【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及磁共振成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及射頻場(chǎng)優(yōu)化相關(guān)的技術(shù)。

背景技術(shù)：

磁共振成像(magneticresonanceimaging，mri)技術(shù)是一種隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子電路技術(shù)、超導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種非介入式探測(cè)技術(shù)，在當(dāng)今的臨床診斷和醫(yī)學(xué)研究中有著極其重要的意義。磁共振成像的基本過(guò)程是：發(fā)射單元產(chǎn)生垂直于掃描設(shè)備主磁場(chǎng)的射頻場(chǎng)，射頻脈沖能量使人體內(nèi)共振的原子核自旋，此時(shí)的人體相當(dāng)于接收機(jī)，被準(zhǔn)確地調(diào)諧在共振頻率上，射頻脈沖停止后，人體被照射部分的質(zhì)子經(jīng)過(guò)弛豫過(guò)程逐漸回到原來(lái)的平衡位置，同時(shí)發(fā)射出與刺激脈沖波頻率相同的射頻信號(hào)，這一過(guò)程稱為自由感應(yīng)衰減振蕩。病灶內(nèi)的氫原子具有不同于正常組織內(nèi)的氫原子的“弛豫”時(shí)間常數(shù)，這樣可以獲得人體內(nèi)各處質(zhì)子密度和質(zhì)子周圍的化學(xué)環(huán)境的圖像，醫(yī)生可通過(guò)圖像準(zhǔn)確診斷組織的早期病變。自磁共振成像技術(shù)應(yīng)用以來(lái)，為滿足人們對(duì)成像高分辨率、高信噪比的需求，掃描設(shè)備的主磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)不斷提升，對(duì)應(yīng)的射頻脈沖載波頻率也隨之提高。然而，上述操作的結(jié)果是短波長(zhǎng)的射頻場(chǎng)與負(fù)載的耦合效應(yīng)增強(qiáng)，導(dǎo)致射頻能量在空間上的不均勻傳遞以及對(duì)空間內(nèi)質(zhì)子的不均勻激發(fā)，成像結(jié)果不夠準(zhǔn)確反映真實(shí)信息，從而無(wú)法提供用于臨床診斷和研究的可靠參照。因此，射頻(b1)場(chǎng)的均勻性是決定磁共振性能的重要指標(biāo)。

在掃描區(qū)內(nèi)均勻的射頻線圈發(fā)射磁場(chǎng)，才能使線圈在共振頻率處獲得高增益q值，從而獲得清晰的圖像。b1場(chǎng)的不均勻可以造成不同空間位置處的翻 轉(zhuǎn)角差異，而無(wú)論是自旋回波或者梯度回波序列，實(shí)際的翻轉(zhuǎn)角常常低于理論數(shù)值，通常會(huì)造成特定范圍內(nèi)的信號(hào)減小；或者在損毀梯度回波序列中，由于序列的t1對(duì)比主要取決于翻轉(zhuǎn)角，可能造成圖像對(duì)比特征的改變。此外，180°或90°飽和脈沖的翻轉(zhuǎn)角差異，也會(huì)造成所抑制組織的不完全。因此，高場(chǎng)mri中b1場(chǎng)的均勻性是一個(gè)關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題，直接影響到圖像的均勻性以及對(duì)比度?，F(xiàn)有技術(shù)中，b1場(chǎng)均勻性的獲取方法主要包括：擴(kuò)大線圈的幾何尺寸和多通道并行發(fā)射技術(shù)。其中，擴(kuò)大線圈的幾何尺寸在提高b1場(chǎng)均勻性的同時(shí)，會(huì)加大線圈損耗、減小填充因數(shù)，而且由于線圈內(nèi)所包含的組織量增多，還會(huì)形成額外的噪聲來(lái)源，雖然b1場(chǎng)均勻性增強(qiáng)卻伴隨信噪比(signalnoiseratio，s/n)降低；多通道并行發(fā)射技術(shù)主要根據(jù)所有單個(gè)發(fā)射通道的b1場(chǎng)調(diào)節(jié)各個(gè)通道的幅值以及相位優(yōu)化b1場(chǎng)的均勻性，然而其調(diào)節(jié)過(guò)程比較耗時(shí)，難以滿足臨床序列掃描前進(jìn)行預(yù)掃描系統(tǒng)校正的要求。此外，mri系統(tǒng)中為了使發(fā)射的射頻脈沖達(dá)到需要的翻轉(zhuǎn)角，還需要再在掃描前對(duì)體線圈的射頻發(fā)射功率進(jìn)行校準(zhǔn)，高場(chǎng)射頻激發(fā)場(chǎng)的不均勻使得傳統(tǒng)的校準(zhǔn)方法得出的電壓值只能代表激發(fā)區(qū)域的平均水平，無(wú)法對(duì)高場(chǎng)下的b1場(chǎng)的均勻性問(wèn)題提供幫助。鑒于此，有必要對(duì)現(xiàn)有b1場(chǎng)校準(zhǔn)方法進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可快速、準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)b1場(chǎng)均勻性優(yōu)化的方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為一種磁共振系統(tǒng)成像的方法，所述磁共振系統(tǒng)包括若干個(gè)射頻發(fā)射通道，具體包括以下步驟：

