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分享医学影像技术的原理及应用

作者:新濠现金直营 日期:2020-02-06 03:32 人气:

  也称磁共振成像,是利用核磁共振原理,通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波,据此可以绘制成物体内部的结构图像,在物理、化学、医疗、石油化工、考古等方面获得了广泛的应用。

  核磁共振成像是随着电脑技术、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。医生考虑到患者对“核”的恐惧心理,故常将这门技术称为磁共振成像。它是利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核(即H+)发生章动产生射频信号,经电脑处理而成像的。

  核磁共振成像是一种完全不同的探测人体部位的方法。它依赖于氢原子核对磁场的反应。功能核磁共振成像(fMRI)是一个用于大脑的特殊版本,基于含氧水平来跟踪氧气而不是血液流动进行成像。

  将这种技术用于人体内部结构的成像,就产生出一种革命性的医学诊断工具。快速变化的梯度磁场的应用,大大加快了核磁共振成像的速度,使该技术在临床诊断、科学研究的应用成为现实,极大地推动了医学、神经生理学和认知神经科学的迅速发展。

  这个处理工作通过将人体放在一个很强的静态磁场,因此所有的原子核朝一个方向做定向运动,通过系列梯度磁场来扰乱本地的原子。这次调整从他们起始位置,当这梯度变化的磁场没有了,细胞处理回到了静态位置。不同的细胞释放的的速率不一样,范围从几十毫秒到超过1秒,当细胞返回时,衰减的信号放出能量(在1到300MHz范围)产生图像。(看图5),正是这些发送的时间不同使得系统能够分辨出不同的组织及器官。

  一个超导磁体,通过“垫片”调整线圈,建立静态磁场。通过线圈本地化处理确立了磁场的X,Y,Z方向(看图6)。用作刺激原子核的线圈也被用作探测响应的线圈。传统励磁发生于频率高于所能处理的前端,所以传输信号是向上变频为线圈并且接收到的信号是向下转换进行处理。随着组件性能的提高,也可以在没有频率转换下进行处理。图7显示了MRI系统框图。

  特斯拉。最新的“3T MRI”可以完成3特斯拉,但是,它们却非常吵,更重要的是太昂贵。关注接收端更好的信号处理更划得来。

  DAC。你也许认为使用所有大电流磁铁的功耗不是一个问题。但是,它确实是一个问题,特别是因为在设计师想要减少能耗的地方,却要消耗巨大的能耗。核磁共振不太可能一时半会能变成小或者低功耗。低噪声放大器需要在向下变换之前增强接收信号。TI在推荐的芯片中包括了THS9001。采样可以使用ADC芯片比如14位的ADS4149,采样率达到了250Msps。低噪声模拟前端和快速ADC有助于提高MRI的分辨率。超声波成像超声波就是频率大于20KHZ,人耳感觉不到的声波,它也是纵波,可以在固体、液体和气体中传播,并且具有与声波相同的物理性质。但是由于超声波频率高,波长短,还具有一些自身的特性。

  准确测量超声波回波和识别超声回声的挑战很大,因为它会叠加越来越多的二次谐波。这可以通过抑制传输信号的二次谐波,让只有那个频段的信号返回。这需要周期序列的脉冲占空比是50%。另外,可以产生信号的正反相版本,因此他们可以抵消潜在的谐波。为了这个目的。工作在这个脉冲的上升沿和下降沿必须尽可能的靠近匹配,以使他们的频谱对消。

  用于检测运动的多普勒效应用使设计更加复杂了。整个概念依赖于发射器端发送一个大功率信号,且接收端接收一个微弱的信号。事实上,在发射的时候需要一个收发开关来阻隔接收端,以便它们不会重叠在一起,但是它仍然要及时地返回去抓取返回信号。

  开关。Maxim同时提供了MAX2079,一个8通道集成的接收器前端以及连续波多普勒声源定位。MAX4940是一个高压脉冲器,并且MAX4936是他们的T/R转换器。总结现在有许多技术很难以更低成本提供更精准诊断图像。对于那些可以做成便携式的系统,甚至更大的机器,像MRI带有高压和大电流的,降低功耗是必须的。另外,必须消除噪声,特别是像超声和MRI系统,因为他们自身就会带来很大的噪声。

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