Desde que Wilhelm Roentgen tomó la primera radiografía borrosa de la mano de su esposa en 1895, los científicos han estado buscando formas mejores y no invasivas de observar el interior del cuerpo humano. . Esta búsqueda ha recibido más atención en los últimos años a medida que la ola de envejecimiento de los baby boomers recurre a la tecnología para alertarlos sobre problemas pendientes.Nunca se conforme con una imagen lineal.
Desde que Wilhelm Roentgen tomó la primera radiografía borrosa de la mano de su esposa en 1895, los científicos han estado buscando formas mejores y no invasivas de observar el interior del cuerpo humano. . Esta búsqueda ha recibido más atención en los últimos años a medida que la ola de envejecimiento de los baby boomers recurre a la tecnología para alertarlos sobre problemas pendientes.Nunca se conforme con una imagen lineal.
Con más de 1000 baby boomers que cumplen 65 años todos los días, el mercado de imágenes médicas también está en auge. Según la firma de investigación Markets & Markets, se espera que el mercado de imágenes médicas se dispare a $26.6 mil millones para 2016 debido al envejecimiento de la población y los avances en el campo.
Afortunadamente para los exigentes baby boomers, existen muchas técnicas para examinar el cuerpo humano, la más antigua de las cuales es la venerable radiografía. Sin embargo, cuatro enfoques más sofisticados para observar el interior del cuerpo continúan evolucionando con el objetivo de mejorar la precisión y reducir los costos. Estos son la tomografía computarizada (TC), la tomografía por emisión de positrones (PET), la resonancia magnética nuclear (RMN) y la ecografía. Cada uno de estos envía una señal al cuerpo para ver cómo responde el cuerpo a la señal y cómo esa respuesta afecta la señal original o de retorno.
Todas estas técnicas requieren que el front-end, que se encuentra principalmente en el dominio analógico, distinga las pequeñas señales críticas de la cacofonía de ruidos fuertes. Los componentes y diseños de alta fidelidad y bajo nivel de ruido son fundamentales para extraer estas diminutas señales y enviarlas con la mayor precisión posible al dominio digital para su posterior procesamiento y visualización. Ya sea por portabilidad o simplemente para reducir el espacio ocupado, los diseñadores buscan componentes más pequeños y de menor potencia. La imagen médica es uno de los campos más exigentes del diseño electrónico y, por lo tanto, un campo interesante y desafiante.
Discutimos brevemente cada uno de estos cuatro casos para examinar las necesidades del subsistema analógico frontal.
tomografía computarizada
Una sola imagen de rayos X bidimensional no dice mucho, pero la tomografía computarizada toma muchas imágenes y las combina en una computadora para producir una imagen 3D de alta resolución.
La TC es una de las dos técnicas que utilizan radiación ionizante para crear imágenes de lo que sucede dentro del cuerpo. En pocas palabras, una tomografía computarizada es un corte de rayos X de su cuerpo. Los segmentos se repiten a lo largo de la región de interés, pero normalmente se agrupan varios transmisores/receptores de segmento uno al lado del otro por motivos de rendimiento. También puede mover el cuerpo durante la exposición para crear una imagen en “espiral” que se puede cortar o rebobinar en una vista 3D.
Los rayos X atraviesan el cuerpo y golpean un centelleador cristalino. Un centelleador de cristal absorbe fotones de rayos X y vuelve a emitir fotones de luz visible capturados por la matriz de fotodiodos para producir una señal eléctrica. La corriente del diodo es proporcional a la luz incidente y esa corriente se integra o se convierte en un voltaje con un amplificador de transimpedancia (TIA).
Estas señales se multiplexan a través de FET a un convertidor de analógico a digital (ADC). Luego, la señal viaja una distancia considerable para ser procesada y mostrada (consulte la Figura 2). Si el ADC es lo suficientemente rápido, se puede procesar más señal en el intervalo entre exposiciones (cientos de microsegundos o más). Esto significa que puede hacer más multiplexación y usar menos convertidores para ayudar a mantener el tamaño y reducir la potencia. El convertidor debe poder manejar el alto rango dinámico típico de las señales detectadas. Los ADC recomendados por Maxim son MAX11047/8/9 (16 bits) y MAX11057/8/9 (14 bits) con 4, 6 u 8 canales independientes, respectivamente. Puede operar hasta 250 ksps.