本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)器械技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種磁共振成像系統(tǒng)的譜儀(spectrometer)和信號處理板。

背景技術(shù)：

磁共振成像(magneticresonanceimaging，mri)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子電路技術(shù)、超導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種生物磁學(xué)核自旋成像技術(shù)。它利用磁場與射頻脈沖使人體組織內(nèi)進(jìn)動的氫核(即h+)發(fā)生振動產(chǎn)生射頻信號，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理而成像。當(dāng)把物體放置在磁場中，用適當(dāng)?shù)碾姶挪ㄕ丈渌?，使之共振，然后分析它釋放的電磁波，就可以得知?gòu)成這一物體的原子核的位置和種類，據(jù)此可以繪制成物體內(nèi)部的精確立體圖像。比如，可以通過磁共振成像掃描人類大腦獲得的一個(gè)連續(xù)切片的動畫。

譜儀(spectrometer)是mri系統(tǒng)的控制部分。譜儀用于生成并輸出射頻(rf)信號和磁場梯度信號，還用于從本地線圈接收和處理射頻信號，等等。

在現(xiàn)有技術(shù)的譜儀中，通過固定的信號處理通道(包括接收通道和發(fā)送通道)處理rf信號與磁場梯度信號。然而，信號處理通道被固定，導(dǎo)致譜儀的可配置性不高，難以適用于多種類型的mri系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施方式提出一種磁共振成像系統(tǒng)的譜儀和信號處理板，從而提高可配置性。

本發(fā)明實(shí)施方式的技術(shù)方案如下：

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的一方面，提出一種磁共振成像系統(tǒng)的譜儀，包括：

一模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列；

與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列連接的一第一多路復(fù)用器陣列；

一控制模塊，用于通過所述第一多路復(fù)用器陣列和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列接收一或多個(gè)輸入信號。

在一個(gè)實(shí)施方式中，還包括：一數(shù)模轉(zhuǎn)換器；或，還包括：一數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列；與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列連接的一第二多路復(fù)用器陣列；其中所述控制模塊，還用于通過所述數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列和所述第二多路復(fù)用器陣列發(fā)送一或多個(gè)輸出信號。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述輸入信號包括下列中的至少一個(gè)：一射頻信號；一射頻反饋信號；一磁場梯度反饋信號；包含一控制參數(shù)的一控制指令；和/或

所述輸出信號包括下列中的至少一個(gè)：一射頻信號；一磁場梯度信號；一控制命令。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該控制模塊包括：

一或多個(gè)現(xiàn)場可編程門陣列；或

一現(xiàn)場可編程門陣列，所述現(xiàn)場可編程門陣列集成一或多個(gè)處理器核；或

一或多個(gè)處理器和一或多個(gè)現(xiàn)場可編程門陣列；或

一或多個(gè)處理器和一或多個(gè)協(xié)處理器陣列；或

一或多個(gè)現(xiàn)場可編程門陣列和一或多個(gè)協(xié)處理器陣列；或

一或多個(gè)處理器。

在一個(gè)實(shí)施方式中，還包括：

與所述第一多路復(fù)用器陣列連接的一第一放大器，用于放大所述輸入信號；和/或

與所述第二多路復(fù)用器陣列連接的一第二放大器，用于放大所述輸出信號。

在一個(gè)實(shí)施方式中，還包括下列中至少一個(gè)：

一以太口；一顯示接口；一控制器局域網(wǎng)口；一串口。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的一方面，一種磁共振成像系統(tǒng)的信號處理板，包括：

一基板；

布置在所述基板上的一模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列；

布置在所述基板上的、與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列連接的一第一多路復(fù)用器陣列；

布置在所述基板上的一控制模塊，用于通過所述第一多路復(fù)用器陣列和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列接收一或多個(gè)輸入信號。

在一個(gè)實(shí)施方式中，還包括：布置在所述基板上的一數(shù)模轉(zhuǎn)換器；或，還包括：布置在所述基板上的一數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列；布置在所述基板上的、與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列連接的一第二多路復(fù)用器陣列；其中所述控制模塊，還用于通過所述數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列和所述第二多路復(fù)用器陣列發(fā)送一或多個(gè)輸出信號。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該控制模塊包括：

