CN107219478A - 一种磁共振成像系统的谱仪和信号处理板 - Google Patents

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Abstract

本发明实施方式公开了一种磁共振成像系统的谱仪和信号处理板。谱仪包括：模数转换阵列；与所述模数转换阵列连接的第一多路复用器阵列；控制模块，用于通过所述第一多路复用器阵列和所述模数转换阵列接收一或多个输入信号。本发明实施方式可以提高可配置性和可扩展性，并且节约成本。

Description

一种磁共振成像系统的谱仪和信号处理板
技术领域
本发明涉及医学器械技术领域，特别是涉及一种磁共振成像系统的谱仪(spectrometer)和信号处理板。
背景技术
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。它利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核(即H+)发生振动产生射频信号，经计算机处理而成像。当把物体放置在磁场中，用适当的电磁波照射它，使之共振，然后分析它释放的电磁波，就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的精确立体图像。比如，可以通过磁共振成像扫描人类大脑获得的一个连续切片的动画。
谱仪(spectrometer)是MRI系统的控制部分。谱仪用于生成并输出射频(RF)信号和磁场梯度信号，还用于从本地线圈接收和处理射频信号，等等。
在现有技术的谱仪中，通过固定的信号处理通道(包括接收通道和发送通道)处理RF信号与磁场梯度信号。然而，信号处理通道被固定，导致谱仪的可配置性不高，难以适用于多种类型的MRI系统。
发明内容
本发明实施方式提出一种磁共振成像系统的谱仪和信号处理板，从而提高可配置性。
本发明实施方式的技术方案如下：
根据本发明实施方式的一方面，提出一种磁共振成像系统的谱仪，包括：
一模数转换阵列；
与所述模数转换阵列连接的一第一多路复用器阵列；
一控制模块，用于通过所述第一多路复用器阵列和所述模数转换阵列接收一或多个输入信号。
在一个实施方式中，还包括：一数模转换器；或，还包括：一数模转换阵列；与所述数模转换阵列连接的一第二多路复用器阵列；其中所述控制模块，还用于通过所述数模转换阵列和所述第二多路复用器阵列发送一或多个输出信号。
在一个实施方式中，所述输入信号包括下列中的至少一个：一射频信号；一射频反馈信号；一磁场梯度反馈信号；包含一控制参数的一控制指令；和/或
所述输出信号包括下列中的至少一个：一射频信号；一磁场梯度信号；一控制命令。
在一个实施方式中，该控制模块包括：
一或多个现场可编程门阵列；或
一现场可编程门阵列，所述现场可编程门阵列集成一或多个处理器核；或
一或多个处理器和一或多个现场可编程门阵列；或
一或多个处理器和一或多个协处理器阵列；或
一或多个现场可编程门阵列和一或多个协处理器阵列；或
一或多个处理器。
在一个实施方式中，还包括：
与所述第一多路复用器阵列连接的一第一放大器，用于放大所述输入信号；和/或
与所述第二多路复用器阵列连接的一第二放大器，用于放大所述输出信号。
在一个实施方式中，还包括下列中至少一个：
一以太口；一显示接口；一控制器局域网口；一串口。
根据本发明实施方式的一方面，一种磁共振成像系统的信号处理板，包括：
一基板；
布置在所述基板上的一模数转换阵列；
布置在所述基板上的、与所述模数转换阵列连接的一第一多路复用器阵列；
布置在所述基板上的一控制模块，用于通过所述第一多路复用器阵列和所述模数转换阵列接收一或多个输入信号。
在一个实施方式中，还包括：布置在所述基板上的一数模转换器；或，还包括：布置在所述基板上的一数模转换阵列；布置在所述基板上的、与所述数模转换阵列连接的一第二多路复用器阵列；其中所述控制模块，还用于通过所述数模转换阵列和所述第二多路复用器阵列发送一或多个输出信号。
