一种集成式数字化核磁共振成像谱仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种集成式数字化核磁共振成像谱仪。包括集成设置的FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)，嵌入式控制系统电路，射频信号发射外围模拟电路，核磁共振信号接收外围模拟电路，梯度外围模拟电路以及存储电路。本实用新型专利技术能够解决多子卡拼接导致的各子卡之间的时序和相位关系难以控制的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种集成式数字化核磁共振成像谱仪
本技术涉及核磁共振
，具体涉及一种集成式数字化核磁共振成像谱仪。
技术介绍
磁共振成像(MRI)技术作为一种能反映多维信息的无损伤的诊断手段，在医学病理诊断和基础科学研究方面得到了广泛的应用。核磁共振谱仪是核磁共振成像系统中的核心部件，其主要作用是实时控制脉冲序列的发射和磁共振信号的接收。核磁共振成像谱仪主要包括：嵌入式控制系统，梯度模块，射频模块，核磁共振信号接收模块以及序列控制模块。由于早期芯片集成度不高，每个功能模块电路占用较大面积，核磁共振成像谱仪厂商设计谱仪采用多子卡拼接的结构。每个功能模块对应一块子卡，由主控卡控制各个子卡协同工作。各个子卡之间通过背板传输信号，传输方式包括：并行总线，串行总线以及面向仪器系统的PXI总线。谱仪是一种对实时性和相位精确性要求非常高的设备，需要梯度、射频发射以及信号接收模块之间精准控制。而多子卡拼接的结构面对这种应用存在诸多问题。这种各子卡之间的时序和相位关系难以控制，用户不得不在后期进行各种测量后想办法补偿精度，但效果欠佳。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术公开一种集成式数字化核磁共振成像谱仪，能够解决多子卡拼接导致的各子卡之间的时序和相位关系难以控制的问题。为实现以上目的，本技术通过以下技术方案予以实现：一种集成式数字化核磁共振成像谱仪，包括集成设置的FPGA，用于控制序列时序并处理数据；嵌入式控制系统电路，用于解析接收的上位机指令并转发至所述FPGA，所述嵌入式控制系统电路和所述FPGA连接；射频信号发射外围模拟电路，用于接收所述FPGA生成的发射数字波形信号，进行二次调制并转换生成模拟信号，所述射频信号发射外围模拟电路和所述FPGA连接；核磁共振信号接收外围模拟电路，用于放大、滤波核磁共振模拟信号并转换为数字信号后转发至所述FPGA，所述核磁共振信号接收外围模拟电路和所述FPGA连接；梯度外围模拟电路，用于接收所述FPGA生成的梯度数字波形信号并转换生成模拟信号，所述梯度外围模拟电路和所述FPGA连接。优选的技术方案，所述FPGA包括嵌入式控制系统接口电路、用于接收解析的上位机指令；射频信号发射数字电路、用于发出射频同步控制信号；核磁共振信号接收数字电路、用于接收数字化后的核磁共振信号；梯度数字电路，用于发出梯度同步控制信号；用于控制序列时序的序列控制电路，所述序列控制电路分别和所述嵌入式控制系统接口电路、所述射频信号发射数字电路、所述核磁共振信号接收数字电路、所述梯度数字电路连接。进一步优选的技术方案，所述射频信号发射外围模拟电路包括用于二次调制发射信号的二次调制电路、用于生成模拟信号的DAC数模转换电路，所述二次调制电路和所述序列控制电路的射频同步控制信号连接。进一步优选的技术方案，所述DAC数模转换电路包括两个设置为两通道的DAC数模转换电路。优选的技术方案，所述核磁共振信号接收外围模拟电路包括接收信号放大电路、带通滤波电路以及模数转换电路。进一步优选的技术方案，所述接收信号放大电路设置有八个转换端口，以采集八通道核磁共振信号。优选的技术方案，所述梯度外围模拟电路包括X、Y、Z、B0共4个梯度通道的数模转换电路。本技术公开一种集成式数字化核磁共振成像谱仪，具有以下优点：采用了SoC的设计理念，使用大规模FPGA芯片，将时序控制、数据处理以及数字变频、相位精确控制功能集成到单片FPGA上实现，从而有效提高了时序精度和相位精度，同时避免了多板总线连接方式造成的结构设计复杂，提高了系统集成度，实现了在1U机箱内支持2发射通道，8接收通道功能。