摘要：數據采集系統是CT系統的重要組成部分，由于CT掃描時間短，且掃描信息量大，因此CT數據采集系統工作在較高的頻率，且需要短時間傳輸較大的數據量。本文介紹的醫療CT數據采集系統解決方案采用單片XILINX SPARTAN6完成CT數據采集的主要功能，利用基于IEEE802.3Z的光纖以太網傳輸協議進行數據的傳輸，經實測本采集系統數據可靠性高，誤碼率低，達到了CT數據采集的要求。本文將重點介紹CT數據采集系統的具體實現方式及編碼技巧。

　　引言

　　伴隨著科技的飛速發展，人類對醫療衛生的重視程度也越來越高，對醫療器械的現代化程度要求也越來越高，然而作為全球高新技術產業競爭的焦點領域，我國的醫療器械產業發展相對落后，從整個產業鏈來看，我國醫療器械基礎薄弱，缺乏核心競爭力，與歐美等國家差距較大;從整個市場來看，國內醫院的大型醫療器械設備基本被西門子，GE，東芝等大型跨國公司壟斷。

　　CT：電子計算機X射線斷層掃描技術，由于其較好的成像能力和診斷能力是每個醫院不可缺少的醫療診斷設備。然而長期以來我國的CT系統都主要依靠進口，無自主研發能力。本文提出的一種醫療CT數據采集系統解決方案是目前國內僅有的幾家能夠自主研發CT系統的某公司的核心部分。

　　1 系統方案

　　在臨床診斷過程中要求診斷設備對病人的傷害越小越好，CT(計算機X射線斷層掃描技術)采用X線成像原理，要求對病人的輻射劑量越小越好。因此，CT掃描時間極短，單位時間內采集到的數據量大。CT數據采集系統就需要在短時間內將大量數據傳送到數據重建柜進行數據的重建。由于短時間內要進行大量的數據傳輸，因此數據率就大，整個系統的頻率就高。本系統采用XILINX SPRTAN6 LXT系列FPGA進行整體的方案實現，采用源同步LVDS差分信號進行近端數據傳輸，采用自定制光纖協議進行版級之間的數據傳輸，采用基于IEEE802.3Z的標準UDP以太網進行數據的遠距離傳輸。整個系統的主要部分在單塊FPGA內純邏輯實現，不調用軟核，不外掛芯片，功耗較低，頻率高，速度快。本系統的核心模塊包括：源同步模塊，標準以太網模塊和自定義光纖通信模塊(如圖1)。本文重點介紹整個數據采集系統的實現原理及具體方式。

　　2 源同步模塊

　　2.1 同步方式的選擇

　　在數字信號傳輸的過程中，根據數據和時鐘的關系通常可以將系統的同步方式分為三種：系統同步方式，自同步方式和源同步方式。系統同步方式指傳輸數據的雙方工作在同一系統時鐘下，不需要進行復雜的時鐘恢復過程，因此采用系統同步的方式進行數據傳輸實現簡單，但是系統同步不適用于較高數據率的傳輸。自同步方式指在數據發送端經過數據的編碼調制將時鐘嵌入到數據中，在接收端通過CDR電路對時鐘和數據進行再恢復，自同步方式適用于高數據率的遠距離傳輸，但其實現過程較復雜，成本較高。CT數據系統近端的數據傳輸采用源同步方式，源同步指發送端將數據和時鐘對應于某一特定關系進行傳送，在接收端通過接收相應的時鐘對數據進行再恢復。源同步的方式通常采用LVDS低壓差分信號進行數據的傳輸，抗干擾能力較好，數據率最高能夠達到1Gbit/s，滿足近端數據的傳輸要求。

　　2.2 編碼方式的選擇

　　在高速數據傳輸的過程中由于數據率較高，為了保證較低的誤碼率，通常需要對數據進行編碼和差錯控制。本系統采用基于IEEE802.3標準的CRC-32編碼及8B10B編碼。在FPGA中，采用并行CRC算法能夠充分提高數據的編碼效率，本系統在采用主頻時鐘125M的情況下，能在僅有32ns的延遲下將一組任意長度的數據進行編碼并傳送。采用串行源同步方式進行數據的傳輸，經過8B10B編碼以后保證了數據的直流平衡，并且能夠利用編碼以后的K碼進行數據幀的識別，有效保證了數據幀的完整性。