在一个实施方式中，该控制模块包括：
一或多个现场可编程门阵列；或
一现场可编程门阵列，所述现场可编程门阵列集成一或多个处理器核；或
一或多个处理器和一或多个现场可编程门阵列；或
一或多个处理器和一或多个协处理器阵列；或
一或多个现场可编程门阵列和一或多个协处理器阵列；或
一或多个处理器。
在一个实施方式中，还包括：
布置在所述基板上的、与所述第一多路复用器阵列连接的一第一放大器，用于放大所述输入信号；和/或
布置在所述基板上的、与所述第二多路复用器阵列连接的一第二放大器，用于放大所述输出信号。
从上述技术方案可以看出，在本发明实施方式中，谱仪包括：模数转换阵列；与模数转换阵列连接的第一多路复用器阵列；控制模块，用于通过第一多路复用器阵列和模数转换阵列接收一或多个输入信号。可见，本发明实施方式通过应用第一多路复用器阵列，可以接收任意数目和任意类型的输入信号。而且，本发明实施方式通过应用第二多路复用器阵列，还可以输出任意数目和任意类型的输出信号。因此本发明实施方式可以提高可配置性和可扩展性，并且节约成本。
而且，在本发明实施方式中，可以将处理器核集成在现场可编程门阵列中，可以显著降低成本。还有，在本发明实施方式中，通过引入协处理器阵列，还可以提高控制模块的处理性能。
附图说明
图1为根据本发明实施方式磁共振成像系统的谱仪的结构图；
图2为根据本发明实施方式磁共振成像系统的谱仪的第一示范性结构图；
图3为根据本发明实施方式磁共振成像系统的谱仪的第二示范性结构图；
图4为根据本发明实施方式磁共振成像系统的谱仪的第三示范性结构图；
图5为根据本发明实施方式磁共振成像系统的信号处理板的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
图1为根据本发明实施方式磁共振成像系统的谱仪的结构图。
如图1所示，该谱仪10包括：
模数转换阵列11；
与模数转换阵列11连接的第一多路复用器阵列12；
控制模块15，用于通过第一多路复用器阵列12和模数转换阵列11接收一或多个输入信号。
在一个实施方式中，该谱仪10还可以包括数模转换器(图1中没有示出)。比如，数模转换器具体可以实施为一或多个数模转换芯片。利用数模转换器可以构成谱仪10的输出信号固定处理通道。当输出信号只有一路时，数模转换器实施为与该路输出信号固定对应的一个数模转换芯片；当输出信号有多路时，数模转换器可以实施为与各路输出信号分别固定对应的多个数模转换芯片。在这种实施方式中，谱仪10可以接收任意数目和任意类型的输入信号，不过只能利用固定的处理通道处理输出信号。
本发明实施方式还提出一种可以输出任意数目和任意类型的输出信号的优选实施方式。在这个优选实施方式中，该谱仪10还包括：
数模转换阵列13；
与数模转换阵列13连接的第二多路复用器阵列14；
控制模块15，还用于通过数模转换阵列13和第二多路复用器阵列14发送一或多个输出信号。
可见，在这种优选实施方式中，通过应用第二多路复用器阵列，不再利用固定的处理通道处理输出信号，而是可以输出任意数目和任意类型的输出信号。
在一个实施方式中，谱仪10接收的输入信号可以包括：谱仪10从本地线圈系统接收的射频信号；谱仪10从射频信号发射源接收的射频反馈信号；谱仪10从磁场梯度信号发射源接收的磁场梯度反馈信号；谱仪10从外部接收的包含控制参数的控制指令，等等。举例：控制参数可以包括：磁体温度监控信号、病床位置信号，等等。
在一个实施方式中，谱仪10发送的输出信号包括：谱仪10向发射线圈系统发送的射频信号；谱仪10向梯度线圈系统发送的磁场梯度信号；谱仪10向外部发送的控制命令，等等。举例，控制命令可以包括：病床位置移动命令、磁体温度控制命令，等等。
