专利名称:一种基于cPCI的磁共振成像系统的谱仪和磁共振成像系统的制作方法
技术领域:
本发明涉及磁共振成像及检测领域,尤其涉及一种基于cPCI的磁共振成像系统的谱仪以及具有该谱仪的磁共振成像系统。
背景技术:
磁共振(magnetic resonance, MR)是利用磁共振磁体产生的恒定磁。ü陨淦迪低澈吞荻认低车目刂疲缮淦迪低辰屑し⒑徒邮沾殴舱裥藕牛锰荻却懦《匝窘屑し⒀〔愫涂占浔嗦耄曰竦镁弑缚占湮恢眯畔⒌囊恢侄喜愠上穹椒。图1为现有的一种磁共振成像系统的示意性框图。如图1所示,磁共振成像系统 100包括扫描间110、设备间120和操作间130。扫描间110内设置有用于产生磁场的磁体 111、用于使磁场线性变化的梯度线圈112、射频发射/接收线圈113和用于承载待检测样品或待检测患者的扫描床114。设备间120内放置有梯度放大器121、射频放大器122、谱仪 123和稳压电源124。并且,在扫描间110和设备间120之间还设置有滤波器125。操作间 130内设置有操作人员操作该磁共振成像系统100的扫描工作站131。其中,谱仪123是磁共振成像系统100的核心控制部件,完成磁共振成像系统100 的主控、射频脉冲波形发生、梯度波形计算、梯度脉冲波形发生、射频信号采样、滤波和解调、系统图像信息采集以及其它辅助功能。谱仪123作为一种多种功能集于一体的电子部件,目前多采用自定义架构。但随着磁共振技术的发展和广泛使用,对谱仪123的要求越来越高,例如稳定性、产品化程度、可扩展性等。而传统谱仪在上述方面的技术瓶颈逐渐显露出来。因此,需要一种基于cPCI的磁共振成像系统的谱仪以及具有该谱仪的磁共振成像系统,以解决现有技术中存在的上述问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本发明提供了一种基于cPCI的磁共振成像系统的谱仪,所述谱仪包括cPCI主板、序列解析执行?楹凸δ苣?椋鯿PCI主板为所述序列解析执行?樘峁┐葱械男蛄谐绦颍凰鲂蛄薪馕鲋葱心?槎运鲂蛄谐绦蚪薪馕觯孕纬尚蛄兄葱惺毙蚝托蛄兄噶睿凰龉δ苣?榘ㄉ淦凳涑瞿?、梯度输出?楹褪莶杉?椋鲂蛄薪馕鲋葱心?楦菟鲂蛄兄葱惺毙颍刂扑錾淦凳涑瞿?、所述梯度输出模块和所述数据采集?椋直鹬葱邢嘤Φ男蛄兄噶。优选地,所述功能?榛拱ǜㄖδ苣?椋龈ㄖδ苣?橛伤鲂蛄薪馕鲋葱心?楦菟鲂蛄兄葱惺毙蚩刂疲杂敫ㄖ馕璞附型ㄑ。优选地,所述序列解析执行?榘ǖ谝恍蛄薪馕鲋葱心?、第二序列解析执行模块和第三序列解析执行?椋龅谝恍蛄薪馕鲋葱心?橛糜诳刂扑錾淦凳涑瞿?槭涑錾淦挡ㄐ危龅诙蛄薪馕鲋葱心?橛糜诳刂扑鎏荻仁涑瞿?槭涑鎏荻炔ㄐ危龅谌蛄薪馕鲋葱心?橛糜诳刂扑鍪莶杉?椴杉殴舱裥藕牛⒔龃殴舱裥藕糯椭了鯟PCI主板。优选地,所述功能?榛拱ǜㄖδ苣?椋宜鲂蛄薪馕鲋葱心?榛拱ǖ谒男蛄薪馕鲋葱心?椋龅谒男蛄薪馕鲋葱心?橛糜诳刂扑龈ㄖδ苣?椋杂敫ㄖ馕璞附型ㄑ。优选地,所述第一序列解析执行?榘ǖ谝皇中藕糯砥骱偷谝豢杀喑搪呒骷龅诙蛄薪馕鲋葱心?榘ǖ诙中藕糯砥骱偷诙杀喑搪呒骷龅谌蛄薪馕鲋葱心?榘ǖ谌中藕糯砥骱偷谌杀喑搪呒骷龅谒男蛄薪馕鲋葱心?榘ǖ谒氖中藕糯砥骱偷谒目杀喑搪呒骷渲校龅谝皇中藕糯砥、所述第二数字信号处理器、所述第三数字信号处理器和所述第四数字信号处理器通过通讯数据总线与所述CPCI主板连接,所述第一可编程逻辑器件、所述第二可编程逻辑器件、所述第三可编程逻辑器件和所述第四可编程逻辑器件通过同步总线连接。优选地,所述序列解析执行?榛拱ㄖ骺啬?椋鲋骺啬?橛糜诳刂扑鐾阶芟撸钥刂扑龉δ苣?榉直鹜降刂葱兴鱿嘤Φ男蛄兄噶。优选地,所述第一序列解析执行?椤⑺龅诙蛄薪馕鲋葱心?、所述第三序列解析执行?楹退龅谒男蛄薪馕鲋葱心?