數(shù)字化磁共振成像譜儀.pdf

1、隨著磁共振成像技術(shù)和應(yīng)用的飛速發(fā)展，它對(duì)磁共振成像譜儀的性能提出了新的要求。商用磁共振成像譜儀的功能和性能雖然強(qiáng)大，但是其價(jià)格仍然非常昂貴。磁共振成像譜儀的數(shù)字化技術(shù)可以在不損失成像譜儀的性能和功能的前提下，簡(jiǎn)化譜儀結(jié)構(gòu)，降低設(shè)計(jì)成本。因此，研究新一代高性能，低成本的數(shù)字化磁共振成像譜儀技術(shù)，對(duì)于我國(guó)磁共振成像的進(jìn)一步應(yīng)用和推廣具有非常重要的意義。 本文圍繞著磁共振成像譜儀的數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并且實(shí)現(xiàn)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)

2、的，高性能，多功能，低成本的數(shù)字化磁共振成像譜儀系統(tǒng)。論文的主要內(nèi)容如下：1.磁共振成像譜儀發(fā)射通道的數(shù)字化研究。首先介紹了數(shù)字化頻率源的工作原理和它相對(duì)于傳統(tǒng)頻率技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。然后分析了數(shù)字化頻率源的理想和實(shí)際頻譜輸出特性，并且實(shí)現(xiàn)了一個(gè)實(shí)用的磁共振成像數(shù)字化頻率源的設(shè)計(jì)，最后本文通過(guò)測(cè)試和磁共振成像實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證本設(shè)計(jì)。 2.磁共振成像譜儀接收通道的數(shù)字化研究。在此研究中，首先，分析了數(shù)字正交檢波的原理，然后分別實(shí)現(xiàn)了一體化的數(shù)字

3、接收機(jī)的設(shè)計(jì)和直接射頻采樣磁共振成像數(shù)字接收機(jī)的設(shè)計(jì)。隨后，我們提出了一種在硬件改動(dòng)最小的情況下克服數(shù)字接收機(jī)相位抖動(dòng)的新方法。此方法可以使得原先僅為通訊或消費(fèi)類電子設(shè)計(jì)的高性能、低成本商用數(shù)字接收機(jī)能夠應(yīng)用于磁共振成像和核磁共振波譜領(lǐng)域。這樣，就可以大大地簡(jiǎn)化磁共振成像譜儀的設(shè)計(jì)。此外，我們還提出了一種基于頻分復(fù)用的相控陣和并行MRI信號(hào)接收的新方法，并且實(shí)現(xiàn)了實(shí)用化的四通道頻分復(fù)用磁共振成像數(shù)字接收機(jī)。使用本方法可以使用目前高性能，

4、低成本的商用多載波數(shù)字接收機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多個(gè)分立的接收機(jī)系統(tǒng)，對(duì)磁共振信號(hào)進(jìn)行高效，高性能的并行接收，從而大大降低整個(gè)相控陣成像譜儀的成本。 3.磁共振成像譜儀梯度通道的數(shù)字化研究。首先，提出一種用于磁共振成像的高性能，高集成度基于PCI總線的數(shù)字預(yù)加重梯度波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)，其主要特點(diǎn)在于此設(shè)計(jì)采用了現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。本文所示的預(yù)加重梯度發(fā)生器，其數(shù)字梯度預(yù)加重和數(shù)字邏輯模塊全部集成在單片可編程芯片中，這樣不但

5、可以產(chǎn)生高性能的預(yù)加重梯度波形，而且也可以簡(jiǎn)化磁共振成像譜儀的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)。最后，我們?cè)敿?xì)討論了此梯度波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)并且給出了此設(shè)計(jì)的測(cè)試指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 4.提出一種專為磁共振成像應(yīng)用進(jìn)行改進(jìn)的脈沖序列發(fā)生器設(shè)計(jì)，相對(duì)于原有的脈沖序列發(fā)生器，它對(duì)磁共振成像的脈沖序列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了特殊的優(yōu)化，因此可以很高效地執(zhí)行成像序列。 5.在上述譜儀部件數(shù)字化技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合磁共振成像的具體應(yīng)用，我們研制了一臺(tái)實(shí)用的數(shù)字化磁