以上示范性描述了输入信号和输出信号的具体实例，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于对本发明的保护范围进行限定。
第一多路复用器阵列12包含一或多个级联的多路复用器。第一多路复用器阵列12用于基于控制模块15的控制操作，选择将输入信号发送到模数转换阵列11的输入通道。模数转换阵列11具体可以包含一或多个模数转换芯片。模数转换芯片执行将模拟格式转换为数字格式的信号格式转换操作。模数转换芯片用于将模拟格式的输入信号转换为数字格式。
数模转换阵列13具体可以包含一或多个数模转换芯片。数模转换芯片执行将数字格式转换为模拟格式的信号格式转换操作。数模转换阵列13用于将数字格式的输出信号转换为模拟格式。第二多路复用器阵列14包含一或多个级联的多路复用器。第二多路复用器阵列12用于基于控制模块15的控制操作，选择将经过数模转换的输出信号发送到输出设备的输出通道。
在一个实施方式中，谱仪10还包括：与第一多路复用器阵列11连接的第一放大器，用于放大输入信号。
在一个实施方式中，谱仪10还包括：与第二多路复用器阵列14连接的第二放大器，用于放大输出信号。
谱仪10从磁共振成像系统的本地线圈接收射频信号的具体过程包括：与谱仪10连接的接收设备(比如，射频信号接收模块)从磁共振成像系统的本地线圈系统接收模拟格式的射频信号；第一多路复用器阵列12基于控制模块15的控制操作，选择将模拟格式的射频信号发送到模数转换阵列11的输入通道。控制模块15还从模数转换阵列11中选择执行模数转换操作的模数转换芯片。被控制模块15选中的模数转换芯片将模拟格式的射频信号转换为数字格式，再将数字格式的射频信号发送到控制模块15。
谱仪10接收射频反馈信号和磁场梯度反馈信号的具体过程包括：与谱仪10连接的接收设备(比如，反馈信号接收模块)从射频信号发射源接收射频反馈信号，从磁场梯度信号发射源接收磁场梯度反馈信号；第一多路复用器阵列12基于控制模块15的控制操作，选择将模拟格式的射频反馈信号和/或磁场梯度反馈信号发送到模数转换阵列11的输入通道。控制模块15还从模数转换阵列11中选择执行模数转换操作的模数转换芯片。被控制模块15选中的模数转换芯片将模拟格式的射频反馈信号和/或模拟格式的磁场梯度反馈信号转换为数字格式，再将数字格式的射频反馈信号和/或数字格式的磁场梯度反馈信号发送到控制模块15。
谱仪10向磁共振成像系统的发射线圈发送射频信号的具体过程包括：控制模块15生成数字格式的射频信号；控制模块15从数模转换阵列13中选择执行数模转换操作的数模转换芯片；被控制模块15选中的数模转换芯片将数字格式的射频信号转换为模拟格式；第二多路复用器阵列14基于控制模块15的控制操作，选择将模拟格式的射频信号发送到输出设备(比如，射频信号发送模块)的输出通道。然后，输出设备再将模拟格式的射频信号发送到发射线圈。
谱仪10向磁共振成像系统的梯度线圈发送磁场梯度信号的具体过程包括：控制模块15生成数字格式的磁场梯度信号；控制模块15从数模转换阵列13中选择执行数模转换操作的数模转换芯片；被控制模块15选中的数模转换芯片将数字格式的磁场梯度信号转换为模拟格式；第二多路复用器阵列14基于控制模块15的控制操作，选择将模拟格式的磁场梯度信号发送到输出设备(比如，磁场梯度信号发送模块)的输出通道。然后，输出设备再将模拟格式的磁场梯度信号发送到磁共振成像系统的梯度线圈。
类似地，谱仪10也可以接收包含控制参数的控制指令和/或发送控制命令。本发明对此不再赘述。
在一个实施方式中，控制模块15包括现场可编程门阵列(FPGA)，该现场可编程门阵列集成一或多个处理器核。本发明通过将处理器核集成在现场可编程门阵列中，可以显著降低成本。
在一个实施方式中，控制模块15包括一或多个现场可编程门阵列。比如，可以将一部分现场可编程门阵列应用于发送输出信号的逻辑控制，而将其他的现场可编程门阵列应用于接收输入信号的逻辑控制。
