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Halbleiter für die bildgebende Diagnostik

25. Februar 2021, 14:00 Uhr   |  Anton Patyuchenko

Halbleiter für die bildgebende Diagnostik
© Pixabay

Die bildgebende Medizin erlaubt heute tiefste Einblicke in den menschlichen Körper.

ADI-Produkte für die medizinische Bildverarbeitung

Die medizinische Bildverarbeitung ist ein hochkomplexes Gebiet mit zahlreichen wissenschaftlichen Disziplinen, die von Mathematik und Informatik bis hin zu Physik und Medizin reichen. Technische Herausforderungen begegnen einem dabei in allen Prozessen – von der Bildentstehung bis zur Interpretation.

Die technologischen Fortschritte, die in der bildgebenden Medizintechnik im letzten Jahrhundert erzielt wurden, haben beispiellose Möglichkeiten für die nicht-invasive Diagnostik hervorgebracht und die bildgebende Medizintechnik als integralen Bestandteil der heutigen Gesundheitssysteme etabliert. Einer der wichtigsten Bereiche, die diese Fortschritte repräsentieren, ist das interdisziplinäre Feld der medizinischen Bildverarbeitung.

Heute bieten die Systeme immer höhere Auflösungen in räumlichen und Intensitätsdimensionen sowie kürzere Erfassungszeiten, was zu einer großen Menge an hochwertigen Rohbilddaten führt, die für genaue Diagnoseergebnisse entsprechend verarbeitet und interpretiert werden müssen. 

Aktuelle Herausforderungen und Trends

Die bildgebende Medizintechnik ist ein relativ konservativer Bereich, in dem der Übergang von der Forschung zur klinischen Anwendung oft mehr als ein Jahrzehnt dauern kann. Seine Komplexität umfasst vielfältige Herausforderungen an allen Fronten der einzelnen wissenschaftlichen Disziplinen, was die kontinuierliche Entwicklung neuer Ansätze fördert. Diese Entwicklungen repräsentieren wichtige Trends, die sich heute in den Kernbereichen der medizinischen Bildverarbeitung erkennen lassen.

Schnelle und effiziente iterative Algorithmen werden zunehmend für die Bildrekonstruktion eingesetzt und ersetzen analytische Methoden. Sie ermöglichen eine wesentliche Verbesserung der Bildqualität in der Positronen-Emissions-Tomographie (PET), eine Reduzierung der Röntgendosis im CT und eine komprimierte Abtastung in der Magnetresonanztomographie (MRT). 
Datengesteuerte Signalmodelle ersetzen vom Menschen definierte Modelle, um bessere Lösungen für inverse Probleme auf der Grundlage begrenzter oder verrauschter Daten zu bieten.

Zu den Forschungsschwerpunkten, welche die Trends und Herausforderungen der Bildrekonstruktion repräsentieren, gehören die Modellierung der Systemphysik und die Entwicklung von Signalmodellen sowie Optimierungsalgorithmen und Verfahren zur Beurteilung der Bildqualität. 

Da die Imaging-Hardware immer größere Datenmengen erfasst und die Algorithmen immer komplexer werden, besteht ein großer Bedarf an effizienteren Rechentechnologien. Dies ist eine große Herausforderung, die von leistungsfähigeren Grafikprozessoren und Multiprozessortechniken adressiert wird, die eine völlig neue Dimension von Möglichkeiten für den Übergang von der Forschung zur Anwendung ermöglichen. 

ADI-Halbleiter für die medizinische Bildverarbeitung 

Der Bereich der Bilderfassung profitiert vor allem von neuen Hardware-Technologien, die entwickelt wurden, um die Qualität der Rohdaten zu verbessern und deren Informationsgehalt zu vergrößern. Integrierte Frontend-Lösungen ermöglichen schnellere Scanzeiten, feinere Auflösungen und fortschrittliche Architekturen wie Ultraschall-/Mammographie-, CT/PET- oder PET/MRI-Kombinationssysteme.

Analog Devices (ADI) bietet verschiedene Produkte an, welche die hohen Anforderungen der bildgebenden Medizintechnik an die Entwicklung der Datenerfassung bezüglich Dynamikumfang, Auflösung, Genauigkeit, Linearität und Rauschen adressieren.

Dazu gehören unter anderem:

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