為什麼 MRI(核磁共振成像)比 CT(計算機斷層成像)檢測費貴(而 MRI 與 CT 又比普通X片貴)?

時間 2021-05-31 04:13:17

1樓:亞德諾半導體

資料轉換器的角度來解答一下,算是對已有幾位實力答主答案的乙個補充。

要知道醫療成像對電子設計的要求是極為嚴苛的。以低成本和緊湊的封裝提供低功耗、低雜訊、高動態範圍和高解析度效能,可謂現代醫療成像系統的發展趨勢。

數字射線照相(Digital Radiography)

數字射線照相的物理原理與所有傳統的吸收式射線照相系統相同。穿過人體的X射線經過具有不同射線穿透性的人體組織衰減並投射在平板探測器系統上,其原理如圖1所示。

圖1. 數字X射線探測器訊號鏈

探測器將X射線光子轉換為與入射粒子能量成正比的電荷。生成的電訊號經放大並轉換到數字域中,以產生X射線影象的精確數字表示。其影象質量取決於空間與強度維度中的訊號取樣。

在空間維度中,最小取樣速率由探測器的畫素矩陣大小和實時螢光透視成像的更新速率定義。

另乙個重要引數是訊雜比(SNR, Signal to Noise Ratio),它定義了系統忠實地表示成像人體的解剖學特徵的內在能力。數字X射線系統採用14位至18位模擬數字轉換器(ADC, Analog to Digital Converter),SNR水平範圍為70 dB至100 dB,具體取決於成像系統的型別及其要求。

計算機斷層掃瞄(Computed Tomography)

計算機斷層掃瞄同樣採用電離輻射技術,但與數字X射線技術不同的是,它基於扇型探測器系統,與X射線源同步旋轉,並利用更複雜的處理技術生成血管、軟組織等的高解析度3D影象。

CT探測器是整個系統架構的核心元件,是CT系統的心臟,由多個模組組成,如圖2所示。每個模組將入射的X射線轉換為電訊號,並路由到多通道模擬資料採集系統(ADAS, Analog data Acquisition System)。每個模組都包含乙個閃爍晶體陣列、乙個光電二極體陣列和含有多路復用至ADC的多個積分器通道的ADAS。

ADAS必須具有極低的雜訊效能,以保持良好的空間解析度,降低X射線劑量,並具有極低的電流輸出以實現高動態範圍效能。

圖2. CT探測器模組訊號鏈

為了避免影象偽影並確保良好的對比度,轉換器前端必須具有出色的線性度效能並可提供低功耗工作模式,以降低熱敏型探測器的冷卻要求。ADC必須具有至少24位的高解析度才能獲得更優質、更清晰的影象,同時還要具有快速取樣速率,以便數位化探測器讀數。ADC取樣速率還必須支援多路復用,這樣就可以使用較少數量的轉換器,並且減小整個系統的尺寸和功耗。

正電子發射斷層掃瞄(Positron Emission Tomography)

正電子發射斷層掃瞄涉及由引入人體的放射性核素產生的電離輻射。它發射的正電子與組織中的電子碰撞,產生輻射方向大體相反的伽馬射線對。

這些高能光子對同時撞擊相對的PET探測器,它們圍繞著支架口呈環狀排列。PET探測器(如圖3所示)由一系列閃爍晶體和光電倍增管(PMT)組成,它們將伽馬射線轉換為電流,繼而轉換為電壓,然後通過可變增益放大器(VGA, Variable Gain Amplifier)放大並補償幅度變化。然後將產生的訊號在ADC和比較器路徑之間分離,以提供能量和時序資訊,供PET重合處理器用於重建體內放射性示蹤劑濃度的3D影象。

圖3. PET電子前端訊號鏈

光子的能量和探測時間差對ADC提出了嚴格的要求,ADC必須具有10至12位的高解析度,並且快速取樣速率通常需高於40 MSPS。低雜訊效能可最大程度地擴大動態範圍,而低功耗工作模式則可減少散熱,這兩點對於PET成像也很重要。

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging)