在另一个实施方式中，控制模块15包括一或多个处理器和一或多个现场可编程门阵列。现场可编程门阵列用于时序控制；处理器用于信号处理和图像处理。处理器与现场可编程门阵列分工合作，可以显著提高处理效率。
在一个实施方式中，控制模块15包括一或多个处理器和一或多个协处理器阵列。协处理器阵列与处理器通讯，辅助处理器执行计算和控制。在一个实施方式中，控制模块15包括一或多个现场可编程门阵列和一或多个协处理器阵列。协处理器阵列与现场可编程门阵列通讯，辅助现场可编程门阵列执行计算和控制。
具体地，协处理器阵列可以实施为由数字信号处理器(DSP)或任意类型的协处理器所构成的阵列。应用本发明之后，通过引入协处理器阵列，可以提高控制模块15的处理性能。
具体地，处理器可以实施为中央处理器(CPU)或微控制单元(MCU)。类似地，处理器核可以实施为CPU核或MCU核。
在一个实施方式中，谱仪10还包括：以太口，用于通过以太通讯方式向外部发送磁共振图像，和/或与外部交互控制命令。比如，以太口包括：RJ-45接口，RJ-11接口，SC光纤接口，FDDI接口，AUI接口，BNC接口，Console接口，等等。
在一个实施方式中，谱仪10还用于基于从外部接收的射频信号生成磁共振图像。谱仪10还包括：显示接口，用于向外部发送磁共振图像。比如，显示接口可以具体实施为：高清晰度多媒体接口(HDMI)接口，视频图形阵列(VGA)接口，等等。
在一个实施方式中，谱仪10还包括控制器局域网口或串口，用于与外部交互控制参数。
下面对本发明的具体实施方式进行说明。
图2为根据本发明实施方式磁共振成像系统的谱仪的第一示范性结构图。
如图2所示，该谱仪10包括集成有处理器核151的现场可编程门阵列15。现场可编程门阵列15与数模转换阵列13和模数转换阵列11分别连接。第一多路复用器阵列12与模数转换阵列11连接；第二多路复用器阵列14与数模转换阵列13连接。第一多路复用器阵列12和第二多路复用器阵列14分别与现场可编程门阵列15连接。第一多路复用器阵列12和第二多路复用器阵列13可以分别连接各自的放大器。
谱仪10还包括与现场可编程门阵列15连接的内存16、协处理器阵列18、CAN接口21、固态硬盘阵列22和控制接口19。谱仪10还包括以太口20和串口23。谱仪10可以通过CAN接口21接收磁体温度监控信号、病床位置信号等控制参数。谱仪10可以通过控制接口19发送病床位置移动命令、磁体温度控制命令等控制命令。
谱仪10从磁共振成像系统的本地线圈系统接收射频信号的具体过程包括：与谱仪连接的接收设备(比如，射频信号接收模块)从磁共振成像系统的本地线圈系统接收模拟格式的射频信号；第一多路复用器阵列12基于现场可编程门阵列15的控制操作，选择将模拟格式的射频信号发送到模数转换阵列11的输入通道。现场可编程门阵列15从模数转换阵列11中选择执行模数转换操作的模数转换芯片。被现场可编程门阵列15选中的模数转换芯片将模拟格式的射频信号转换为数字格式，再将数字格式的射频信号发送到现场可编程门阵列15。
谱仪10接收射频反馈信号和磁场梯度反馈信号的具体过程包括：与谱仪10连接的接收设备(比如，反馈信号接收模块)从射频信号发射源接收射频反馈信号，从磁场梯度信号发射源接收磁场梯度反馈信号；第一多路复用器阵列12基于现场可编程门阵列15的控制操作，选择将模拟格式的射频反馈信号和/或磁场梯度反馈信号发送到模数转换阵列11的输入通道。现场可编程门阵列15从模数转换阵列11中选择执行模数转换操作的模数转换芯片。被现场可编程门阵列15选中的模数转换芯片将模拟格式的射频反馈信号和/或模拟格式的磁场梯度反馈信号转换为数字格式，再将数字格式的射频反馈信号和/或数字格式的磁场梯度反馈信号发送到现场可编程门阵列15。
