磁共振成像谱仪多通道数据获取与传输研究
发布时间：2021-04-05 21:43
随着磁共振成像（Magnetic Resonnance Imaging,MRI）有关技术的不断发展,医学磁共振成像已经成为了一种稳定、成熟,并且被广泛使用的医学临床成像技术。与常见的医学成像如CT、X光不同,采用磁共振成像对人体几乎是没有伤害的。不仅如此,由磁共振得到的图像拥有更高的清晰度和对比度,人体各种组织也因此更加容易进行区分。近些年来,因为磁共振成像的种种优势,有关技术和设备都得到了大力发展。近年来,高场磁共振成像技术也得到了飞速发展,多通道相控阵线圈技术和并行采集技术已经被广泛使用在高场磁共振成像上,而相控阵子线圈的数量通常都在8个以上,有些甚至多达32个。因此为了满足高场多通道的成像需求,研发多通道的磁共振成像谱仪就显得尤为必要。提高磁场强度以及增加采集通道数不仅可以有效提高磁共振图像的信噪比,还可以缩短成像的扫描时间,有效加快成像速度。本课题开发了一套适用于自研多通道磁共振成像谱仪的软件通信系统,主要实现了多通道磁共振成像数据的实时采集与传输功能。该自研多通道谱仪可以支持挂接4个数据模块,每个模块包含4个通道,一共可以达到16个通道。自研谱仪运行嵌入式Linux操作系统,...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－３中断注册函数??Ｆｉｇ．３－３?Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ?ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ??该接口中的关键参数具体含义如下：??（１）、ｉｒ
中的一段虚拟内存空间映射到对应硬件设备的内存上。实??际中，Ｌｉｎｕｘ内核会把描述用户空间中的这段虚拟内存空间的结构体对象作为参数，??传递给驱动程序［４７］。??当驱动程序得到了这个结构体对象后，需要在自己的ｍｍａｐ方法中把这个结构体??对象代表的用户空间内存映射到硬件设备内存中。同时，驱动程序还需要在自己的??ｍｍａｐ方法中完成页表项的配置工作。??Ｌｉｎｕｘ内核为了方便开发人员开发驱动，提供了一系列的接口函数以便开发人员??操作页表项，建立内存映射。其中最重要的接口函数原型如图３－５所示。??ｉｎｔ?ｒｅｍａｐ＿ｐｆｎ—ｒａｎｇｅ?｛?ｓｔｒｕｃｔ?ｖｍ＿ａｒｅａ＿ｓｔｒｕｃｔ?＊ｖｍａ，??ｕｎｓｉｇｎｅｄ?ｌｏｎｇ?ａｄｄｒ，??：ｕｎｓｉｇｎｅｄ?ｌｏｎｇ?ｐｆｎｆ??ｕｎｓｉｇｎｅｄ?ｌｏｎｇ?ｓｉｚｅ，??ｐｇｐｒｏｔ＿ｔ?ｐｒｏｔ＞；??图３－５内存映射函数??Ｆｉｇ．３－５?Ｍｅｍｏｒｙ?ｍａｐ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ??这个函数的作用就是把起始地址为ａｄｄｒ，大小为ｓｉｚｅ的虚拟地址空间映射到ｐｆｎ??表示的一组连续的物理页面上。??３．４谱仪驱动程序开发??３．４．１?Ｌｉｎｕｘ马区动程序开发基础介绍??Ｌｉｎｕｘ系统会把所有的设备都看成文件，硬件设备的访问也都是以操作文件的方??式来实现。应用程序是无法直接访问硬件设备，而是使用统一的接口去访问硬件设备，??这些接口最终都会调用到驱动程序中的对应功能函数。因为双端口?ＳＲＡＭ属于字符设??备，所以这里就主要介绍有关字符设备的驱动程序开发内容。??针对Ｌｉｎｕｘ暴露给开发人员访问硬件的接口，每一个接口都在驱动程序中有对应??