一或多個(gè)現(xiàn)場可編程門陣列；或

一現(xiàn)場可編程門陣列，所述現(xiàn)場可編程門陣列集成一或多個(gè)處理器核；或

一或多個(gè)處理器和一或多個(gè)現(xiàn)場可編程門陣列；或

一或多個(gè)處理器和一或多個(gè)協(xié)處理器陣列；或

一或多個(gè)現(xiàn)場可編程門陣列和一或多個(gè)協(xié)處理器陣列；或

一或多個(gè)處理器。

在一個(gè)實(shí)施方式中，還包括：

布置在所述基板上的、與所述第一多路復(fù)用器陣列連接的一第一放大器，用于放大所述輸入信號；和/或

布置在所述基板上的、與所述第二多路復(fù)用器陣列連接的一第二放大器，用于放大所述輸出信號。

從上述技術(shù)方案可以看出，在本發(fā)明實(shí)施方式中，譜儀包括：模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列；與模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列連接的第一多路復(fù)用器陣列；控制模塊，用于通過第一多路復(fù)用器陣列和模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列接收一或多個(gè)輸入信號。 可見，本發(fā)明實(shí)施方式通過應(yīng)用第一多路復(fù)用器陣列，可以接收任意數(shù)目和任意類型的輸入信號。而且，本發(fā)明實(shí)施方式通過應(yīng)用第二多路復(fù)用器陣列，還可以輸出任意數(shù)目和任意類型的輸出信號。因此本發(fā)明實(shí)施方式可以提高可配置性和可擴(kuò)展性，并且節(jié)約成本。

而且，在本發(fā)明實(shí)施方式中，可以將處理器核集成在現(xiàn)場可編程門陣列中，可以顯著降低成本。還有，在本發(fā)明實(shí)施方式中，通過引入?yún)f(xié)處理器陣列，還可以提高控制模塊的處理性能。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式磁共振成像系統(tǒng)的譜儀的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式磁共振成像系統(tǒng)的譜儀的第一示范性結(jié)構(gòu)圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式磁共振成像系統(tǒng)的譜儀的第二示范性結(jié)構(gòu)圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式磁共振成像系統(tǒng)的譜儀的第三示范性結(jié)構(gòu)圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式磁共振成像系統(tǒng)的信號處理板的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施方式，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式僅僅用以闡述性說明本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

為了描述上的簡潔和直觀，下文通過描述若干代表性的實(shí)施方式來對本發(fā)明的方案進(jìn)行闡述。實(shí)施方式中大量的細(xì)節(jié)僅用于幫助理解本發(fā)明的方案。但是很明顯，本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)時(shí)可以不局限于這些細(xì)節(jié)。為了避免不必要地模糊了本發(fā)明的方案，一些實(shí)施方式?jīng)]有進(jìn)行細(xì)致地描述，而是僅給出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根據(jù)……”是指“至少根據(jù)……，但不限于僅根據(jù)……”。由于漢語的語言習(xí)慣，下文中沒有特別指出一個(gè)成分的數(shù)量時(shí)，意味著該成分可以是一個(gè)也可以是多個(gè)，或可理解為至少一個(gè)。

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式磁共振成像系統(tǒng)的譜儀的結(jié)構(gòu)圖。

如圖1所示，該譜儀10包括：

模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11；

與模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11連接的第一多路復(fù)用器陣列12；

控制模塊15，用于通過第一多路復(fù)用器陣列12和模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11接收一或多個(gè)輸入信號。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該譜儀10還可以包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(圖1中沒有示出)。比如，數(shù)模轉(zhuǎn)換器具體可以實(shí)施為一或多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以構(gòu)成譜儀10的輸出信號固定處理通道。當(dāng)輸出信號只有一路時(shí)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器實(shí)施為與該路輸出信號固定對應(yīng)的一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片；當(dāng)輸出信號有多路時(shí)， 數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以實(shí)施為與各路輸出信號分別固定對應(yīng)的多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。在這種實(shí)施方式中，譜儀10可以接收任意數(shù)目和任意類型的輸入信號，不過只能利用固定的處理通道處理輸出信號。

本發(fā)明實(shí)施方式還提出一種可以輸出任意數(shù)目和任意類型的輸出信號的優(yōu)選實(shí)施方式。在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，該譜儀10還包括：

數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13；

與數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13連接的第二多路復(fù)用器陣列14；

控制模塊15，還用于通過數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13和第二多路復(fù)用器陣列14發(fā)送一或多個(gè)輸出信號。

可見，在這種優(yōu)選實(shí)施方式中，通過應(yīng)用第二多路復(fù)用器陣列，不再利用固定的處理通道處理輸出信號，而是可以輸出任意數(shù)目和任意類型的輸出信號。