在多通道發(fā)射模式下，根據(jù)成像區(qū)域內(nèi)采集的自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺 激回波信號(hào)強(qiáng)度sste，對(duì)多個(gè)射頻發(fā)射通道的幅度和相位參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化以產(chǎn)生目標(biāo)b1場(chǎng)，所述目標(biāo)b1場(chǎng)同時(shí)滿足b1場(chǎng)均勻性和射頻發(fā)射功率優(yōu)化；

將經(jīng)過(guò)優(yōu)化的幅度和相位參數(shù)加載到射頻脈沖控制器，驅(qū)動(dòng)多個(gè)射頻發(fā)射通道產(chǎn)生目標(biāo)b1場(chǎng)；

在所述目標(biāo)b1場(chǎng)下激發(fā)受檢者待掃描部位，獲取待掃描部位的磁共振信號(hào)；

對(duì)所述磁共振信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，獲取待掃描部位的磁共振圖像。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)成像區(qū)域內(nèi)采集的自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste，對(duì)多個(gè)射頻發(fā)射通道的幅度和相位參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的具體過(guò)程為：

(a)在磁共振系統(tǒng)空載狀態(tài)下，將初始校正得到的若干個(gè)射頻發(fā)射通道的幅度、相位參數(shù)和射頻發(fā)射功率初始值加載到射頻脈沖控制器；

(b)驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)射頻發(fā)射通道并采用刺激回波序列獲取成像區(qū)域內(nèi)自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste；

(c)根據(jù)自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste判斷當(dāng)前b1場(chǎng)是否為目標(biāo)b1場(chǎng)，如果否，則調(diào)整所述若干個(gè)射頻發(fā)射通道的幅度、相位參數(shù)，并返回步驟(b)；否則，結(jié)束優(yōu)化過(guò)程。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)自旋回波號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste判斷當(dāng)前b1場(chǎng)是否為目標(biāo)b1場(chǎng)的具體過(guò)程為：

根據(jù)自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste獲取當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角θ；

獲取目標(biāo)b1場(chǎng)所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角θm，計(jì)算所述當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角θ與所述目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角θm的差值是否在設(shè)定范圍內(nèi)，如果是，則判定當(dāng)前b1場(chǎng)為目標(biāo)b1場(chǎng)；如果否，則判定當(dāng)前b1場(chǎng)不是目標(biāo)b1場(chǎng)。

進(jìn)一步地，所述目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角θm＝90°。

進(jìn)一步地，所述刺激回波含有三個(gè)射頻脈沖，對(duì)應(yīng)翻轉(zhuǎn)角分別為θ1、θ2、θ3，且θ1＝θ2＝θ3＝θ，0≤θ≤180°，則其中θ表示當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角。

進(jìn)一步地，所述刺激回波含有三個(gè)射頻脈沖，對(duì)應(yīng)翻轉(zhuǎn)角分別為θ1、θ2、θ3，且θ1＝θ3＝θ，θ2＝2θ，0≤θ≤90°，則其中θ表示當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste判斷當(dāng)前b1場(chǎng)是否為目標(biāo)b1場(chǎng)的具體過(guò)程為：

獲取當(dāng)前b1場(chǎng)下采集的刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste與自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse的比值i，

獲取目標(biāo)b1場(chǎng)對(duì)應(yīng)的刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste與自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse的參考比值j，0≤j≤2；

如果i與j的差值在設(shè)定范圍內(nèi)，則判定當(dāng)前b1場(chǎng)為目標(biāo)b1場(chǎng)；否則，則判定當(dāng)前b1場(chǎng)不是目標(biāo)b1場(chǎng)。

進(jìn)一步地，還包括對(duì)目標(biāo)b1場(chǎng)對(duì)應(yīng)的射頻發(fā)射功率ptar進(jìn)行歸一化，獲取參考射頻發(fā)射功率pref，pref＝k×ptar，其中比例因子或其中b1tar表示目標(biāo)b1場(chǎng)的幅度值，b1ref表示參考b1場(chǎng)的幅度值，θm表示目標(biāo)b1場(chǎng)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角，θref表示參考b1場(chǎng)對(duì)應(yīng)的參考翻轉(zhuǎn)角。