橹械囊桓鲎魑骺啬?椋糜诳刂扑鐾阶芟撸钥刂扑龉δ苣?榉直鹜降刂葱兴鱿嘤Φ男蛄兄噶。优选地,所述通讯数据总线为所述cPCI主板与所述序列解析执行?橹涞腜CI 总线或PCI-E总线。优选地,所述辅助功能?榘ㄉ硇藕挪杉?、扫描床控制?楹/或多路勻场?椤S叛〉兀鍪莶杉?榘ǘ喔瞿芄恢С侄嗤ǖ朗莶杉淖邮莶杉?。本发明还提供一种基于cPCI的磁共振成像系统,所述基于cPCI的磁共振成像系统包括如上所述的谱仪。本发明通过将cPCI架构与磁共振成像系统的谱仪相结合,可以使谱仪具有较高的稳定性、抗干扰性、抗腐蚀性和可扩展性,进而使该谱仪可以适用于对稳定性和电磁兼容性较高的医疗设备领域。在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方式
部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。以下结合附图,详细说明本发明的优点和特征。
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述,用来解释本发明的原理。在附图中,图1为现有的一种磁共振成像系统的示意性框图;图2为根据本发明一个实施方式的基于cPCI的磁共振成像系统的谱仪的示意性框图3为根据本发明一个优选实施方式的基于cPCI的磁共振成像系统的谱仪的示意性框图;以及图4为根据本发明一个优选实施方式的基于cPCI的磁共振成像系统的谱仪的双总线模式的示意性框图。
具体实施例方式在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员来说显而易见的是,本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本发明发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底了解本发明,将在下列的描述中提出详细的结构。显然,本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下,然而除了这些详细描述外,本发明还可以具有其他实施方式。本发明提供了一种基于cPCI的磁共振成像系统的谱仪(以下简称谱仪),本发明通过cPCI架构与磁共振成像系统的谱仪相结合,来解决谱仪在解决其稳定性、产品化程度、可扩展性等方法遇到的技术瓶颈问题。图2为根据本发明一个实施方式的基于cPCI的磁共振成像系统的谱仪200的示意性框图。下面将结合图2对根据本发明的谱仪200进行详细描述。谱仪200包括cPCI主板210、序列解析执行?220和功能?230。cPCI主板210可以是任意集成有cPCI总线接口的主板。cPCI是Compact Peripheral Component Interconnect的缩写,即紧凑型外设部件互连标准,是国际PICMG 协会提出的一种开放式、高可靠性的总线接口标准。cPCI主板210可以为序列解析执行?220提供待执行的序列程序。作为示例,用户可以通过外部通讯接口操作该基于cPCI的磁共振成像系统,使cPCI主板210将待执行的序列程序下载到序列解析执行?220。序列解析执行?220对cPCI主板210提供的序列程序进行解析,以形成序列执行时序和序列指令。作为示例,序列解析执行?220可以包括数字信号处理器和可编程逻辑器件(均未示出)。其中,数字信号处理器主要进行序列程序的解析工作,将序列程序解析为各功能?榈闹葱行蛄兄噶詈托蛄兄葱惺毙颍蓖瓿捎隿PCI主板间的通讯和状态交互;可编程逻辑器件主要进行序列指令的执行工作,控制功能?