[发明专利]一种用于核磁共振成像系统的多功能采集模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于核磁共振成像系统的多功能采集模块，特别涉及一种集成到核磁共振成像系统谱仪当中的多功能采集模块，该模块主要是通过将核磁共振成像系统所需要的呼吸/心电门控、磁体温度采集和自动调谐等功能集成到同一个微处理系统，在提高核磁共振成像质量、实时监测磁体温度和稳定系统工作频率的同时提高了系统的集成度，方便了操作、维护以及软硬件的升级。

技术背景

本发则涉及的用于核磁共振成像系统的多功能采集模块主要集成了呼吸/心电门控，磁体温度采集和自动调谐电路三部分，它们在提高核磁共振成像质量、稳定磁体温度和系统工作频率方面有着重要的意义。

核磁共振成像系统主要由磁体、谱仪和计算机三部分组成。其中谱仪执行脉冲序列，控制射频信号的发射与接收，采集图像数据，是核磁共振成像系统中的核心部分。谱仪由多个工作模块组成，本文所要阐述的发明即是要集成到谱仪当中的一个功能相对独立的模块。

目前在核磁共振成像系统中，人体的呼吸、心跳等会使系统在成像时产生运动伪影，以致降低图像的分辨率和信噪比。因此为提高核磁共振图像质量，需要一种能控制核磁共振成像系统中成像序列的运行时间，使之与人体的呼吸、心跳的节律相同来消除运动伪影的设备。呼吸/心电门控就是这样的一种设备，它将由传感器获得的人体呼吸信号和心率信号经过放大、模数转换之后输入单片机中进行处理，以获得控制成像序列所需的门控信号。它在提高核磁共振成像的图像质量上有着重要的现实意义。

核磁共振成像系统的磁体会随着磁体温度变化而变化，随即会影响到主磁场，进而影响核磁共振成像系统的成像质量。因此对磁体温度采集和实时监测对保证成像质量十分重要。

核磁共振成像系统有一种接收线圈是柔性的。不同的人由于体型不同，在使用时会导致线圈形状改变，从而导致线圈电感发生变化，然而接收线圈是以固定的谐振频率(即核磁共振成像系统的工作频率)工作的，因此需要调节接收线圈变容二极管两端的电压来达到改变线圈电容的目的，从而保证线圈工作在固定的谐振频率。另一方面，接收线圈工作在谐振频率时，其接收到的信号强度最强，而当到线圈的工作频率发生偏移时，其接收到的信号强度也会降低。因此自动调谐设备的功能就是当谱仪检测到线圈的工作频率发生偏移时便产生一个加在线圈变容二极管两端的扫描电压，这时候变容二极管的电压会随着扫描电压而变化，当线圈接收到的信号强度再次达到最大时，说明线圈回到了其谐振频率，系统便将该电压值锁定，让线圈稳定在该工作频率，从而达到了自动调谐的目的。

目前在核磁共振成像系统中，呼吸/心电门控、磁体温度采集以及自动调谐功能都是采用分立的设备实现的，每一个分立设备与计算机的通信都是通过串口进行的，其最大的弊病就是：计算机串口资源经常不够用，而且容易烧坏；这些分立的设备使用起来繁琐而且稳定性差，设备软硬件的升级也比较麻烦。

针对这种情况，本发明设计了一种用于核磁共振成像系统的多功能采集模块，该模块将呼吸/心电门控、磁体温度采集以及自动调谐功能集成到同一个微处理系统，并通过背板总线集成到谱仪内部，然后通过谱仪和计算机进行通信。由于谱仪和计算机之间的通信只需要一根网线即可，因此该多功能采集模块大大提高了系统集成度，节省了硬件资源，同时也大大方便了系统设备的操作、维护以及软硬件的升级。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于核磁共振成像系统的多功能采集模块，在提高核磁共振成像质量、实时监测磁体温度和稳定系统工作频率的同时提高了系统的集成度，节省了硬件资源，便于维护和操作以及软硬件的升级，同时也方便和上位计算机之间通信。

为实现上述目的，本发明提供了一种将呼吸/心电门控、磁体温度采集以及自动调谐功能集成到同一个微处理系统的多功能采集模块，其主要包括：信号调理电路、一个模拟微控制器ADUC845、一个型号为EPM570F256C的CPLD和自动调谐电路四个部分。