專利名稱：一種基于PXI/PXIe總線的數(shù)字化磁共振成像譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種磁共振儀器，尤其是一種基于PXI/PXIe總線的數(shù)字化磁共振成像譜儀。
背景技術(shù)：
磁共振成像(MRI)技術(shù)是一種沒有電離輻射的，能夠獲得多方位圖像的檢測手段， 在醫(yī)療、化工等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。磁共振譜儀是磁共振成像設(shè)備中的信號生成和處理單元。磁共振譜儀的主要功能有發(fā)射和接收射頻(RF)信號，發(fā)送梯度信號，對各信號的時序、 幅度、相位等進(jìn)行控制，分析處理數(shù)據(jù)并生成圖像。傳統(tǒng)磁共振譜儀的RF脈沖和梯度脈沖采用模擬控制，導(dǎo)致譜儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、系統(tǒng)昂貴、系統(tǒng)靈活性差等缺點，將逐漸被市場淘汰。面向儀器系統(tǒng)的PCI擴(kuò)展(PXI)系統(tǒng)是一種被工業(yè)界廣泛接受的測試測量儀器系統(tǒng)平臺。PXI系統(tǒng)由PXI機(jī)箱、控制器和外圍模塊構(gòu)成。PXI系統(tǒng)采用PXI/PXIe總線，具有專用的同步總線，能夠提供優(yōu)越的同步性能。外圍模塊可以靈活采用支持PXI的現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)板卡，搭建面向各種應(yīng)用的測試測量儀器。
發(fā)明內(nèi)容為了克服傳統(tǒng)磁共振成像譜儀的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、系統(tǒng)昂貴、靈活性差等缺點，本實用新型的目的在于提出一種基于PXI/PXIe總線的數(shù)字化磁共振成像譜儀。該譜儀基于PXI系統(tǒng)搭建，采用FPGA生成射頻信號和梯度信號。系統(tǒng)基于軟件實現(xiàn)數(shù)字上下變頻，實現(xiàn)了載波相位的精確控制，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少了模擬干擾，方便了系統(tǒng)修改和升級。本實用新型提出的PXI/PXIe總線的數(shù)字化磁共振成像譜儀，由PXI機(jī)箱1、控制器 2、射頻信號收發(fā)模塊3和梯度信號發(fā)生模塊4組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。PXI機(jī)箱1內(nèi)部含有PXI/PXIe總線，控制器2后端連接至PXI機(jī)箱1的PXI/PXIe總線；射頻信號收發(fā)模塊3 后端連接PXI/PXIe總線，前端射頻輸出連接MRI設(shè)備的射頻放大器輸入端，前端射頻輸入連接MRI設(shè)備的射頻輸出端；梯度信號發(fā)射模塊4后端連接PXI/PXIe總線，前端的三個梯度信號輸出連接至MRI設(shè)備的梯度放大器輸入端。本實用新型中，模塊間的同步采用PXI/PXIe總線的觸發(fā)線，從而實現(xiàn)了模塊間信號精確的時間同步。本實用新型中，射頻信號的數(shù)字上下變頻模塊能夠指定載波相位并進(jìn)行重置，從而能夠?qū)崿F(xiàn)載波相位的精確控制。本實用新型中，所述PXI機(jī)箱1內(nèi)部含有PXI/PXIe總線，實現(xiàn)譜儀系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸、觸發(fā)信號的傳遞。本實用新型中，所述控制器2運(yùn)行譜儀控制模塊、實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的配置、生成射頻發(fā)射信號及梯度發(fā)射信號、分析射頻接收信號并生成圖像。本實用新型中，所述射頻信號收發(fā)模塊3接收控制器命令、將基帶射頻信號進(jìn)行數(shù)字信號處理、發(fā)射射頻信號、接收射頻信號、對接收射頻信號進(jìn)行數(shù)字信號處理，并將數(shù)據(jù)上傳給控制器。本實用新型中，所述梯度信號發(fā)生模塊4接收控制器命令、生成三路梯度信號波形并發(fā)射三路梯度信號。本實用新型的有益效果是采用模塊化儀器構(gòu)建，系統(tǒng)的搭建和配置靈活；采用 PXI/PXIe總線觸發(fā)，提升了模塊間的同步性能；采用FPGA實現(xiàn)信號的變頻、濾波、重采樣， 充分發(fā)揮軟件無線電的優(yōu)勢，方便系統(tǒng)的修改和升級；采用軟件數(shù)字上下變頻技術(shù)，保證了發(fā)送和接收載波相位的精確控制。

