用于磁共振系统的心电呼吸外周门控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗设备领域，更具体地，涉及一种用于磁共振系统的心电呼吸外周I ]控系统。
【背景技术】
[0002]通常所检测到的人体氢核磁共振(MR)信号是一种极其微弱的信号。在磁共振成像(MRI)扫描仪的扫描过程中，发射一次射频脉冲序列，所得到的人体氢核MRI信号的信噪比极低，无法重建清晰的图像。为了克服这一缺点，运用图像迭加原理，在较长的扫描时间内，扫描仪重复发射一系列射频脉冲序列，并重复采MR信号，经叠加重建一幅图像。这样虽改善了图像质量，但又带来了新的问题:(1)延长了扫描时间；(2)在扫描过程中要求成像对象始终保持静止状态。因此，对心脏进行扫描成像时，各次扫描的射频脉冲序列随机地出现在心动周期的不同时刻，所得到的MR信号来自心动过程中的不同状态，这样由多次非同态信号叠加而获得的心脏图像将出现严重的运动伪影。
[0003]排除图像运动伪影的有效方法是使射频脉冲序列的发射及MR信号的采集均同步于心脏的运动。虽然这样要延长成像时间，但能实现在心动过程的同一相位点重复采集MR信号，从而获得清晰的心脏图像。
[0004]心电采集技术已经广泛应用到心电诊断、心电监护、家庭健康等医疗场合。目前，心电信号采集通常通过导联线将心电信号传输到心电采集设备，经过放大滤波电路，滤除直流偏移、工频干扰、高频等噪声，再经过AD采样，得到数字信号，进而对信号进行处理。通过差分阈值、模板匹配、小波变换等方法对磁共振血管造影(QRS)波群进行检测。传统的心电采集技术已经很成熟，在一般场合能够提供完美的解决方案。但是应用在磁共振系统中，却遇到新的挑战。由于磁共振很强的主磁场以及梯度磁场带来的干扰，使得一般的心电、呼吸采集设备在磁共振环境下很难提取出比较洁净的心电、呼吸信号，并且普通的心电、呼吸采集设备会影响磁共振的正常成像。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明提供一种用于磁共振系统的心电呼吸外周门控系统。
[0006]根据本发明的心电呼吸外周门控系统包括连接到人体胸部的心电传感器(ECGS)、连接到人体腹部的呼吸腹带、连接到人体脉搏的外周传感器、门控处理单元(GPU)、计算机和谱仪，心电传感器、呼吸腹带和外周传感器分别连接到门控处理单元，门控处理单元连接到计算机和谱仪。门控处理单元、计算机和谱仪设置在与磁共振系统隔离的空间内，心电传感器具有屏蔽外壳。门控系统还包括碳纤维导联线和与人体胸部接触的碳纤维电极片，碳纤维导联线的输入端以三导联方式连接到碳纤维电极片，碳纤维导联线的输出端连接到心电传感器。
[0007]根据本发明的一个方面，心电传感器包括:穿心电容，穿心电容通过心电信号输入接口与碳纤维导联线相连；差分放大模块，所述差分放大模块连接到穿心电容；导联组合模块，所述导联组合模块连接到差分放大模块；心电信号放大滤波模块，所述心电信号放大滤波模块连接到导联组合模块；脉宽调制模块，所述脉宽调制模块连接到心电信号放大滤波模块；和ECGS光信号发送模块和ECGS光信号接收模块，ECGS光信号发送模块具有用于将电信号转换成光信号的ECGS电转光信号模块，ECGS光信号接收模块具有用于将光信号转换成电信号的ECGS光转电信号模块，ECGS光信号发送模块的输入端连接到所述脉宽调制模块，ECGS光信号发送模块的输出端和ECGS光信号接收模块的输入端分别连接到门控处理单元，从而使心电传感器与门控处理单元双向通信。
[0008]电池可以设置在屏蔽外壳内以给心电传感器提供电力。
[0009]可选地，心电传感器还可以包括电源控制模块。电源控制模块的输入端连接到ECGS光信号接收模块，电源控制模块的输出端连接到导联组合模块。
