基于PXIe架构的一种新型数字化磁共振成像谱仪梯度控制器的研制

作     者：寇松方 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邹学明

授予年度：2018年

学科分类：082704[工学-辐射防护及环境保护] 08[工学] 0827[工学-核科学与技术] 

主      题：磁共振成像 数字谱仪 梯度控制器 涡流 Labview FPGA PXIe 

摘      要：磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)作为一个高端影像检查技术,自上世纪80年代投入临床使用以来,由于其分辨率高、无电离辐射等特点,越来越显示其广阔的发展前景。谱仪(Spectrometer)在磁共振成像系统是一个综合应用了机械、电子、计算机等多个学科领域的先进技术于一体的高端设备,其性能(噪声、时序)优劣将直接决定磁共振成像质量影响医学诊断。梯度控制器是谱仪系统中一个重要的组成部分,主要完成梯度波形计算及产生,所产生的梯度波形经梯度放大器放大输出至线圈形成梯度场,完成空间定位。本文系统的研究了磁共振物理基础、谱仪系统的工作原理及梯度控制器的重要作用。并基于NI公司的FPGA板卡模块PXIe-7972及模拟板卡NI-5741并结合MRI的基本原理及梯度磁场的产生机制,研制了新一代数字化磁共振谱仪梯度控制器。工作内容包括梯度控制器的研制、涡流补偿及梯度延时控制的研究。在梯度控制器方面,研究了梯度控制器的基本功能及实现技术细节,并利用NI的硬件实现了梯度控制器的基本功能;在涡流方面,深入的分析了涡流产生的原因,提出了基于PCB线圈测量涡流的硬件方案并实现了涡流补偿功能;在梯度延时方面,分析了梯度延时产生的原因及对成像的影响,提出了解决方法,并实现了梯度延时控制。最终将本文设计的梯度控制器接入奥泰1.5T超导磁共振系统,通过实现梯度回波脉冲序列实验,并最终得到水膜图像。