谱仪10向磁共振成像系统的发射线圈系统发送射频信号的具体过程包括：现场可编程门阵列15生成数字格式的射频信号；现场可编程门阵列15从数模转换阵列13中选择执行数模转换操作的数模转换芯片；被现场可编程门阵列15选中的数模转换芯片将数字格式的射频信号转换为模拟格式；第二多路复用器阵列14基于现场可编程门阵列15的控制操作，选择将模拟格式的射频信号发送到输出设备(比如，射频信号发送模块)的输出通道。然后，输出设备再将模拟格式的射频信号发送到发射线圈系统。
谱仪10向磁共振成像系统的梯度线圈系统发送磁场梯度信号的具体过程包括：现场可编程门阵列15生成数字格式的磁场梯度信号；现场可编程门阵列15从数模转换阵列13中选择执行数模转换操作的数模转换芯片；被现场可编程门阵列15选中的数模转换芯片将数字格式的磁场梯度信号转换为模拟格式；第二多路复用器阵列14选择将模拟格式的磁场梯度信号发送到输出设备(比如，磁场梯度信号发送模块)的输出通道。然后，输出设备再将模拟格式的磁场梯度信号发送到磁共振成像系统的梯度线圈。
谱仪10从磁共振成像系统的本地线圈系统接收射频信号之后，可以自行生成磁共振图像，并通过以太口20经由以太通讯方式向位于谱仪10外部的接收设备33发送磁共振图像。可选地，谱仪10从磁共振成像系统的本地线圈系统接收射频信号之后，也可以与外部的计算资源协同生成磁共振图像。此时，谱仪以太口33经由以太通讯方式与外部的计算资源33交互，以协作生成磁共振图像。谱仪10还可以通过串口23与显示器32和外部的磁盘阵列31相连接，以显示磁共振图像。
图3为根据本发明实施方式磁共振成像系统的谱仪的第二示范性结构图。
如图3所示，该谱仪10包括现场可编程门阵列15。现场可编程门阵列15与数模转换阵列13和模数转换阵列11分别连接。第一多路复用器阵列12与模数转换阵列11连接；第二多路复用器阵列14与数模转换阵列13连接。第一多路复用器阵列12和第二多路复用器阵列14分别与现场可编程门阵列15连接。第一多路复用器阵列12和第二多路复用器阵列11可以分别连接各自的放大器。
谱仪10还包括内存16、CAN接口21、PCIe接口24、PCIe接口25、串口23和控制接口19。谱仪10可以通过CAN接口21接收磁体温度监控信号、病床位置信号等控制参数。谱仪10可以通过控制接口19发送病床位置移动命令、磁体温度控制命令等控制命令。
谱仪10从磁共振成像系统的本地线圈系统接收射频信号的具体过程包括：与谱仪10连接的接收设备(比如，射频信号接收模块)从磁共振成像系统的本地线圈系统接收模拟格式的射频信号；第一多路复用器阵列12基于现场可编程门阵列15的控制操作，选择将模拟格式的射频信号发送到模数转换阵列11的输入通道。现场可编程门阵列15从模数转换阵列11中选择执行模数转换操作的模数转换芯片。被现场可编程门阵列15选中的模数转换芯片将模拟格式的射频信号转换为数字格式，再将数字格式的射频信号发送到现场可编程门阵列15。
谱仪10接收射频反馈信号和磁场梯度反馈信号的具体过程包括：与谱仪10连接的接收设备(比如，反馈信号接收模块)从射频信号发射源接收射频反馈信号，从磁场梯度信号发射源接收磁场梯度反馈信号；第一多路复用器阵列12基于现场可编程门阵列15的控制操作，选择将模拟格式的射频反馈信号和/或磁场梯度反馈信号发送到模数转换阵列11的输入通道。现场可编程门阵列15从模数转换阵列11中选择执行模数转换操作的模数转换芯片。被现场可编程门阵列15选中的模数转换芯片将模拟格式的射频反馈信号和/或模拟格式的磁场梯度反馈信号转换为数字格式，再将数字格式的射频反馈信号和/或数字格式的磁场梯度反馈信号发送到现场可编程门阵列15。