本發(fā)明還提供一種磁共振系統(tǒng)，包括：

體發(fā)射線圈模塊，包含多個(gè)射頻線圈發(fā)射通道；

優(yōu)化模塊，用于根據(jù)成像區(qū)域內(nèi)采集的自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波 信號(hào)強(qiáng)度sste，對(duì)多個(gè)射頻發(fā)射通道的幅度和相位參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；

驅(qū)動(dòng)模塊，用于根據(jù)多個(gè)射頻發(fā)射通道優(yōu)化后的幅度和相位參數(shù)驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)射頻發(fā)射通道產(chǎn)生目標(biāo)b1場(chǎng)，所述目標(biāo)b1場(chǎng)同時(shí)滿足b1場(chǎng)均勻性和射頻發(fā)射功率優(yōu)化；

信號(hào)采集模塊，用于在所述目標(biāo)b1場(chǎng)下采集待掃描部位的磁共振信號(hào)；

重建模塊，用于對(duì)所述磁共振信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，獲取待掃描區(qū)域的磁共振圖像。

進(jìn)一步地，所述優(yōu)化模塊根據(jù)待成像區(qū)域內(nèi)采集的自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste獲取當(dāng)前b1場(chǎng)對(duì)應(yīng)的當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角θ，根據(jù)當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角θ與目標(biāo)b1場(chǎng)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角θm的差值確定是否對(duì)多個(gè)射頻發(fā)射通道的幅度和相位參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；

或所述優(yōu)化模塊獲取當(dāng)前b1場(chǎng)下采集的刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste與自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse的比值i，根據(jù)i和目標(biāo)b1場(chǎng)對(duì)應(yīng)的刺激回波信號(hào)強(qiáng)度與自旋回波信號(hào)強(qiáng)度的參考比值j，確定是否對(duì)射頻發(fā)射通道的幅度和相位參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，其中，0≤i≤2，0≤j≤2。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：通過(guò)采用刺激回波獲取成像區(qū)域內(nèi)的自旋回波和刺激回波信號(hào)，進(jìn)而獲得翻轉(zhuǎn)角，而翻轉(zhuǎn)角與b1場(chǎng)存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此通過(guò)采集自旋回波信號(hào)和刺激回波信號(hào)的強(qiáng)度可反映b1場(chǎng)的情況；調(diào)節(jié)多個(gè)射頻通道的幅度和相位參數(shù)可獲得與之對(duì)應(yīng)的自旋回波信號(hào)和刺激回波信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)上述兩種信號(hào)可快速校正得到均勻b1場(chǎng)，提高圖像的均勻性和對(duì)比度；采用迭代優(yōu)化方法實(shí)現(xiàn)b1場(chǎng)均勻性校準(zhǔn)的同時(shí)也可對(duì)射頻發(fā)射功率校準(zhǔn)，保證了校準(zhǔn)值的一致性和準(zhǔn)確性，在一定程度上避免局部高場(chǎng)射頻能量吸收率過(guò)高。

