[发明专利]一种用于磁共振成像系统的呼吸/心电门控设备

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像系统专用的呼吸/心电门控设备，即涉及一种通过采集人体呼吸和心跳的节律以控制成像系统中的序列运行时间来提高图像质量的设备。

背景技术

目前在磁共振成像系统中，由于人体呼吸、心跳等使系统成像时产生运动伪影，以致降低图像的分辨率和信噪比。为提高磁共振图像质量，需要一种能控制磁共振成像系统中成像序列的运行时间，使之与人体的呼吸、心跳的节律相同来消除运动伪影的设备。呼吸/心电门控就是这样的一种设备。

以往市场上常见的呼吸/心电门控设备主要有电极式和热敏传感式两种类型。电极式呼吸门控设备即现在医院中常见的心电机，它的结构主要包含三部分，分别为输入电路、放大电路和记录电路。输入电路包括过压保护、高频滤波、缓冲放大器、威尔逊网络和导联选择电路。放大电路包括前级放大、中间级放大和功率放大电路。记录电路主要由走纸马达调速、稳速电路、记录笔调温电路、记录器组成。它采用多个电极置于人体的不同部位同时采集多个信号，经过处理后得到呼吸和心电信号图，它具有测量准确，呈现的信号较好等特点，但其价格昂贵，体积较大，电路结构复杂，不适合供磁共振成像系统配套使用，且存在采集信号流程繁琐等不足之处。热敏传感式呼吸门控，其结构与心电机基本相同，同样结构复杂，它将热敏传感器置于人的呼吸部位，采集人体的呼吸信号来产生门控信号以控制成像序列，但操作人员难以根据不同病人的情况设置门限来控制脉冲的发生时间，且容易产生交叉感染，同样存在成本高的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适于磁共振成像系统配套使用的，简单、灵活、可靠又易于操作的呼吸/心电门控设备，以提高磁共振成像系统的成像质量。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种用于磁共振成像系统的呼吸/心电门控设备，包括输入电路、放大电路和信息处理系统；其信息处理系统是一个以单片机为处理核心的嵌入式系统；

传感器采集的呼吸、心电信号经过放大、模数转换之后输入单片机中进行处理，同时单片机将处理后的呼吸、心电信号经串口送入计算机，将必要的信息显示在电脑屏幕上，通过人机交互的方式设定门限，计算机将设定好的门限信息再通过串口返回设备，单片机根据门限信息发生序列运行所需要的门控信号即控制脉冲，送至谱仪。

所述的呼吸/心电门控设备，其所述传感器顺序经增益控制电路、放大电路、模数转换器与单片机电连接；或顺序经另一放大电路、模数转换器与单片机电连接；

单片机通过串口与计算机相互通信；

单片机另一输出端与磁共振成像系统的谱仪的TRIG口电连接。

所述的呼吸/心电门控设备，其所述单片机为AT89C52单片机，采用MAX810复位芯片；传感器为压敏传感器或与腰带及气囊连接的气压传感器；串口为MAX232串口。

所述的呼吸/心电门控设备，其所述增益控制电路为AD620增益控制电路；两放大电路为LM358放大电路；模数转换器为ADC0848模数转换器。

所述的呼吸/心电门控设备，其所述与腰带及气囊连接的气压传感器顺序经增益控制电路、放大电路、模数转换器与单片机电连接；压敏传感器顺序经另一放大电路、模数转换器与单片机电连接。

所述的呼吸/心电门控设备，其所述信息处理系统，包括单片机、串口和两个工作指示灯，两个工作指示灯中，一个复位状况指示灯，一个单片机运行状况指示灯。

一种所述的呼吸/心电门控设备的人机交互方法，其所述计算机端，测试者根据测试软件在计算机屏幕上得到测试界面，测试界面上显示三种不同颜色的曲线，一为信号曲线、一为门限值线、一为控制成像序列的门控信号线；

当测试者看到成像系统获得的图像不清晰或存在运动伪影时，根据经验手动设置门限值，即改变测试软件界面上门限值线的位置，设定合适的门限值；

此时，计算机将人为设定门限值的信息返回给AT89C52单片机嵌入式系统，AT89C52单片机处理系统根据设定的门限值输出相应的门控信号，即一系列脉冲，送给谱仪，以控制其成像序列运行时间，获得清晰的图像。

所述的呼吸/心电门控设备的人机交互方法，其所述脉冲的形成，在开始测试时，系统按默认值进行初始设定，设定初始门限值，并开始采集信号，AT89C52单片机嵌入式系统将采集来的信号与门限值进行比较，若信号高于门限值，则系统输出高电平，否则输出低电平，此时输出的高低电平便是控制成像序列运行时间的门控信号——脉冲序列；