚好完美符合了这一点。在研究阶段,我们也很难从各个供应商提供的卡片上确认这个相当不寻常的细节水平。此外,Spectrum在提供最佳卡片规格以及在实施过程中都提供了出色的技术支持。反观其它竞争对手,他们提案周期过长,也并不了解我们的具体需求,因此出现了严重超标和定价过高等情况。”

Neoscan将很快在德国的医院安装首台设备。在那里,潜在用户可以观察机器为婴儿扫描时的所有操作。带有CE标志的认证预计将在2021年底前完成。Neoscan的网站提供更多信息如下:www.neoscan-solutions.com(link is external)

Roell博士最后表示:“这种使用既有硬件平台运行独创软件的方式对我们而言非常有效,因为它能够使我们用最快的速度创造一个新产品。我认为这是一个非常棒的解决方案,也能够被用于CT扫描仪和超声波仪器上,特别是它能够帮助我们通过软件变化进行测试和评估,也加速了创新。”


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