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電子發燒友網>嵌入式技術>嵌入式操作系統> - 利用高性能ADC打造新的磁共振成像發送/接收架構

- 利用高性能ADC打造新的磁共振成像發送/接收架構

靜態磁場

  MRI成像需要把病人置于強磁場內,形成有序的氫原子核。通常有三種方法產生磁場:固定磁鐵、磁阻(電流通過傳統的線圈)、超導磁鐵。固定磁鐵和磁阻產生的磁場強度一般限制在0.4T以下,無法達到高分辨率圖像所要求的場強。因此,大多數高分辨率成像系統采用超導磁鐵。超導磁鐵體積大且結構復雜,需要把線圈浸入液態氦中,使溫度保持在絕對零度附近。

  利用上述方法產生的磁場不僅需要保持較高的場強,還要求在空間上保持均勻,在一定時間內保持穩定。典型成像系統中,要求在成像區域內場強變化小于10ppm。為了達到如此高的精度,絕大多數系統會產生一個弱場強的靜態磁場,利用特殊的勻場線圈對超導磁場進行微調,以保持磁場的均勻性。

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梯度磁場

  為了生成圖像,MRI系統必須首先在2D平面激發人體內的氫原子,然后確定那些恢復到靜態磁場時處于同一平面的原子核的位置。這兩項工作由梯度線圈完成,產生場強隨位置線性變化的磁場。由此,氫原子的共振頻率還在一定程度上與空間位置有關。改變激發脈沖的頻率控制需要激發的人體區域,當激發原子核恢復到靜態時,其位置仍然可以由RF激發脈沖的頻率和相位信息確定。

  MRI系統必須具備x、y、z梯度線圈在產生三維的梯度磁場,由此創建病人身體內部不同平面的圖像切片。每個梯度磁場和激勵脈沖必須進行適當的排序或定時控制,以便對每組圖像數據進行組合成像。例如,在z軸方向作用一個梯度磁場,可以改變共振頻率,以產生該平面的2D切片圖像。由此可見,2維平面的成像位置受控于激勵信號頻率的變化。激發過程結束后,在x軸方向產生適當的梯度變化,當原子核恢復到靜態位置時可以按照空間改變原子核的共振頻率。該信號的頻率信息能夠用來定位原子核在x軸方向的位置。同樣,在y軸方向作用適當的梯度磁場能夠在空間上改變共振信號的相位,用于檢測原子核在y軸方向的位置。按照適當的順序,以適當的頻率產生梯度磁場和RF激勵信號,MRI系統即可構建人體的3D圖像。

  為了達到所要求的圖像質量和幀率,MRI成像系統的梯度線圈必須能夠快速改變靜態磁場的強度,使成像區域的場強變化大約5%。系統需要高壓(工作在幾千伏特)、大電流(幾百安培)驅動產生梯度磁場的線圈。在滿足大功率需求的同時還要確保低噪聲和高穩定性,線圈中的任何電流擾動都會導致RF拾取信號中的噪聲,從而直接影響到圖像信號的完整性。

?????? 為了區分不同類型的人體組織,MRI系統對接收信號的幅度進行分析。被激發的原子核連續輻射信號,直到將激發期間所吸收的能量完全釋放掉。指數衰減信號的時間常數通常在幾十毫秒到1秒;恢復時間是場強的函數,并取決于不同類型的人體組織。利用時間常數的變化可以識別出人體組織的類型。

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發送/接收線圈

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  發送和接收線圈用于激勵氫原子并接收原子核恢復產生的信號,這些線圈必須針對特殊的人體部位進行成像優化,這就需要系統能夠靈活地配置線圈。針對需要成像的人體部位,可以使用獨立的發送和接收線圈,也可以使用組合在一起的發送/接收線圈。此外,為了提高圖像的采集次數,MRI系統使用多路發送/接收線圈并行工作,獲取更多的信息,當然,這需要借助線圈位置的空間相關性。