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是FPGA芯片电路框图；图2是本技术实施例的结构框图具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术实施例所述一种集成式数字化核磁共振成像谱仪，包括集成设置的FPGA，用于控制序列时序并处理数据；嵌入式控制系统电路，用于解析接收的指令并转发至所述FPGA，所述嵌入式控制系统电路和所述FPGA连接；射频信号发射外围模拟电路，用于接收所述FPGA生成的发射数字波形信号，进行二次调制并转换生成模拟信号，所述射频信号发射外围模拟电路和所述FPGA连接；核磁共振信号接收外围模拟电路，用于放大、滤波核磁共振模拟信号并转换为数字信号后转发至所述FPGA，所述核磁共振信号接收电路和所述FPGA连接；梯度外围模拟电路，用于接收所述FPGA生成的梯度数字波形信号并转换生成模拟信号，所述梯度外围模拟电路和所述FPGA连接。为了提高时序精度和相位精度，所述FPGA包括用于控制序列时序的序列控制电路，所述序列控制电路分别和所述嵌入式控制系统接口电路、所述射频信号发射数字电路、所述核磁共振信号接收数字电路、所述梯度数字电路，所述射频信号发射外围模拟电路连接。从而实现对时序的控制，保证时序和相位的有效控制。为了实现射频信号的同步发出，所述射频信号发射数字电路包括发射信号基础波形生产电路、内插滤波电路、第一次数字调制电路。所述发射信号基础波形生成电路、第一次数字调制电路和所述序列控制电路的射频同步信号连接。所述射频信号发射外围模拟电路包括用于二次调制发射信号的二次调制电路和生成模拟信号的DAC数模转换电路，所述二次调制电路和所述序列控制电路的射频同步信号连接。可以理解的，在本实施例中，所述DAC数模转换电路包括两个设置为两通道的DAC数模转换电路。在序列控制电路的射频同步信号控制下，在射频信号发射数字电路中，射频信号发射数字电路实现射频信号基础波形的生成，并对数字波形信号进行第一次调制；在射频信号发射外围模拟电路中，二次调制电路实现对数字波形信号进行二次调制，将载波频率变换到核磁共振系统频率，然后经过DAC数模转换成模拟信号，调整射频波形模拟信号强度到期望值，最后从谱仪射频端口输出到射频放大器。为了提高核磁共振信号接收电路的接收能力，所述核磁共振信号接收外围模拟电路包括接收信号放大电路、带通滤波电路以及模数转换电路。可以理解的，在本实施例中，所述接收信号放大电路设置有八个转换端口，以采集八通道核磁共振信号。为了实现核磁共振信号的同步接收，所述核磁共振信号接收数字电路包括下变频电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成式数字化核磁共振成像谱仪，其特征在于：包括集成设置的/nFPGA，用于控制序列时序并处理数据；/n嵌入式控制系统电路，用于解析接收的上位机指令并转发至所述FPGA，所述嵌入式控制系统电路和所述FPGA连接；/n射频信号发射外围模拟电路，用于接收所述FPGA生成的发射数字波形信号，进行二次调制并转换生成模拟信号，所述射频信号发射外围模拟电路和所述FPGA连接；/n核磁共振信号接收外围模拟电路，用于放大、滤波核磁共振模拟信号并转换为数字信号后转发至所述FPGA，所述核磁共振信号接收外围模拟电路和所述FPGA连接；/n梯度外围模拟电路，用于接收所述FPGA生成的梯度数字波形信号并转换生成模拟信号，所述梯度外围模拟电路和所述FPGA连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种集成式数字化核磁共振成像谱仪，其特征在于：包括集成设置的
FPGA，用于控制序列时序并处理数据；
嵌入式控制系统电路，用于解析接收的上位机指令并转发至所述FPGA，所述嵌入式控制系统电路和所述FPGA连接；
射频信号发射外围模拟电路，用于接收所述FPGA生成的发射数字波形信号，进行二次调制并转换生成模拟信号，所述射频信号发射外围模拟电路和所述FPGA连接；
核磁共振信号接收外围模拟电路，用于放大、滤波核磁共振模拟信号并转换为数字信号后转发至所述FPGA，所述核磁共振信号接收外围模拟电路和所述FPGA连接；
梯度外围模拟电路，用于接收所述FPGA生成的梯度数字波形信号并转换生成模拟信号，所述梯度外围模拟电路和所述FPGA连接。


2.根据权利要求1所述集成式数字化核磁共振成像谱仪，其特征在于：所述FPGA包括
嵌入式控制系统接口电路、用于接收解析的上位机指令；
射频信号发射数字电路、用于发出射频同步控制信号；
核磁共振信号接收数字电路、用于接收数字化后的核磁共振信号；
梯度数字电路，用于发出梯度同步控制信号；
用于控制序列时序的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵科，吴端，
申请(专利权)人：合肥菲特微电子技术有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34