數(shù)字化磁共振成像譜儀.pdf

1、隨著磁共振成像技術和應用的飛速發(fā)展，它對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大，但是其價格仍然非常昂貴。磁共振成像譜儀的數(shù)字化技術可以在不損失成像譜儀的性能和功能的前提下，簡化譜儀結構，降低設計成本。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，對于我國磁共振成像的進一步應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)字化技術進行了詳細的研究，并且實現(xiàn)了具有自主知識產(chǎn)權

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于傳統(tǒng)頻率技術的優(yōu)點。然后分析了數(shù)字化頻率源的理想和實際頻譜輸出特性，并且實現(xiàn)了一個實用的磁共振成像數(shù)字化頻率源的設計，最后本文通過測試和磁共振成像實驗來驗證本設計。 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，然后分別實現(xiàn)了一體化的數(shù)字

3、接收機的設計和直接射頻采樣磁共振成像數(shù)字接收機的設計。隨后，我們提出了一種在硬件改動最小的情況下克服數(shù)字接收機相位抖動的新方法。此方法可以使得原先僅為通訊或消費類電子設計的高性能、低成本商用數(shù)字接收機能夠應用于磁共振成像和核磁共振波譜領域。這樣，就可以大大地簡化磁共振成像譜儀的設計。此外，我們還提出了一種基于頻分復用的相控陣和并行MRI信號接收的新方法，并且實現(xiàn)了實用化的四通道頻分復用磁共振成像數(shù)字接收機。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)字接收機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多個分立的接收機系統(tǒng)，對磁共振信號進行高效，高性能的并行接收，從而大大降低整個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)字預加重梯度波形發(fā)生器的設計，其主要特點在于此設計采用了現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)技術實現(xiàn)。本文所示的預加重梯度發(fā)生器，其數(shù)字梯度預加重和數(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)生高性能的預加重梯度波形，而且也可以簡化磁共振成像譜儀的結構和設計。最后，我們詳細討論了此梯度波形發(fā)生器的設計并且給出了此設計的測試指標和實驗結果。 4.提出一種專為磁共振成像應用進行改進的脈沖序列發(fā)生器設計，相對于原有的脈沖序列發(fā)生器，它對磁共振成像的脈沖序列的數(shù)據(jù)結構進行了特殊的優(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)字化技術研究的基礎上，結合磁共振成像的具體應用，我們研制了一臺實用的數(shù)字化磁