【技术实现步骤摘要】
本申请涉及通信，具体而言，涉及一种用于高场和超高场磁共振成像的通信系统和方法。
技术介绍
1、磁共振成像技术是一项基于核磁共振现象的先进医学影像学技术。它利用强大的静磁场和射频脉冲作用于人体内的氢原子核，使其发生共振现象。在这一过程中，氢原子核的位置、数量和周围环境都会对共振信号的特性产生影响，形成了反映组织特征的信号。这些信号通过专门的接收线圈和信号处理系统采集、处理，并转化为高分辨率的图像。
2、与磁场强度相关联的是图像的质量与清晰度。磁共振磁场的强度越高，其对组织内部微小结构和细节的感知能力就越强，图像的分辨率也随之提升。这意味着医生和研究人员可以更准确地辨识和区分组织之间的微小差异，从而为诊断和治疗提供更可靠的依据。同时，图像的清晰度也得到显著改善，使得解剖结构以及可能存在的异常更为明晰可见。
3、然而，随着磁场强度的增加，通信传输的数据量也随之增大。这是因为在更强的磁场下，产生的共振信号变得更加强烈，需要更多的数据来准确描述和呈现组织特征。这对于通信系统提出了更高的要求，需要具备更大的传输容量和更高的传输速率，以确保从磁共振谱仪到用户计算机的数据传输稳定可靠。
4、目前，主流选择的是采用搭载linux系统的嵌入式板，它基于arm处理器，具备在网络数据调度、内存管理和调试方面的便捷性。然而，针对磁共振高速的数据流，这类方法仍面临一些技术难题：(一)实时性要求：linux操作系统非实时系统，中断响应时间较长。然而，核磁信号采集通常采用高并发方式，要求更短的响应时间，因此，中断响应时延往往
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种用于高场和超高场磁共振成像的通信系统和方法，以至少解决相关技术中的通信模块难以满足高场和超高场条件下较高的数据传输速率和较大的传输容量的技术问题。
2、根据本申请实施例的一个方面，提供了一种用于高场和超高场磁共振成像的通信系统，包括：数据采集模块、fpga模块、存储器模块以及用户计算机；
3、所述数据采集模块，用于采集磁共振数据，将采集的所述磁共振数据发送到所述fpga模块；
4、所述fpga模块，用于对所述磁共振数据进行预处理；
5、所述存储器模块，用于根据预设的流水线分层调度机制，从所述fpga模块调取所述预处理后的磁共振数据并存储，将存储的磁共振数据发送到用户计算机。
6、在一个可选地实施例中，还包括：
7、以太网控制器，与所述存储器模块和所述用户计算机连接，用于为传输所述磁共振数据提供网络接口。
8、在一个可选地实施例中，所述存储器模块，包括：
9、主存储器单元，用于存储磁共振数据和程序代码；
10、微处理器单元，用于寄存器读写；
11、pru单元，用于轮询所述fpga模块；
12、中央处理器单元，用于上电后从非易失存储器单元读取程序进行初始化，从所述非易失存储器单元读取操作系统和应用程序，运行所述应用程序；
13、非易失存储器单元，用于存储系统运行所需的操作系统以及应用程序。
14、在一个可选地实施例中，所述存储器模块，还包括：
15、直接存储器访问单元、内核空间驱动程序单元以及用户空间应用程序单元。
16、在一个可选地实施例中，所述存储器模块，用于根据预设的流水线分层调度机制，从所述fpga模块调取所述预处理后的磁共振数据并存储，包括：
17、所述pru单元，轮询所述fpga模块的数据是否有效，若数据有效，获取所述fpga模块的数据，并向所述直接存储器访问单元发送数据搬运的指令；
18、所述直接存储器访问单元，接收到所述数据搬运的指令后，将磁共振数据从pru单元搬运到所述主存储器单元进行存储，并向所述内核空间驱动程序发送数据已搬运完成的指令；
19、所述内核空间驱动程序接收到所述数据已搬运完成的指令后，获取所述主存储器单元的数据，并向所述用户空间应用程序发送数据搬运的指令；
20、所述用户空间应用程序接收到数据搬运的指令后，从所述内核空间驱动程序获取数据。
21、在一个可选地实施例中，还包括：
22、所述主存储器单元向所述内核空间驱动程序反馈数据存储状态。
23、在一个可选地实施例中，还包括：
24、双端口随机存取存储器，用于作为数据上下行的交换区。
25、在一个可选地实施例中，还包括：
26、序列管理器，通过所述双端口随机存取存储器与所述fpga模块相连，用于接收所述fpga模块发送的指令、序列以及参数数据。
27、在一个可选地实施例中，所述用户计算机将指令、序列以及参数数据通过以太网控制器发送到所述存储器模块；
28、所述存储器模块将指令、序列以及参数数据发送到所述fpga模块；
29、所述fpga模块将指令、序列以及参数数据通过所述双端口随机存取存储器发送到所述序列管理器。
30、根据本申请实施例的又一方面，提供了一种用于高场和超高场磁共振成像的通信方法，包括：
31、通过数据采集模块采集磁共振数据，将采集的所述磁共振数据发送到fpga模块；
32、通过所述fpga模块，对所述磁共振数据进行预处理；
33、通过所述存储器模块以及预设的流水线分层调度机制，从所述fpga模块调取所述预处理后的磁共振数据并存储，将存储的磁共振数据发送到用户计算机。
34、本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
35、本申请实施例提供了一种用于高场和超高场的多通道磁共振成像中谱仪与计算机之间的通信系统，包括数据采集模块、fpga模块、存储器模块、用户计算机等。通过联合设计fpga模块和存储器模块，存储器模块根据预设的流水线分层调度机制，从所述fpga模块调取所述预处理后的磁共振数据并存储，有效解决了传统模式下的时延问题，提升系统实时性和数据采集效率，且能扩展传输容量，满足了高场和超高场多通道核磁信号的数据通信需求。使用linux非实时系统实现实时通信，有效解决了linux系统实时性差的问题，充分提高传输效率，降低系统时延。
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1.一种用于高场和超高场磁共振成像的通信系统，其特征在于，包括：数据采集模块、FPGA模块、存储器模块以及用户计算机；
2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述存储器模块，包括：
4.根据权利要求3所述的通信系统，其特征在于，所述存储器模块，还包括：
5.根据权利要求4所述的通信系统，其特征在于，所述存储器模块，用于根据预设的流水线分层调度机制，从所述FPGA模块调取所述预处理后的磁共振数据并存储，包括：
6.根据权利要求5所述的通信系统，其特征在于，还包括：
7.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，还包括：
8.根据权利要求7所述的通信系统，其特征在于，还包括：
9.根据权利要求8所述的通信系统，其特征在于，
10.一种用于高场和超高场磁共振成像的通信方法，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种用于高场和超高场磁共振成像的通信系统，其特征在于，包括：数据采集模块、fpga模块、存储器模块以及用户计算机；
2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述存储器模块，包括：
4.根据权利要求3所述的通信系统，其特征在于，所述存储器模块，还包括：
5.根据权利要求4所述的通信系统，其特征在于，所述存储器模块，用于根...
【专利技术属性】
技术研发人员：王为民，杨刚，任秋实，林恺昇，王缪天，卢闫晔，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：
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