世健公司提供ADI的核磁共振成像(MRI)解决方案

上网时间: 2013年12月06日? 我来评论 【字号: ? ?小】

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MRI系统原理和典型架构

核磁共振成像是一种无创成像技术,用于生成人体解剖和功能性 图像,且无电离辐射。 MRI生成的图像具有出色的软组织对比度,对于神经病学、肌肉骨骼、心血管和肿瘤学成像尤其有用。从水分子或脂肪分子中的氢原子核中检测信号,信号的采集以核磁共振现象为基础,核磁共振指核自旋与磁场之间的交互作用。信号定位通过应用磁场的线性梯度来实现。

磁体、梯度系统和射频(RF)系统通过与计算机系统连接,在不同的电子元件之间实现通信,进行复杂的交互,生成MR图像。梯度线圈用于对MR信号进行三维定位(x、y和z)。这些线圈通过一个由梯度控制模块控制的高功率放大器进行操作。射频系统主要起两个作用。其一是将射频能量发射到需要成像的组织上,另一作用是接收组织受能量影响后产生的射频信号。射频发射器含有四个主要元件:频率合成器(DAC或DDS)、可选的射频数字包络(混频器)、高功率放大器和射频线圈。射频接收器含有射频线圈、前置放大器(LNA)、可选的解调器(混频器)、带通滤波器、进一步放大(VGA)和模数转换器(ADC)。

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MRI系统设计考虑和主要挑战

1.在MRI系统设计中,低噪声性能始终是首要考虑因素。射频发射路径(Tx)、射频接收路径(Rx)和梯度控制路径都需要超低的本底噪声,因此,在MRI系统的所有信号链中,必须选择低噪声放大器、较高分辨率的DAC和ADC以及低相位噪声时钟源。从系统角度来看,动态范围应大于90 dB,失真应优于?40 dBc,接收器的总噪声系数应低于1 dB或者接近0.5 dB。为了获得这样的系统性能,LNA的典型噪声系数应低于0.5 dB,Rx需要使用16位ADC,Tx需要使用16位Tx-DAC。

2.快速响应时间(数毫秒)和超精准控制对梯度控制至关重要。由于梯度放大器电流可能高达1000 A,而且必须达到1 mA的控制精度(其数量级为1 ppm),因此,模拟梯度控制需要精密型DAC,而数字梯度控制则需要精度超高的ADC(21 ENOB左右)。

3.磁体质量方面的首要考虑因素是一致性或均匀性。典型的MRI系统在成像区域的变化必须小于10 ppm。为了防止不一致导致图像失真,许多MRI系统采用匀场线圈进行校正。

在传统的MRI系统中,接收(Rx)电子元件位于房间外面,低电平模拟信号从线圈组通过很长的同轴电缆发送至接收电子元件,易受到干扰。近来,高速和高分辨率ADC的发展(小尺寸、低功耗、非磁性封装),使系统设计师们可以通过光纤链路将接收电子元件的更多通道移到房间内部,结果减少了系统受到的干扰,提高了系统扫描速度,而且提升了系统成像质量。

世健公司提供ADI的核磁共振成像(MRI)解决方案_《国际电子商情》_2

注:上述信号链代表MRI 系统。在具体设计中,模块的技术要求可能不同,但下表列出的产品代表了满足部分要求的ADI 解决方案。

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