数字化磁共振成像谱仪

1、yiT论女第表超冢数字化磁共振成像谱仪【摘要】：随着磁共振成像技术和应用的飞速发展，它对磁共振成像 谱仪的性能提出了新的要求。商用磁共振成像谱仪的功能和性能虽然 强大，但是其价格仍然非常昂贵。磁共振成像谱仪的数字化技术可以 在不损失成像谱仪的性能和功能的前提下，简化谱仪结构，降低设计成本。因此，研究新一代高性能，低成本的数字化磁共振成像谱仪技 术，对于我国磁共振成像的进一步应用和推广具有非常重要的意义。 本文围绕着磁共振成像谱仪的数字化技术进行了详细的研究，并且实现了具有自主知识产权的，高性能，多功能，低成本的数字化磁共振 成像谱仪系统。论文的主要内容如下：1.磁共振成像谱仪发射通道 的数字化

2、研究。首先介绍了数字化频率源的工作原理和它相对于传统 频率技术的优点。然后分析了数字化频率源的理想和实际频谱输出特 性，并且实现了一个实用的磁共振成像数字化频率源的设计，最后本文通过测试和磁共振成像实验来验证本设计。2.磁共振成像谱仪接收通道的数字化研究。在此研究中，首先，分析了数字正交检波的原 理，然后分别实现了一体化的数字接收机的设计和直接射频采样磁共 振成像数字接收机的设计。随后，我们提出了一种在硬件改动最小的 情况下克服数字接收机相位抖动的新方法。 此方法可以使得原先仅为 通讯或消费类电子设计的高性能、 低成本商用数字接收机能够应用于 磁共振成像和核磁共振波谱领域。这样，就可以大大地简

3、化磁共振成 像谱仪的设计。此外，我们还提出了一种基于频分复用的相控阵和并yiT行MRI信号接收的新方法，并且实现了实用化的四通道频分复用磁 共振成像数字接收机。使用本方法可以使用目前高性能，低成本的商 用多载波数字接收机代替传统的多个分立的接收机系统，对磁共振信号进行高效，高性能的并行接收，从而大大降低整个相控阵成像谱仪 的成本。3.磁共振成像谱仪梯度通道的数字化研究。首先，提出一 种用于磁共振成像的高性能，高集成度基于PCI总线的数字预加重梯 度波形发生器的设计，其主要特点在于此设计采用了现场可编程门阵 列(FPGA)技术实现。本文所示的预加重梯度发生器，其数字梯度预 加重和数字逻辑模块全部

4、集成在单片可编程芯片中，这样不但可以产 生高性能的预加重梯度波形，而且也可以简化磁共振成像谱仪的结构 和设计。最后，我们详细讨论了此梯度波形发生器的设计并且给出了 此设计的测试指标和实验结果。【关键词】：磁共振或像磁共振成像谱 仪数字频率合成数字正交检波相干累加数字接收机同步相控阵线圈并行或像预加重梯度涡流脉冲序列发生器小型磁共振成像仪医用磁 共振成像仪【学位授予单位】：华东师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2006【分类号】：0482.532C 易发表用yiT论女第表匸家【目录】：摘要6-8Abstract8-12绪论12-19第一章数字化频率源19-361.1磁共振频率源19-2

5、01.2DDS的工作原理20-211.3DDS的输出 信号频谱特性21-241.3.1理想DDS的频谱输出特性21-221.3.2实际 参数DDS的频谱输出特性22-241.40-125MHZ数字化频率源的设计24-281.4.1AD9854结构25-261.4.2数字逻辑接口设计261.4.3系统总 线设计26-281.5数字化频率源在多层快速自旋回波中的应用28-291.6实验结果29-341.7讨论34参考文献34-36第二章磁共振成像数字接 收机36-592.1磁共振成像接收机系统362.2数字正交检波技术36-402.3一体化磁共振成像数字接收机的设计40-462.3.1硬件设计41

6、-432.3.2实验结果与讨论43-462.4直接射频采样磁共振成像数字接 收机的设计46-572.4.1硬件设计46-542.4.2实验结果54-562.4.3总结56-57参考文献57-59第三章磁共振成像数字接收机相位抖动的补偿 方法59-723.1MRI对数字接收机的特殊要求59-613.2磁共振成像数字 接收机相位抖动的补偿方法61-653.3硬件设计65-663.4实验结果66-693.4讨论69-703.4总结70参考文献70-72第四章磁共振信号的 频分复用多通道接收方法72-874.1磁共振成像接收机系统72-734.2FDM数字接收机工作原理73-754.3硬件设计75-7

7、84.4实验78-814.5讨论81-834.6结论83参考文献83-87第五章数字预加重梯 度波形发生器87-965.1磁共振成像中的梯度预加重方法87-905.2硬件设计90-935.3实验结果与讨论93-95参考文献95-96第六章磁共振 成像脉冲序列发生器96-1066.1介绍96-976.2硬件设计97-1036.2.1事 件与延时98-1006.2.2FPGA设计100-1026.2.3PCI接口设计102-1036.3实验结果与讨论103-1056.4结论105参考文献105-106第七章数字化磁共振成像谱仪及其应用106-1177.1数字化磁共振成像谱仪106-1097.1.1数字化磁共振成像谱仪硬件结构1077.1.2数字化磁共振成像谱仪的软件系统107-1097.20.3T小型磁共振成像系统109-1137.2.1系统结构1