智能核磁共振監控系統技術方案

本發明專利技術涉及核磁共振技術領域，具體的說是一種智能核磁共振監控系統。一種智能核磁共振監控系統，其特征在于：所述的超導磁體監控單元位于屏蔽室內部，顯示單元位于屏蔽室外部，數據傳輸通道包括內部數據傳輸通道及外部數據傳輸通道，磁體狀態數據采集單元與內部數據傳輸通道連接，內部數據傳輸通道通過濾波器連接外部數據傳輸通道，外部數據傳輸通道與顯示單元連接。同現有技術相比，提供一種智能核磁共振監控系統，具有超導磁體、壓縮機等的監控功能，同時將梯度監控、生理門控的信號、射頻系統和病床控制信號通過通信鏈路直接與主控計算機交換數據，拓展了數據傳輸通道，提高了監控的性能，簡化了結構，降低了成本。降低了成本。降低了成本。

【技術實現步驟摘要】
智能核磁共振監控系統


[0001]本專利技術涉及核磁共振
，具體的說是一種智能核磁共振監控系統。

技術介紹

[0002]核磁共振成像儀(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是被廣泛應用的大型醫療器械，該系統由磁體、梯度系統、射頻系統及其他附件組成。磁體的主要作用是為MRI的工作提供高場強、高穩定性的背景磁場，便于實現快速、高對比度和高清晰度的成像；梯度系統的作用是實現掃描過程的空間編碼定位；射頻系統的作用是實現磁共振信號的激發和接收。對于龐大而復雜的MRI系統，各部分自成體系，共同配合工作，如果系統對每個部分都能進行實時監控，則可實現MRI硬件的網絡化智能化管理，使系統應用更便捷。
[0003]常用的超導磁體需要控制磁體線圈工作于4.2k的超導態，磁體線圈中存在著較大儲能，發生失超時，大部分能量都在磁體內部消耗，如果局部失超，會發生個別線圈燒毀的危險。超導磁體工作時，外部熱輻射、強磁場騷擾、內部熱擾動、壓力異常、劇烈震動或液氦液位過低都有可能引起失超，所以每個超導磁體都需要一個磁體監控，來控制超導磁體工作在安全狀態，并在磁體狀態異常時發出警報，提醒人們即時關注或進行處置。
[0004]傳統磁體監控結構如圖1所示，由磁體狀態數據采集單元、磁體環境控制單元、執行單元、數據存儲單元、顯示單元等組成，功能主要包括：測量監測磁體內部的溫度、液氦液位、磁體內部壓力及壓縮機的工作狀態等信息，從而控制磁體內部壓力平衡，外部干擾屏蔽及實現緊急失超等；除此之外，磁體監控器面對用戶應用的顯示、存儲、報警等功能也是必不可少的。個別磁體監控還有一些特殊需求，如失超過程記錄、主動升/降場等。
[0005]MRI的信號非常微弱，為了使MRI信號免受外界干擾，通常需要建設一個屏蔽房，將一部分設備設置在屏蔽房內部（即屏蔽室），這部分設備也不能對MRI信號產生干擾，另一部分設備處于屏蔽房外部（即設備間），所有電信號在屏蔽房外部和內部的傳輸必須通過濾波板上的濾波器連接，防止外部的電磁干擾信號進入屏蔽房內部，影響MRI信號成像。其中用于實現MRI技術的超導磁體必須位于屏蔽房內部，因此對于磁體監控，提出了更高要求。
[0006]對整個MRI系統來講，監控或使用的信號很多，對于磁體監控來講，主要是處理傳感器信號；梯度監控、生理門控等也屬于傳感器信號，與譜儀連接；病床控制信號、射頻控制信號等屬于通信鏈路信號。傳統的MRI監控實現方式是每個部件自成體系，生產磁體的廠家只需要磁體監控，各部分監控由部件廠家自行定義，所以每個部分使用獨立的鏈路（如圖2所示）與控制計算機連接，諸多信號通過濾波板增加了濾波器的數量和電纜的數量，不僅增加了成本，同時增加了引入干擾的風險。也有人把磁體監控、梯度監控置于屏蔽室內部（如圖3所示），這種方法縮短了傳感器信號鏈路，但使得壓縮機的監控變得復雜，應用不便。過多的監控和通信鏈路增加了系統的成本和復雜度，不利于系統集成。
[0007]公開號為CN102551722B的中國專利技術專利申請《一種基于全數字化譜儀的磁共振成像系統》，其中公開了一種全數字化的MRI系統結構，該系統可以實現所有模塊的鏈接，所有模塊和譜儀之間使用數字化數據傳輸，但也限定了所有的模塊必須是數字化接口，同時所
有模塊的MRI信號鏈和模塊控制信號是融為一體的，極大地提高了系統的復雜度和應用的困難程度，也增加了譜儀的工作量。同時該系統需要重新定義所有的部件接口，如果任何一個部件是外部采購的，接口不統一（如控制采用數字接口，而信號采用模擬接口），實施起來就很困難。對于MRI系統廠家，如果可以設計一款統一的MRI監控系統，分離于MRI信號鏈傳輸，不但可以降低系統的復雜度，還能降低成本，減少引入干擾的風險。