磁共振成像是一種無創醫療成像技術,它依賴於核磁共振現象,並且無需使用電離輻射,這使之有別於DR、CT和PET系統。

MR訊號的載波頻率直接與主磁場強度成比例,其商用掃瞄器頻率範圍為12.8 MHz至298.2 MHz。

訊號頻寬由頻率編碼方向的視場定義,變化範圍從幾kHz到幾十kHz。這對接收器前端提出了特殊的要求,該前端通常基於具有較低速率SAR ADC的超外差式架構(見圖4)。然而,模數轉換的最新進展使快速低功耗多通道流水線ADC能夠在最常見的頻率範圍內以16位深度、超過100 MSPS的轉換速率對MR訊號直接進行數字轉換。

其動態範圍要求非常嚴苛,通常超過100 dB。

圖4. MRI超外差式接收器訊號鏈

通過對MR訊號過取樣可以提高解析度、增加SNR,並消除頻率編碼方向的混疊偽像,從而增強影象質量。為獲得快速掃瞄採集時間,可應用基於欠取樣的壓縮檢測技術。

超聲波掃瞄術

超聲波掃瞄術的物理原理與以上所有其他成像模式不同。它使用頻率範圍為1 MHz至18 MHz的聲波脈衝。這些聲波掃瞄人體內部組織並以不同強度的回波進行反射。

實時獲取這些回波,並顯示為超聲波掃瞄圖,其中可能包含不同型別資訊,如聲阻抗、血流量、組織隨時間的活動狀態或其僵硬程度。

醫療超聲前端(如圖5所示)的關鍵功能模組由整合的多通道模擬前端(AFE, Analog Front End)表示,它包括低雜訊放大器、可變增益放大器、抗混疊濾波器(AAF, Anti-Alias Filter)、ADC和解調器。對AFE最重要的要求之一是動態範圍。根據成像模式,該要求可能需要達到70 dB至160 dB,以便區分血液訊號與探頭和身體組織運動所產生的背景雜訊。

圖5. 醫療超聲前端訊號鏈

因此,ADC必須具有高解析度、高取樣速率和低總諧波失真(THD, Total Harmonic Distortion),以保持超聲訊號的動態保真度。超聲前端的高通道密度還要求必須具有低功耗特性。面向醫療超聲裝置提供的一系列整合式AFE可實現最佳影象質量,並降低功耗、系統尺寸和成本。

2樓:遷安楊帆

核磁比CT貴?那到不一定,與核磁做的慢關係很大,同樣是2000萬的CT和2000萬的核磁必須核磁多收費才能得到相同收益經濟學原理解釋一切沒那麼複雜。另外定價的人也有錯誤的認識總覺得核磁比CT高階

3樓:

可能和技術源有關,中國自主研發的儀器即使技術含量極高也不會向過人收取高額費用,引進的儀器就是為了掙咱們錢所以會貴,但是咱們又不得不用進口儀器。

4樓:

在反腐之前,近些年大型招標都停滯了,但之前嘛,對於影像裝置醫院還是很原因上的,各種原因嘛呵呵。

補充下樓上的裝置吧,牌子很好記住啊,國外的就GPS啊,GE飛利浦西門子。

以大城市的醫院為例。

CT醫院很多都是256排了,有些還有640排的,那些32排之類的估計只有中醫院還有。

MRI標配1.5T吧,新買的肯定是3.0.

中國產的估計就X光能混進去,其他的還是高階的天下。

5樓:城市獵人

核磁共振用於腦部成像,是國外技術其實它主要用於腦機介面,這些高階技術,由於是尖端技術!所以比較貴ecog的相關技術,更貴!

6樓:Jona

這個問題最簡單不過了。

三種裝置造價成本不同原因是因為這三種儀器檢查的目的有區別。MRI特性是區分水質和脂質對比高,CT斷層+增強造影可以針對器官供血有較好診斷,X片主要對於冠位疾病篩查以及骨骼疾病的診斷。

人力執行成本X片最少,乙個實習生就可以勝任,CT和MRI需要職業技師才可以勝任。

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