[发明专利]用于磁共振成像系统的数字射频接收器及其信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于磁共振成像系统的数字射频接收器及其信号处理方法。

背景技术

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是医学影像中的一种高新技术，它是利用磁场和射频脉冲使生物体内的氢核共振产生信号，经计算机处理而成像的。自20世纪70年代问世以来，MRI技术飞速发展，由于其具有分辨率高、成像参数多、可任意层面断层成像、无电离辐射等特点，目前已经成为影像学检查中最先进的工具之一，广泛应用于临床对人体各系统的检查。2003年，发明了磁共振成像技术的保罗·C·劳特伯(Paul C.Lauterbur)和皮特·曼斯菲尔德(Peter Mansfield)获得了诺贝尔生理或医学奖。

磁共振射频接收系统的作用是接收并处理成像物体产生的磁共振信号，它主要包括射频接收线圈、前置功率放大器和射频接收器三部分。当MRI系统的射频激励结束后，磁化强度矢量会恢复其平衡状态，从而在射频接收线圈中出现磁共振信号，该信号经前置功放进行放大后，交给射频接收器进行采集、解调、滤波和抽取等处理，最终获得成像所需的K空间数据。

射频接收系统中除前置功放和接收线圈以外的部分称为射频接收器，它是磁共振谱仪中的一个模块。传统的模拟射频接收器采用模拟硬件电路进行设计，在进行模拟解调时，两个通道间增益的不平衡或者相位误差，会造成解调相位伪影；混频器、放大器及滤波器的误差也容易造成图像伪影；此外，模拟器件的非线性漂移也会对成像质量产生不利的影响。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种能避免繁琐的硬件设计、误差小、成像质量高的用于磁共振成像系统的数字射频接收器。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述第一个技术问题所设计的数字射频接收器的信号处理方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：该用于磁共振成像系统的数字射频接收器，其特征在于：包括

A/D数据采集板卡，用于对经过磁共振成像系统中接收线圈和前置功放传递过来的模拟磁共振信号进行采集及A/D转换，从而获得原始数字磁共振信号；

第一数字正交调解模块，将A/D数据采集板卡得到的原始数字磁共振信号与正弦载波信号sin(2πf₀nτ+θ₀)相乘，进行数字解调，使A/D数据采集板卡得到的数字磁共振信号从正弦载波信号上调解到零频处，得到包含成像物体磁共振信号虚部的第一路数字信号；

第二数字正交调解模块，将A/D数据采集板卡得到的数字磁共振信号与余弦载波信号cos(2πf₀nτ+θ₀)相乘，进行数字解调，使A/D数据采集板卡得到的数字磁共振信号从余弦载波信号上调解到零频处，得到包含成像物体磁共振信号实部的第二路数字信号；

上述正弦载波信号及余弦载波信号中，f₀为磁共振的中心频率，并且f₀＝(1/2π)ω₀，ω₀为磁共振的角频率，单位是rad/s，并且ω₀＝γ(B₀+Z₁GZ)，其中γ为原子核的旋磁比，B₀为主磁场强度，Z₁为成像层面位置，G_Z为选层梯度；n为自然数；τ为A/D数据采集板卡的采样间隔；θ₀为正弦载波信号和余弦载波信号的初始相位，并且θ₀＝θ_rf+2πf₀·(t₂-t₁)，其中θ_rf为射频发生器产生的射频脉冲信号的初始相位，射频脉冲用于对磁场中的成像物体进行激励，其发射的起始时间为t₁，经过一段对成像物体空间编码的时间后，再对物体产生的磁共振信号进行采集，开始采集的时间为t₂；

第一m级小波分解模块，将第一数字正交调解模块得到的包含成像物体磁共振信号虚部的第一路数字信号进行m级分解和抽取，降低信号采样率，同时去除高频噪声，保留有效的低频信号；m是大于等于2的自然数，该第一m级小波分解模块的抽取倍数为2^m；