技術實現思路

[0008]本專利技術為克服現有技術的不足，提供一種智能核磁共振監控系統，具有超導磁體、壓縮機等的監控功能，同時將梯度監控、生理門控的信號、射頻系統和病床控制信號通過通信鏈路直接與主控計算機交換數據，拓展了數據傳輸通道，提高了監控的性能，簡化了結構，降低了成本。
[0009]為實現上述目的，設計一種智能核磁共振監控系統，包括超導磁體監控單元、顯示單元、數據傳輸通道，其特征在于：所述的超導磁體監控單元位于屏蔽室內部，顯示單元位于屏蔽室外部，數據傳輸通道包括內部數據傳輸通道及外部數據傳輸通道，磁體狀態數據采集單元與內部數據傳輸通道連接，內部數據傳輸通道通過濾波器連接外部數據傳輸通道，外部數據傳輸通道與顯示單元連接；所述的超導磁體監控單元包括磁體數據狀態采集單元、數據存儲單元、執行單元、磁體環境控制單元；所述的磁體數據狀態采集單元包括失超電壓采集電路、內部溫度測量電路、液位測量電路、壓力測量電路；所述的磁體環境控制單元包括外部干擾屏蔽控制電路、壓力平衡控制電路；所述的執行單元包括緊急失超控制電路、主動升/降場電路；所述的數據存儲單元用于存儲采集到的磁體和梯度線圈的狀態信息；所述的屏蔽室內部還包括梯度線圈監控部分、生理門控部分、射頻系統和病床控制部分；所述的數據傳輸通道是實現屏蔽室內部與屏蔽室外部的數據交換，數據傳輸通道實現屏蔽室內部的監控部分與屏蔽室外部的數據交換功能，另一方面增加了通信鏈路，使得磁體監控、梯度監控、射頻系統、病床控制、生理門控等信號可以使用該鏈路和外部實現數據交換，并增加了預留的通信鏈路，方便后期系統的擴展。
[0010]所述的磁體數據狀態采集單元用于實現表征磁體狀態的信號采集，完成磁體內部狀態傳感器信號的處理和數字化轉換。
[0011]所述的外部干擾屏蔽控制電路主要在MRI系統掃描停止時恢復系統的主磁場，消除外界磁場干擾的累積效應，保證主磁場的穩定性；所述的壓力平衡控制電路用于控制磁體內部壓力穩定在一個安全范圍之內。
[0012]所述的緊急失超控制電路是超導磁體的安全裝置，其功能是在緊急情況下快速實現磁體消磁，防止重大安全事故發生；所述的主動升/降場控制電路是控制勵磁電源和泄能電路，根據磁體狀態數據完成磁體的主動升/降場，該功能可用于使用永久電流引線的普通超導磁體，特別適用于少/無液氦磁體，增加了該磁體的安全性和應用的便捷性。
[0013]所述的數據存儲單元包括兩部分存儲器，一部分存儲器用于常規信息的保存；另
一部分存儲器用于磁體失超數據的存儲，在磁體監控檢測到磁體失超時，進行短時間快速數據存儲，主要保存磁體各個線圈的失超電壓數據。
[0014]所述的梯度線圈監控部分包括梯度線圈溫度采集電路、梯度線圈溫度開關信號采集電路、梯度冷卻液流量測量電路，梯度線圈監控電路是實現傳感器信號的處理和數字化，采集結果用于控制掃描軟件運行及梯度功放保護。
[0015]所述的生理門控部分主要完成呼吸信號采集和心電信號采集，并經過數字化處理和數據編碼處理最終上傳到操作臺計算機，配合譜儀控制相應的序列掃描。