在一個(gè)實(shí)施方式中，譜儀10接收的輸入信號可以包括：譜儀10從本地線圈系統(tǒng)接收的射頻信號；譜儀10從射頻信號發(fā)射源接收的射頻反饋信號；譜儀10從磁場梯度信號發(fā)射源接收的磁場梯度反饋信號；譜儀10從外部接收的包含控制參數(shù)的控制指令，等等。舉例：控制參數(shù)可以包括：磁體溫度監(jiān)控信號、病床位置信號，等等。

在一個(gè)實(shí)施方式中，譜儀10發(fā)送的輸出信號包括：譜儀10向發(fā)射線圈系統(tǒng)發(fā)送的射頻信號；譜儀10向梯度線圈系統(tǒng)發(fā)送的磁場梯度信號；譜儀10向外部發(fā)送的控制命令，等等。舉例，控制命令可以包括：病床位置移動命令、磁體溫度控制命令，等等。

以上示范性描述了輸入信號和輸出信號的具體實(shí)例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識到，這種描述僅是示范性的，并不用于對本發(fā)明的保護(hù)范圍進(jìn)行限定。

第一多路復(fù)用器陣列12包含一或多個(gè)級聯(lián)的多路復(fù)用器。第一多路復(fù)用器陣列12用于基于控制模塊15的控制操作，選擇將輸入信號發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11的輸入通道。模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11具體可以包含一或多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片執(zhí)行將模擬格式轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式的信號格式轉(zhuǎn)換操作。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片用于將模擬格式的輸入信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。

數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13具體可以包含一或多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片執(zhí)行將數(shù)字格式轉(zhuǎn)換為模擬格式的信號格式轉(zhuǎn)換操作。數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13用于將數(shù)字格式的輸出信號轉(zhuǎn)換為模擬格式。第二多路復(fù)用器陣列14包含一或多個(gè)級聯(lián)的多路復(fù)用器。第二多路復(fù)用器陣列12用于基于控制模塊15的控制操作，選擇將經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換的輸出信號發(fā)送到輸出設(shè)備的輸出通道。

在一個(gè)實(shí)施方式中，譜儀10還包括：與第一多路復(fù)用器陣列11連接的第一放大器，用于放大輸入信號。

在一個(gè)實(shí)施方式中，譜儀10還包括：與第二多路復(fù)用器陣列14連接的第二放大器，用于放大輸出信號。

譜儀10從磁共振成像系統(tǒng)的本地線圈接收射頻信號的具體過程包括：與譜儀10連接的接收設(shè)備(比 如，射頻信號接收模塊)從磁共振成像系統(tǒng)的本地線圈系統(tǒng)接收模擬格式的射頻信號；第一多路復(fù)用器陣列12基于控制模塊15的控制操作，選擇將模擬格式的射頻信號發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11的輸入通道?？刂颇K15還從模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11中選擇執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。被控制模塊15選中的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模擬格式的射頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式，再將數(shù)字格式的射頻信號發(fā)送到控制模塊15。

譜儀10接收射頻反饋信號和磁場梯度反饋信號的具體過程包括：與譜儀10連接的接收設(shè)備(比如，反饋信號接收模塊)從射頻信號發(fā)射源接收射頻反饋信號，從磁場梯度信號發(fā)射源接收磁場梯度反饋信號；第一多路復(fù)用器陣列12基于控制模塊15的控制操作，選擇將模擬格式的射頻反饋信號和/或磁場梯度反饋信號發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11的輸入通道?？刂颇K15還從模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11中選擇執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。被控制模塊15選中的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模擬格式的射頻反饋信號和/或模擬格式的磁場梯度反饋信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式，再將數(shù)字格式的射頻反饋信號和/或數(shù)字格式的磁場梯度反饋信號發(fā)送到控制模塊15。

譜儀10向磁共振成像系統(tǒng)的發(fā)射線圈發(fā)送射頻信號的具體過程包括：控制模塊15生成數(shù)字格式的射頻信號；控制模塊15從數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13中選擇執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換操作的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片；被控制模塊15選中的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將數(shù)字格式的射頻信號轉(zhuǎn)換為模擬格式；第二多路復(fù)用器陣列14基于控制模塊15的控制操作，選擇將模擬格式的射頻信號發(fā)送到輸出設(shè)備(比如，射頻信號發(fā)送模塊)的輸出通道。然后，輸出設(shè)備再將模擬格式的射頻信號發(fā)送到發(fā)射線圈。