谱仪10向磁共振成像系统的发射线圈系统发送射频信号的具体过程包括：现场可编程门阵列15生成数字格式的射频信号；现场可编程门阵列15从数模转换阵列13中选择执行数模转换操作的数模转换芯片；被现场可编程门阵列15选中的数模转换芯片将数字格式的射频信号转换为模拟格式；第二多路复用器阵列14基于现场可编程门阵列15的控制操作，选择将模拟格式的射频信号发送到输出设备(比如，射频信号发送模块)的输出通道。然后，输出设备再将模拟格式的射频信号发送到发射线圈系统。
谱仪10向磁共振成像系统的梯度线圈系统发送磁场梯度信号的具体过程包括：现场可编程门阵列15生成数字格式的磁场梯度信号；现场可编程门阵列15从数模转换阵列13中选择执行数模转换操作的数模转换芯片；被现场可编程门阵列15选中的数模转换芯片将数字格式的磁场梯度信号转换为模拟格式；第二多路复用器阵列14选择将模拟格式的磁场梯度信号发送到输出设备(比如，磁场梯度信号发送模块)的输出通道。然后，输出设备再将模拟格式的磁场梯度信号发送到磁共振成像系统的梯度线圈系统。
谱仪10从磁共振成像系统的本地线圈系统接收射频信号之后，可以自行生成磁共振图像，并通过PCIe接口24、PCIe接口25或串口23向外部的计算机30提供磁共振图像。计算机30具有对应于PCIe接口24的PCIe接口36、对应于PCIe接口25的PCIe接口37以及对应于串口23的串口35。
图4为根据本发明实施方式磁共振成像系统的谱仪的第三示范性结构图。
如图4所示，该谱仪10包括集成有处理器核601的现场可编程门阵列60以及不集成有处理器核的单个或多个现场可编程门阵列50。现场可编程门阵列60与现场可编程门阵列50共同构成谱仪10的控制模块。而且，处理器核601具体可以实施为CPU核或MCU核。
集成有处理器核601的现场可编程门阵列60与数模转换阵列13连接。不集成有处理器核的现场可编程门阵列50与模数转换阵列11连接。而且，第一多路复用器阵列12与模数转换阵列11连接；第二多路复用器阵列14与数模转换阵列13连接。第一多路复用器阵列12和不集成有处理器核的现场可编程门阵列50连接。第二多路复用器阵列14和集成有处理器核601的现场可编程门阵列60连接。第一多路复用器阵列12和第二多路复用器阵列14可以分别连接各自的放大器。
谱仪10还包括与现场可编程门阵列60连接的协处理器阵列18、内存16、以太口20、CAN接口21、固态硬盘阵列22、串口23和控制接口19。谱仪10可以通过CAN接口21接收磁体温度监控信号、病床位置信号等控制参数。谱仪10可以通过控制接口19发送病床位置移动命令、磁体温度控制命令等控制命令。
谱仪10从磁共振成像系统的本地线圈系统接收射频信号的具体过程包括：与谱仪10连接的接收设备(比如，射频信号接收模块)从磁共振成像系统的本地线圈系统接收模拟格式的射频信号；第一多路复用器阵列12基于不集成有处理器核的现场可编程门阵列50的控制操作，选择将模拟格式的射频信号发送到模数转换阵列11的输入通道。不集成有处理器核的现场可编程门阵列50从模数转换阵列11中选择执行模数转换操作的模数转换芯片。被不集成有处理器核的现场可编程门阵列50选中的模数转换芯片将模拟格式的射频信号转换为数字格式，再将数字格式的射频信号发送到不集成有处理器核的现场可编程门阵列50。
谱仪10接收射频反馈信号和磁场梯度反馈信号的具体过程包括：与谱仪连接的接收设备(比如，反馈信号接收模块)从射频信号发射源接收射频反馈信号，从磁场梯度信号发射源接收磁场梯度反馈信号；第一多路复用器阵列12基于不集成有处理器核的现场可编程门阵列50的控制操作，选择将模拟格式的射频反馈信号和/或磁场梯度反馈信号发送到模数转换阵列11的输入通道。不集成有处理器核的现场可编程门阵列50从模数转换阵列11中选择执行模数转换操作的模数转换芯片。被不集成有处理器核的现场可编程门阵列50选中的模数转换芯片将模拟格式的射频反馈信号和/或模拟格式的磁场梯度反馈信号转换为数字格式，再将数字格式的射频反馈信号和/或数字格式的磁场梯度反馈信号发送到不集成有处理器核的现场可编程门阵列50。
