کنفرانس مهندسی برق ایران

صفحه اصلی / سی و چهارمین کنفرانس بین المللی مهندسی برق

طراحی سیستم اندازه‌گیری پارامتر بافتی MRI بر پایه مدارهای مجتمع آرایه‌‏های گیت قابل برنامه‌‏ریزی میدانی (FPGA)

نویسندگان :

زهرا خندقی خامنه¹ محمد محمدزاده²

1- دانشگاه شهید بهشتی 2- دانشگاه شهید بهشتی

کلمات کلیدی :

تشدید مغناطیسی هسته ای،FPGA،T2*،پردازش سیگنال دیجیتال،دمدولاسیون،تبدیل فوریه دیجیتال

چکیده :

کنسول‌هایNMR (nuclear magnetic resonance) به عنوان هسته‌ی مرکزی سیستم، زمان‌بندی توالی‌ها، تولید و هم‌زمان‌سازی پالس‌ها، دریافت سیگنالRF و پردازش دیجیتال سیگنال را انجام می‌دهند. به دلیل هزینه و پیچیدگی کنسول‌های تجاری، توسعه NMR کم‌هزینه و قابل‌حمل مورد توجه است. در این پژوهش، یک سیستم پردازش دیجیتال سیگنال NMR مبتنی بر FPGA برای تولید/پس‌پردازش سیگنال NMR و استخراج پارامتر T2* ارائه و پیاده‌سازی شده است. معماری شامل یک مرحله کاهش فرکانس، دمدولاسیون متعامد، فیلتر پایین‌گذر، کاهش نرخ نمونه‌برداری و استخراج پارامتر T2*در حوزه‌ی زمان و فرکانس است. استخراج پارامتر T2* از طریق حوزه زمان با محاسبه پوش سیگنال |I+jQ|، و در حوزه فرکانس، با اجرای DFFT و محاسبه FWHM انجام شد. اعتبارسنجی با مقایسه خروجی FPGA و Matlab انجام شد. برای سیگنال ایده‌آل با T2*=0.1ms، درصد خطای استخراجT2* در شبیه‌سازی 1.9٪ و در پیاده‌سازی 5.9٪ به‌دست آمد و درصد خطای استخراجT2* از طریق FWHM نیز در شبیه‌سازی 0.1314٪ و در پیاده‌سازی 0.78٪ به دست آمد. درآزمون قدرت تفکیک سیستم، برای سه بافت موش (کلیه، عضله و کبد) در 2 مگاهرتز، خطای محاسبه‌ T2* به‌ترتیب2.744٪، 1.136٪ و 0.29٪ محاسبه گردید؛ نتایج نشان می‌دهد پیاده‌سازی مبتنی بر FPGA برای توسعه کنسول‌های NMR کم‌هزینه و سریع، دقت و پایداری کافی را دارد.