?北京化工大学硕士学位论文???的接口，它的执行速度和效率是非常优秀的，但有些时候需要对获取的数据进行更繁??杂的处理，或更合理和人性化的需要，通常会把整个处理过程重新封装成一个函数再??提供给开发人员使用，这样就方便了开发人员编码。一般情况下，库函数与系统调用??的关系如下图４－１所示［２１］。??；?应用程序??｜?Ｉ?ｉ用户进程??库函数?１??１?—－）??系统调用????内核??图４－１库函数和系统调用关系??Ｆｉｇ．４－１?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｌｉｂｒａｒｙ?ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ?ａｎｄ?ｓｙｓｔｅｍ?ｃａｌｌｓ??考虑到谱仪需要更加高效的应用程序，在自研多通道谱仪的应用程序的开发中主??要采用了系统调用这种操作设备文件的方式。尽可能地减少函数封装，提高运行效率，??非常适合当前谱仪的应用场景，同时也在一定程度上节约了?ＣＰＵ的计算资源。??４．２?Ｌｉｎｕｘ网络编程和多线程开发介绍??在谱仪应用程序开发中主要涉及到的技术有网络编程和多线程开发等，本小节重??点介绍了这些技术原理和使用方式，以及它们在谱仪应用程序开发中的选型和具体应??用。??４．２．１?Ｌｉｎｕｘ网络编程??４．２．１．１?ＴＣＰ／ＩＰ?协议介绍??ＴＣＰ／ＩＰ协议是目前以太网通信中的基础协议，ＴＣＰ／ＩＰ协议它实际上是一个协议??族，它不仅仅包含传输控制协议（ＴＣＰ）和网际协议（ＩＰ），还囊括了许多种通信协议，??例如?ＵＤＰ、ＦＴＰ?等［５Ｑ］。??ＴＣＰ／ＩＰ协议从上到下可以分为四层。如图４－２所示，表示的是该协议族的四层参??２４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]多通道磁共振成像仪控制台数据传输模块设计[J]. 徐鹏程,肖亮. 波谱学杂志. 2020(03)
[2]超高磁场强度及均匀度在磁共振成像（MRI）中的优势分析[J]. 李培勇,齐玉宁,程东芹,张义廷,王兆连. 中国医疗器械信息. 2017(01)
[3]基于SOPC系统的0.5T磁共振成像仪控制台设计[J]. 姚凯文,郭桦炜,董海峰,陈忠. 电子测量技术. 2016(01)
[4]磁共振成像系统核心——谱仪的研制开发[J]. 林先钗. 高科技与产业化. 2013(12)
[5]基于FPGA小型化谱仪控制台的设计[J]. 肖颖,郑振耀,蔡淑惠,陈忠. 波谱学杂志. 2012(03)
[6]一体化核磁共振谱仪控制台的软件系统设计[J]. 商赟,周娟,雷都,徐俊成,蒋瑜. 波谱学杂志. 2012(01)
[7]一体化核磁共振谱仪数据交换的实现机制[J]. 周娟,周敏雄,雷都,商赟,蒋瑜. 波谱学杂志. 2009(03)
[8]数字化磁共振谱仪的设计[J]. 赵聪,刘正敏,周荷琴,冯焕清. 中国医疗器械杂志. 2007(03)
博士论文
[1]数字化MRI谱仪系统的研究与设计[D]. 刘正敏.中国科学技术大学 2007
[2]数字化磁共振成像谱仪[D]. 徐勤.华东师范大学 2006
硕士论文
[1]高场多通道MRI谱仪扫描控制器的设计与实现[D]. 周函.电子科技大学 2018
[2]0.5T磁共振关节成像仪四通道接收系统设计[D]. 郑泽寰.厦门大学 2017
[3]磁共振谱仪的通信模块设计和涡流补偿方法研究[D]. 郭亚平.中国科学技术大学 2011
[4]基于ARM的一体化核磁共振谱仪[D]. 雷都.华东师范大学 2008
本文编号：3120154
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－３中断注册函数??Ｆｉｇ．３－３?Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ?ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ??该接口中的关键参数具体含义如下：??（１）、ｉｒ
中的一段虚拟内存空间映射到对应硬件设备的内存上。实??际中，Ｌｉｎｕｘ内核会把描述用户空间中的这段虚拟内存空间的结构体对象作为参数，??传递给驱动程序［４７］。??当驱动程序得到了这个结构体对象后，需要在自己的ｍｍａｐ方法中把这个结构体??对象代表的用户空间内存映射到硬件设备内存中。同时，驱动程序还需要在自己的??ｍｍａｐ方法中完成页表项的配置工作。??Ｌｉｎｕｘ内核为了方便开发人员开发驱动，提供了一系列的接口函数以便开发人员??操作页表项，建立内存映射。其中最重要的接口函数原型如图３－５所示。??ｉｎｔ?ｒｅｍａｐ＿ｐｆｎ—ｒａｎｇｅ?｛?ｓｔｒｕｃｔ?ｖｍ＿ａｒｅａ＿ｓｔｒｕｃｔ?＊ｖｍａ，??ｕｎｓｉｇｎｅｄ?ｌｏｎｇ?ａｄｄｒ，??：ｕｎｓｉｇｎｅｄ?ｌｏｎｇ?ｐｆｎｆ??ｕｎｓｉｇｎｅｄ?ｌｏｎｇ?ｓｉｚｅ，??ｐｇｐｒｏｔ＿ｔ?ｐｒｏｔ＞；??图３－５内存映射函数??Ｆｉｇ．３－５?Ｍｅｍｏｒｙ?ｍａｐ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ??这个函数的作用就是把起始地址为ａｄｄｒ，大小为ｓｉｚｅ的虚拟地址空间映射到ｐｆｎ??表示的一组连续的物理页面上。??３．４谱仪驱动程序开发??３．４．１?Ｌｉｎｕｘ马区动程序开发基础介绍??Ｌｉｎｕｘ系统会把所有的设备都看成文件，硬件设备的访问也都是以操作文件的方??式来实现。应用程序是无法直接访问硬件设备，而是使用统一的接口去访问硬件设备，??这些接口最终都会调用到驱动程序中的对应功能函数。因为双端口?ＳＲＡＭ属于字符设??备，所以这里就主要介绍有关字符设备的驱动程序开发内容。??针对Ｌｉｎｕｘ暴露给开发人员访问硬件的接口，每一个接口都在驱动程序中有对应??