譜儀10向磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈發(fā)送磁場梯度信號的具體過程包括：控制模塊15生成數(shù)字格式的磁場梯度信號；控制模塊15從數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13中選擇執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換操作的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片；被控制模塊15選中的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將數(shù)字格式的磁場梯度信號轉(zhuǎn)換為模擬格式；第二多路復(fù)用器陣列14基于控制模塊15的控制操作，選擇將模擬格式的磁場梯度信號發(fā)送到輸出設(shè)備(比如，磁場梯度信號發(fā)送模塊)的輸出通道。然后，輸出設(shè)備再將模擬格式的磁場梯度信號發(fā)送到磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈。

類似地，譜儀10也可以接收包含控制參數(shù)的控制指令和/或發(fā)送控制命令。本發(fā)明對此不再贅述。

在一個(gè)實(shí)施方式中，控制模塊15包括現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)，該現(xiàn)場可編程門陣列集成一或多個(gè)處理器核。本發(fā)明通過將處理器核集成在現(xiàn)場可編程門陣列中，可以顯著降低成本。

在一個(gè)實(shí)施方式中，控制模塊15包括一或多個(gè)現(xiàn)場可編程門陣列。比如，可以將一部分現(xiàn)場可編程門陣列應(yīng)用于發(fā)送輸出信號的邏輯控制，而將其他的現(xiàn)場可編程門陣列應(yīng)用于接收輸入信號的邏輯控制。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，控制模塊15包括一或多個(gè)處理器和一或多個(gè)現(xiàn)場可編程門陣列?，F(xiàn)場可編程門陣列用于時(shí)序控制；處理器用于信號處理和圖像處理。處理器與現(xiàn)場可編程門陣列分工合作，可以顯著提高處理效率。

在一個(gè)實(shí)施方式中，控制模塊15包括一或多個(gè)處理器和一或多個(gè)協(xié)處理器陣列。協(xié)處理器陣列與處理器通訊，輔助處理器執(zhí)行計(jì)算和控制。在一個(gè)實(shí)施方式中，控制模塊15包括一或多個(gè)現(xiàn)場可編程門陣 列和一或多個(gè)協(xié)處理器陣列。協(xié)處理器陣列與現(xiàn)場可編程門陣列通訊，輔助現(xiàn)場可編程門陣列執(zhí)行計(jì)算和控制。

具體地，協(xié)處理器陣列可以實(shí)施為由數(shù)字信號處理器(dsp)或任意類型的協(xié)處理器所構(gòu)成的陣列。應(yīng)用本發(fā)明之后，通過引入?yún)f(xié)處理器陣列，可以提高控制模塊15的處理性能。

具體地，處理器可以實(shí)施為中央處理器(cpu)或微控制單元(mcu)。類似地，處理器核可以實(shí)施為cpu核或mcu核。

在一個(gè)實(shí)施方式中，譜儀10還包括：以太口，用于通過以太通訊方式向外部發(fā)送磁共振圖像，和/或與外部交互控制命令。比如，以太口包括：rj-45接口，rj-11接口，sc光纖接口，fddi接口，aui接口，bnc接口，console接口，等等。

在一個(gè)實(shí)施方式中，譜儀10還用于基于從外部接收的射頻信號生成磁共振圖像。譜儀10還包括：顯示接口，用于向外部發(fā)送磁共振圖像。比如，顯示接口可以具體實(shí)施為：高清晰度多媒體接口(hdmi)接口，視頻圖形陣列(vga)接口，等等。

在一個(gè)實(shí)施方式中，譜儀10還包括控制器局域網(wǎng)口或串口，用于與外部交互控制參數(shù)。

下面對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行說明。

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式磁共振成像系統(tǒng)的譜儀的第一示范性結(jié)構(gòu)圖。

如圖2所示，該譜儀10包括集成有處理器核151的現(xiàn)場可編程門陣列15?，F(xiàn)場可編程門陣列15與數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13和模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11分別連接。第一多路復(fù)用器陣列12與模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11連接；第二多路復(fù)用器陣列14與數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13連接。第一多路復(fù)用器陣列12和第二多路復(fù)用器陣列14分別與現(xiàn)場可編程門陣列15連接。第一多路復(fù)用器陣列12和第二多路復(fù)用器陣列13可以分別連接各自的放大器。

譜儀10還包括與現(xiàn)場可編程門陣列15連接的內(nèi)存16、協(xié)處理器陣列18、can接口21、固態(tài)硬盤陣列22和控制接口19。譜儀10還包括以太口20和串口23。譜儀10可以通過can接口21接收磁體溫度監(jiān)控信號、病床位置信號等控制參數(shù)。譜儀10可以通過控制接口19發(fā)送病床位置移動命令、磁體溫度控制命令等控制命令。

