《【毕业设计】万东iMagnate .T超导核磁共振线圈识别系统的研制.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【毕业设计】万东iMagnate .T超导核磁共振线圈识别系统的研制.doc（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、题目：万东i_Magnate 1.5T超导核磁共振线圈识别系统的研制摘 要磁共振成像是利用原子核(氢核)在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种成像技术。超导磁共振与永磁磁共振在射频线圈方面有着很大差别，超导磁共振的接收线圈有多种，其工作形态，发射功率都有很大差别，在使用前需要对其识别。华润万东医疗装备股份有限公司生产的i_Magnate 1.5T超导磁共振拥有自主知识产权，产品配备了自主研发的多通道谱仪，序列调试PKSpecI软件，射频放大器，及线圈识别系统。在华润万东核磁事业部实习期间内，在学习和了解了磁共振各部分功能与结构后，参与了线圈识别系统的电路板焊接和测试工作，安装使用后能达到预期目
2、标，实现了超导线圈的通道选择功能。关键词：超导磁共振；射频线圈；线圈识别AbstractMRI(magnetic resonance imaging ) makes use of the property of MR to image nuclei of atoms inside the body.There is a big difference in the RF coils between superconducting MRI and magnet MRI, the receiving coils of superconducting MRI has a variety of shap
3、e and transmit power. So the receiving coils should be identified before using.The i-Magnate 1.5T superconducting MRI is a product of China Resources Wandong Medical Equipment Co. Ltd. with independent knowledge copy right. It is equipped with a self-developed multi-channel spectrometer, PKSpecITM s
4、oftware, RF amplifier and the coil recognition system.This study focuses on the study of superconducting coil identification system of Wandong i-Magnate 1.5T MRI. The coils could be identified by address encoded with 5 digits. Based on this, the coil identification system achieved the imaging featur
5、e of the wide range and multiplex channel selection .Keywords: superconducting magnetic resonance; RF coil; coil identification目录第一章 绪论11. 研究的目的和意义12. 磁共振的发展与国内外超导磁共振现状12.1 磁共振的发展12.2 国内外超导磁共振现状23. 课题研究内容3第二章 万东i_Magnate 1.5T超导核磁系统41. 万东i_Magnate 1.5T超导磁共振成像系统的构成42. 万东i_Magnate 1.5T超导射频线圈52.1 正交头部线圈
6、52.2 头颈联合相控阵线圈52.3 体部正交线圈52.4 体部相控阵线圈52.5 全脊柱相控阵线圈52.6 表面柔软线圈63.线圈工作状态6第三章 万东i_Magnate 1.5T超导线圈识别系统71. 超导线圈识别系统的构成72. 单片机主控板电路图83. 单片机线圈识别显示程序94. 线圈识别系统样机制作105. 测试结果116. 结论15第四章 论文总结与展望161. 论文总结162. 展望16参考文献17致谢19附录A20第1章 绪论 1. 研究的目的和意义经过半个多世纪的深入研究，核磁共振已经发展成为被广泛应用于工业、农业、化工、生物科技和医疗等诸多领域的综合性学科。其中，在医疗应
7、用中的核磁共振成像技术发展尤为显著。在当今医疗领域，磁共振成像的图像与CT图像非常相似，二者都是“数字图像”，并以不同灰度显示不同结构的解剖和病理的断面图像1。与CT一样，磁共振成像也几乎适用于全身各系统的不同疾病，例如肿瘤、炎症、创伤、退行性病变，以及各种先天性疾。就核磁共振而言，对颅脑、脊椎和脊髓病的显示优于CT。它还有高于CT数倍的软组织分辨能力，敏感地检出组织成份中水含量的变化，因而常比CT更有效和更早地发现病变。MRI能清楚、全面地显示心腔、心肌、心包及心内其它细小结构，是诊断各种心脏病以及心功能检查的可靠方法2。与CT相比，它具有无放射线损害，无骨性伪影，能多方面、多参数成像，有高
8、度的软组织分辨能力，不需使用对比剂即可显示血管结构等独特的优点。它可以使CT显示不出来的病变显影，是医学影像领域中的又一重大发展。2. 磁共振的发展与国内外超导磁共振现状2.1 磁共振的发展1946年，美国斯坦福大学的物理学家布罗克与哈佛大学的物理学家伯塞尔在实验中发现了核磁共振现象3。1971年，美国纽约州立大学的雷蒙德达马蒂安第一次提出用磁共振波仪来检查人体正常组织和癌变组织，为磁共振技术在医学领域中的应用揭开了新的篇章。1973年，美国纽约州立大学的劳特布尔提出了利用磁场与射频相结合的方法获得磁共振图像技术的设想，并利用此技术得到了二维磁共振图像。1974年，英国诺丁汉大学物理系教授彼得
