功能磁共振信號(hào)同步器的研究.pdf

1、背景：功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)是影像成像技術(shù)的重要組成部分，隨著生物化學(xué)、分子遺傳學(xué)、影像學(xué)、精神藥理學(xué)等生物技術(shù)的快速成長(zhǎng)，研究腦神經(jīng)科學(xué)已延伸到分子、細(xì)胞、回路、遞質(zhì)等不同層次，多層次、多學(xué)科的滲透交叉研究使人們意識(shí)到要理解精神方面的疾病需要生物學(xué)方面的基礎(chǔ)。目前，雖然還沒(méi)有形成確切的結(jié)論，但人們?cè)诼拷穹矫婕膊〉纳锷韺W(xué)本質(zhì)，這樣人們對(duì)神經(jīng)方面疾

2、病的認(rèn)識(shí)也會(huì)更加深刻。fMRI是目前為止最為常見(jiàn)的一種無(wú)創(chuàng)傷的腦功能成像檢測(cè)方法，它結(jié)合了人體神經(jīng)活動(dòng)的檢測(cè)與高分辨率（包括空間分辨率和時(shí)間分辨率）磁共振成像，給臨床 MR診斷提供了一種從單一形態(tài)學(xué)到形態(tài)和功能相結(jié)合的新方式，應(yīng)用領(lǐng)域也變得相對(duì)廣泛，多用于對(duì)心理學(xué)、神經(jīng)病學(xué)和精神病學(xué)等多學(xué)科的臨床應(yīng)用研究。有關(guān)fMRI的理論成果，也在慢慢地應(yīng)用在病程監(jiān)測(cè)、疾病診斷、療效評(píng)價(jià)等各個(gè)方面，給臨床的治療和研究提供很多幫助。功能磁共振在工作時(shí)，

3、對(duì)于視覺(jué)刺激，總希望射頻激發(fā)信號(hào)的間隔時(shí)間能大于視覺(jué)刺激呈現(xiàn)周期。但是實(shí)際在fMRI采集信號(hào)時(shí)，射頻激發(fā)信號(hào)間隔時(shí)間往往要短于視覺(jué)刺激呈現(xiàn)時(shí)間，這樣會(huì)導(dǎo)致無(wú)法采集到fMRI的同步信號(hào)。本研究希望通過(guò)設(shè)計(jì)同步器，以解決上述無(wú)法采集同步信號(hào)的問(wèn)題。
　　目的：設(shè)計(jì)兩種處理功能磁共振成像(fMRI)射頻激發(fā)信號(hào)的同步器，一種是基于CPLD的同步器，另一種是基于單片機(jī)的同步器。本文對(duì)這兩種同步器解決同步問(wèn)題的性能進(jìn)行了驗(yàn)證，并對(duì)兩種同步器

4、優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較。
　　方法：fMRI在采集圖像數(shù)據(jù)時(shí),首先設(shè)定一幅完整腦圖的采集層數(shù)，也稱同步參數(shù)(Synchronous parameter,SP)。fMRI有兩種同步信號(hào)輸出的方式：其一，采集一幅完整腦圖時(shí)，每采集一層圖像輸出一個(gè)同步方波信號(hào)；其二，采集完一幅腦圖輸出一個(gè)同步信號(hào)。采集一幅腦圖時(shí)，兩種同步器都對(duì)第一種同步信號(hào)的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)期間輸出維持高電平，直到最后一個(gè)同步信號(hào)到來(lái)，才把輸出拉低為低電平，并延時(shí)一段時(shí)

5、間。從而實(shí)現(xiàn)第一種同步信號(hào)到第二種同步信號(hào)的轉(zhuǎn)換。只不過(guò)第一種基于CPLD的同步器是用quartus9.1對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)換進(jìn)行仿真以驗(yàn)證其功能；而第二種基于單片機(jī)的同步器是用單片機(jī)外部中斷方法對(duì)同步信號(hào)進(jìn)行處理。
　　結(jié)果：同步射頻刺激信號(hào)經(jīng)過(guò)第一種基于CPLD處理器的同步器后，第一種同步信號(hào)（周期過(guò)?。┍惶幚沓傻牡诙N同步信號(hào)（周期較大）,此外基于本文做出的兩種同步器都能成功應(yīng)用于GE Signa3.0T；第二種基于單片機(jī)的同步器也成