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RF接收器

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  RF接收器用于處理來自接收線圈的信號。目前,多數MRI系統具有6路或更多通道的接收器,處理來自多路線圈的信號。信號的頻率范圍大約分布在1MHz至300MHz,頻率范圍在很大程度上取決于靜態磁場的強度。接收信號的帶寬很窄,通常小于20kHz,與梯度磁場的強度有關。

  傳統的MRI接收器配置包含一個低噪聲放大器(LNA),隨后接混頻器。混頻器進行信號混頻,把有用信號變頻到較低中頻,然后經過12位至16位高分辨率、低速模/數轉換器(ADC)轉換成數字信號。采用這種接收架構,ADC可以工作在1MHz以下的采樣率。由于帶寬需求較低,可以利用單片高于1MHz至5MHz采樣率的ADC,通過多路復用器以時分復用形式轉換多路信號。高性能ADC的出現造就了新的接收器架構。可以利用寬帶、采樣率高達100MHz的12位至16位高分辨率ADC直接對信號進行采樣,從而省去接收通道的模擬混頻器。

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發送器

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  MRI發送器產生激發氫原子的RF脈沖,激發脈沖的頻率范圍和梯度磁場強度取決于成像區域的寬度。典型的發射脈沖以±1kHz相當窄的帶寬產生輸出信號。需要時域波形產生該窄帶信號,類似于傳統的同步信號。該波形通常在基帶以數字形式產生,然后經過混頻器變頻到適當的中心頻率。傳統的發送機制需要低速數/模轉換器(DAC),產生基帶波形,該信號的帶寬非常窄。同樣,利用新一代DAC技術可以改善傳統的發送器架構。通過高速、高分辨率DAC可以直接產生高達300MHz的RF發射脈沖。在數字域即可產生整個頻帶的波形并進行上變頻。

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圖像信號處理

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  按照k間隔采集頻率和相位信號,處理器/計算機計算k間隔采集數據的2維傅立葉變換,生成圖像信號。

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2018-08-09 14:35:194577

Facebook利用AI將磁共振成像時間縮短至5分鐘

Facebook的人工智能(AI)實驗室正與紐約大學醫學院合作,嘗試將核磁共振成像(MRI)的檢查速度提高10倍,假如成功的話,未來放射科醫生將在幾分鐘內就可以完成檢測。
2018-08-23 16:22:443143

9.4T核磁共振成像系統:在醫學上的應用價值無可替代,我國目前仍處于科研階段

9.4T核磁共振成像系統是目前世界上最強大的成像設備之一,在全球僅有四臺。在風景迤邐的懷柔雁棲湖畔,中國科學院大學雁棲湖校區的科研樓里,就陳列著一臺完全由中國科學院自主研發的9.4T核磁共振成像系統。
2018-08-25 10:47:005940

磁共振成像技術的發展歷程

磁共振成像(MRI,Magnetic Resonance Imaging)是利用射頻脈沖對磁場中特定原子核(通常為氫核)進行激勵,在此基礎上利用感應線圈采集信號,并傅里葉變換進行圖像重建的方法。
2019-07-07 11:27:5910438

磁共振檢查過程中的光纖溫度傳感器

磁共振成像(簡稱NMRI),又稱自旋成像,也稱磁共振成像(簡稱MRI),臺灣又稱磁振造影,香港又稱磁力共振成像,是利用磁共振(簡稱NMR)原理,依據所釋放的能量在物質內部不同結構環境中不同的衰減
2020-05-11 14:52:401153

磁共振檢查過程中的溫度監控的光纖溫度傳感器

磁共振成像(簡稱NMRI),又稱自旋成像,也稱磁共振成像(簡稱MRI),臺灣又稱磁振造影,香港又稱磁力共振成像,是利用磁共振(簡稱NMR)原理,依據所釋放的能量在物質內部不同結構環境中不同的衰減
2020-05-16 09:43:062581