譜儀10從磁共振成像系統(tǒng)的本地線圈系統(tǒng)接收射頻信號的具體過程包括：與譜儀連接的接收設(shè)備(比如，射頻信號接收模塊)從磁共振成像系統(tǒng)的本地線圈系統(tǒng)接收模擬格式的射頻信號；第一多路復(fù)用器陣列12基于現(xiàn)場可編程門陣列15的控制操作，選擇將模擬格式的射頻信號發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11的輸入通道?，F(xiàn)場可編程門陣列15從模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11中選擇執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。被現(xiàn)場可編程門陣列15選中的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模擬格式的射頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式，再將數(shù)字格式的射頻信號發(fā)送到現(xiàn)場可編程門陣列15。

譜儀10接收射頻反饋信號和磁場梯度反饋信號的具體過程包括：與譜儀10連接的接收設(shè)備(比如，反饋信號接收模塊)從射頻信號發(fā)射源接收射頻反饋信號，從磁場梯度信號發(fā)射源接收磁場梯度反饋信號； 第一多路復(fù)用器陣列12基于現(xiàn)場可編程門陣列15的控制操作，選擇將模擬格式的射頻反饋信號和/或磁場梯度反饋信號發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11的輸入通道?，F(xiàn)場可編程門陣列15從模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11中選擇執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。被現(xiàn)場可編程門陣列15選中的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模擬格式的射頻反饋信號和/或模擬格式的磁場梯度反饋信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式，再將數(shù)字格式的射頻反饋信號和/或數(shù)字格式的磁場梯度反饋信號發(fā)送到現(xiàn)場可編程門陣列15。

譜儀10向磁共振成像系統(tǒng)的發(fā)射線圈系統(tǒng)發(fā)送射頻信號的具體過程包括：現(xiàn)場可編程門陣列15生成數(shù)字格式的射頻信號；現(xiàn)場可編程門陣列15從數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13中選擇執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換操作的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片；被現(xiàn)場可編程門陣列15選中的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將數(shù)字格式的射頻信號轉(zhuǎn)換為模擬格式；第二多路復(fù)用器陣列14基于現(xiàn)場可編程門陣列15的控制操作，選擇將模擬格式的射頻信號發(fā)送到輸出設(shè)備(比如，射頻信號發(fā)送模塊)的輸出通道。然后，輸出設(shè)備再將模擬格式的射頻信號發(fā)送到發(fā)射線圈系統(tǒng)。

譜儀10向磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈系統(tǒng)發(fā)送磁場梯度信號的具體過程包括：現(xiàn)場可編程門陣列15生成數(shù)字格式的磁場梯度信號；現(xiàn)場可編程門陣列15從數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13中選擇執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換操作的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片；被現(xiàn)場可編程門陣列15選中的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將數(shù)字格式的磁場梯度信號轉(zhuǎn)換為模擬格式；第二多路復(fù)用器陣列14選擇將模擬格式的磁場梯度信號發(fā)送到輸出設(shè)備(比如，磁場梯度信號發(fā)送模塊)的輸出通道。然后，輸出設(shè)備再將模擬格式的磁場梯度信號發(fā)送到磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈。

譜儀10從磁共振成像系統(tǒng)的本地線圈系統(tǒng)接收射頻信號之后，可以自行生成磁共振圖像，并通過以太口20經(jīng)由以太通訊方式向位于譜儀10外部的接收設(shè)備33發(fā)送磁共振圖像?？蛇x地，譜儀10從磁共振成像系統(tǒng)的本地線圈系統(tǒng)接收射頻信號之后，也可以與外部的計(jì)算資源協(xié)同生成磁共振圖像。此時(shí)，譜儀以太口33經(jīng)由以太通訊方式與外部的計(jì)算資源33交互，以協(xié)作生成磁共振圖像。譜儀10還可以通過串口23與顯示器32和外部的磁盤陣列31相連接，以顯示磁共振圖像。

圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式磁共振成像系統(tǒng)的譜儀的第二示范性結(jié)構(gòu)圖。

如圖3所示，該譜儀10包括現(xiàn)場可編程門陣列15?，F(xiàn)場可編程門陣列15與數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13和模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11分別連接。第一多路復(fù)用器陣列12與模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11連接；第二多路復(fù)用器陣列14與數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13連接。第一多路復(fù)用器陣列12和第二多路復(fù)用器陣列14分別與現(xiàn)場可編程門陣列15連接。第一多路復(fù)用器陣列12和第二多路復(fù)用器陣列11可以分別連接各自的放大器。