谱仪10向磁共振成像系统的发射线圈系统发送射频信号的具体过程包括：集成有处理器核601的现场可编程门阵列60生成数字格式的射频信号；集成有处理器核601的现场可编程门阵列60从数模转换阵列13中选择执行数模转换操作的数模转换芯片；被集成有处理器核601的现场可编程门阵列60选中的数模转换芯片将数字格式的射频信号转换为模拟格式；第二多路复用器阵列14基于集成有处理器核601的现场可编程门阵列60的控制操作，选择将模拟格式的射频信号发送到输出设备(比如，射频信号发送模块)的输出通道。然后，输出设备再将模拟格式的射频信号发送到发射线圈系统。
谱仪10向磁共振成像系统的梯度线圈系统发送磁场梯度信号的具体过程包括：集成有处理器核601的现场可编程门阵列60生成数字格式的磁场梯度信号；集成有处理器核601的现场可编程门阵列60从数模转换阵列13中选择执行数模转换操作的数模转换芯片；被集成有处理器核601的现场可编程门阵列60选中的数模转换芯片将数字格式的磁场梯度信号转换为模拟格式；第二多路复用器阵列14选择将模拟格式的磁场梯度信号发送到输出设备(比如，磁场梯度信号发送模块)的输出通道。然后，输出设备再将模拟格式的磁场梯度信号发送到磁共振成像系统的梯度线圈系统。
谱仪10从磁共振成像系统的本地线圈系统接收射频信号之后，可以自行生成磁共振图像，并通过以太口20以太通讯方式向外部设备33发送磁共振图像。可选地，谱仪从磁共振成像系统的本地线圈接收射频信号之后，也可以与外部设备33协同生成磁共振图像。此时，谱仪10通过以太口20以太通讯方式与外部设备33交互生成磁共振图像。谱仪10还可以通过串口23与显示器32连接，以显示磁共振图像。
可以通过多种方式实施本发明。比如，可以将本发明提出的数字控制系统印制在印刷电路板上，该印刷电路板作为磁共振成像系统的信号处理板。
本发明还提出了一种磁共振成像系统的信号处理板。
图5为根据本发明磁共振成像系统的信号处理板的结构图。
如图5所示，该信号处理板40包括：
基板17；
布置在基板17上的模数转换阵列11；
布置在基板17上的、与模数转换阵列11连接的第一多路复用器阵列12；
布置在基板17上的控制模块15，用于通过第一多路复用器阵列12和模数转换阵列接11收一或多个输入信号。
优选地，该信号处理板40还可以包括布置在基板17上的数模转换器。
优选地，该信号处理板40还可以包括：布置在基板17上的数模转换阵列13；布置在基板17上的、与数模转换阵列13连接的第二多路复用器阵列14；其中布置在基板17上的控制模块15，还用于通过数模转换阵列13和第二多路复用器阵列14发送一或多个输出信号。
具体地，基板17可以实施为：FR-1；FR-2；FR-3；FR-4；FR-5；FR-6；G-10；CEM-1CEM-2；CEM-3CEM-4；CEM-5；氮化铝(AIN)；碳化硅(SIC)等等。
在一个实施方式中，输入信号包括下列中的至少一个：射频信号；射频反馈信号；磁场梯度反馈信号；包含控制参数的控制指令；和/或，输出信号包括下列中的至少一个：射频信号；磁场梯度信号；控制命令。
在一个实施方式中，控制模块15包括：一或多个现场可编程门阵列；或，一现场可编程门阵列，所述现场可编程门阵列集成一或多个处理器核；或，一或多个处理器和一或多个现场可编程门阵列；或，一或多个处理器和一或多个协处理器阵列；或，一或多个现场可编程门阵列和一或多个协处理器阵列；或，一或多个处理器。
在一个实施方式中，还包括：布置在基板17上的、与第一多路复用器阵列12连接的第一放大器，用于放大输入信号；和/或，布置在基板17上的、与第二多路复用器阵列14连接的第二放大器，用于放大输出信号。
在一个实施方式中，还包括下列中至少一个：布置在基板17上的以太口；布置在基板17上的显示接口；布置在基板17上的控制器局域网口；布置在基板17上的串口。