【附圖說(shuō)明】

圖1為本發(fā)明磁共振系統(tǒng)成像的方法流程圖；

圖2為射頻發(fā)射通道的幅度和相位參數(shù)優(yōu)化流程圖；

圖3為在成像區(qū)域內(nèi)采集自旋回波和刺激回波信號(hào)示意圖；

圖4a為射頻發(fā)射通道幅相參數(shù)優(yōu)化前得到的b1場(chǎng)分布圖；

圖4b為采用本發(fā)明方法優(yōu)化的射頻發(fā)射通道幅相參數(shù)得到的b1場(chǎng)分布圖；

圖5為射頻線圈發(fā)射通道結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。

磁共振系統(tǒng)主要包括掃描控制系統(tǒng)、梯度系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)和超導(dǎo)磁體，其中，超導(dǎo)磁體、梯度系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)設(shè)置在掃描腔的周圍，超導(dǎo)磁體在超導(dǎo)開關(guān)控制下產(chǎn)生均勻穩(wěn)定的靜磁場(chǎng)b0的主磁場(chǎng)，主磁場(chǎng)的強(qiáng)度均勻性、掃描腔的大小等都會(huì)影響磁共振信號(hào)的信噪比和圖像分辨率；梯度系統(tǒng)由梯度線圈、梯度控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、梯度放大器和梯度冷卻系統(tǒng)等組成，提供系統(tǒng)線性度滿足要求的、可快速開關(guān)的梯度場(chǎng)，根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地在主磁場(chǎng)附加一個(gè)x、y、z正交的三維空間線性變化的梯度磁場(chǎng)，一個(gè)方向的梯度用于射頻脈沖選擇性的激發(fā)一個(gè)層面內(nèi)質(zhì)子的自旋，第二個(gè)梯度對(duì)沿層面內(nèi)一個(gè)方向的mr信號(hào)進(jìn)行頻率編碼，第三個(gè)梯度對(duì)沿層面內(nèi)另一個(gè)方向的mr信號(hào)進(jìn)行相位空間編碼，使受檢者在不同位置具有不同的共振頻率，實(shí)現(xiàn)成像體素的選層和空間編碼的功能，上述三個(gè)梯度場(chǎng)分別由三個(gè)正交的梯度交流線圈產(chǎn)生，每一組線圈要求有一個(gè)獨(dú)立的電流驅(qū)動(dòng)放大器供電，每組線圈由兩個(gè)電流方向相反的同 軸線圈組成，以產(chǎn)生其軸向的最大梯度磁場(chǎng)；射頻系統(tǒng)由射頻線圈、發(fā)射接收系統(tǒng)、射頻功率系統(tǒng)等組成，是磁共振系統(tǒng)中實(shí)施射頻激勵(lì)并接收和處理射頻信號(hào)的功能單元，其不僅要根據(jù)掃描序列的要求發(fā)射各種翻轉(zhuǎn)角的射頻波，還要接收成像區(qū)域內(nèi)氫質(zhì)子的共振信號(hào)，射頻系統(tǒng)中的射頻線圈主要在射頻控制器的作用下，提供掃描序列所需要的各種射頻脈沖，為了保證圖像空間的均勻性，產(chǎn)生的b1場(chǎng)在整個(gè)成像區(qū)域內(nèi)要盡可能均勻。

通常情況下，射頻激發(fā)后，線圈中感應(yīng)出的信號(hào)正比于磁化矢量的橫向分量，橫向分量與翻轉(zhuǎn)角直接相關(guān)，而翻轉(zhuǎn)角又與b1場(chǎng)成比例，因此，通過(guò)計(jì)算成像區(qū)域內(nèi)翻轉(zhuǎn)角的大小可獲得當(dāng)前b1場(chǎng)的分布情況。為實(shí)現(xiàn)b1場(chǎng)均勻性，本發(fā)明一種磁共振系統(tǒng)成像的方法，其中磁共振系統(tǒng)包括若干個(gè)射頻發(fā)射通道，具體包括以下步驟：

s10、在多通道發(fā)射模式下，根據(jù)成像區(qū)域內(nèi)采集的自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste，對(duì)多個(gè)射頻發(fā)射通道的幅度和相位參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化以產(chǎn)生目標(biāo)b1場(chǎng)，該目標(biāo)b1場(chǎng)既可滿足b1場(chǎng)均勻性也可對(duì)射頻發(fā)射功率優(yōu)化；

s20、將經(jīng)過(guò)優(yōu)化的幅度和相位參數(shù)加載到射頻脈沖控制器中，驅(qū)動(dòng)多個(gè)射頻發(fā)射通道，其中射頻通道與射頻發(fā)射線圈一一對(duì)應(yīng)，從而產(chǎn)生目標(biāo)b1場(chǎng)；

s30、在目標(biāo)b1場(chǎng)下激發(fā)受檢者待掃描部位，獲取待掃描部位的磁共振信號(hào)；

s40、對(duì)獲取的磁共振信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，獲取待掃描部位的磁共振圖像。

在本發(fā)明方法中，根據(jù)成像區(qū)域內(nèi)采集的自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste，對(duì)多個(gè)射頻發(fā)射通道的幅度和相位參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化具體過(guò)程如下：

(a)在磁共振系統(tǒng)空載狀態(tài)下，將初始校正得到的若干個(gè)射頻發(fā)射通道的幅度、相位參數(shù)和射頻發(fā)射功率初始值pini加載到射頻脈沖控制器。磁共振系統(tǒng)包括若干個(gè)射頻發(fā)射通道(通道數(shù)大于等于2)，每個(gè)射頻發(fā)射通道都可單獨(dú)發(fā)射射頻場(chǎng)，多個(gè)射頻發(fā)射通道形成合成矢量b1場(chǎng)，合成場(chǎng)與各通道發(fā)射場(chǎng)之間滿足矢量合成關(guān)系，即各通道獨(dú)立b1場(chǎng)通過(guò)矢量疊加形成了合成的系統(tǒng)b1場(chǎng)。在此具體實(shí)施例中，以雙通道發(fā)射為例，記射頻通道a產(chǎn)生的獨(dú)立b1場(chǎng)為射頻通道b產(chǎn)生的獨(dú)立b1場(chǎng)為則b1場(chǎng)與單通道之間的合成關(guān)系滿足：其中αa、αb為復(fù)數(shù)，且a0、a1分別為通道a和通道b產(chǎn)生的射頻脈沖的幅值比例因子，βa，βb分別表示通道a和通道b產(chǎn)生的射頻脈沖的相位因子。