譜儀10還包括內(nèi)存16、can接口21、pcie接口24、pcie接口25、串口23和控制接口19。譜儀10可以通過can接口21接收磁體溫度監(jiān)控信號、病床位置信號等控制參數(shù)。譜儀10可以通過控制接口19發(fā)送病床位置移動命令、磁體溫度控制命令等控制命令。

譜儀10從磁共振成像系統(tǒng)的本地線圈系統(tǒng)接收射頻信號的具體過程包括：與譜儀10連接的接收設(shè)備(比如，射頻信號接收模塊)從磁共振成像系統(tǒng)的本地線圈系統(tǒng)接收模擬格式的射頻信號；第一多路復(fù)用器陣列12基于現(xiàn)場可編程門陣列15的控制操作，選擇將模擬格式的射頻信號發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11的 輸入通道。現(xiàn)場可編程門陣列15從模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11中選擇執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。被現(xiàn)場可編程門陣列15選中的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模擬格式的射頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式，再將數(shù)字格式的射頻信號發(fā)送到現(xiàn)場可編程門陣列15。

譜儀10接收射頻反饋信號和磁場梯度反饋信號的具體過程包括：與譜儀10連接的接收設(shè)備(比如，反饋信號接收模塊)從射頻信號發(fā)射源接收射頻反饋信號，從磁場梯度信號發(fā)射源接收磁場梯度反饋信號；第一多路復(fù)用器陣列12基于現(xiàn)場可編程門陣列15的控制操作，選擇將模擬格式的射頻反饋信號和/或磁場梯度反饋信號發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11的輸入通道。現(xiàn)場可編程門陣列15從模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11中選擇執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。被現(xiàn)場可編程門陣列15選中的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模擬格式的射頻反饋信號和/或模擬格式的磁場梯度反饋信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式，再將數(shù)字格式的射頻反饋信號和/或數(shù)字格式的磁場梯度反饋信號發(fā)送到現(xiàn)場可編程門陣列15。

譜儀10向磁共振成像系統(tǒng)的發(fā)射線圈系統(tǒng)發(fā)送射頻信號的具體過程包括：現(xiàn)場可編程門陣列15生成數(shù)字格式的射頻信號；現(xiàn)場可編程門陣列15從數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13中選擇執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換操作的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片；被現(xiàn)場可編程門陣列15選中的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將數(shù)字格式的射頻信號轉(zhuǎn)換為模擬格式；第二多路復(fù)用器陣列14基于現(xiàn)場可編程門陣列15的控制操作，選擇將模擬格式的射頻信號發(fā)送到輸出設(shè)備(比如，射頻信號發(fā)送模塊)的輸出通道。然后，輸出設(shè)備再將模擬格式的射頻信號發(fā)送到發(fā)射線圈系統(tǒng)。

譜儀10向磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈系統(tǒng)發(fā)送磁場梯度信號的具體過程包括：現(xiàn)場可編程門陣列15生成數(shù)字格式的磁場梯度信號；現(xiàn)場可編程門陣列15從數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13中選擇執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換操作的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片；被現(xiàn)場可編程門陣列15選中的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將數(shù)字格式的磁場梯度信號轉(zhuǎn)換為模擬格式；第二多路復(fù)用器陣列14選擇將模擬格式的磁場梯度信號發(fā)送到輸出設(shè)備(比如，磁場梯度信號發(fā)送模塊)的輸出通道。然后，輸出設(shè)備再將模擬格式的磁場梯度信號發(fā)送到磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈系統(tǒng)。

譜儀10從磁共振成像系統(tǒng)的本地線圈系統(tǒng)接收射頻信號之后，可以自行生成磁共振圖像，并通過pcie接口24、pcie接口25或串口23向外部的計(jì)算機(jī)30提供磁共振圖像。計(jì)算機(jī)30具有對應(yīng)于pcie接口24的pcie接口36、對應(yīng)于pcie接口25的pcie接口37以及對應(yīng)于串口23的串口35。

圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式磁共振成像系統(tǒng)的譜儀的第三示范性結(jié)構(gòu)圖。

如圖4所示，該譜儀10包括集成有處理器核601的現(xiàn)場可編程門陣列60以及不集成有處理器核的單個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場可編程門陣列50。現(xiàn)場可編程門陣列60與現(xiàn)場可編程門陣列50共同構(gòu)成譜儀10的控制模塊。而且，處理器核601具體可以實(shí)施為cpu核或mcu核。

