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多核DSP技术在OCT医疗成像中的应用
发布时间:2017-09-02 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]过去几年间，光学相干断层扫描(OCT)技术有长足的进展。自从OCT技术问世以来，眼科医生便运用近红外线技术，拍摄眼部最远端部位的高分辨率影像。由于眼部组织呈现半透明状，因此OCT可提供显现视网膜病变的影像，藉以诊断和监控青光眼及黄斑水肿等视网膜疾病。如今，许多以OCT为基础的医疗应用已臻成熟，还有多项全新应用正进入开发阶段。
OCT成像的原理与超声波类似，是运用反电感生产射的近红外线做为成像媒介形成影像，而非运用反射的音波。近红外线(一般为800~1300nm)来源分为两个途径，其中一个途径用于组织取样；另一个则用于参考反射镜。取样手臂扫描经过组织时，可运用干涉仪，以参考臂的光线持续阻绝取样组织后端发出的反射。对于持续阻绝的光线，会执行数字信号处理算法，以达到深度解析的轴状扫描。将这些扫描相互堆栈即可形成2D或3D的组织影像。一般而言，OCT能够以低于10?m的极高分辨率解析3~5mm组织深度的影像。
在第一代时域系统中，OCT系统关键组件之一的参考反射镜是机械组件，因此机器的动作缓慢，而且影像的分辨率有限。第二代OCT系统以固定式参考反射镜取代机械式参考反射镜，并运用光谱仪以及快速傅立叶转换(FFT)、级数运算(magnitude computation)与对数压缩(log compression)等强大的数字信号处理技术，以解析嵌入式深度信息，并且实时结合横向扫描数据，使成像时间大幅缩短，同时提升影像分辨率。
OCT在生物医学中的应用
如今OCT医疗系统大多用于眼科，不过，过去几年间出现了几项新兴的应用。例如，耳鼻喉科医师及小儿科医师也采用OCT技术作为诊断工具。一般而言，医师使用电感厂家耳镜检查耳部、外耳道及鼓膜是否有细菌感染而发红的现象。OCT则可通过表皮及皮下膜的成像，判断是否感染致病细菌，提升诊断准确度。在服用几次抗生素后，可使用OCT系统分析抗生素是否发挥效用，如果已去除感染的生物膜，患者则可停止服用抗生素。
其它新兴的OCT医疗应用包括牙科诊断系统以及跨科手术技术运用。例如，牙医可采用OCT成像来确定X光以及目视检查无法发现的早期龋齿及某些牙龈疾病，以便采取更有效的预防措施。
在跨科手术方面，OCT可在去除肿瘤的手术过程中分析有无癌细胞。一般而言，外科医生取出肿瘤周围组织时，总是希望能清除所有的癌细胞。而被清除的肿瘤及周围的组织会送至病理实验室进行一周的分析，以做出手术后的书面报告。由于OCT影像在组织绕行电感学/病理学应用均为相同的分辨率，因此手术室中的OCT系统能够让外科医生在手术过程中精确地知道需要清除多少组织，同时留下多少安全边缘部份，采用如此的做法便不会错误去除未感染癌症的组织，因而省却后续手术的费用及痛苦。OCT技术能够让医生以组织学的分辨率水平，实时看见影像，以便在第一次进行去除肿瘤的外科手术时做出更好的决定。
日后会有更多采用OCT技术的医疗应用。例如，OCT能够搭配穿刺切片切除早期阶段的小肿瘤。对于罹患乳癌的病患，OCT可搭配视觉及“智能”信号处理技术，引导细针插入精确的肿瘤位置，以查明疑似感染的组织，尽可能减少手术的侵入性。对于心血管疾病患者，OCT可搭配极小型导管支架，更准确地找出血管内支架或检查斑块沉积。在这些类型的应用中，先进的数字信号处理技术不仅能够达到绝佳的影像画质，而且能够进行组织分类。
信号处理性能提升
当作为医疗成像用途的OCT首度推出时，采用的系统是个人计算机(PC)平台，第二代系统已经过修改，目前开发中的第三代系统也将有所改变。有些OCT系统制造商已经或即将采用嵌入式处理平台，配备单一或多核数字信号处理器(DSP)，而非个人计算机中使用的一般用途处理器(GPP)。
相较于传统运算方式，DSP的每毫瓦功耗所输出电感器能达到的信号处理能力更强，这表示运用可编程算法即可得出准确的结果，而不需要使用成本高昂的电源供应及散热器。DSPSoC能够让功能电感器生产强大的信号处理器与具有适当接口可进行数据处理、内存及储存的系统应用处理器并存，设计人员得以缩小系统体积尺寸并降低功耗。
采用DSP平台可缩小系统的实体尺寸并降低耗电量，因此不久的将来将有电池供电的便携式OCT系统问世。与便携式超声波系统一样，便携式OCT系统将有助于此技术被许多诊所及医生诊疗室普遍采用。此外，对于处理自然灾害或意外事件的医疗与急救人员，便携式OCT系统将成为有效的定点照护诊断工具。针对节能汽车驱动电机控制的32位微控制器富士通半导体(上海)有限公司日前宣布发布3款MB91580系列产品，主要针对节能汽车驱动电机控制。作为高性能32位闪存嵌入微控制器(MCU) 的FR家族成员，该系列产品可广泛应用于电动汽车(EV)和混
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