?北京化工大学硕士学位论文???的接口，它的执行速度和效率是非常优秀的，但有些时候需要对获取的数据进行更繁??杂的处理，或更合理和人性化的需要，通常会把整个处理过程重新封装成一个函数再??提供给开发人员使用，这样就方便了开发人员编码。一般情况下，库函数与系统调用??的关系如下图４－１所示［２１］。??；?应用程序??｜?Ｉ?ｉ用户进程??库函数?１??１?—－）??系统调用????内核??图４－１库函数和系统调用关系??Ｆｉｇ．４－１?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｌｉｂｒａｒｙ?ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ?ａｎｄ?ｓｙｓｔｅｍ?ｃａｌｌｓ??考虑到谱仪需要更加高效的应用程序，在自研多通道谱仪的应用程序的开发中主??要采用了系统调用这种操作设备文件的方式。尽可能地减少函数封装，提高运行效率，??非常适合当前谱仪的应用场景，同时也在一定程度上节约了?ＣＰＵ的计算资源。??４．２?Ｌｉｎｕｘ网络编程和多线程开发介绍??在谱仪应用程序开发中主要涉及到的技术有网络编程和多线程开发等，本小节重??点介绍了这些技术原理和使用方式，以及它们在谱仪应用程序开发中的选型和具体应??用。??４．２．１?Ｌｉｎｕｘ网络编程??４．２．１．１?ＴＣＰ／ＩＰ?协议介绍??ＴＣＰ／ＩＰ协议是目前以太网通信中的基础协议，ＴＣＰ／ＩＰ协议它实际上是一个协议??族，它不仅仅包含传输控制协议（ＴＣＰ）和网际协议（ＩＰ），还囊括了许多种通信协议，??例如?ＵＤＰ、ＦＴＰ?等［５Ｑ］。??ＴＣＰ／ＩＰ协议从上到下可以分为四层。如图４－２所示，表示的是该协议族的四层参??２４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]多通道磁共振成像仪控制台数据传输模块设计[J]. 徐鹏程,肖亮. 波谱学杂志. 2020(03)
[2]超高磁场强度及均匀度在磁共振成像（MRI）中的优势分析[J]. 李培勇,齐玉宁,程东芹,张义廷,王兆连. 中国医疗器械信息. 2017(01)
[3]基于SOPC系统的0.5T磁共振成像仪控制台设计[J]. 姚凯文,郭桦炜,董海峰,陈忠. 电子测量技术. 2016(01)
[4]磁共振成像系统核心——谱仪的研制开发[J]. 林先钗. 高科技与产业化. 2013(12)
[5]基于FPGA小型化谱仪控制台的设计[J]. 肖颖,郑振耀,蔡淑惠,陈忠. 波谱学杂志. 2012(03)
[6]一体化核磁共振谱仪控制台的软件系统设计[J]. 商赟,周娟,雷都,徐俊成,蒋瑜. 波谱学杂志. 2012(01)
[7]一体化核磁共振谱仪数据交换的实现机制[J]. 周娟,周敏雄,雷都,商赟,蒋瑜. 波谱学杂志. 2009(03)
[8]数字化磁共振谱仪的设计[J]. 赵聪,刘正敏,周荷琴,冯焕清. 中国医疗器械杂志. 2007(03)
博士论文
[1]数字化MRI谱仪系统的研究与设计[D]. 刘正敏.中国科学技术大学 2007
[2]数字化磁共振成像谱仪[D]. 徐勤.华东师范大学 2006
硕士论文
[1]高场多通道MRI谱仪扫描控制器的设计与实现[D]. 周函.电子科技大学 2018
[2]0.5T磁共振关节成像仪四通道接收系统设计[D]. 郑泽寰.厦门大学 2017
[3]磁共振谱仪的通信模块设计和涡流补偿方法研究[D]. 郭亚平.中国科学技术大学 2011
[4]基于ARM的一体化核磁共振谱仪[D]. 雷都.华东师范大学 2008
本文编号：3120154
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3120154.html
最近更新
教材专著