集成有處理器核601的現(xiàn)場可編程門陣列60與數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13連接。不集成有處理器核的現(xiàn)場可編程門陣列50與模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11連接。而且，第一多路復(fù)用器陣列12與模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11連接；第二多路復(fù)用器陣列14與數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13連接。第一多路復(fù)用器陣列12和不集成有處理器核的現(xiàn)場可編程門陣列50連接。第二多路復(fù)用器陣列14和集成有處理器核601的現(xiàn)場可編程門陣列60連接。第一多路復(fù)用 器陣列12和第二多路復(fù)用器陣列14可以分別連接各自的放大器。

譜儀10還包括與現(xiàn)場可編程門陣列60連接的協(xié)處理器陣列18、內(nèi)存16、以太口20、can接口21、固態(tài)硬盤陣列22、串口23和控制接口19。譜儀10可以通過can接口21接收磁體溫度監(jiān)控信號、病床位置信號等控制參數(shù)。譜儀10可以通過控制接口19發(fā)送病床位置移動命令、磁體溫度控制命令等控制命令。

譜儀10從磁共振成像系統(tǒng)的本地線圈系統(tǒng)接收射頻信號的具體過程包括：與譜儀10連接的接收設(shè)備(比如，射頻信號接收模塊)從磁共振成像系統(tǒng)的本地線圈系統(tǒng)接收模擬格式的射頻信號；第一多路復(fù)用器陣列12基于不集成有處理器核的現(xiàn)場可編程門陣列50的控制操作，選擇將模擬格式的射頻信號發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11的輸入通道。不集成有處理器核的現(xiàn)場可編程門陣列50從模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11中選擇執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。被不集成有處理器核的現(xiàn)場可編程門陣列50選中的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模擬格式的射頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式，再將數(shù)字格式的射頻信號發(fā)送到不集成有處理器核的現(xiàn)場可編程門陣列50。

譜儀10接收射頻反饋信號和磁場梯度反饋信號的具體過程包括：與譜儀連接的接收設(shè)備(比如，反饋信號接收模塊)從射頻信號發(fā)射源接收射頻反饋信號，從磁場梯度信號發(fā)射源接收磁場梯度反饋信號；第一多路復(fù)用器陣列12基于不集成有處理器核的現(xiàn)場可編程門陣列50的控制操作，選擇將模擬格式的射頻反饋信號和/或磁場梯度反饋信號發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11的輸入通道。不集成有處理器核的現(xiàn)場可編程門陣列50從模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11中選擇執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。被不集成有處理器核的現(xiàn)場可編程門陣列50選中的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模擬格式的射頻反饋信號和/或模擬格式的磁場梯度反饋信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式，再將數(shù)字格式的射頻反饋信號和/或數(shù)字格式的磁場梯度反饋信號發(fā)送到不集成有處理器核的現(xiàn)場可編程門陣列50。

譜儀10向磁共振成像系統(tǒng)的發(fā)射線圈系統(tǒng)發(fā)送射頻信號的具體過程包括：集成有處理器核601的現(xiàn)場可編程門陣列60生成數(shù)字格式的射頻信號；集成有處理器核601的現(xiàn)場可編程門陣列60從數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13中選擇執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換操作的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片；被集成有處理器核601的現(xiàn)場可編程門陣列60選中的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將數(shù)字格式的射頻信號轉(zhuǎn)換為模擬格式；第二多路復(fù)用器陣列14基于集成有處理器核601的現(xiàn)場可編程門陣列60的控制操作，選擇將模擬格式的射頻信號發(fā)送到輸出設(shè)備(比如，射頻信號發(fā)送模塊)的輸出通道。然后，輸出設(shè)備再將模擬格式的射頻信號發(fā)送到發(fā)射線圈系統(tǒng)。

譜儀10向磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈系統(tǒng)發(fā)送磁場梯度信號的具體過程包括：集成有處理器核601的現(xiàn)場可編程門陣列60生成數(shù)字格式的磁場梯度信號；集成有處理器核601的現(xiàn)場可編程門陣列60從數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13中選擇執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換操作的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片；被集成有處理器核601的現(xiàn)場可編程門陣列60選中的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將數(shù)字格式的磁場梯度信號轉(zhuǎn)換為模擬格式；第二多路復(fù)用器陣列14選擇將模擬格式的磁場梯度信號發(fā)送到輸出設(shè)備(比如，磁場梯度信號發(fā)送模塊)的輸出通道。然后，輸出設(shè)備再將模 擬格式的磁場梯度信號發(fā)送到磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈系統(tǒng)。

