张辉：基于FPGA实现低成本、小体积PET系统

4月26日，中国国际医疗电子技术大会（CMET2011）第三站在北京国家会议中心隆重召开。清华大学医学院生物医学工程系张辉博士以“FPGA在医学成像设备中的应用”为题发表了精彩的演讲，以下为演讲摘录：

随着医疗成像系统不断追求更高的性能，传统的模拟及分立器件越来越难以满足系统设计的要求，而采用数字信号处理技术DSP、FPGA已成为了必然的选择。好处显然易见，无论是从系统的集成度还是成本、性能上来看，都给设计人员提供了一些新技术平台。在这个平台上，设计人员可以做一些创新性的技术和设备——便携式超声设备的发展，就是一个很好的例证。

DSP和FPGA器件已经在超声、X光、CT、核磁等医疗设备中得到了广泛的应用，在PET中也可以得到好的应用。PET是一个相对较新的成像技术，它在上世纪60、70年代开始出现，在上世纪90年代在临床上得到了大规模的应用。这个设备目前仍然比较昂贵，在美国的购买价格达100美元到200万美元。虽然它很贵，但是它在临床中间仍然得到了非常广泛的应用。因为其在癌症诊断和治疗方面具备其他方式无可替代的一些作用。据统计，美国现在有7500台PET设备，而中国市场，据官方统计是300台PET设备，所以中国的PET设备还存在非常大的市场空间。

过去，PET的很多电子系统环节都是靠模拟或者是分立器件实现的，在采用数字化技术之后，PET电子系统的绝大部分环节可以采用单片的FPGA来实现。张辉表示：“我们做医学影像设备很多年，以前我们做FPGA喜欢自己写代码，所以我们当时算进度是以半年为单位算进度，这是一件非常痛苦的事情。我们现在用了这个工具，将开发周期缩短到以月为单位来安排进度，大大缩短了我们研发的周期。”

PET至今已有几十年的历史，发展到现在无论是在技术上还是在商业模式上已经有了一套成熟的模式。如何突破创新？张辉表示，PET设备的体积非常庞大，价格也非常昂贵，如何缩小它的体积以及压缩成本是设计人员的着眼点。

“我们研发出世界上首款基于桌面的PET成像系统。”张辉表示，“为什么我们能把这个系统做得如此之小？有一个很重要的原因——我们在电子学这一块采用了基于FPGA的高集成度解决方案，所以该PET设备的电子学系统非常简单，就是一块FPGA的板和一块CPU的控制板。”

该系统虽然非常小，但在性能上没有打丝毫折扣，它在性能上与传统设备在各方面都具备一定可比性，在报价上也非常便宜。“这个设备在美国的报价是20万美金，在中国可以做到20万元人民币。”张辉表示。