多通道数字化谱仪设计

发布时间：2020-05-26 00:51

【摘要】：谱仪是磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)系统的一个核心部件。谱仪的主要功能是根据成像脉冲序列的要求,以特定的时序产生射频和梯度脉冲,接收和处理磁共振信号,完成MRI序列的扫描。谱仪的性能将直接影响着MRI系统成像的质量。目前我国MRI生产厂家的谱仪设备主要依赖进口。因此,进行谱仪的自主研究和设计对提高我国MRI系统的技术水平具有重要意义。本文在分析了谱仪系统需求的基础上,完成了MRI谱仪系统的总体方案设计和关键模块的软硬件设计,并通过仿真实验验证了该方案的可行性,本文的主要工作内容如下:1、介绍了谱仪在磁共振成像系统中的作用和主要结构。根据谱仪的功能,将其划分为谱仪控制软件、扫描控制器、梯度发生器、射频发生器、射频接收器等模块。根据这些模块的特点,选取ARM、FPGA、DSP、ADC、DAC等IC芯片作为各个模块的核心芯片,完成了谱仪总体方案的设计。2、分析了多通道数字化谱仪硬件系统的功能,根据其性能要求提出了硬件系统的设计方案。包括微处理器ARM芯片的选择与Linux系统的选择、微处理器Linux系统的搭建、脉冲序列控制器的设计、梯度波形发生器的设计、射频发生器与射频接收器的设计。通过在微处理器ARM上嵌入Linux系统,使得谱仪的软件系统与序列硬件实现分离。并基于ARM外接存储的特点与FPGA构造双端RAM的方式实现了数据传输,并在此基础上完成了多通道的设计。3、分析了谱仪软件系统的功能,并根据其功能需求完成了各模块设计,包括病人管理业务模块、脉冲序列扫描控制与参数设置模块、系统设置模块、谱仪控制软件与谱仪硬件系统的通信模块。该软件系统采用C/S结构和C#.NET语言在VS2010上进行程序编写,并采用SQL Server 2005作为系统的数据库,实现了成像扫描序列的发送以及磁共振数据的接收。4、经过反复的实验与调试,本文最终完成了谱仪部分功能的制作。实现了谱仪的基本扫描流程,即在谱仪软件系统上选取脉冲序列,谱仪软件系统通过网络把脉冲序列传送给微处理器ARM,在ARM上对序列进行解析后传送给脉冲序列控制器驱动梯度芯片产生梯度信号,最后把序列已经完成扫描的状态通过ARM传送回谱仪软件系统。
【图文】：

图 2-1 MRI 系统的功能架构图1、计算机部分。计算机部分的作用主要是发送序列命令和磁共振信号的，对磁共振信号进行处理后，，给出通过磁共振后激发层面的各个组织分

成像流程方框图
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TL817

【参考文献】

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1 肖亮;汤伟男;王为民;;基于单片FPGA的磁共振成像梯度计算模块[J];波谱学杂志;2010年02期

本文编号：2681015