本发明专利技术涉及磁共振成像领域，具体是一种在磁共振成像中实现发射源和接收源相位同步的方法及装置。该方法及装置通过直接数字频率合成技术和可编程数字逻辑产生与待成像物的拉莫频率同频的参考频率源，并能实时地输出其相位。在激发和解调前，将发射和接收相位各自切换为该参考源相位，实现基于同一个参考源的相位调制，从而保证了发射和接收源的相位同步。其优点是该方法不依赖于发射源和接收源之间的频率关系，因此无需在序列运行中插入额外的“频率回绕”延时，也无需严格地同步更新发射和接收源的频率，对序列的编写和设计没有特殊的要求，是适用于磁共振成像的一种普遍方法及装置。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及磁共振成像领域，具体是一种在磁共振成像中实现发射源和接收源相位同步的方法及装置。该方法及装置通过直接数字频率合成技术和可编程数字逻辑产生与待成像物的拉莫频率同频的参考频率源，并能实时地输出其相位。在激发和解调前，将发射和接收相位各自切换为该参考源相位，实现基于同一个参考源的相位调制，从而保证了发射和接收源的相位同步。其优点是该方法不依赖于发射源和接收源之间的频率关系，因此无需在序列运行中插入额外的“频率回绕”延时，也无需严格地同步更新发射和接收源的频率，对序列的编写和设计没有特殊的要求，是适用于磁共振成像的一种普遍方法及装置。【专利说明】一种实现发射源和接收源相位同步的方法及装置
本专利技术涉及磁共振成像领域，具体涉及一种在磁共振成像中实现发射源和接收源相位同步的方法及装置。
技术介绍
发射装置和接收装置是磁共振谱仪的两个重要组成部分，发射装置用来发生射频脉冲以激发样品产生磁共振信号，接收装置用来采集磁共振信号。在现代化磁共振谱仪中，发射装置和接收装置通常均采用直接数字式频率合成器(DirectDigitalSynthesizer,DDS)分别实现发射调制的频率源(以下简称为发射源)和接收解调的频率源(以下简称为接收源)，解调后磁共振信号的相位取决于发射源相位(以下简称为发射相位)和接收源相位(以下简称为接收相位)的差。在常规的磁共振波谱仪中，发射频率和接收频率总是保持一致，因此发射相位和接收相位可以维持固定相位差即相位同步，这样接收得到的磁共振信号的相位是稳定的。但在磁共振成像中，为了进行多层面的选择性激发，发射源需要在扫描过程中反复进行频率切换(用于选择性激发不同的层面)，而接收源在信号采集时保持拉莫频率不变，因此发射源和接收源在多层面激发的序列扫描中难以保证相位同步关系，这样接收得到的磁共振信号的相位就会产生波动，从而影响信号累加和相位梯度编码的正确性。在多层面激发成像中，为了实现发射源和接收源之间的相位同步关系，通常采用一种叫做“频率回绕(Frequencyrewinding)”的技术。为了简化说明,选择激发两个层面，相位编码为两次，每个层面在不同相位编码下采集一个回波。如图1所示，接收频率始终固定为《o，设在第一个相位编码(PEl)期间从时刻起发射源从初始选层频率Wtl切换至下一个选层频率《 i A J，`那么在时刻发射相位会超前接收相位，超前的相位为(CO「CO。)X (^-^上在^时刻起将发射频率从％切换至回绕频率(?/〈CO。)，如果满足条件(c^-wCI)X(Ia2-1ai) = Otl-W/) X (ty-tu),那么在tu时刻接收相位会恰好和发射相位保持一致。这样在第二个相位编码(PE2)期间，当发射频率从时刻起切换回初始选层频率后，发射源和接收源仍然可以保持固定的相位差，因此在数据采集时可以保证回波信号具有正确的相位。否则，即使不加相位编码梯度，相同层面的不同回波也会具有不同的相移，则无法进行正确的相位编码操作。在实际的多层面成像扫描中，发射源可以经过多次切换回绕频率以实现发射和接收的相位同步。该方法虽然有效，但是需要精确计算回绕频率或回绕延时，还要在序列执行过程中多次插入额外的回绕延时，增加了脉冲序列设计复杂度和执行的时间。