CN102846319A - 基于磁共振的脑功能成像扫描方法和系统 - Google Patents

Abstract

基于磁共振的脑功能成像扫描方法及系统，包括以下步骤：发射检测主磁场信号的序列并获取主磁场参考信号值；扫平面回波序列；判断平面回波序列是否扫描完毕，否，则发射检测主磁场信号的序列并获取主磁场检测信号值；通过主磁场检测信号值与主磁场参考信号值获取主磁场漂移信号值；通过主磁场漂移信号值计算补偿电流值；根据补偿电流值对主磁场进行补偿。本方案获得主磁场参考信号值，然后EPI，在扫描的过程中判断EPI是否扫描完毕，若没则穿插的发射检测主磁场信号的序列并获得主磁场检测信号值，通过主磁场检测信号值与主磁场参考信号值计算得到主磁场漂移信号值，进而得到需要进行补偿的电流值，并进行补偿，克服主磁场漂移。

Description

基于磁共振的脑功能成像扫描方法和系统

技术领域

本发明涉及磁共振技术，特别是涉及一种基于磁共振的脑功能成像扫描方法和系统。

背景技术

在磁共振成像系统中，主磁场的均匀性是磁共振成像的重要前提。为了使主磁场达到均匀，对于超导磁共振装置，除了产生主磁场的超导线圈外，还有一些匀场片贴在磁体的内孔洞，一般为硅钢材料；对于永磁磁共振装置，用于产生主磁场的稀土永磁材料和匀场片均为金属材料。这些材料在交变梯度场的作用下，产生涡流而被加热，温度的变化可使匀场片或者稀土永磁材料磁场发生变化，从而产生主磁场漂移。

由于脑功能成像一般使用平面回波序列（EPI），该序列梯度切换率快，且扫描时间长，一般超过10分钟。在扫描过程中，因为主磁场漂移，EPI序列得到的图像在相位编码方向上有位移，该位移分两种，一种是一次多层扫描图像间的位移，一种是多次多层扫描图像间的位移。该位移最终会影响脑区激活检测，因为脑区激活检测是检验图像中每个体素随着刺激或者静息交替变化而发生的信号变化，当图像在相位方向发生位移时，图像中的某一体素也跟着发生位移。该位移最终会影响脑区激活检测，因为脑区激活检测是检验图像中每个体素随着刺激或者静息交替变化而发生的信号变化，当图像在相位方向发生位移时，图像中的某一体素也跟着发生位移。

由此可见，脑功能成像发生位移的主要原因是主磁场产生漂移，克服主磁场的漂移是脑功能成像过程中的重点，也是难点。

发明内容

基于此，有必要提供一种基于磁共振的脑功能成像扫描方法。

另外，还有必要提供一种基于磁共振的脑功能成像扫描系统。

一种基于磁共振的脑功能成像扫描方法，包括以下步骤：发射检测主磁场信号的序列并获取主磁场参考信号值；扫平面回波序列；判断所述平面回波序列是否扫描完毕，否，则发射检测主磁场信号的序列并获取主磁场检测信号值；通过所述主磁场检测信号值与所述主磁场参考信号值获取主磁场漂移信号值；通过所述主磁场漂移信号值计算补偿电流值；根据所述补偿电流值对主磁场进行补偿。

在其中一个实施例中，所述扫平面回波序列的步骤为：把所述平面回波序列划分成子序列；按预设指令扫所述子序列。

在其中一个实施例中，所述发射检测主磁场信号的序列并获取主磁场参考信号值的步骤为：发射检测主磁场信号的序列并获取主磁场检测信号；通过所述主磁场检测信号计算得到主磁场参考信号值。

在其中一个实施例中，所述通过所述主磁场漂移信号值计算补偿电流值的步骤为：通过所述主磁场漂移信号值计算主磁场漂移量；通过所述主磁场漂移量计算补偿电流值。

在其中一个实施例中，在所述根据所述补偿电流值对主磁场进行补偿的步骤之后有：返回所述扫平面回波序列的步骤。

一种基于磁共振的脑功能成像扫描系统，包括处理模块，磁共振装置，还包括检测线圈、判断模块和矫正模块；检测线圈，用于获取主磁场参考信号值；磁共振装置，用于执行平面回波序列扫描；判断模块，用于判断平面回波序列是否扫描完毕，否，则通知所述检测线圈，所述检测线圈还用于获取主磁场检测信号值；处理模块，用于通过所述主磁场检测信号值与所述主磁场参考信号值计算得到主磁场漂移信号值，通过所述主磁场漂移信号值计算补偿电流值；矫正模块，用于根据所述补偿电流值对主磁场进行补偿。

在其中一个实施例中，还包括信号源，所述检测线圈绕接在所述信号源上；所述检测线圈还用于对所述信号源发射检测主磁场信号的序列，并得到主磁场检测信号；所述处理模块还用于通过所述主磁场检测信号计算得到主磁场参考信号值。