譜儀10從磁共振成像系統(tǒng)的本地線圈系統(tǒng)接收射頻信號之后，可以自行生成磁共振圖像，并通過以太口20以太通訊方式向外部設(shè)備33發(fā)送磁共振圖像?？蛇x地，譜儀從磁共振成像系統(tǒng)的本地線圈接收射頻信號之后，也可以與外部設(shè)備33協(xié)同生成磁共振圖像。此時(shí)，譜儀10通過以太口20以太通訊方式與外部設(shè)備33交互生成磁共振圖像。譜儀10還可以通過串口23與顯示器32連接，以顯示磁共振圖像。

可以通過多種方式實(shí)施本發(fā)明。比如，可以將本發(fā)明提出的數(shù)字控制系統(tǒng)印制在印刷電路板上，該印刷電路板作為磁共振成像系統(tǒng)的信號處理板。

本發(fā)明還提出了一種磁共振成像系統(tǒng)的信號處理板。

圖5為根據(jù)本發(fā)明磁共振成像系統(tǒng)的信號處理板的結(jié)構(gòu)圖。

如圖5所示，該信號處理板40包括：

基板17；

布置在基板17上的模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11；

布置在基板17上的、與模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列11連接的第一多路復(fù)用器陣列12；

布置在基板17上的控制模塊15，用于通過第一多路復(fù)用器陣列12和模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列接11收一或多個(gè)輸入信號。

優(yōu)選地，該信號處理板40還可以包括布置在基板17上的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

優(yōu)選地，該信號處理板40還可以包括：布置在基板17上的數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13；布置在基板17上的、與數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13連接的第二多路復(fù)用器陣列14；其中布置在基板17上的控制模塊15，還用于通過數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列13和第二多路復(fù)用器陣列14發(fā)送一或多個(gè)輸出信號。

具體地，基板17可以實(shí)施為：fr-1；fr-2；fr-3；fr-4；fr-5；fr-6；g-10；cem-1cem-2；cem-3cem-4；cem-5；氮化鋁(ain)；碳化硅(sic)等等。

在一個(gè)實(shí)施方式中，輸入信號包括下列中的至少一個(gè)：射頻信號；射頻反饋信號；磁場梯度反饋信號；包含控制參數(shù)的控制指令；和/或，輸出信號包括下列中的至少一個(gè)：射頻信號；磁場梯度信號；控制命令。

在一個(gè)實(shí)施方式中，控制模塊15包括：一或多個(gè)現(xiàn)場可編程門陣列；或，一現(xiàn)場可編程門陣列，所述現(xiàn)場可編程門陣列集成一或多個(gè)處理器核；或，一或多個(gè)處理器和一或多個(gè)現(xiàn)場可編程門陣列；或，一或多個(gè)處理器和一或多個(gè)協(xié)處理器陣列；或，一或多個(gè)現(xiàn)場可編程門陣列和一或多個(gè)協(xié)處理器陣列；或，一或多個(gè)處理器。

在一個(gè)實(shí)施方式中，還包括：布置在基板17上的、與第一多路復(fù)用器陣列12連接的第一放大器，用于放大輸入信號；和/或，布置在基板17上的、與第二多路復(fù)用器陣列14連接的第二放大器，用于放大輸出信號。

在一個(gè)實(shí)施方式中，還包括下列中至少一個(gè)：布置在基板17上的以太口；布置在基板17上的顯示接口；布置在基板17上的控制器局域網(wǎng)口；布置在基板17上的串口。

綜上所述，在本發(fā)明實(shí)施方式中，譜儀包括：模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列；與模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列連接的第一多路復(fù)用器陣列；控制模塊，用于通過第一多路復(fù)用器陣列和模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列接收一或多個(gè)輸入信號?？梢?，本發(fā)明實(shí)施方式可以在任意的輸入口接收任意數(shù)目和任意類型的輸入信號。而且，本發(fā)明實(shí)施方式還可以在任意的輸出口輸出任意數(shù)目和任意類型的輸出信號，因此本發(fā)明實(shí)施方式可以提高可配置性和可擴(kuò)展性，并且節(jié)約成本。

而且，在本發(fā)明實(shí)施方式中，可以將處理器核集成在現(xiàn)場可編程門陣列中，可以顯著降低成本。還有，在本發(fā)明實(shí)施方式中，通過引入?yún)f(xié)處理器陣列，還可以提高控制模塊的處理性能。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。