[实用新型]全数字化多通道单板MRI谱仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种全数字化多通道单板MRI谱仪。

背景技术

磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是医学影像领域中的一种高新技术，它利用特定的射频脉冲和经过空间编码的磁场，使生物体内的氢核共振产生信号，经计算机处理而成像。自20世纪70年代问世以来，MRI技术发展迅速，由于其具有对比度高、成像参数多、可任意层面断层成像、无骨伪影干扰、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，广泛应用于人体各部位的临床检查。MRI系统可以根据主磁场的强度进行分类：磁场强度低于0.5T的是低场永磁型磁共振，而磁场强度高于1.0T的称为高场磁共振，主磁场由超导线圈产生。根据拉莫尔定理：

B₀为主磁场强度，为旋磁比，对于MRI使用的氢核旋磁比为42.58MHz/T，f₀就是共振频率。可见，磁场强度越大，共振频率越高，对系统信号处理能力的要求就越高。

MRI系统包括主计算机、谱仪、功率放大器、主磁体、射频线圈和梯度线圈等组成部分。谱仪作为成像扫描的控制平台，是整个MRI系统的核心部件，控制着MRI系统的工作时序及各种信号的产生、发射、接收和处理，其功能的完善程度决定了成像扫描的多样性和便利性，其性能的优劣直接影响到磁共振图像的质量。

传统的MRI谱仪在射频信号的发射、接收和梯度信号的控制上采用模拟电路处理，电路元件多、精度较低、通用性差，随着数字技术的发展和IC芯片制造的进步，模拟谱仪正逐步被市场所淘汰。现有的数字化谱仪主要应用在低场MRI系统中，而面对高场的应用需求，通常都需要在数字射频模块的基础上引入模拟混频单元，没有实现全数字化的处理。另外，常规的MRI谱仪均由多块板卡组成，采用总线方式连接，通常还需要运行操作系统，资源消耗大、结构复杂、体积大、价格昂贵，在市场应用中有一定的局限性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种结构精简、精度高、体积小、成本低的全数字化多通道单板MRI谱仪。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该全数字化多通道单板MRI谱仪，其特征在于：包括系统主控模块、射频发射模块、射频接收模块和梯度模块，系统主控模块向上与用户操作的主计算机相连，实现数据和指令的交互；射频发射模块、射频接收模块和梯度模块向上均与系统主控模块相连，射频发射模块、射频接收模块和梯度模块向下均与功率放大系统连接，功率放大系统实现发射/接收信号的增强；系统主控模块设置有多个用于监测MRI系统中各种参数和输出辅助控制信号的I/O接口；主控模块、射频发射模块、射频接收模块和梯度模块均集成于一块电路板上，相互之间直接采用电路布线相连。

所述系统主控模块包括FPGA芯片、千兆以太网控制芯片、PSRAM模块、多路ADC和DAC转换器，其中，千兆以太网控制芯片、PSRAM模块、多路ADC和DAC转换器均与FPGA芯片相连。

所述射频发射模块包括DUC模块、DAC模块和第一接口电路，DUC模块的输入端与FPGA芯片相连，DUC模块的输出端与DAC模块的输入端相连，DAC模块的输出端与第一接口电路相连。

所述射频接收模块包括ADC模块、DDC模块和第二接口电路，ADC模块的输入端与第二接口电路相连，ADC模块的输出端与DDC模块的输入端相连，DDC模块的输出端与FPGA芯片相连。

所述梯度模块包括DSP模块、DAC模块和第三接口电路，DSP模块与FPGA芯片相连，DAC模块的输入端与FPGA模块相连，DAC模块的输出端与第三接口电路相连。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：所有的功能模块集成在单块电路板上，去除了复杂的总线控制，同时可以兼容低场和高场MRI系统，并且在信号的处理上实现了全数字化，摆脱了对模拟混频单元的依赖，该谱仪具有结构精简、精度高、体积小、成本低等特点，既可以用于医学临床检查，也可以方便地用于科研单位的磁共振成像研究。

附图说明

图1为本实用新型实施例中全数字化多通道单板MRI谱仪的功能模块连接框图；

图2为本实用新型实施例中全数字化多通道单板MRI谱仪的电路连接框图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。