[0010]电转光信号模块可以为光纤发射器。
[0011]根据本发明的另一个方面，门控处理单兀包括GPU光信号接收模块、GPU光信号发送模块、脉宽解调模块、心电信号放大滤波模块、可编程心电信号增益放大电路模块、模数转换器(ADC)、谱仪电平转换模块、串行通信驱动模块和处理器。GPU光信号接收模块具有用于将光信号转换成电信号的光转电信号模块，GTO光信号发送模块具有用于将电信号转换成光信号的电转光信号模块。GPU光信号接收模块在门控处理单元的外部连接到心电传感器，在门控处理单元的内部通过传输线路依次与脉宽解调模块、心电信号放大滤波模块、可编程心电信号增益放大电路模块、模数转换器和处理器连接。处理器通过串行通信驱动模块连接到计算机，并且通过谱仪电平转换模块连接到谱仪。
[0012]门控处理单元还包括传感器和呼吸信号放大滤波模块。传感器的输入端通过气管连接到呼吸腹带，传感器的输出端连接到呼吸信号放大滤波模块，呼吸信号放大滤波模块连接到模数转换器。
[0013]门控处理单元还包括外周光电转换电路模块、外周信号放大滤波模块和可编程外周信号增益放大电路模块。外周光电转换电路模块经由外周模块接口在门控处理单元的外部与外周传感器连接且双向通信，在门控处理单元的内部通过传输线路依次与外周信号放大滤波模块、可编程外周信号增益放大电路模块、模数转换器和处理器连接。
[0014]处理器可以通过外周光电转换电路模块连接到外周传感器。
[0015]可选地，门控单兀设有模拟心电信号输出接口。模拟心电信号输出接口的输入端连接到脉宽解调模块，模拟心电信号输出接口的输出端连接到设置在门控单元外部的监控器。
[0016]门控系统还可以包括系统接口单元(SIU)。门控处理单元还包括SIU电平转换模块，SIU电平转换模块的输入端连接到系统接口单元，SIU电平转换模块的输出端连接到处理器。
[0017]优选地，模数转换器通过串行外设接口总线(SPI)连接到所述处理器。
[0018]处理器可以为微控制器。
[0019]优选地，心电传感器和外周传感器分别通过光纤连接到门控处理单元。
[0020]根据本发明的门控系统能够实现心电、呼吸和外周的采集设备和磁共振系统很好的兼容，将采集的心电、呼吸和外周信号经过处理，发送到计算机。操作人员可通过计算机对门控系统进行参数设定，门控系统根据设定的参数及心电、呼吸和外周信号，配合成像序列控制谱仪精确地实时采集磁共振信号，从而提高成像的清晰度。
【附图说明】
[0021]本发明的上述及其它方面和特征将从以下结合附图对实施例的说明清楚呈现，其中:
[0022]图1是示意性地显示根据本发明实施例的心电呼吸外周门控系统的方框图；以及
[0023]图2是示意性地显示心电传感器及其导联关系的方框图。
【具体实施方式】
[0024]下面参照附图详细描述本发明的说明性、非限制性实施例，对根据本发明的心电呼吸外周门控系统进行进一步说明。
[0025]根据本发明的心电呼吸外周门控系统用于磁共振检测环境。为了避免门控系统与在强电、磁场条件下工作的医学影像设备(例如，MRI系统)相互干扰，本发明将门控系统的采集处理部分放置在与磁共振系统的强电及磁场环境隔离的一个开放空间中。
[0026]具体地，图1显示了根据本发明实施例的心电呼吸外周门控系统。根据本发明的心电呼吸外周门控系统包括连接到人体胸部的心电传感器1、连接到人体腹部的呼吸腹带14、连接到人体脉搏的外周传感器15、门控处理单元31、计算机32和谱仪34。ECGS1、呼吸腹带14和外周传感器15分别连接到GPU31，GPU31连接到计算机32和谱仪34。GPU31、计算机32和谱仪34设置在与磁共振系统隔离的空间内，以避免门控系统与磁共振系统相互干扰。优选地，ECGS和外周传感器分别通过光纤连接到GPU，光纤可以减轻电磁干扰。
[0027]根据本发