基于数据采集卡和GPU的MRI信号接收设计

doi:10.11938/cjmr20160407

波谱学杂志 ›› 2016, Vol. 33 ›› Issue (4): 581-589.doi: 10.11938/cjmr20160407

基于数据采集卡和GPU的MRI信号接收设计

郭新宇, 肖亮

北京化工大学信息科学与技术学院, 北京 100029

收稿日期:2016-01-25 修回日期:2016-10-24 出版日期:2016-12-05 发布日期:2016-12-05
通讯作者: 肖亮,电话:010-64434931,E-mail:xiaoliang@mail.buct.edu.cn E-mail:xiaoliang@mail.buct.edu.cn
作者简介:郭新宇(1991-),男,北京人,硕士研究生,计算机科学与技术专业
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（81227003）.

Design of A Receiver for Magnetic Resonance Imaging Based on Data Acquisition Card and GPU

GUO Xin-yu, XIAO Liang

College of Information Science and Technology, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China

Received:2016-01-25 Revised:2016-10-24 Online:2016-12-05 Published:2016-12-05

摘要/Abstract

摘要： 针对磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）的信号接收，提出一种基于高速数据采集卡和图形处理器（Graphic Processing Unit，GPU）的接收方法．采样每一行数据时，在谱仪输出触发脉冲的控制下，数据采集卡对前置放大器输出的信号进行直接采样．然后，使用GPU并行实现数字混频、多级滤波抽取和图像重建． GPU具有很高的运算速度，信号处理过程中可以根据需要灵活地实现滤波器的组合．同时，数据全部采用双精度浮点类型，保证了很高的运算精度，提高了重建图像的信噪比． MRI实验证明了该信号接收方法的可行性．

关键词: 信号接收, 数据采集卡, 图形处理器(GPU), 磁共振成像(MRI)

Abstract: A receiver for magnetic resonance imaging (MRI) was developed based on data acquisition card and graphic processing unit (GPU). The data acquisition card is controlled by a triggering signal generated from the spectrometer, and samples the output from the pre-amplifier directly. Digital mixing, multi-stage filter decimation and image reconstruction are performed by GPU subsequently. GPU is specialized for high speed computation. When processing signals it can achieve a combination of filters flexibly based on the needs. In addition, double precision floating point format is used in the whole process to ensure a high computation precision. The feasibility of the receiver was demonstrated experimentally.

Key words: signal receiving, graphic processing unit(GPU), magnetic resonance imaging(MRI), data acquisition card

中图分类号:

郭新宇, 肖亮. 基于数据采集卡和GPU的MRI信号接收设计[J]. 波谱学杂志, 2016, 33(4): 581-589.

GUO Xin-yu, XIAO Liang. Design of A Receiver for Magnetic Resonance Imaging Based on Data Acquisition Card and GPU[J]. Chinese Journal of Magnetic Resonance, 2016, 33(4): 581-589.

