Spectrometer frameworks for gradient arrays

Gradyan sargı dizileri, geleneksel gradyan bobinlerine kıyasla sundukları üstün performans ve esneklik sayesinde manyetik rezonans görüntüleme (MRG) topluluğunda giderek daha fazla ilgi görmektedir. Bu teknoloji, tek bir RF darbesiyle aynı anda birden fazla dilimin uyarılmasını sağlayabilir, B1+ alanındaki bozulmaları düzeltebilir, kriyostat üzerinde oluşan indüksiyon akımlarını indirgeyerek güç kaybını azaltabilir ve periferik sinir uyarımı (PNS) eşiklerini artırabilir. Ancak tüm bu potansiyele rağmen, çok kanallı gradyan dizi sistemlerini baz alan tam bağımsız MRG sistemleri henüz hayata geçirilememiştir. Kanal sayısının artmasıysa donanım karmaşıklığını artırmaktadır. Bu sorunu çözebilmek için de ölçeklenebilir tasarım metodolojileri zorunlu hâle gelmektedir. Bu tez, tam bağımsız bir gradyan dizi MRG sistemi hedefi doğrultusunda, gradyan dizi bobinleri ve paralel radyo frekansı (RF) gönderim dizileri için modüler spektrometre mimarilerinin geliştirilmesini sunmaktadır. Önceki çalışmalara dayanarak, spektrometre alt modülleri tamamen FPGA sistemleri üzerinde uygulanmış ve üç alt sistem geliştirilmiştir: bir sekans çözücü, bir gradyan denetleyici ve bir RF denetleyici. Sekans çözücü, PulSeq formatında hazırlanmış geleneksel sekansları okuyarak FPGA belleğiyle uyumlu bir yapıya dönüştürür. Gradyan denetleyici, belleğe alınmış bu sekansları kullanarak zamana bağlı gradyan genliklerini oluşturur; bu genlikler, dizi kanallarına yansıtılarak harici sürücü zincirine iletilir. Son olarak, RF denetleyici bir taşıyıcı frekans saat sinyali üretir ve darbe genişlik modülasyonu (DGM) ile şekillendirilmiş zarf sinyalleri kullanarak harici RF güç yükselteçlerini sürer. Geleneksel RF sentezleyicilerinin dijital-analog dönüştürücüler (DAC) veya karıştırıcılar gibi bileşenlere olan gereksinimin aksine, bu sistemde RF saat sinyali yalnızca FPGA içindeki donanım kaynakları kullanılarak üretilmiştir. Bu yaklaşım, mimariyi sadeleştirmekte ve ölçekleme maliyetlerini azaltmaktadır.