椋凑战馕龀龅男蛄兄葱惺毙颍瓿尚蛄兄噶畹闹葱小9δ苣?230包括射频输出模块231、梯度输出?232和数据采集?233。其中,射频输出?231用于输出射频波形,梯度输出?232用于输出梯度波形,数据采集模块233用于采集磁共振信号。序列解析执行模块220根据序列执行时序控制射频输出?231、梯度输出?232和数据采集?233分别执行相应的序列指令。序列解析执行?220根据序列执行时序控制射频输出?231和梯度输出?232输出射频波形和梯度波形,并根据序列执行时序控制数据采集?233采集磁共振信号并将采集到的磁共振信号传送至cPCI主板210。优选地,数据采集模块233包括多个子数据采集?(未示出),且每个子数据采集模块都能够支持多通道数据采集,进而该谱仪200具有多通道并行采集大量数据的能力。此外,功能?230还包括辅助功能?234。辅助功能?234由序列解析执行?220根据序列执行时序控制,以与辅助外围设备进行通讯。作为示例,辅助功能模块 234可以包括但不限于包括生理信号采集模块、扫描床控制?楹/或多路勻场?。进一步,辅助外围设备例如包括生理信号采集设备、扫描床控制设备和/或多路勻场设备等。 具体地,生理信号采集?榭梢杂肷硇藕挪杉璞竿ㄑ叮圆杉∪说暮粑、心电、血氧信号,以及产生相应的门控触发信号等。扫描床控制模块可以与扫描床控制设备通讯,以控制扫描床的移动和精确定位。多路勻场?榭梢杂攵嗦穭虺∩璞竿ㄑ叮圆嗦穭虺〈懦 ?梢岳斫獾氖牵荽殴舱癯上裣低车纳杓品桨负陀τ昧煊颍梢远愿ㄖδ苣?234 进行调整,即通过设置辅助功能?234可以在不同的应用环境更换和/或添加不同的辅助外围设备,以使该谱仪具有较强的适用性,进而提高其接入可扩展性。本发明通过将cPCI架构与磁共振成像系统的谱仪相结合,可以使谱仪具有较高的稳定性、抗干扰性、抗腐蚀性和可扩展性,进而使该谱仪可以适用于对稳定性和电磁兼容性较高的医疗设备领域。图3为根据本发明一个优选实施方式的基于cPCI的磁共振成像系统的谱仪300 的示意性框图。如图3所示,序列解析执行?320包括第一序列解析执行?321、第二序列解析执行?322和第三序列解析执行?323。其中,第一序列解析执行模块321 用于控制射频输出?331输出射频波形,第二序列解析执行?322用于控制梯度输出?332输出梯度波形,第三序列解析执行?323用于控制数据采集?333采集磁共振信号,并将磁共振信号传送至cPCI主板310。由于射频输出?331、梯度输出?332 和数据采集?333分别由独立的序列解析执行?榻锌刂疲虼丝梢苑直鸲愿鞲龉δ苣?榈男蛄谐绦蚪薪馕觯跃哂写殴舱裆栊蛄械亩嗍录⒎⒋砟芰。由于cPCI主板 210、射频输出?331、梯度输出?332和数据采集?333可以分别与图2及相应的文字部分中描述的相同,因此,这里不再详述。进一步,当功能?330还包括辅助功能?334时,序列解析执行?330还包括第四序列解析执行?324。第四序列解析执行?3M用于控制辅助功能?334,以与辅助外围设备进行通讯。作为示例,辅助功能?334可以包括但不限于包括生理信号采集模块、扫描床控制?楹/或多路勻场?。进一步,所述辅助外围设备例如包括生理信号采集设备、扫描床控制设备和/或多路勻场设备。该谱仪300具有磁共振扫描序列的多事件并发处理能力的同时,通过设置辅助功能?334,对于不同的应用环境可以更换和 /或添加不同的辅助外围设备,以使该谱仪具有较强的适用性,进而提高其接入可扩展性。作为示例,如图4所示,第一序列解析执行?321包括第一数字信号处理器321A 和第一可编程逻辑器件321B ;第二序列解析执行?322包括第二数字信号处理器322A 和第二可编程逻辑器件322B ;第三序列解析执行?323包括第三数字信号处理器323A 和第三可编程逻辑器件32 ;第四序列解析执行?3M包括第四数字信号处理器324A 和第四可编程逻辑器件324B。其中,数字信号处理器321A-324A主要进行序列程序的解析工作,将序列程序解析为各功能?榈闹葱行蛄兄噶詈托蛄兄葱惺毙颍蓖瓿捎隿PCI主板间的通讯和状态交互。可编程逻辑器件321B-324B主要进行序列指令的执行工作,控制功能模块,按照解析出的序列执行时序,完成序列指令的执行。