参考文献

[1] Liu Min(刘敏), Qiu Wen-qi(邱雯绮), Sun Hui-jun(孙惠军), et al. Progress in the portable NMR spectrometer(便携式核磁共振谱仪的研究进展)[J]. Chinese J Magn Reson(波谱学杂志), 2014, 31(4):504-514.
[2] Li G Y, Jiang Y, Yan X L. Digital nuclear magnetic resonance spectrometer[J]. Rev Sci Instrum, 1994, 72:4460-4463.
[3] Kasal M, Halamek J, Husek V, et al. Signal processing in transceiver for nuclear magnetic resonance and imaging[J]. Rev Sci Instrum, 1994, 65:1897-1994.
[4] Liu Chao-yang(刘朝阳), Tan Ping(谭萍), Qiu Jian-qing(裘鉴卿), et al. The principle & implement of digital receiver for NMR(核磁共振谱仪数字接收机的原理与实现)[J]. Chinese J Magn Reson(波谱学杂志), 2000, 17(2):161-165.
[5] Xiao L, Sun B H, Ma Y P, et al. A digital magnetic resonance imaging spectrometer using digital signal processor and field programmable gate array[J]. Rev Sci Instrum, 2013, 84(5):054702.
[6] Ren Jie-jing(任洁静), Xu Qin(徐勤), Li Geng-ying(李鲠颖). A digital receiver based on direct RF sampling for low-field MRI scanner(用于低场磁共振成像的直接射频采样数字接收机)[J]. Chinese J Magn Reson(波谱学杂志), 2007, 24(1):27-33.
[7] Hu Peng(胡鹏), Yang Liang(杨亮), Hu Shao-bin(胡少斌), et al. Design and implementation of NMR receiver(核磁共振波谱仪接收机的设计与实现)[J]. Chinese J Magn Reson(波谱学杂志), 2011, 28(1):42-49.
[8] Sun Hong-yu(孙宏宇), Tang Wei-nan(汤伟男), Wang Wei-min(王为民). Improving signal-to-noise ratio in magnetic resonance imaging using dynamic receiver gain(利用动态接收增益提高磁共振成像信噪比的方法)[J]. Chinese J Magn Reson(波谱学杂志), 2014, 31(4):515-522.
[9] PCI-9846 User's Manual, ADLINK Technology Inc[EB]. 2010.
[10] CUFFT Library User's Guide, NVIDIA Corporation[EB]. 2014.
[11] CUDA C Programming Guide, NVIDIA Corporation[EB]. 2014.
[12] Xiao L, Xin T, Tang W N, et al. A high-field magnetic resonance imaging spectrometer using an oven-controlled crystal oscillator as the local oscillator of its radio frequency transceiver[J]. Rev Sci Instrum, 2014, 85(9):094705
[13] AD6620 Data Sheet, Analog Devices Inc[EB]. 2001.

[1]	魏国境, 易佩伟, 陶泉, 冯衍秋. CEST成像不同量化方式在急性帕金森氏病小鼠模型研究中的应用比较[J]. 波谱学杂志, 2019, 36(2): 195-207.
[2]	刘颖, 宋明辉, 王坤, 章浩伟. 基于全可编程SoC和LabVIEW的磁共振接收系统设计[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(4): 475-485.
[3]	汪红志, 赵地, 杨丽琴, 夏天, 周皛月, 苗志英. 基于AI+MRI的影像诊断的样本增广与批量标注方法[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(4): 447-456.
[4]	陈海燕, 赵世龙, 李晓南, 刘国强, 胡丽丽, 刘弢. 低场永磁体磁共振射频场映像[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(4): 498-504.
[5]	陶泉, 易佩伟, 魏国境, 冯衍秋. 基于CEST机制的pH成像方法、原理和应用[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(4): 505-519.
[6]	翟国强, 张苗, 薄斌仕, 王乙, 范明霞, 李建奇. 基于复值和模值的肝脏磁共振水脂分离组合算法[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(4): 417-426.
[7]	黄朝晖, 张志, 陈黎, 陈俊飞, 张震, 陈方, 刘朝阳. MRI梯度预加重模块的分时复用设计[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(4): 465-474.
[8]	张波, 谢海滨, 严序, 李文静, 杨光. 旋转不变的非局域均值算法在磁共振图像去噪中的应用[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(2): 162-169.
[9]	孙炜航, 孙钰, 汪丰, 王超洪, 杨涛. 变延迟进动定制激发(DANTE)序列在工程中的优化设计[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(2): 150-161.
[10]	崔妍, 肖亮. 磁共振成像谱仪B₀信号的高精度发生与测试[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(2): 170-177.
[11]	马芸, 郭虹, 王秋实, 张伟国, 吴昊. 基于影像的形态学特征与胶质母细胞瘤特征分子表达的相关性研究[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(1): 22-30.
[12]	黄丽洁, 宋阳, 赵献策, 谢海滨, 吴东梅, 杨光. 一种结合并行成像和压缩感知的快速磁共振成像新方法[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(1): 31-39.
[13]	罗庆, 张成秀, 李文静, 郑慧, 谢海滨, 杨光. 一种新的磁共振图像处理流水线的设计与实现[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(1): 40-51.
[14]	宋瑞, 何砚发, 张波. 一种永磁磁共振中磁体涡流场的测量方法[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(1): 52-59.
[15]	李宇宙, 张喆, 陈泉荣, 郭华. 一种以超分辨率理论为基础的磁共振眼球成像方法[J]. 波谱学杂志, 2017, 34(4): 439-452.

基于数据采集卡和GPU的MRI信号接收设计

Design of A Receiver for Magnetic Resonance Imaging Based on Data Acquisition Card and GPU

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价