圖1是本實用新型譜儀的構(gòu)成圖。圖2是本實用新型射頻模塊FPGA中的信號處理流程圖。圖中標(biāo)號1為PXI機(jī)箱，2為控制器，3為射頻信號收發(fā)模塊，4為梯度信號發(fā)生模塊。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。實施例1 將下列各部件按圖1所示方式連接，該領(lǐng)域技術(shù)人員均能順利實施。PXI 機(jī)箱1采用PXIe-IOe^機(jī)箱，其背板總線為PXIe總線。控制器2采用PXIe_8130控制器。 射頻信號收發(fā)模塊3采用PXIe-7962R+NI-5781的組合，其中PXIe_7962R為FPGA模塊，實現(xiàn)信號的生成、濾波和上下變頻，NI-5781為PXIe-7962R的適配器模塊，實現(xiàn)收發(fā)射頻信號數(shù)字到模擬和模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換。梯度信號發(fā)生模塊4采用PXI-78MR，實現(xiàn)三個梯度信號的生成和輸出。射頻信號收發(fā)模塊3具體數(shù)字信號處理流程如圖2所示，射頻基帶波形在 PXIe-7962R的FPGA中經(jīng)過了有限沖擊響應(yīng)(FIR)濾波器、級聯(lián)積分梳狀(CIC)濾波器、數(shù)字上變頻(DUC)處理，最后通過NI-5781中數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換(DAC)后輸出。射頻接收信號經(jīng)過NI-5781中模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)后，在PXIe_7962R的FPGA中經(jīng)過數(shù)字下變頻(DDC)Jl 聯(lián)積分梳狀(CIC)濾波器、有限沖擊響應(yīng)(FIR)濾波器后，將信號上傳至控制器2進(jìn)行圖像處理。
權(quán)利要求1. 一種基于PXI/PXIe總線的數(shù)字化磁共振成像譜儀，由PXI機(jī)箱(1)、控制器(2)、 射頻信號收發(fā)模塊⑶和梯度信號發(fā)生模塊⑷組成，其特征在于PXI機(jī)箱⑴內(nèi)部含有 PXI/PXIe總線，控制器(2)后端連接至PXI機(jī)箱(1)的PXI或PXIe總線；射頻信號收發(fā)模塊(3)后端連接PXI/PXIe總線，前端射頻輸出連接MRI設(shè)備的射頻放大器輸入端，前端射頻輸入連接MRI設(shè)備的射頻輸出端；梯度信號發(fā)射模塊(4)后端連接PXI/PXIe總線，前端的三個梯度信號輸出連接至MRI設(shè)備的梯度放大器輸入端。
專利摘要本實用新型涉及一種基于PXI/PXIe總線的數(shù)字化磁共振成像譜儀，由PXI機(jī)箱、控制器、射頻信號收發(fā)模塊、梯度信號發(fā)生模塊構(gòu)成。由PXI機(jī)箱、控制器、射頻信號收發(fā)模塊和梯度信號發(fā)生模塊組成，PXI機(jī)箱內(nèi)部含有PXI/PXIe總線，控制器后端連接至PXI機(jī)箱的PXI或PXIe總線；射頻信號收發(fā)模塊后端連接PXI/PXIe總線，前端射頻輸出連接MRI設(shè)備的射頻放大器輸入端，前端射頻輸入連接MRI設(shè)備的射頻輸出端；梯度信號發(fā)射模塊后端連接PXI/PXIe總線，前端的三個梯度信號輸出連接至MRI設(shè)備的梯度放大器輸入端。本實用新型基于模塊化儀器思想設(shè)計、通過FPGA技術(shù)開發(fā)完成，由軟件實現(xiàn)數(shù)字變頻，能夠精確控制射頻信號載波相位，滿足了磁共振成像的需求。該譜儀功能模塊清晰，減少了硬件設(shè)計復(fù)雜度，代表了新型譜儀的發(fā)展方向。
文檔編號G01R33/20GK202196163SQ20112032660
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者何婷婷, 左中梁, 邵暉, 金瑋, 陳柯 申請人:上海聚星儀器有限公司