第一数字信号处理器321A、第二数字信号处理器322A、第三数字信号处理器323A 和第四数字信号处理器324A通过通讯数据总线401与cPCI主板310连接,以完成序列指令的传输和解析以及数据传输。作为示例,通讯数据总线401可以为cPCI主板310与序列解析执行?321-3 之间的PCI总线或PCI-E总线。作为示例,数字信号处理器321A-324A 可以选择不同公司的不同型号的定点型或浮点型DSP芯片,如TI公司的C6000系列DSP产
P AjV PF[寸 ο第一可编程逻辑器件321B、第二可编程逻辑器件322B、第三可编程逻辑器件32 和第四可编程逻辑器件324B通过同步总线402连接,以精确地控制序列指令的执行时刻。 可编程逻辑器件321B-324B也可以选择不同公司的不同型号的FPGA芯片,如Altera公司的CYCL0NEII系列FPGA产品等。并且,第一可编程逻辑器件321B还与射频输出?331 连接,以控制射频输出?331输出射频波形;第二可编程逻辑器件322B还与梯度输出?332连接,以控制梯度输出?332输出梯度波形;第三可编程逻辑器件32 还与数据采集?333连接,以控制数据采集?333采集磁共振信号,并将磁共振信号传送至cPCI 主板310 ;第四可编程逻辑器件324B还与辅助功能?334连接,以控制辅助功能模块334 与辅助外围设备进行通讯。进一步,为了使各个功能?(包括射频输出?331、梯度输出?332、数据采集?333和/或辅助功能?334)能够分别同步地执行相应的序列指令,根据本发明一个实施方式,序列解析执行?榛拱ㄖ骺啬?403,该主控?403用于控制同步总线 402,以支持多事件并发处理模式。根据本发明再一个实施方式,可以将第一序列解析执行?321、第二序列解析执行模块322、第三序列解析执行?323和第四序列解析执行?324中的一个作为主控?椋糜诳刂仆阶芟402,以支持多事件并发处理模式。通过主控模块403来控制同步总线402可以使各个功能模块的各序列指令同步执行,进而保证各时间事件同步发生,以保证较高的控制精度。本发明还提供一种基于cPCI的磁共振成像系统,该基于cPCI的磁共振成像系统包括如上所述的谱仪。对于基于cPCI的磁共振成像系统所包含的其它部件,例如用于产生磁场的磁体、用于使磁场线性变化的梯度线圈、射频发射/接收线圈和用于承载待检测样品或待检测患者的扫描床;梯度放大器、射频放大器和稳压电源,以及滤波器和扫描工作站等,可以采用本领域内常用的部件,因此不再详述。本发明已经通过上述实施例进行了说明,但应当理解的是,上述实施例只是用于举例和说明的目的,而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是,本发明并不局限于上述实施例,根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改,这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
权利要求