醫療電子領域中,磁共振成像是必不可少的環節

醫療電子領域中,磁共振成像是必不可少的環節。早在上世紀末,磁共振成像系統成就了醫學影像的重大突破,成為繼X光胸片、CT之后的第三大診斷儀器。磁共振成像系統因影像更精準、更清晰,很快就成為了臨床醫學的新寵。如今,廣泛用于腫瘤、骨科、腦血管疾病等病癥診斷中。
2020-06-11 10:50:371099

如何使用核磁共振實現邊限振蕩器電路的設計

,使人體內某種原子核產生核磁共振,設法檢測出某一層面內的核磁共振信號。然后由計算機處理成像共振像表現的就是人體中核磁共振參數的空間分布,利用多種技術和方法,可以反映不同的信息內容,提供人體內部許多其他CT 像
2020-09-25 10:44:0010

基于磁共振成像的心房顫動新療法

研究人員開發了一種基于磁共振成像的新療法來探測和評估經歷了心房顫動治療的患者在左心房壁上的傷害
2020-07-21 15:03:59590

Facebook推AI系統加快核磁共振(MRI)成像4倍

你應該看到過這種情況:各大醫院中,核磁共振(MRI)檢查室門口總是坐滿了排隊的人。甚至在很多三甲醫院預約一個 MRI 需要等一周以上。
2020-08-25 10:15:361900

深圳先進院在磁共振快速三維成像研究中取得新進展

此外,波浪雞尾酒技術使用波浪梯度的零階矩不為“零”,用于加速平衡穩態自由旋進(bSSFP)序列時,導致帶狀偽影,從而限制其在磁共振心血管成像等領域的推廣。
2020-10-20 10:27:531992

高級磁共振快速三維成像技術走向臨床應用

此外,波浪雞尾酒技術使用波浪梯度的零階矩不為“零”,用于加速平衡穩態自由旋進(bSSFP)序列時,導致帶狀偽影,從而限制其在磁共振心血管成像等領域的推廣。針對該問題,研究人員提出零階矩等于“零”的截斷式波浪梯度技術
2020-11-03 14:50:122731

全球磁共振成像系統市場規模逐年增長,三大巨頭占據八成市場份額

從上世紀50年代誕生以來,磁共振成像(MRI)技術經過了不同的發展階段。1984年,美國FDA批準醫用磁共振成像設備用于臨床,醫用磁共振設備市場開始迅速發展。目前,MRI技術已經成為醫學影像技術中一
2020-11-09 16:12:534833

超導磁共振成像設備以進口貿易為主,2020年德國是主要進口市場

超導磁共振成像系統(設備)屬于我國第三類醫療器械,是高端高值的醫療器械產品之一。2017-2019年,我國超導磁共振設備行業進出口總額增長,貿易逆差波動下降。在不考慮零部件產品的情況下,2020
2020-11-11 15:41:554797

光纖溫度傳感器在核磁共振設備工作過程人體溫度監控中的應用

磁共振成像(簡稱NMRI),又稱自旋成像,也稱磁共振成像(簡稱MRI),臺灣又稱磁振造影,香港又稱磁力共振成像,是利用磁共振(簡稱NMR)原理,依據所釋放的能量在物質內部不同結構環境中不同的衰減
2020-12-29 11:03:471735

利用磁共振含油率測量儀來提升樣品的質量

托普云農的核磁共振含油率測定儀檢測其含油率,利用該儀器進行檢測的好處是不會對作物種子造成破壞,也不需要大量的輔助試劑,是現代農業值得推廣的一種檢測儀器。 核磁共振含油率測量儀是利用磁共振技術,直接測量樣品中液
2021-02-26 13:54:07683

