[发明专利]一种多核素多通道并行采集核磁共振接收机

说明书

本发明公开了一种多核素多通道并行采集核磁共振接收机，包括FPGA控制模块和若干路核素采样单元，每路核素采样单元均包括本振模块、功分器、多通道模数转换器和若干路正交下变频采样单元，每路正交下变频采样单元均包括前端可变增益放大器、正交解调器、低通滤波器、后端可变增益放大器，可实现对每一种核素多通道磁共振信号的并行接收；提高了系统的集成度和可扩展性；能够有效的抑制镜像频带的产生；同时能够进行宽频带的射频接收，实现了信号的全频段覆盖。

技术领域

本发明涉及核磁共振仪器技术领域，具体涉及一种多核素多通道并行采集核磁共振接收机，适用于核磁共振成像仪或核磁共振波谱仪中，用于实现不同原子核产生的多通道核磁共振信号的并行采集与处理。

背景技术

核磁共振射频信号接收装置是核磁共振仪器必不可少的组成部分，用于实现核磁共振信号的解调、采样、滤波、存储和累加等功能。随着核磁共振技术研究领域的不断扩大，核磁共振仪器系统日益呈现向多核素采集和快速采集的方向发展。这些新的需求对核磁共振仪器的接收系统提出了更高的要求，一方面要求接收系统能够实现多核素磁共振信号的并行接收，用于获得不同原子核之间的多元磁共振信息；另一方面要求接收系统对每一种核素都能够实现多通道并行接收，用于加快采集速度，提高实验效率。

目前用于实现多核素磁共振信号多通道并行采集的接收机设计方案鲜有文献报道，特别是在磁共振成像领域，几乎都以氢原子核（¹H）的磁共振信号作为检测对象，对其他原子核（如²³Na，³¹P等，又称为杂核）的磁共振成像则由于信噪比低和横向弛豫时间短等因素而无法实现。近年来，随着磁共振成像系统磁场强度和仪器性能的不断提高，使得获取除¹H核以外的其他原子核的磁共振图像成为可能，这些技术革新不仅为获取杂核的磁共振图像提供了条件，也为同时观测多种原子核的磁共振图像、获得多元图像信息提供了基础。因此，如何实现多种核素磁共振成像信号的并行接收，已经成为高场磁共振成像仪器技术领域亟待解决的问题。

另一方面，随着磁共振成像中多通道相控阵接收线圈和并行重建技术的发展，要求磁共振接收机需要同时接收多个通道的磁共振信号以实现快速成像。对于核磁共振接收机多通道并行接收的设计，有相关文献提出了基于时分复用、频分复用和时/频分复用相结合的设计方案，用于实现同时对多个线圈输出的磁共振信号进行采集的功能。这些方案的目的是尽量使用较少的模数转换器（ADC）来实现多通道磁共振信号的并行采集，能够在一定程度上减少因多通道扩展而增加的成本。但是减少ADC数量的同时将会增加其他外部电路设计的复杂度，例如需要设计复杂的通道切换开关和窄带滤波器，这些外部电路将会引入开关调制噪声和通道间串扰，降低了各个通道的接收增益和动态范围，而且当接收通道数目进一步增加后，会急剧地增大ADC的采样速率和外围电路的设计难度，因此上述复用ADC的并行接收方案将不再适用。因此，如何更简单高效的实现对每一种核素多通道磁共振信号并行接收功能，是利用相控阵线圈和并行重建技术实现快速磁共振成像实验的前提。

综上所述，为了满足磁共振成像对多核素和多通道并行采集的需求，不仅要求核磁共振接收机具有多种核素同时采集的功能，而且要求每一种核素的信号采集都支持多通道并行接收，才能实现在采集多元化磁共振信息的同时进一步提高实验效率。然而，同时满足上述两个设计要求的核磁共振接收机方案目前还没有相关文献报道，属于技术空白领域，是核磁共振仪器技术领域亟待解决的关键问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提出了一种多核素多通道并行采集核磁共振接收机，可以实现多种核素磁共振信号的同时接收，且对每一路磁共振信号实现多通道并行接收。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种多核素多通道并行采集核磁共振接收机，包括FPGA控制模块，还包括若干路核素采样单元，

每路核素采样单元均包括本振模块、功分器、多通道模数转换器和若干路正交下变频采样单元，