【摘要】：隨著磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging: MRI)技術(shù)的迅速發(fā)展，作為主流的臨床醫(yī)學(xué)成像技術(shù)之一，MRI得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在NMR與MRI領(lǐng)域，整個系統(tǒng)的電子控制器稱為譜儀(Spectrometer),譜儀是MRI系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，，它的性能對于MRI系統(tǒng)有著重要意義。射頻（Radio-Frequency: RF)脈沖發(fā)生是譜儀的一個重要的功能，在MRI中，射頻脈沖激勵磁場中的樣本，產(chǎn)生核磁共振，通過接收載有空間編碼信息的回波信號，得到樣本的內(nèi)部信息。隨著MRI技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，特別是集成芯片F(xiàn)PGA與DDS器件的出現(xiàn)，為研制高集成、高性能射頻脈沖發(fā)生器提供了良好的基礎(chǔ)。 為了適應(yīng)譜儀的控制模式，實現(xiàn)靈活而精確地發(fā)生軟、硬脈沖的功能，并且降低設(shè)備的成本，本課題研制基于FPGA與DDS的磁共振成像射頻脈沖發(fā)生器，實現(xiàn)預(yù)定的功能指標(biāo)。作為高性能的，具有自主知識產(chǎn)權(quán)譜儀的一部分。本文的主要內(nèi)容如下： (1)介紹了核磁共振成像的基本原理以及譜儀的組成結(jié)構(gòu)，包括序列控制器、射頻發(fā)生模塊、梯度發(fā)生模塊、數(shù)據(jù)懫集模塊以及網(wǎng)絡(luò)通信單元。 (2)提出了一種基于FPGA與DDS的磁共振成像射頻脈沖發(fā)生器的硬件設(shè)計方案。利用直接數(shù)字頻率合成器(DDS)完成頻率合成、數(shù)模轉(zhuǎn)換等功能，使得輸出波形具有精確的相位、頻率分辨力。其快速的相位、頻率、幅度切換速度等特性能夠滿足磁共振成像譜儀的性能需求。 (3)完成射頻脈沖發(fā)生器的功能測試與試驗，并對試驗結(jié)果進(jìn)行分析。實現(xiàn)射頻發(fā)生模塊產(chǎn)生硬脈沖以及軟脈沖（Sine脈沖、高斯脈沖）；測試分析射頻信號頻譜純度即相位噪聲、雜散以及噪聲基底。
[Abstract]:With the rapid development of (Magnetic Resonance imaging: MRI (Magnetic Resonance Imaging), one of the main clinical imaging techniques has been more and more widely used. In the field of NMR and MRI, the electronic controller of the whole system called spectrometer (Spectrometer), spectrometer is one of the core devices of MRI system, and its performance is of great significance to MRI system. Radio-frequency (RF) pulse generation is an important function of spectrometer. In MRI, RF pulse excites samples in magnetic field to generate nuclear magnetic resonance (NMR). The internal information of the sample is obtained by receiving echo signal with space-coded information. With the rapid development of MRI technology and digital technology, especially the appearance of integrated chip FPGA and DDS devices, it provides a good foundation for the development of high integrated and high performance RF pulse generator. In order to adapt to the control mode of spectrometer, realize the function of flexible and accurate soft and hard pulse generation, and reduce the cost of the equipment, a RF pulse generator for magnetic resonance imaging based on FPGA and DDS is developed in this paper. As a part of high performance and independent intellectual property spectrometer. The main contents of this paper are as follows: (1) the basic principle of NMR and the structure of spectrometer, including sequence controller, RF module, gradient generation module, are introduced. Data collection module and network communication unit. (2) A design scheme of RF pulse generator for magnetic resonance imaging based on FPGA and DDS is proposed. The direct digital frequency synthesizer (DDS) is used to complete the frequency synthesis, digital-to-analog conversion and so on, which makes the output waveform have accurate phase and frequency resolution. Its fast phase, frequency, amplitude switching speed and other characteristics can meet the performance requirements of magnetic resonance imaging spectrometer. (3) the functional test and test of RF pulse generator are completed, and the test results are analyzed. The hard pulse and soft pulse (Sine pulse, Gao Si pulse) are generated by RF generating module, and the spectral purity of RF signal is measured and analyzed, that is, phase noise, spurious and noise substrate.
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TN782;TN74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2182834