李鲠颖等人提出另一种“快速频率切换(Fast_frequencyswitching,FFS)”的方法(中国专利 ZL200410053153.9 ;中国专利 ZL200610116891.2 ；NingRuipeng, DaiYidong, YangGuang，LiGengying，Adigitalreceiverwithfastfrequency-andgain-switchingcapabiIitiesforMRI systems, Magn.Reson.Mater.Phy.，2009，22:333-342)。如图 2 所不，当 PEl 期间需要选层脉冲激发时，该方法在时刻将接收频率切换至和发射频率相同的频率Co1,而在信号解调前(如在时刻)再把发射频率和接收频率同时切换至拉莫频率Otl，这样当PE2期间，发射和接收频率又会在t2:1时刻同时切换至同一个选层频率，因此，理论上，发射源和接收源可以在序列执行的过程中始终保持同频和同步，从而保证发射源和接收源具有固定的相位差。但是该方法仍然依赖于发射源和接收源的频率关系，在实际操作中，难以保证发射源和接收源能够严格地保证同步更新，需要在解调后将发射和接收频率同步回绕至初始频率对更新延时进行补偿。此外，在偏中心采集和多次频率连续切换的情况下，发射和接收之间频率更新的延时会导致不同层面的回波初始相位产生误差。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的是提供一种在磁共振成像中实现发射源和接收源相位同步的方法及装置，特别对于多层面(mult1-slice)扫描序列、偏中心视野(off-center FOV)扫描序列以及采用相位循环(phasecycling)技术的扫描序列，能够保证其接收信号具有正确的相位信息。为了实现上述目的，本专利技术由以下技术方案完成:一种实现发射源和接收源相位同步的方法，包括以下步骤:I)在执行脉冲序列前，产生与待成像物的拉莫频率同频的参考频率源(以下简称为参考源)，并实时地输出其相位；2)在执行脉冲序列期间，在发射源产生选层激发脉冲前，将发射相位切换为当前参考源输出相位，作为发射初相位；在接收源解调信号前将接收相位切换为当前参考源输出相位，作为接收初相位；所述发射源产生选层激发脉冲和所述接收源解调信号之间的延时为固定值。进一步地，上述脉冲序列由磁共振谱仪产生，具体说是由磁共振谱仪的序列管理器产生的,磁共振谱仪在工作时,通过执行脉冲序列，并根据序列设定的时序产生射频脉冲信号，梯度波形信号，和采集磁共振信号的一系列物理过程；发射源和接收源在磁共振谱仪执行脉冲序列的过程中分别对射频脉冲信号进行调制和对磁共振接收信号进行解调。进一步地，所述参考源在可编程逻辑器件中采用数字频率合成DDS技术产生。进一步地，步骤I)中，输出参考源的相位至磁共振谱仪的外部总线控制器，当需要产生相位切换的时候由外部总线控制器输出至外部总线接口上。在发射相位和接收相位设置之前均需要将发射源NCO (数字控制振荡器)和接收源NCO的相位累加器清零，发射相位设置前从参考源获取参考相位并与预先设定的相位偏移量相加得到新的发射初相位，并置入发射源NCO的相位累加器中并更新；接收相位设置前从参考源获取参考相位并与预先设定的相位偏移量相加得到新的接收初相位，并置入接收源NCO的相位累加器中并更新。由于选层激发脉冲前发射相位和信号解调前接收相位均基于同一个参考相位，因此只要保证选层激发脉冲和信号解调之间的延时是固定值，就能使发射源和接收源实现相位同步关系。一种实现发射源和接收源相位同步的装置，包括:发射源，所述发射源包括第一可编程逻辑器件、数模转换器及其外围电路；接收源，所述接收源包括第二可编程逻辑器件、模数转换器及其外围电路；和序列控制电路，所述序列控制电路包括第三可编程逻辑器件和序列管理器；所述第一可编程逻辑器件、第二可编程逻辑器件、第三可编程逻辑器件通过直接数字频率合成技术分别实现本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汤伟男，高家红，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：
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