[发明专利]一种提升磁共振信噪比的近场接收装置

说明书

本发明公开了一种提升磁共振信噪比的近场接收装置，包括同步时钟参考电路、ADC采样时钟稳定电路、开关电源的开关纹波频率控制电路和ADC采样电路；同步时钟参考电路包括光电转换单元、时钟恢复单元、时钟整形单元、参考时钟选择单元；ADC采样时钟稳定电路包括锁相环芯片以及配合锁相环芯片工作的压控晶体振荡器；开关电源的开关纹波频率控制电路包括分频器和开关电源。本发明提供了两种同步参考时钟的远程传输方案，将从主系统传输到近场接收机的同步参考时钟信号跟模数转换器采样时钟进行相位同步；本发明对从主系统传输到近场接收机的同步参考时钟信号进行去抖动处理，能够提升ADC和近场接收机的信噪比。

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，特别涉及一种提升磁共振信噪比的近场接收装置。

背景技术

获得高质量的核磁共振(MRI)图像，一直是磁共振领域所追求的目标，而图像信噪比SNR是衡量MRI图像质量的一个重要指标，可以说，应用于MRI系统上的关键技术都是为了满足用户对MRI系统SNR的要求。根据核磁共振成像原理，我们很容易想到图像信噪比可以通过选定扫描参数得到改善。式(1)给出了图像信噪比与相关扫描参数之间的关系。

式中，K表示临床成像环境下及其参数，FOV_X表示FOV在X轴方向的大小，FOV_Y表示FOV在Y轴方向的大小，N_X表示频率编码步数，N_Y表示相位编码步数，ΔZ表示体素的厚度，NEX表示激发次数(信号平均次数)，BW表示采样带宽。

二元图像的信号信噪比SNR与体元大小成正比，体元＝层厚×像元素面积，像素面积等于视野除以取样点数与相位编码步数之积(即矩阵大小)。同时，信噪比与激发次数NEX、取样点数Nx、相位编码步数Ny的平方根成正比，与接收机带宽BW平方根成反比。

公式假设被激发的体积内组织是均匀的，驰豫行为是相同的。用公式可估计参数组合变化对信噪比的影响，层面厚度减小可提高沿该方向的空间分辨率，但受到图像信噪比的限制，减小像素大小(减小视野或增大矩阵)也可以提高空间分辨率，但是同时受到图像信噪比的限制。增加激发次数NEX，信号强度可增加NEX倍，而噪声因为不相关性，只增大倍，故信噪比提高倍，所以付出的代价是扫描时间延长了NEX倍。总之，提高空间分辨率受到SNR的限制，当SNR下降到不能容忍时，空间分辨率达到极限，要进一步提高空间分辨率，又要维持可接受的SNR，用户可选择的途径之一是增加激发次数(多次累加)，但付出的代价是成像时间的延长。在动态、功能成像中，时间分辨率和空间分辨率是互相制约的。在这种情况下，改进硬件(比如提高B0，或用表面线圈、相控阵线圈等)、提高灵敏度的条件下可得到一定程度的解决。

近场接收机将传统的磁共振接收机前置到磁体附近，本发明简称近场接收机(或者接收机)。在磁体侧面将线圈感应到的人体生理信号进行模数转换，减少了模拟信号的长距离传输，减少了将干扰噪声引入有用信号的机会，这也是提高磁共振信噪比的一种手段。目前这种方法和架构已经在业内得到普遍运用(见专利申请201210009246.6，201210417684.6，201210204497.X)。磁共振的射频链路需要做到发射和接收相位相干。为了进行有效的信号累加和成像的相位编码，在磁共振成像脉冲序列执行过程中，必须保证发射机和接收机的相位相干，即两者保持固定的相位差。如果相位不相干，则会引起MRI图像的相位伪影，严重降低图像的信噪比。为了保持相位相干，需要将发射机的时钟传输到近场接收机，即保证二者的参考频率大小一致，同时相位差是固定的。通常通过两种方式实现时钟的同步：将同步参考时钟通过同轴电缆传输或者通过光纤协议恢复时钟获取。