1.一种基于cPCI的磁共振成像系统的谱仪,其特征在于,所述谱仪包括cPCI主板、序列解析执行模块和功能?椋鯿PCI主板为所述序列解析执行?樘峁┐葱械男蛄谐绦颍凰鲂蛄薪馕鲋葱心?槎运鲂蛄谐绦蚪薪馕觯孕纬尚蛄兄葱惺毙蚝托蛄兄噶睿凰龉δ苣?榘ㄉ淦凳涑瞿?椤⑻荻仁涑瞿?楹褪莶杉?椋鲂蛄薪馕鲋葱心?楦菟鲂蛄兄葱惺毙颍刂扑錾淦凳涑瞿?椤⑺鎏荻仁涑瞿?楹退鍪莶杉?椋直鹬葱邢嘤Φ男蛄兄噶睢
2.按照权利要求1所述的谱仪,其特征在于,所述功能?榛拱ǜㄖδ苣?椋龈ㄖδ苣?橛伤鲂蛄薪馕鲋葱心?楦菟鲂蛄兄葱惺毙蚩刂疲杂敫ㄖ馕璞附型ㄑ。
3.按照权利要求1所述的谱仪,其特征在于,所述序列解析执行?榘ǖ谝恍蛄薪馕鲋葱心?、第二序列解析执行?楹偷谌蛄薪馕鲋葱心?椋龅谝恍蛄薪馕鲋葱心?橛糜诳刂扑錾淦凳涑瞿?槭涑錾淦挡ㄐ危龅诙蛄薪馕鲋葱心?橛糜诳刂扑鎏荻仁涑瞿?槭涑鎏荻炔ㄐ危龅谌蛄薪馕鲋葱心?橛糜诳刂扑鍪莶杉?椴杉殴舱裥藕牛⒔龃殴舱裥藕糯椭了鯿PCI主板。
4.按照权利要求3所述的谱仪,其特征在于,所述功能?榛拱ǜㄖδ苣?椋宜鲂蛄薪馕鲋葱心?榛拱ǖ谒男蛄薪馕鲋葱心?椋龅谒男蛄薪馕鲋葱心?橛糜诳刂扑龈ㄖδ苣?椋杂敫ㄖ馕璞附型ㄑ。
5.按照权利要求4所述的谱仪,其特征在于,所述第一序列解析执行模块包括第一数字信号处理器和第一可编程逻辑器件,所述第二序列解析执行?榘ǖ诙中藕糯砥骱偷诙杀喑搪呒骷龅谌蛄薪馕鲋葱心?榘ǖ谌中藕糯砥骱偷谌杀喑搪呒骷龅谒男蛄薪馕鲋葱心?榘ǖ谒氖中藕糯砥骱偷谒目杀喑搪呒骷渲校龅谝皇中藕糯砥鳌⑺龅诙中藕糯砥、所述第三数字信号处理器和所述第四数字信号处理器通过通讯数据总线与所述cPCI主板连接,所述第一可编程逻辑器件、所述第二可编程逻辑器件、所述第三可编程逻辑器件和所述第四可编程逻辑器件通过同步总线连接。
6.按照权利要求5所述的谱仪,其特征在于,所述序列解析执行?榛拱ㄖ骺啬?椋 所述主控?橛糜诳刂扑鐾阶芟撸钥刂扑龉δ苣?榉直鹜降刂葱兴鱿嘤Φ男蛄兄噶。
7.按照权利要求5所述的谱仪,其特征在于,所述第一序列解析执行?、所述第二序列解析执行?、所述第三序列解析执行模块和所述第四序列解析执行?橹械囊桓鲎魑骺啬?椋糜诳刂扑鐾阶芟撸钥刂扑龉δ苣?榉直鹜降刂葱兴鱿嘤Φ男蛄兄噶。
8.按照权利要求5所述的谱仪,其特征在于,所述通讯数据总线为所述cPCI主板与所述序列解析执行?橹涞腜CI总线或PCI-E总线。
9.按照权利要求2或4所述的谱仪,其特征在于,所述辅助功能?榘ㄉ硇藕挪杉?、扫描床控制?楹/或多路勻场?。
10.按照权利要求1所述的谱仪,其特征在于,所述数据采集模块包括多个能够支持多通道数据采集的子数据采集模块。
11. 一种基于cPCI的磁共振成像系统,其特征在于,所述基于cPCI的磁共振成像系统包括如权利要求1-10中任一项所述的谱仪。
全文摘要
本发明公开一种基于cPCI的磁共振成像系统的谱仪和磁共振成像系统。所述谱仪包括cPCI主板、序列解析执行?楹凸δ苣?椋鯿PCI主板为所述序列解析执行?樘峁┐葱械男蛄谐绦颍凰鲂蛄薪馕鲋葱心?槎运鲂蛄谐绦蚪薪馕觯孕纬尚蛄兄葱惺毙蚝托蛄兄噶睿凰龉δ苣?榘ㄉ淦凳涑瞿?、梯度输出?楹褪莶杉?椋鲂蛄薪馕鲋葱心?楦菟鲂蛄兄葱惺毙蚩刂扑錾淦凳涑瞿?、所述梯度输出?楹退鍪莶杉?榉直鹬葱邢嘤Φ男蛄兄噶。本发明通过将cPCI架构与磁共振成像系统的谱仪相结合,可以使谱仪具有较高的稳定性、抗干扰性、抗腐蚀性和可扩展性,进而使该谱仪可以适用于对稳定性和电磁兼容性较高的医疗设备领域。
文档编号G01R33/20GK102525470SQ201210029108
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月10日 优先权日2012年2月10日
发明者万国强, 刘弢, 李睿, 牟晓勇, 陈瑞松 申请人:北京汇影互联科技有限公司