[0016]所述的數據傳輸通道的核心電路是由單片機或可編程門陣列FPGA以及其它可完成控制、接口功能的主芯片或模塊配合外圍電路來實現。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種智能核磁共振監控系統，包括超導磁體監控單元、顯示單元、數據傳輸通道，其特征在于：所述的超導磁體監控單元位于屏蔽室內部，顯示單元位于屏蔽室外部，數據傳輸通道包括內部數據傳輸通道及外部數據傳輸通道，磁體狀態數據采集單元與內部數據傳輸通道連接，內部數據傳輸通道通過濾波器連接外部數據傳輸通道，外部數據傳輸通道與顯示單元連接；所述的超導磁體監控單元包括磁體數據狀態采集單元、數據存儲單元、執行單元、磁體環境控制單元；所述的磁體數據狀態采集單元包括失超電壓采集電路、內部溫度測量電路、液位測量電路、壓力測量電路；所述的磁體環境控制單元包括外部干擾屏蔽控制電路、壓力平衡控制電路；所述的執行單元包括緊急失超控制電路、主動升/降場電路；所述的數據存儲單元用于存儲采集到的磁體和梯度線圈的狀態信息；所述的屏蔽室內部還包括梯度線圈監控部分、生理門控部分、射頻系統；所述的數據傳輸通道是實現屏蔽室內部與屏蔽室外部的數據交換，數據傳輸通道實現屏蔽室內部的監控部分與屏蔽室外部的數據交換功能，另一方面增加了通信鏈路，使得磁體監控、梯度監控、射頻系統控制、病床控制、生理門控等信號可以使用該鏈路和外部實現數據交換，并增加了預留的通信鏈路，方便后期系統的擴展。2.根據權利要求1所述的智能核磁共振監控系統，其特征在于：所述的磁體數據狀態采集單元用于實現表征磁體狀態的信號采集，完成磁體內部狀態傳感器信號的處理和數字化轉換。3.根據權利要求1所述的智能核磁共振監控系統，其特征在于：所述的外部干擾屏蔽控制電路主要在MRI系統掃描停止時恢復系統的主磁場，消除外界磁場干擾的累積效應，保證主磁場的穩定性；所述的壓力平衡控制電路用于控制磁體內部壓力穩定在一個安全范圍之內。4.根據權利要求1所述的智能核磁共振監控系統，其特征在于：所述的緊急失超控制電路是超導磁體的安全裝置，其功能是在緊急情況下快速實現磁體消磁，防止重大安全事故發生；所述的主動升/降場控制電路是控制勵磁電源和泄能電路，根據磁體狀態數據完成磁體的主動升/降場，該功能可用于使用永久電流引線的普通超導磁體，特別適用于少/無液氦磁體，增加了該磁體的安全性和應用的便捷性。5.根據權利要求1所述的智能核磁共振監控系統，其特征在于：所述的數據存儲單元包括兩部分存儲器，一部分存儲器用于常規信息的保存；另一部分存...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王鵬，張家瑋，
申請(專利權)人：上海辰光醫療科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：