什么是核磁共振含油率測定儀,它的作用是什么

HCY-20核磁共振含油率測定儀也叫核磁共振含油率測量儀,是由托普云農研發供應的,該儀器是專業用于含油作物及其加工進行油量檢測,具有效率高、環保、節省費用,精度高、穩定性好,電腦式操作等優點
2021-03-04 14:37:491368

醫學影像技術:核磁共振成像與超聲波成像資料下載

電子發燒友網為你提供醫學影像技術:核磁共振成像與超聲波成像資料下載的電子資料下載,更有其他相關的電路圖、源代碼、課件教程、中文資料、英文資料、參考設計、用戶指南、解決方案等資料,希望可以幫助到廣大的電子工程師們。
2021-04-23 08:51:5629

可實現性能與效率平衡的磁共振成像重構算法

傳統壓縮感知磁共振成像重構算法基于先驗構造與迭代求解,通常具有很低的計算效率,近期提岀的深度方法依賴訓練數據與結構設計,因此泛化能力差。針對兩者的問題,提出一種高效魯棒的重構算法以實現性能與效率
2021-06-21 14:26:0821

基于結構補償配準的胸部多模磁共振圖像

基于結構補償配準的胸部多模磁共振圖像
2021-06-25 17:15:1521

14T核磁共振成像超導磁體運行電源拓撲結構設計

14T核磁共振成像超導磁體運行電源拓撲結構設計
2021-06-28 15:35:2119

東軟醫療重磅首發NeuMR Rena盛名磁共振平臺級產品

6月,東軟醫療歷經六年打造的全新一代平臺級產品NeuMR Rena盛名磁共振重磅首發!十余位全國放射大咖云端點贊「國潮」,十余萬行業人士在線見證盛舉。
2022-06-20 16:05:212926

高精度電流傳感器在核磁共振MRI中的應用

MRI也就是核磁共振成像,英文全稱是:Magnetic Resonance Imaging。核磁共振是一種物理現象,作為一種分析手段廣泛應用于物理、化學生物等領域。MRI通過對靜磁場中的人體施加某種
2023-06-13 13:35:45422

虹科案例|全腦皮層熒光Ca2+成像和全腦功能磁共振成像系統

的多模態成像系統。本研究提出了一種在小鼠體內同時進行Ca2+和功能性磁共振成像(fMRI)的系統。通過基因編碼或病毒介導的Ca2+指標表達,可以使用寬視野“介觀”C
2021-09-14 18:40:43430

7T超高場無液氦磁共振成像系統通過鑒定

該成果由中國科學院院士、電工所研究員王秋良團隊完成。團隊面向超高場無液氦磁共振成像重大需求,開展了超導磁體傳導冷卻、超導勻場線圈精準調控、梯度線圈工程優化和超高場射頻線圈設計優化等一系列關鍵技術研究
2023-08-18 15:50:23615

磁共振adc值多少正常

磁共振adc值多少正常? 磁共振ADC值多少正常? 磁共振成像(MRI)是一種非侵入性的分析技術,它可以在三維空間中觀察人體內部的軟組織結構和生理功能。磁共振ADC值(Apparent
2023-09-07 15:01:093495

磁共振adc值代表什么

磁共振adc值代表什么 磁共振ADC值代表的是MRI(磁共振成像)圖像中每個像素的信號強度。在MRI掃描中,我們可以通過磁共振ADC值的變化來檢測人體內不同類型的組織,如肌肉、骨骼、腦組織、血管等等
2023-09-07 15:01:112342

微鵝WE5018M 磁共振控制模塊

無線充微鵝WE5018M磁共振控制模塊
2022-04-08 15:07:1515

性能領先|憶聯×新華三,打造超融合架構下的高性能存儲方案

為助力企業用戶構建超融合架構的現代化數據中心,滿足業務發展需求,憶聯聯合新華三集團在超融合架構打造高性能存儲方案,以此提高數據中心的管理效率和資源利用率。一、背景介紹超融合架構是通過軟件定義計算
2023-12-27 18:21:55338

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