用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法，包括以下步驟：建立渦流一階殘留場及高階場模型；利用磁共振成像系統(tǒng)，對樣品施加渦流測量序列以獲得梯度磁場產(chǎn)生的第一渦流場，由所述第一渦流場對所述渦流一階殘留場及高階場模型中的校正參數(shù)進行擬合，從而得到標定的渦流一階殘留場及高階場模型；在實際測試時，利用標定的渦流一階殘留場及高階場模型對重建的圖像進行校正。該方法利用渦流一階殘留場及高階場模型對重建的圖像進行校正，提高了圖像質(zhì)量。
【專利說明】用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁共振成像【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在磁共振成像過程中，梯度磁場與主磁場及射頻磁場共同組成磁共振成像的三大要素。梯度磁場由梯度線圈產(chǎn)生，梯度線圈中的電流隨時間快速切換，會在周圍導體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生渦流，渦流會產(chǎn)生一個空間和時間上都不斷變化的磁場，使成像區(qū)域內(nèi)的梯度場發(fā)生畸變，進而影響成像質(zhì)量。因此需要對脈沖序列發(fā)出的梯度波形進行校正，使得實際產(chǎn)生的梯度場接近于理想的波形，該過程稱為“渦流補償”。
[0003]在實際設(shè)計中，采用增加產(chǎn)生反向梯度場的附加線圈的設(shè)計的自屏蔽線圈，能夠減少線圈與磁體之間的相互作用，以抑制渦流的產(chǎn)生。但是這種方法不能完全消除在梯度線圈周圍金屬中產(chǎn)生的渦電流，因而需要進一步對渦電流進行處理。一種通常采用的方法是，對梯度電流進行預加重補償。如圖1所示，通過調(diào)整梯度電流的形狀使梯度磁場達到預期的輸出效果。還有一種方式是通過建立渦流的數(shù)學物理模型對渦流一階場進行補償。該方法的一般步驟為首先測量并采集渦流的相位信息，然后建立渦流的數(shù)學物理模型，最后依據(jù)該數(shù)學物理模型對梯度波形進行預加重校正。測量渦流的序列及方法各不相同，多指數(shù)函數(shù)的具體形式也各異。在申請?zhí)枮?01110141783.1、發(fā)明名稱為一種用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流測量及補償方法的中國專利申請文件中，通過建立渦流的多指數(shù)模型對渦流一階項進行補償。設(shè)計渦流測量序列為:在X軸方向上，對測試樣品先后發(fā)出兩個方向相反、幅度相同的梯度脈沖。梯度脈沖結(jié)束后，利用90°脈沖激發(fā)樣品，產(chǎn)生自由衰減信號，分別采集兩個正負梯度之后的自由衰減信號。然后分別在X軸正負對稱的兩個位置運行上述測量序列，得到兩組歸一化相位差。最后根據(jù)渦流多指數(shù)模型和上述歸一化相位差擬合出校正參數(shù)，將所述校正參數(shù)輸出到譜儀中實現(xiàn)渦流補償。
[0004]綜上所述，目前的渦流補償方法只能對渦流一階項進行補償。但是，渦流高階場也會影響EPI等序列，Spiral、Raidal等Non-Cartesian采集的圖像質(zhì)量?，F(xiàn)有的測量以及補償方法對渦流一階殘留場及高階場的補償效果不明顯(現(xiàn)有補償方法不考慮渦流高階場的補償)。如何對渦流高階項進行補償以進一步提高圖像質(zhì)量成為目前亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的問題是提供一種用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法，以解決在磁共振成像過程中，由于渦流殘留一階場及高階場的存在引起重建的圖像模糊、變形的問題。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法，包括以下步驟:a.建立渦流一階殘留場及高階場模型；b.利用磁共振成像系統(tǒng)，對樣品施加渦流測量序列以獲得梯度磁場產(chǎn)生的第一渦流場，由所述第一渦流場對所述渦流一階殘留場及高階場模型中的校正參數(shù)進行擬合，從而得到標定的渦流一階殘留場及高階場模型；C.在實際測試時，利用上述標定的渦流一階殘留場及高階場模型對重建的圖像進行校正。
[0007]進一步地，步驟a中所述渦流一階殘留場及高階場模型為:設(shè)梯度磁場為GJt)，該梯度磁場產(chǎn)生的渦流場為:

【權(quán)利要求】
1.一種用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法，其特征在于，包括以下步驟: a.建立渦流一階殘留場及高階場模型； b.利用磁共振成像系統(tǒng)，對樣品施加渦流測量序列以獲得梯度磁場產(chǎn)生的第一渦流場，由所述第一渦流場對所述渦流一階殘留場及高階場模型中的校正參數(shù)進行擬合，從而得到標定的渦流一階殘留場及高階場模型； c.在實際測試時，利用上述標定的渦流一階殘留場及高階場模型對重建的圖像進行校正。
2.如權(quán)利要求1所述的用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法，其特征在于，步驟a中所述渦流一階殘留場及高階場模型為: 設(shè)梯度磁場為GJt)，該梯度磁場產(chǎn)生的渦流場為:
r可以表示二維空間的坐標(X，y)，也可以表示三維空間的坐標(x，y，z)，ail為幅度常數(shù)，τ α為時間常數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法，其特征在于，步驟b中所述利用磁共振成像系統(tǒng)，對樣品施加渦流測量序列以獲得梯度磁場產(chǎn)生的第一渦流場，包括以下步驟: bl.對所述樣品施加第一渦流測量序列，所述第一渦流測量序列在相位編碼方向先后施加第一梯度脈沖和第二梯度脈沖，米集所述樣品產(chǎn)生的第一 K空間數(shù)據(jù),將所述第一 K空間數(shù)據(jù)變換至圖像域，以獲得第一梯度脈沖和第二梯度脈沖產(chǎn)生的編碼相位； b2.對所述樣品施加第二渦流測量序列，所述第二渦流測量序列在相位編碼方向施加第一梯度脈沖，采集所述樣品產(chǎn)生的第二 K空間數(shù)據(jù)，將所述第二 K空間數(shù)據(jù)變換至圖像域，以獲得第一梯度脈沖產(chǎn)生的編碼相位； b3.由所述第一梯度脈沖和第二梯度脈沖產(chǎn)生的編碼相位與所述第一梯度脈沖產(chǎn)生的編碼相位通過相位相減以獲得所述第二梯度脈沖產(chǎn)生的編碼相位； b4.將所述第二梯度脈沖產(chǎn)生的編碼相位分解為第二梯度脈沖產(chǎn)生的理想編碼相位和渦流場產(chǎn)生的編碼相位，根據(jù)所述渦流場產(chǎn)生的編碼相位獲得所述第一渦流場。
4.如權(quán)利要求3所述的用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法，其特征在于，步驟bl中所述第一梯度脈沖對應的K空間填充方式為Cartesian填充方式,所述第二梯度脈沖對應的K空間填充方式為Cartesian填充方式或Non-Cartesian填充方式。
5.如權(quán)利要求3所述的用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法，其特征在于，步驟bl中，采集得到的所述第一K空間數(shù)據(jù)為經(jīng)過渦流一階項和交叉項補償后的數(shù)據(jù)；步驟b2中采集得到的所述第二 K空間數(shù)據(jù)為經(jīng)過渦流一階項和交叉項補償后的數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求3所述的用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法，其特征在于，步驟bl和步驟b2中所述變換為傅里葉變換。
7.如權(quán)利要求3所述的用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法，其特征在于，步驟b4中所述第二梯度脈沖產(chǎn)生的理想編碼相位根據(jù)第二梯度脈沖計算得到。
8.如權(quán)利要求1所述的用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法，其特征在于，步驟b中，利用最小二乘法由所述第一渦流場對所述渦流一階殘留場及高階場模型中的校正參數(shù)進行擬合，從而得到標定的渦流一階殘留場及高階場模型。
9.如權(quán)利要求1所述的用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法，其特征在于，步驟b中所述校正參數(shù)為幅度常數(shù)和時間常數(shù)。
10.如權(quán)利要求1或3所述的用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法，其特征在于，所述步驟c包括以下步驟: Cl在實際測試時，根據(jù)測試序列及步驟b中標定的渦流一階殘留場及高階場模型計算梯度磁場產(chǎn)生的第二渦流場； c2將所述第二渦流場換算至邏輯坐標下，計算所述第二渦流場產(chǎn)生的編碼相位； c3根據(jù)所述第二渦流場產(chǎn)生的編碼相位，計算渦流一階殘留場及高階場的卷積核函數(shù)； c4利用所述渦流一階殘留場及高階場的卷積核函數(shù)和重建的圖像，通過反卷積運算獲得真實圖像。
11.如權(quán)利要求10所述的用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法，其特征在于，所述重建的圖像在進行渦流一階殘留場及高階場補償前，已經(jīng)過渦流一階項和交叉項補償。
12.如權(quán)利要求10所述的用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法，其特征在于，步驟c4中利用正則化方法進行所述反卷積運算。
13.如權(quán)利要求12所述的用于磁共振成像系統(tǒng)的渦流補償方法，其特征在于，所述正則化方法是基于圖像在小波變換算子或梯度算子作用下是稀疏的假設(shè)。
【文檔編號】G01R33/387GK104181479SQ201310193344
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月23日
【發(fā)明者】蔡昆玉, 林時頃, 張強, 黃文慧, 賈二維 申請人:上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司