提高肿瘤手术的成像质量
在手术期间提供实时图像，FPGA算法无需进行硬件编程
- 客户
- Quest Medical Imaging BV公司
- 地点
- 荷兰
- 日期
- 2018年
有越来越多的医院在手术过程中使用由多光谱相机构成的图像处理系统，以便让癌症病灶实现可视化。Quest Medical Imaging BV公司通过旗下的Quest Spectrum平台来提供这套系统。该公司进一步扩展了这款特别开发的多光谱相机，现搭配可编程的图像采集卡和适配软件。
多光谱相机系统的工作原理
在手术前，病人需要先在靶点位置注射荧光标记，然后这些标记会附着到肿瘤细胞上，使用近红外(NIR)光线即可使其发光。所使用的标记会因肿瘤的类型而异。多光谱相机会以255 MB/s的数据率和最高可达60 fps的帧速率，同时用高清(HD)格式记录一张以RGB色彩空间显示的彩色图像，以及两张在NIR光谱范围内显示的荧光图像，然后将彩色图像和其中一张NIR图像合二为一输出图像。
在手术过程中，借助屏幕上显示的这些图像，外科医生就可以精确地区分受肿瘤影响的组织和邻近的健康组织。此过程既适用于开腹手术，也适用于微创腹腔镜手术。
在使用之前的基于图像采集卡的图像处理解决方案时，从图像采集、图像预处理到图像处理的整个过程都是在主机PC的CPU上进行的。高分辨率相机所记录的数据会被直接转发到CPU，数据量未经删减，因此会降低系统速度。
图像采集卡支持预处理和两种运行模式
集成到平台中的新款Camera Link图像采集卡microEnable 5 marathon VCL现可在FPGA（现场可编程门阵列）上执行整个过程，不会给CPU造成负担，并且处理速度更快。处理器能以更高的并行性，逐个像素地处理多光谱相机拍摄的图像，并在图像输出的结果中将两幅图像合并。
实时观察肿瘤细胞
借助新的实时解决方案，手术团队在过程中就能在屏幕上看到实时图像，其中可以识别出带荧光的肿瘤细胞，并更好地将其与健康组织区分开来。此外，还能看到淋巴结和血管（血管再生术）。这些组织都是肉眼不可分辨的。
两种图像显示选项
现在，外科医生无需在黑白图像和彩色图像之间来回切换，而是可以自由选择两种不同的相机操作模式：既可并排显示彩色图像和荧光图像，也可将两者合二为一。这样就能更好地识别较小型的肿瘤，并用手术设备进行定位。图像采集卡功能强大，足以处理这两种操作模式。
具备可编程图像采集卡的软件解决方案
另一个选择Basler作为供应商的重要原因是，借助易于使用的图形化编程环境VisualApplets，可以对图像采集卡进行编程。该团队生成了一个硬件小应用，其中包含图像预处理算法，还可以将图像输出为数据流程图并进行模拟，然后将其加载到图像采集卡FPGA上，无需硬件专家进行耗时且昂贵的VHDL编程。
我们的所有要求都得到了满足，特别是它能以最短的延迟时间进行实时处理，这不但能减轻CPU负荷，还提高了为外科医生提供的成像质量。由于实施所需的时间较短，这大大缩短了产品上市时间。
图像处理系统可提供的优势
转换到新系统仅花费了两个月的时间，项目团队无需制造商提供大量支持就完成了转换流程。其硬件和软件可用于任何标记物，因此也可用于任何类型的肿瘤。无论是何种肿瘤，只需对所需的色谱等参数稍作修改即可。
特殊优势：
显著提高成像质量，使手术更加精确
借助图像预处理，在将数据传输到分析计算机之前减少数据量
因此不会出现带宽或存储空间问题
由于在FPGA处理器上进行处理，数据传输量更高，延迟时间更短
该解决方案所用的产品
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