(b)驅(qū)動(dòng)多個(gè)射頻發(fā)射通道并采用刺激回波序列獲取激發(fā)區(qū)域內(nèi)自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste。本具體實(shí)施例中，根據(jù)步驟(a)中每個(gè)通道的幅度和相位參數(shù)，如圖3所示，gss為選層梯度，在選層梯度時(shí)間范圍內(nèi)，采用包含三個(gè)射頻脈沖的刺激回波(steam)序列，三個(gè)射頻脈沖對(duì)應(yīng)的翻轉(zhuǎn)角分別為θ1、θ2、θ3，且滿足θ1＝θ2＝θ3＝θ，θ表示當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角，0≤θ≤180°，，τ1和τ2是射頻脈沖到采集窗的時(shí)間間隔，通過(guò)數(shù)據(jù)采集窗口adc獲取的成像區(qū)域內(nèi)自旋回波和刺激回波信號(hào)的強(qiáng)度是成像區(qū)域內(nèi)每一點(diǎn)信號(hào)值的總和，且成像區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)的坐標(biāo)用(x,y)表示，待成像區(qū)域內(nèi)自旋回波以及刺激回波信號(hào)強(qiáng)度可表示如下：

其中，ρ0表示縱向磁化，t1為氫質(zhì)子縱向弛豫時(shí)間，t2為氫質(zhì)子橫向弛豫時(shí) 間。

(c)根據(jù)自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste判斷當(dāng)前b1場(chǎng)是否為目標(biāo)b1場(chǎng)，如果否，則調(diào)整若干個(gè)射頻發(fā)射通道的幅度、相位參數(shù)，并返回步驟(b)；否則，結(jié)束優(yōu)化過(guò)程。翻轉(zhuǎn)角與b1場(chǎng)的分布滿足線性關(guān)系式，以雙射頻通道為例翻轉(zhuǎn)角其中，tp表示脈沖持續(xù)的時(shí)間，a(t)為t時(shí)刻施加的脈沖波形，γ為旋磁比，由上述公式可知在脈沖波形恒定的情況下，翻轉(zhuǎn)角與b1成線性關(guān)系，因此，翻轉(zhuǎn)角與b1場(chǎng)存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)翻轉(zhuǎn)角可間接反映b1場(chǎng)的分布情況。本實(shí)施例中獲取自旋回波和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度的比值，并忽略弛豫項(xiàng)，可得因此，可計(jì)算得到當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角

利用b1場(chǎng)與翻轉(zhuǎn)角的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲取目標(biāo)b1場(chǎng)所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角為θm，0≤θm≤180°，計(jì)算當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角θ與目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角θm的差值是否在設(shè)定范圍內(nèi)，具體為：根據(jù)優(yōu)化需求選定收斂域值ε1(ε1為設(shè)定的閾值)，計(jì)算當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角θ與目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角θm的差值是否小于ε1，如果滿足該條件，則判定此時(shí)的翻轉(zhuǎn)角θ達(dá)到目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角θm；否則，判定當(dāng)前b1場(chǎng)不是目標(biāo)b1場(chǎng)，此時(shí)需調(diào)整射頻發(fā)射通道a、b的幅度、相位參數(shù)(調(diào)整射頻通道的幅度和相位參數(shù)可改變翻轉(zhuǎn)角)，并返回步驟(b)，直至判定當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角θ與目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角θm的差值位于設(shè)定范圍內(nèi)(最理想的情況為調(diào)整為當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角θ與目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角相等)，并結(jié)束優(yōu)化過(guò)程。

如圖4a所示為射頻發(fā)射通道幅相參數(shù)優(yōu)化前得到的b1場(chǎng)分布圖，如圖4b所示為采用本發(fā)明方法對(duì)射頻發(fā)射通道幅相參數(shù)優(yōu)化后得到的b1場(chǎng)分布圖，兩圖都以翻轉(zhuǎn)角表示。在未優(yōu)化之前，由于受雙通道相位相互抵消的影響，b1場(chǎng)分布不均勻，具體表現(xiàn)為部分邊緣區(qū)域信號(hào)強(qiáng)，另一部分邊緣區(qū)域信號(hào)較弱，整體分布不均勻；而采用優(yōu)化后的參數(shù)得到的b1場(chǎng)均勻性明顯改善，可避免出現(xiàn)邊緣區(qū)域相位相互抵消的情況。

