Elektronik

Ein Beispiel aus unseren Tätigkeitsbereichen

Bildgebende Ultraschall-Diagnosegeräte

Ein Ultraschall-Diagnosegerät besteht im Wesentlichen aus vier Untereinheiten. Diese sind im Einzelnen:

· Die Strahlformungseinheit (engl. Beamformer) stellt den für die Gewinnung der Ultraschalldaten benötigten und für die Signal- und damit Bildqualität verantwortlichen Teil des Gerätes dar. Hier werden beim Senden gegeneinander verzögerte Sendepulse erzeugt und beim Empfangen werden die Signale der einzelnen Kanäle gegeneinander verzögert aufaddiert. Die Verzögerungsgenauigkeit liegt bei etwa 5 ns. Analoge und digitale Beamformer sind möglich. Wegen der benötigten Dynamik muss das Signal eines jeden Kanals bei einem digitalen Beamformer mit 12 Bit digitalisiert werden.

· Die Signalverarbeitungs-Einheit nimmt die Signalverarbeitung, also die Aufbereitung der aufsummierten Ultraschall-Empfangsdaten in Brightness-, Spektraldoppler- und Farbdoppler-Signale vor. Die Datenrate beträgt dabei 40 MHz bei 16 Bit. Durch den Einsatz von sechs modernsten Hochleistungs- Signalprozessoren im Cluster-Betrieb wird eine gemeinsame Rechenleistung von 3.600 MFlops erreicht.

· Die Scan-Converter-Einheit ist für die Aufbereitung der verarbeiteten Ultraschalldaten zur Darstellung zuständig. Diese Funktion wurde bisher meist komplett in Hardware ausgeführt. Es ist heutzutage möglich, wesentliche Teile dieser Funktionalität in Software auf einem preiswerten, allgemein verfügbaren Standard- PC mit Intel Pentium Prozessor und leistungsfähiger Grafikkarte zu implementieren und damit die entsprechenden Hardwarekosten signifikant zu reduzieren. Der noch in Hardware ausgeführte Teil des Scan Converters wird mittels eines speziell weiterentwickelten CORDIC-Algorithmus extrem günstig realisierbar. Scan Converter mit vergleichbaren Eigenschaften werden sonst nur im absoluten High-End-Bereich eingesetzt, die überwiegende Mehrzahl der Geräte auch in teureren Marktsegmenten nutzt andere, deutlich schlechtere Konzepte.