【虹科】機(jī)器視覺為醫(yī)學(xué)成像帶來成本和臨床效益(一)

從影像輔助手術(shù)到醫(yī)療診斷系統(tǒng)，實(shí)時(shí)成像技術(shù)正推動(dòng)著醫(yī)療保健服務(wù)方式的根本性變更。隨著醫(yī)學(xué)成像的廣泛應(yīng)用，工程師正在尋求新的方法，從而更加經(jīng)濟(jì)有效地傳輸高帶寬視頻。之前醫(yī)學(xué)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(fù)雜和難以廣泛使用。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，工程師采用統(tǒng)一的機(jī)器視覺標(biāo)準(zhǔn)，來滿足超大的帶寬、超低的延遲和實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求。虹科-Pleora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。

購買醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)是醫(yī)院的重大投資，不僅表現(xiàn)在前期的設(shè)備成本，還表現(xiàn)在后期的維護(hù)費(fèi)用。遵循GigE Vision協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)視頻接口產(chǎn)品，使得工程師可以在現(xiàn)有醫(yī)療設(shè)備基礎(chǔ)上創(chuàng)建實(shí)時(shí)化的網(wǎng)絡(luò)手術(shù)室。

越來越多的設(shè)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(shè)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(shè)備，把圖像轉(zhuǎn)變成遵循GigE Vision格式的視頻信號(hào)。

利用以太網(wǎng)遠(yuǎn)距離布線的優(yōu)勢，醫(yī)療數(shù)據(jù)分析設(shè)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(shè)備的成本，降低了患者感染的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在各個(gè)部門之間的共享。

基于GigE分布的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的一個(gè)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(luò)上，并把這些數(shù)據(jù)整合到一個(gè)顯示終端。這樣在手術(shù)室里的顯示器可以實(shí)時(shí)顯示來自不同成像設(shè)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(jìn)行切換。比如：切換白光和熒光攝像機(jī)數(shù)據(jù)，或者對比患者手術(shù)前影像和實(shí)時(shí)圖像之間的區(qū)別等。

在傳輸層，成像設(shè)備只向網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)發(fā)送一份數(shù)據(jù)，交換機(jī)將數(shù)據(jù)復(fù)制后，分別分配給顯示器和處理平臺(tái)。該技術(shù)確保了視頻分配不會(huì)影響服務(wù)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(gè)系統(tǒng)的可靠性。傳感器采集數(shù)據(jù)的時(shí)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?shù)浇K端設(shè)備，從而可以兼容遵循醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像通訊標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件設(shè)備。

高帶寬成像技術(shù)的進(jìn)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(shè)備中，傳統(tǒng)的透視設(shè)備使用連續(xù)超時(shí)的輻射照射量來實(shí)現(xiàn)X射線信號(hào)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(gè)移動(dòng)的X射線源，僅僅在幾秒鐘內(nèi)就可以從多個(gè)遞增的角度對患者的組織進(jìn)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(shè)備，使用傳統(tǒng)的圖像傳輸接口不但價(jià)格昂貴，而且會(huì)使得系統(tǒng)變得非常復(fù)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(dòng)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(jìn)一步增加系統(tǒng)的成像質(zhì)量。整個(gè)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。

• 結(jié)構(gòu)緊湊、功率低，易于嵌入到小體積相機(jī)、平板X射線探測器和成像系統(tǒng)中

• 吞吐量接近1 Gbps

• 高達(dá)32位、120 MHz并行LVTTL/LVCMOS視頻輸入，以及4個(gè)交錯(cuò)Tap

• GenICam集成開發(fā)包（包含iPORT AutoGen XML生成工具和固件參考設(shè)計(jì)組成）提供一個(gè)高效簡潔的GenICam交互界面

• 支持添加元數(shù)據(jù)如：圖像的預(yù)處理結(jié)果，圖像拍攝時(shí)正交編碼器的準(zhǔn)確位置

• IEEE 1588精確時(shí)間協(xié)議 將多臺(tái)相機(jī)和成像設(shè)備同步到網(wǎng)絡(luò)主時(shí)鐘，精度高達(dá)1μs（微秒）行掃描和面掃描模式

• 自帶120MB圖像緩存，支持?jǐn)?shù)百萬像素的傳感器尺寸

• 支持PoE和外部供電選項(xiàng)

• 可通過GigE端口更新固件，便于現(xiàn)場升級(jí)

end

虹科-智能感知

虹科智能感知事業(yè)部專注于智能感知與機(jī)器視覺領(lǐng)域，已經(jīng)和IDS，Blickfeld和Gidel等有著重要地位的國際公司展開深度的技術(shù)合作。我們的解決方案包括3D激光雷達(dá)，工業(yè)相機(jī)，視覺處理平臺(tái)，圖像采集卡及視覺系統(tǒng)集成等。虹科的工程師積極參與國內(nèi)外專業(yè)協(xié)會(huì)和聯(lián)盟的活動(dòng)，我們非常重視技術(shù)培訓(xùn)和積累，公司定期與國內(nèi)外專家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行交流和培訓(xùn)。

往期回顧

【虹科】蘊(yùn)藏在廢物分類中的機(jī)器人技術(shù)革命

【虹科新聞】虹科受邀參加香港地鐵外來物檢測招標(biāo)項(xiàng)目

【虹科】無需圖像處理或編程知識(shí)，人工智能成像平臺(tái)來襲！

【虹科】機(jī)器視覺-LUT技術(shù)入門

【虹科】無需編碼，構(gòu)建流程圖開發(fā)視覺應(yīng)用，強(qiáng)勢來襲！

【虹科】激光雷達(dá)在安防中的應(yīng)用——改變游戲規(guī)則