需要說(shuō)明的是，刺激回波選擇序列的不同，通過(guò)計(jì)算得到的當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角公式也會(huì)不同。在實(shí)施例二中，刺激回波含有三個(gè)射頻脈沖，對(duì)應(yīng)翻轉(zhuǎn)角分別為θ1、θ2、θ3，且θ1＝θ3＝θ，θ2＝2θ，0≤θ≤90°，θ表示當(dāng)前射頻發(fā)射功率翻轉(zhuǎn)角。如實(shí)施例一中所述，自旋回波以及刺激回波信號(hào)強(qiáng)度可如下表示：

在忽略弛豫項(xiàng)的情況下，自旋回波和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度的比值為：

根據(jù)自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste獲得的當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角θ表達(dá)式為：目標(biāo)b1場(chǎng)所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角為θm，0≤θm≤90°。計(jì)算當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角θ與目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角θm的差值是否在設(shè)定范圍內(nèi)，具體為：根據(jù)優(yōu)化需求選定收斂域值ε2(設(shè)定的閾值)，計(jì)算當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角θ與目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角θm的差值是否小于ε2，如果滿足該條件，則判定此時(shí)的翻轉(zhuǎn)角θ達(dá)到目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角θm； 否則，判定當(dāng)前b1場(chǎng)不是目標(biāo)b1場(chǎng)，此時(shí)需調(diào)整射頻發(fā)射通道a、b的幅度、相位參數(shù)(調(diào)整射頻通道的幅度和相位參數(shù)可改變翻轉(zhuǎn)角)，并返回步驟(b)，直至判定當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角θ與目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角θm的差值位于設(shè)定范圍內(nèi)(最理想的情況為調(diào)整為當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角θ與目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角θm相等)，并結(jié)束優(yōu)化迭代過(guò)程。

在上述兩個(gè)實(shí)施例中，調(diào)整各個(gè)射頻發(fā)射通道的幅度、相位參數(shù)可改變b1場(chǎng)的分布，b1場(chǎng)分布的變化通過(guò)計(jì)算當(dāng)前發(fā)射功率對(duì)應(yīng)的翻轉(zhuǎn)角θ體現(xiàn)，而計(jì)算檢測(cè)得到的自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste可得到當(dāng)前發(fā)射功率達(dá)到的翻轉(zhuǎn)角θ，因此，也可直接通過(guò)計(jì)算自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste的比值判斷當(dāng)前射頻場(chǎng)是否達(dá)到目標(biāo)場(chǎng)。在實(shí)施例三中，根據(jù)初始校正分配得到的每個(gè)通道的幅度和相位參數(shù)，采用包含三個(gè)射頻脈沖的刺激回波(steam)序列，三個(gè)射頻脈沖對(duì)應(yīng)的翻轉(zhuǎn)角分別為θ1、θ2、θ3，且滿足θ1＝θ2＝θ3＝θ，θ表示當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角，0≤θ≤180°，如實(shí)施例一所述，自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste與當(dāng)前射頻發(fā)射功率翻轉(zhuǎn)角θ的關(guān)系滿足：若當(dāng)前射頻b1場(chǎng)調(diào)整為目標(biāo)場(chǎng)，即當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角θ＝θm，0≤θm≤180°，則此時(shí)應(yīng)滿足關(guān)系因此，根據(jù)自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste判斷當(dāng)前b1場(chǎng)是否為目標(biāo)b1場(chǎng)的也可按照如下過(guò)程實(shí)現(xiàn)過(guò)程：

獲取當(dāng)前b1場(chǎng)下采集的刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste與自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse的比值i，

獲取目標(biāo)b1場(chǎng)對(duì)應(yīng)的刺激回波信號(hào)強(qiáng)度與自旋回波信號(hào)強(qiáng)度的參考比值j，j根據(jù)具體情況設(shè)定，本實(shí)施例中

如果i與j的差值在設(shè)定范圍ε3內(nèi)，則判定當(dāng)前b1場(chǎng)為目標(biāo)b1場(chǎng)；否則，則判定當(dāng)前b1場(chǎng)不是目標(biāo)b1場(chǎng)，本實(shí)施例中設(shè)定目標(biāo)函數(shù)cost＝|i-j|，判定目標(biāo)函數(shù)是否為ε3(達(dá)到設(shè)定范圍)，如果目標(biāo)函數(shù)為ε3(處于設(shè)定范圍)結(jié)束優(yōu)化過(guò)程；如果目標(biāo)函數(shù)不為ε3(處于設(shè)定范圍)，則調(diào)整各個(gè)射頻通道的幅度和相位參數(shù)，根據(jù)調(diào)整后的參數(shù)重新獲取一組自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste，并重新判斷目標(biāo)函數(shù)的值，直至判定目標(biāo)函數(shù)為ε3(處于設(shè)定范圍)，獲取此時(shí)射頻發(fā)射功率的翻轉(zhuǎn)角，并根據(jù)翻轉(zhuǎn)角與射頻發(fā)射功率的線性關(guān)系，獲取目標(biāo)發(fā)射場(chǎng)中各個(gè)射頻通道經(jīng)過(guò)調(diào)整后的最優(yōu)幅值和相位參數(shù)。

在實(shí)施例四中，根據(jù)初始校正分配得到的每個(gè)通道的幅度和相位參數(shù)，含有三個(gè)射頻脈沖的刺激回波序列，三個(gè)射頻脈沖對(duì)應(yīng)翻轉(zhuǎn)角分別為θ1、θ2、θ3，且θ1＝θ3＝θ，θ2＝2θ，0≤θ≤90°，θ表示當(dāng)前射頻發(fā)射功率翻轉(zhuǎn)角，如實(shí)施例二所述，自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste與當(dāng)前射頻發(fā)射功率翻轉(zhuǎn)角θ的關(guān)系滿足：若當(dāng)前射頻b1場(chǎng)調(diào)整為目標(biāo)場(chǎng)，當(dāng)前射頻發(fā)射功率翻轉(zhuǎn)角θ＝θm，0≤θm≤90°，則此時(shí)應(yīng)滿足關(guān)系直接判斷刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste與自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse兩者的比值即可判定當(dāng)前射頻場(chǎng)是否調(diào)整到目標(biāo)場(chǎng)，具體為：獲取當(dāng)前b1場(chǎng)下采集的刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste與自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse的比值i，獲取目標(biāo)b1場(chǎng)對(duì)應(yīng)的刺激回波信號(hào)強(qiáng)度與自旋回波信號(hào)強(qiáng)度的參考比值j，j根據(jù)具體情況設(shè)定，本實(shí)施例中j＝cosθm，0≤j≤1；

如果i與j的差值在設(shè)定范圍ε4內(nèi)，則判定當(dāng)前b1場(chǎng)為目標(biāo)b1場(chǎng)；否則， 則判定當(dāng)前b1場(chǎng)不是目標(biāo)b1場(chǎng)，本實(shí)施例匯總設(shè)定目標(biāo)函數(shù)cost＝|i-j|，判定目標(biāo)函數(shù)是否為ε4(或達(dá)到設(shè)定范圍)，如果目標(biāo)函數(shù)為ε4(或處于設(shè)定范圍)結(jié)束優(yōu)化過(guò)程；如果目標(biāo)函數(shù)不為ε4(或處于設(shè)定范圍)，則調(diào)整各個(gè)射頻通道的幅度和相位參數(shù)，根據(jù)調(diào)整后的參數(shù)重新獲取一組自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste，并重新判斷目標(biāo)函數(shù)的值，直至判定目標(biāo)函數(shù)為ε4(或處于設(shè)定范圍)，獲取此時(shí)射頻發(fā)射功率的翻轉(zhuǎn)角，并根據(jù)翻轉(zhuǎn)角與射頻發(fā)射功率的線性關(guān)系，獲取目標(biāo)發(fā)射場(chǎng)中各個(gè)射頻通道經(jīng)過(guò)調(diào)整后的最優(yōu)幅值和相位參數(shù)。

本發(fā)明的磁共振成像方法，在通過(guò)調(diào)整各通道相位、幅度參數(shù)獲得目標(biāo)b1場(chǎng)后，還包括，對(duì)目標(biāo)b1場(chǎng)對(duì)應(yīng)的射頻發(fā)射功率ptar進(jìn)行歸一化獲取參考射頻發(fā)射功率pref，pref＝k×ptar，其中比例因子或b1tar表示目標(biāo)b1場(chǎng)的幅度值，b1ref表示參考b1場(chǎng)的幅度值，θm目標(biāo)b1場(chǎng)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角，θref是參考b1場(chǎng)對(duì)應(yīng)的參考翻轉(zhuǎn)角。在上述成像方法基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種磁共振系統(tǒng)，包括磁體、梯度線圈、射頻線圈和控制系統(tǒng)，其中，磁體在其工作孔徑內(nèi)產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)，即主磁場(chǎng)或靜磁場(chǎng)b0(staticmagneticfield)；磁體的空間內(nèi)還設(shè)置有梯度線圈、勻場(chǎng)線圈、射頻線圈從而形成容納受檢者的有效孔徑，梯度線圈為磁共振系統(tǒng)提供線性度要求的、可快速開關(guān)的梯度場(chǎng)；射頻線圈，實(shí)施射頻激勵(lì)并接收和處理射頻信號(hào)。

本發(fā)明的磁共振系統(tǒng)中的體發(fā)射線圈模塊，包含多個(gè)射頻線圈發(fā)射通道，如圖5所示，包含有射頻振蕩器、頻率合成器、濾波放大器、波形調(diào)制器、脈沖功率放大器、終端匹配網(wǎng)絡(luò)及rf發(fā)射線圈等，作用是在射頻脈沖控制器的作用下，控制序列發(fā)生器、脈沖發(fā)生器通過(guò)射頻線圈發(fā)射通道提供掃描序列所 需的各種射頻脈沖，其產(chǎn)生的射頻b1場(chǎng)垂直于主磁場(chǎng)b0，使得rf脈沖能夠?qū)⑵淠芰狂詈辖o共振的原子核而引起質(zhì)子進(jìn)動(dòng)。需要指出的是，不同的射頻發(fā)射功率以及不同的射頻發(fā)射通道加權(quán)矢量合成會(huì)形成不同的射頻b1場(chǎng)，從而導(dǎo)致空間翻轉(zhuǎn)角分布不同，序列的實(shí)現(xiàn)效果也不一樣。

在掃描成像前，為保證獲取b1場(chǎng)的均勻性，本發(fā)明的磁共振系統(tǒng)設(shè)置有優(yōu)化模塊，用于根據(jù)成像區(qū)域內(nèi)采集的自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste，對(duì)多個(gè)射頻發(fā)射通道的幅度和相位參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，具體為：根據(jù)待成像區(qū)域內(nèi)采集的自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse和刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste獲取當(dāng)前b1場(chǎng)對(duì)應(yīng)的當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角，根據(jù)當(dāng)前翻轉(zhuǎn)角與目標(biāo)b1場(chǎng)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角的差值確定是否對(duì)多個(gè)射頻發(fā)射通道的幅度和相位參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；或優(yōu)化模塊獲取當(dāng)前b1場(chǎng)下采集的刺激回波信號(hào)強(qiáng)度sste與自旋回波信號(hào)強(qiáng)度sse的比值i，0≤i≤2，根據(jù)i和目標(biāo)b1場(chǎng)對(duì)應(yīng)的刺激回波信號(hào)強(qiáng)度與自旋回波信號(hào)強(qiáng)度的參考比值j，0≤j≤2，確定是否對(duì)射頻發(fā)射通道的幅度和相位參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化或調(diào)整；驅(qū)動(dòng)模塊，即射頻脈沖控制器，用于根據(jù)多個(gè)射頻發(fā)射通道優(yōu)化后的幅度和相位參數(shù)驅(qū)動(dòng)射頻發(fā)射通道產(chǎn)生目標(biāo)b1場(chǎng)，目標(biāo)b1場(chǎng)同時(shí)滿足b1場(chǎng)均勻性和射頻發(fā)射功率均勻性。

射頻接收單元接收人體產(chǎn)生的磁共振信號(hào)，并經(jīng)適當(dāng)放大后供信號(hào)采集模塊使用。從接收線圈中感應(yīng)出的信號(hào)只有微瓦(μw)數(shù)量級(jí)的功率，這就要求它既要有很高的放大倍數(shù)，又要有很小的噪聲，因此射頻接收單元中還包括前置放大器，前置放大器可對(duì)1μv以下的信號(hào)發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)在工作頻率附近要求有較為平坦的頻率響應(yīng)，并在很大范圍內(nèi)有足夠的線性放大特性。此外，從安全性能考慮，該前置放大器設(shè)置為可接受1v左右的過(guò)載，且過(guò)載后可在小于1μs的時(shí)間內(nèi)迅速恢復(fù)。信號(hào)經(jīng)前置放大器放大后分別經(jīng)過(guò)混頻器、低通 濾波器和a/d轉(zhuǎn)換器后，可濾除其中混雜的交流成分，并可使模擬信號(hào)成為離散數(shù)字信號(hào)，這些數(shù)字信號(hào)被信號(hào)采集模塊接收，獲得待掃描部位的磁共振信號(hào)。重建模塊，用于對(duì)上述磁共振信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，獲取待掃描區(qū)域的磁共振圖像。利用本磁共振成像系統(tǒng)，可在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)射頻場(chǎng)的校正，且獲得的圖像可有效減小由于b1場(chǎng)不均勻帶來(lái)的圖像偽影，提高獲取臨床圖像的均勻性和對(duì)比度。此外由于對(duì)b1場(chǎng)分布進(jìn)行了優(yōu)化，則在一定程度上避免局部高場(chǎng)射頻能量吸收率sar過(guò)高的情況存在。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。