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2-2018

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Fachzeitschrift für Medizintechnik-Produktion, Entwicklung, Distribution und Qualitätsmanagement

Medical-PC/SBC/Zubehör

Medical-PC/SBC/Zubehör Das richtige Mainboard für Medical Imaging Kurz gefasst: Systeme für das Erfassen und die Ausgabe von Bildinformationen spielen im medizinischen Bereich eine zentrale Rolle. Der Grund liegt auf der Hand: Eine fachgerechte Diagnose und Therapie setzt voraus, dass Ärzte ihre Entscheidungen auf Basis zuverlässiger Informationen treffen können. Bilder müssen daher eine Im Medizinbereich werden immer hochauflösendere Bilder gefordert, um bessere Diagnosen stellen zu können. Dazu werden spezielle Mainboards benötigt, die viele Voraussetzungen erfüllen. Ein wichtiges Kriterium hierbei ist der Einsatz von Frame- Grabbern als Schnittstelle zwischen dem Diagnose- und dem Bildausgabesystem, was Einfluss auf die Auswahl des Mainboards hat. möglichst gute Qualität haben. Das gilt für Bewegtbilder (Videos), die beispielsweise bei Operationen Verwendung finden, aber auch für fotografische Aufnahmen von Organen. Der wachsende Bedarf an Medical-Imaging- Systemen spiegelt sich in der Nachfrage nach solchen Komponenten wider. So hat das amerikanische Marktforschungsunternehmen Grandview Research ermittelt, dass der weltweite Umsatz mit Systemen im Bereich medizinische Bildverarbeitung im Jahr 2016 bei rund 34 Milliarden Dollar lag. Bis 2025 soll er auf etwa 56 Milliarden Dollar steigen. Der größte Umsatzanteil entfällt nach Angaben der Marktforscher auf Röntgenbilder. Weitere wichtige Anwendungsfelder sind die Computertomografie, Ultraschall-Untersuchungen, die Nuklearmedizin sowie die Kernspin-Tomografie. Anforderungen an Mainboards Die Mainboards von Rechnern und Medical Displays, die im Bereich Medical Imaging eingesetzt werden, müssen allerdings spezielle Voraussetzungen erfüllen. Zu berücksichtigen ist beispielsweise, wie viele Frame- Grabber- beziehungsweise Video- Grabber-Karten in einem System eingesetzt werden sollen. Diese Karten sind die Schnittstelle zwischen dem medizinischen Diagnosesystem, etwa einem Ultraschall-Scanner, und dem Bildausgabesystem. Der Frame- Grabber setzt die Daten, die das Diagnose system liefert, in Bildinformationen um. Er übernimmt einen Teil der Bildverarbeitung und entlastet dadurch den Prozessor und die Grafikeinheit des Ausgabe systems. Analog oder digital Derzeit findet im Bereich medizinische Bildbearbeitung der Umstieg von analogen auf digitale Verfahren statt. Allerdings sind in Arztpraxen und Kliniken immer noch analoge Diagnosesysteme anzutreffen. Dementsprechend sind immer noch klassische analoge Frame-Grabber im Einsatz. Sie setzen beispielsweise S-Videosignale in den typischen Formaten 480i und 576i in digitale Signale um. Gleiches gilt für Bildinformationen, die über SCART- Anschlüsse bereitgestellt werden. Moderne Frame-Grabber unterstützen dagegen Schnittstellen wie USB und Gigabit-Ethernet. In einem Medical-Imaging-System werden sie über den Universal Serial Bus oder die PCI-Express- Schnittstelle (PCIe) angebunden. Frage des Formats Welche und wie viele Frame- Grabber in einer Bildverarbei- 18 meditronic-journal 2/2018

Medical-PC/SBC/Zubehör Mainboard D3433-S Mainboard D3441-S tungskomponente eingesetzt werden, hat entscheidenden Einfluss auf das Mainboard, mit dem ein solches System ausgestattet ist. Sind beispielsweise mehrere Frame-Grabber nötig, reichen kompakte Mainboards im Format Mini-ITX möglicherweise aus Platzgründen nicht mehr aus. Hauptplatinen im Mini-ITX- Format haben den Vorteil, dass sich mit ihnen kompakte und platzsparende Systeme entwickeln lassen. Die Industrial Mainboards der Reihe D3433-S von Fujitsu mit Maßen von 170 mm x 170 mm (Mini-ITX) sind unter anderem mit Prozessoren der Reihe Core i7, i5 und i3 von Intel verfügbar. Diese leistungsstarken CPUs entlasten ein Medical-Imaging-System bei der Verarbeitung von Bilddaten. Wichtig ist, dass „on board" diverse Schnittstellen vorhanden sind, über die sich Frame-Grabber anschließen lassen. Das D3433-S beispielsweise bietet für diesen Zweck USB 3.0 an, zudem Steckplätze für PCI-Express x16 Gen3 und Mini-PCI Express. Designer von Bildbearbeitungssystemen und Nutzer haben somit mehrere Optionen, um Frame-Grabber anzubinden. Zu beachten ist allerdings, dass beim Einsatz mehrerer Frame- Grabber möglicherweise ein Board im Format µATX oder ATX die bessere Wahl ist. µATX-Platinen wie etwa das Fujitsu D3441-S fallen mit 244 mm x 244 mm deutlich größer aus als Mini-ITX-Versionen. Ein ATX-Board bietet mit 305 mm × 244 mm noch mehr Raum für PCI-Express-Steckplätze und andere Schnittstellen, eignet sich aber weniger für kompakte Medical-Imaging-Systeme. Dafür stehen bei µATX und ATX bis zu sieben PCIe-Steckplätze für Frame-Grabber und Grafikkarten zur Verfügung. Behelfsmittel wie Riser-Karten und Techniken wie PCIe-Lane-Splitting, die oft bei Mini-ITX-Boards eingesetzt werden, sind bei diesen größeren Mainboard-Formaten nicht erforderlich. Faktor Bildübertragungsleistung Bei der Bestückung eines Mainboards mit Frame-Grabber-Karten muss ein weiterer Punkt berücksichtigt werden: die Bildübertragungsleistung. Einfachere Karten kommen bereits mit PCIe- Schnittstellen der Kategorie x1 bis x4 zurande. Allerdings geht in der medizinischen Bildbearbeitung der Trend zu anspruchsvolleren Technologien, etwa 3Doder 4D-Scans. Bei 4D-Scans werden Bildinformationen in die Auswer- Mainboard D3446-S Mainboard D3544-S meditronic-journal 2/2018 19

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© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel