X 射線和超聲等診斷成像系統已經應用了數十年，而隨著包括計算機斷層掃描（CT）、核磁共振成像（MRI）以及核或者正電子輻射斷層掃描（PET）等醫療系統的興起，由于其診斷成像系統非常復雜，需要處理大量的圖像，促使生產商不斷引入更先進的功能，并提高性能。

半導體在開發這些前沿的診斷成像系統中扮演了重要角色。隨著密度、靈活性和性能的提高，當今的可編程邏輯具有芯片系統（SoC）功能，推動了下一代成像系統的發展。

為什么醫療系統需要FPGA？

如下圖所示，這是一個典型的診斷成像系統包括三類卡：數據采集、數據合并和圖像/數據處理卡。

數據采集卡對輸入數據進行過濾，是系統卡中性價比最高的。一個診斷成像系統一般會包括多個數據采集卡（在某些應用中，一個系統高達 20 個卡）。對數據進行補償和過濾后，被發送至數據合并卡，進行緩沖和數據對齊。對于 CT 和 PET 掃描器，其探測器圍繞人體旋轉，數據被串化，通過滑動環機電部件進行傳送。數據采集完畢后，被發送到圖像/數據處理卡中。這些卡完成任務繁重的過濾和需要大量算法的圖像重構工作。完成后，一般會在一個單板計算機（SBC）上完成最終的成像和縮放功能，并進行顯示。

對于采集和處理卡，在做出組件選擇之前，客戶需要考慮幾項因素：例如，取決于每一系統的通道數量，以及所需要的分辨率，客戶可以選擇：

貨架模擬組件，或者將模擬功能集成到 ASIC 中；

二維（2D）或者三維（3D）成像；

在處理卡和 SBC 之間劃分圖像處理功能；

用于算法加速的面向 OpenCL 的英特爾 FPGA SDK。

可編程解決方案：為圖像處理而來

為診斷成像設備設計人員提供了他們喜歡的解決方案。對于成本敏感性數據采集卡，英特爾 Cyclone FPGA 和英特爾 Arria FPGA 系列現在能夠提供豐富的數字信號處理（DSP）模塊，與其他經過成本優化的 FPGA 系列相比，單位邏輯單元（LE）的價格最低，是很好的候選方案。

英特爾 Stratix FPGA 系列適用于數據合并和圖像處理卡。這些系列設備滿足了設計人員對靈活性、性能、集成和設計資源的需求，這是其他解決方案所不具備的。英特爾 Stratix FPGA 系列使用了高性能架構，加速了基于模塊的設計，顯著提高了系統性能。這包括高性能 DSP 模塊、嵌入式內存、952，000個邏輯單元（LE），以及靈活的 I/O 標準。英特爾 Stratix FPGA 系列能夠連接 DDR3、RLDRAM II、FCRAM、QDRII、DDR、QDR 和 SRAM 等外部內存。英特爾 Stratix FPGA 系列還提供多千兆位串行收發器技術，能夠在滑動環和背板上傳送高速數據。

特性豐富的 SoC 設備系列和 Nios II 嵌入式處理器以難以置信的低價格實現了前所未有的靈活性和性能。對于輔助卡的電機控制功能，SoC 和 Nios II 處理器能夠用于替代主微控制器。圖像處理卡使用FPGA設備，嵌入式 Nios II CPU 或者 SoC 結合 DSP 模塊作為協處理器，可以替代一個或者多個數字信號處理器，顯著降低了成本。采用面向 OpenCL 的英特爾 FPGA SDK，軟件編程人員現在很容易將算法功能加速卸載到 FPGA 中實現，充分發揮產品能夠及時面市的設計流程的優勢。

此外，英特爾還為診斷成像功能提供大量相關的知識產權、開發套件和參考設計。責任編輯：haq