9、曼斯菲尔德又更进一步验证并改进了这种方法，发现了不均匀磁场的快速变化可以使得上述方法更快地描绘出物体内部结构的图像4。此外，他也证明了可以用显微镜数学方法来分析并获得数据，为利用计算机快速绘图奠定了基础。1980年，美国科学家迪恩发现了更优越的二维傅立叶变换成像方法，使得核磁共振技术走上了商业开发的道路。在杰出科学家劳特布尔和曼斯菲尔德研究成果的基础上，医学上第一台核磁共振成像仪，在20世纪80年代初诞生5。后来，为了防止人们把这种技术错误的理解为核技术，科学家将核磁共振成像技术的“核”字去掉，将其称为“磁共振成像技术”，英文的缩写是“MRI”6。磁共振成像技术最突出的优点就是能够在对身体无损
10、害的情况下，快速有效的获得患者身体内部结构的高精确度三维图像。利用这种技术，可以诊断先前所无法诊断的疾病，尤其是关于脊髓和大脑的病变7。磁共振技术可以准确地定位患者需要手术的部位，特别是在进行大脑手术时，就更加离不开这种定位手段了。正因为它可以对患者体内病变的情况进行更准确地跟踪，从而奠定了更好的治疗脑部疾病的基础8。正因为磁共振成像对被试者几乎没有福射的影响，所以越来越受到研究人员、医生、及病患的欢迎。然而，磁共振成像的检测费用相对于其它检测手段来说还是比较昂贵的，主要原因是受到磁共振设备，尤其是高场磁共振设备价格的影响。同时其成像的核心技术也大都被海外知名厂商所控制9。因此，研发国内拥有自
11、主知识产权的高场磁共振成像仪（超导核磁共振），对于国内磁共振成像技术的研究和发展具有非常重要及深远的意义。2.2 国内外超导磁共振现状目前在全世界医疗领域中MRI设备已作为必备的诊断和辅助治疗的工具之一，每年进行MRI检查已达到上亿人次10。近几年超高磁场MRI系统发展十分迅速，目前最新超高场7T全身MRI系统用于临床的申请在2005年1月已被美国FDA批准，7TMRI机早在全球开始陆续装机并投入临床测试与应用，9.4TMRI系统目前在美国芝加哥通过FDA无明显危险许可证11。早在2004年RSNA会上以3T为代表超高磁场MRI机系统现已成为成熟的临床与科研应用的双重平台12。国外的三大公司G
12、E、Philips、Siemens在中国的医疗领域占据了很大的市场，它们的核磁共振产品技术的发展十分迅速，现已具备高扫描速度、高组织对比度、高信噪比图像等优点，以Philips为例，如图1-1所示为PHILIPS Achieva 3.0T TX超导核磁共振，是业内唯一的3.0T多源磁共振，无论从成像清晰度还是成像时间上都跨出了很大一步，为世界核磁的发展开辟出了一条新路13。图1-1 PHILIPS Achieva 3.0T TX超导核磁共振如图1-2所示为美时医疗的开放复合型磁共振，克服了永磁的笨重和超导的封闭两大弊端，为介入式磁共振开辟了新的道路14。图1-2 美时医疗的开放复合型磁共振国内
13、华润万东医疗装备股份有限公司（以下简称万东）作为医疗领域市场中领军公司，核磁共振产品在国内外占据了很大的份额，其生产的i_Magnate 1.5T超导磁共振配备了自主研发的多通道谱仪，序列调试PKSpecI软件等15。虽然已交付使用，但是其系统稳定性，成像功能较国外公司产品相比仍有很大差距。因此发展国内自主知识产权超导磁共振，打破海外公司的垄断，任务艰巨，具有深远意义。3. 课题研究内容本课题就万东i_Magnate 1.5T超导磁共振的线圈识别问题进行讨论研究。利用5位地址识别码对超导线圈进行编码控制，通过主机发出驱动命令和通道选择命令，实现线圈工作状态和多通道线圈的选择控制，配合步进床完成
14、选择成像，同时为线圈工作提供了安全保障。第2章 万东i_Magnate 1.5T超导核磁系统1. 万东i_Magnate 1.5T超导磁共振成像系统的构成图2-1所示为万东i_Magnate 1.5T超导磁共振，采用了自主研发的多通道谱仪，序列调试PKSpecI软件，射频放大器及线圈识别系统。图2-1 万东i_Magnate 1.5T超导磁共振如图2-2所示其主要由谱仪系统（频率源、数模转换、输入输出、模数转换）、梯度系统（梯度功放、梯度线圈）、计算机系统、磁体系统及射频系统（射频功放、RF开关、前置放大器、二级放大器、射频线圈）所组成。图2-2 万东i_Magnate 1.5T超导磁共振成像
15、系统构成图2. 万东i_Magnate 1.5T超导射频线圈射频线圈是MRI 系统的一个重要组成部分。其功能是发射射频脉冲、接受MRI信号，是MRI系统成像的一个重要环节。射频线圈根据结构及检查目的的不同可分为正交头部线圈，正交体部线圈，正交膝、踝关节线圈，头颈联合相控阵线圈，体部相控阵线圈，全脊柱相控阵线圈，表面柔软线圈，以及乳腺、直肠内、宫腔内专用线圈等。一般来讲，正交线圈用于提供头颅、体部等较深度的磁共振信号，表面柔软线圈多用于局部的MRI检查，而相控阵线圈是由多个表面线圈共同组成，可提供相关部位更精细的MRI检查16-20。2.1 正交头部线圈该线圈既是发射线圈，又是接收线圈，可提供比体线圈更高的信噪比(SNR)，其结构多为笼式结构，利用其可进行等深度信号的采集，除主要用于头部MRI成像外，还可用于四肢大范围病变组织的成像，如胫、腓骨及尺、桡骨等的MRI检查。2.2 头颈联合相控阵线圈除适用于头颅、颈部软组织MRI检查外，主要用于头颈部血管的MRI检查。2.3 体部正交线圈多直接做在磁体腔内，是发射接收线圈，与表面线圈联用时也可只做发射线圈用。主要用于大视野成像及等深度信号采集，用于体部MRI检查和体部大血管的MRI检查。2.4 体部相控阵线圈由多个线圈组合而成，主要通过多线圈多通道采集MRI