综上所述，在本发明实施方式中，谱仪包括：模数转换阵列；与模数转换阵列连接的第一多路复用器阵列；控制模块，用于通过第一多路复用器阵列和模数转换阵列接收一或多个输入信号。可见，本发明实施方式可以在任意的输入口接收任意数目和任意类型的输入信号。而且，本发明实施方式还可以在任意的输出口输出任意数目和任意类型的输出信号，因此本发明实施方式可以提高可配置性和可扩展性，并且节约成本。
而且，在本发明实施方式中，可以将处理器核集成在现场可编程门阵列中，可以显著降低成本。还有，在本发明实施方式中，通过引入协处理器阵列，还可以提高控制模块的处理性能。
以上所述，仅为本发明的较佳实施方式而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁共振成像系统的谱仪，其特征在于，包括：
一模数转换阵列；
与所述模数转换阵列连接的一第一多路复用器阵列；
一控制模块，用于通过所述第一多路复用器阵列和所述模数转换阵列接收一或多个输入信号。
2.根据权利要求1所述的谱仪，其特征在于，
还包括；一数模转换器；
或，
还包括：一数模转换阵列；与所述数模转换阵列连接的一第二多路复用器阵列；其中所述控制模块，还用于通过所述数模转换器或数模转换阵列和所述第二多路复用器阵列发送一或多个输出信号。
3.根据权利要求2所述的谱仪，其特征在于，
所述输入信号包括下列中的至少一个：一射频信号；一射频反馈信号；一磁场梯度反馈信号；包含一控制参数的一控制指令；和/或
所述输出信号包括下列中的至少一个：一射频信号；一磁场梯度信号；一控制命令。
4.根据权利要求1或2所述的谱仪，其特征在于，该控制模块包括：
一或多个现场可编程门阵列；或
一现场可编程门阵列，所述现场可编程门阵列集成一或多个处理器核；或
一或多个处理器和一或多个现场可编程门阵列；或
一或多个处理器和一或多个协处理器阵列；或
一或多个现场可编程门阵列和一或多个协处理器阵列；或
一或多个处理器。
5.根据权利要求2所述的谱仪，其特征在于，还包括：
与所述第一多路复用器阵列连接的一第一放大器，用于放大所述输入信号；和/或
与所述第二多路复用器阵列连接的一第二放大器，用于放大所述输出信号。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的谱仪，其特征在于，还包括下列中至少一个：
一以太口；一显示接口；一控制器局域网口；一串口。
7.一种磁共振成像系统的信号处理板，其特征在于，包括：
一基板；
布置在所述基板上的一模数转换阵列；
布置在所述基板上的、与所述模数转换阵列连接的一第一多路复用器阵列；
布置在所述基板上的一控制模块，用于通过所述第一多路复用器阵列和所述模数转换阵列接收一或多个输入信号。
8.根据权利要求7所述的信号处理板，其特征在于，
还包括：布置在所述基板上的一数模转换器；
或，
还包括：布置在所述基板上的一数模转换阵列；布置在所述基板上的、与所述数模转换阵列连接的一第二多路复用器阵列；其中所述控制模块，还用于通过所述数模转换阵列和所述第二多路复用器阵列发送一或多个输出信号。
9.根据权利要求7或8所述的信号处理板，其特征在于，该控制模块包括：
一或多个现场可编程门阵列；或
一现场可编程门阵列，所述现场可编程门阵列集成一或多个处理器核；或
一或多个处理器和一或多个现场可编程门阵列；或
一或多个处理器和一或多个协处理器阵列；或
一或多个现场可编程门阵列和一或多个协处理器阵列；或
一或多个处理器。
10.根据权利要求8所述的信号处理板，其特征在于，还包括：
布置在所述基板上的、与所述第一多路复用器阵列连接的一第一放大器，用于放大所述输入信号；和/或
布置在所述基板上的、与所述第二多路复用器阵列连接的一第二放大器，用于放大所述输出信号。
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