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数字化磁共振成像射频接收机的研制

吴鸣鸣  
【摘要】: 磁共振成像(MRI)射频接收机的作用是最大限度不失真地接收经过射频线圈检测放大后的磁共振信号,并对信号进行处理以获得临床所需要的图像。它直接关系到磁共振成像的质量,是系统的一个核心部件。本文以0.35T开放型永磁磁共振系统SIEMENS Magnetom C!为平台,研制了一种数字化的射频接收机:它首先采用高速ADC技术完成了位于射频波段的磁共振信号的直接采样,同时通过FPGA实现了采样的时序控制和数据缓存。然后在软件上利用算法对数字化磁共振信号进行正交解调、滤波及其图像重建,获得了较好的图像质量。实验证明该设计在提高接收机的性能的同时,简化结构并降低成本。 论文的主要内容如下: 1.磁共振成像的原理及成像时由磁共振成像序列控制的空间定位过程。 2.磁共振成像系统的组成及工作机制。通过控制子系统的工作流程阐述了系统各部分的作用及关系,并重点分析了射频子系统,讲述了数字接收机前级的射频线圈的设计。 3.数字化射频接收机硬件设计以实现对射频磁共振信号的高速采集,包含的设计模块:基于国家半导体(NS)公司的ADC14NY040的直接射频采样电路、基于Xilinx公司的Virtex-4 FPGA的数据缓存及时序控制、接收机与磁共振系统的同步设计。 4.算法实现数字化射频磁共振信号的解调及图像重建:利用数字正交检波算法、数字低通滤波得到磁共振成像的K空间数据,采用二维傅立叶变换法进行图像重建,得到高质量图像。


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