在其中一个实施例中，所述磁共振装置，进一步用于把所述平面回波序列划分成子序列，按预设指令扫所述子序列。

在其中一个实施例中，所述矫正模块包括：主磁场补偿线圈，与所述主磁场补偿线圈相连接的直流电源；所述处理模块，进一步用于通过所述主磁场漂移信号值计算主磁场漂移量，并通过所述主磁场漂移量计算补偿电流值；所述直流电源，根据所述处理模块计算的补偿电流值提供电流量；所述主磁场补偿线圈，根据所述电流量对主磁场进行补偿。

在其中一个实施例中，所述信号源为能够产生磁共振信号的材料制成。

基于磁共振的脑功能成像扫描方法及系统，首先获得主磁场最为均匀时的主磁场信号作为主磁场参考信号值，然后扫平面回波序列EPI，在扫描的过程中判断EPI是否扫描完毕，若没有则穿插的发射检测主磁场信号的序列并获得主磁场检测信号值，通过主磁场检测信号值与主磁场参考信号值计算得到主磁场漂移信号值，根据主磁场漂移信号值计算得到需要进行补偿的电流值，并通过该电流值对主磁场进行补偿，克服主磁场漂移。

附图说明

图1为基于磁共振的脑功能成像扫描方法的流程图；

图2为图1中步骤为获取主磁场参考信号值的具体流程图；

图3为主磁场检测信号（FID）序列示意图；

图4为在EPI序列与检测主磁场信号序列扫描的示意图；

图5为图1中步骤为扫平面回波序列的具体流程图；

图6为基于磁共振的脑功能成像扫描系统的模块图；

图7为基于磁共振的脑功能成像扫描系统的信号源和检测线圈的示意图；

图8为图6中矫正模块的详细模块图。

具体实施方式

为了解决磁共振的主磁场漂移的问题，提出了一种磁共振的主磁场漂移矫正扫描方法，结合附图1，具体步骤如下：

S10：发射检测主磁场信号的序列并获取主磁场参考信号值。具体地，获取磁共振的主磁场腔体内的主磁场参考信号值，该主磁场参考信号值可以通过磁共振装置发射的主磁场检测信号的序列获取；也可以通过设置在磁共振装置的主磁场腔体内且绕扎在信号源上的自发自收的检测线圈，通过该检测线圈向信号源发射检测主磁场信号的序列，检测线圈获取由信号源释放的主磁场检测信号，进而获得主磁场参考信号值。

在其它实施例中，结合附图2，步骤S10具体为：

S11：发射检测主磁场信号的序列并获取主磁场检测信号。具体地，通过检测线圈对信号源激发主磁场检测信号的序列，该序列可以是FID序列。信号源受到激发后并释放磁共振信号，检测线圈获取该磁共振信号。在其它实施例中，检测信号可以是磁共振装置发射。

S13：通过主磁场检测信号计算主磁场参考信号值。具体地，检测线圈获取由受激发信号源所释放的磁共振信号，通过计算可获得主磁场的参考信号值。

如附图3所示，上半部分表示的是射频RF信号（波浪形表示的为主磁场检测信号FID），下半部分表示通过ADC模数转换器接收的信号。具体获得的主磁场参考信号值的公式为：

$S_{t_0}\left(\mathrm{n\Δt}\right)={\mathrm{\ρ}}_0\·e^{-\frac{\mathrm{n\Δt}}{T_2^{*}}}\·e^{j\·\mathrm{\γ}\·B_0\·\mathrm{n\Δt}}$

其中，公式中Δt为ADC采样间隔，n为ADC采样的第n个点，γ为旋磁比，ρ₀为H氢质子个数，

为横向驰誉时间，B₀为t₀时刻主磁场量。

S20：扫平面回波序列。具体地，对待检测物体进行脑功能成像序列的扫描，即平面回波序列EPI。

在其它实施例中，结合附图4~5，步骤S30具体为：

S21：把平面回波序列划分成子序列。具体地，把平面回波序列EPI划分多个子序列，可以按照预设的时间进行划分，例如每5分钟的时间长度为一个子序列，每个子序列停顿30秒；也可以按照控制指令划分，即磁共振装置根据获得的暂停扫描序列的控制指令划分子序列。

S23：按预设指令扫子序列。具体地，预设指令可以是时间指令或者是控制指令。时间指令的时间间隔与子序列扫描时间一致，即每扫完一个子序列就完成一个时间扫描周期。也可以是根据控制指令，EPI扫描的过程中，可以连续扫多个子序列而根据指令暂停；或者是在扫描的过程中，随时根据指令暂停。

S30：判断平面回波序列是否扫描完毕，否，则发射检测主磁场信号的序列并获取主磁场检测信号值。具体地，平面回波序列EPI在整个扫描的过程中会根据预设的时间或指令暂停扫描，为了保证EPI序列扫描完毕，首先需要判断EPI是否扫描完毕，若否，则发射检测主磁场信号的序列并获取主磁场检测信号值；即受发射检测主磁场信号序列激发的信号源释放出磁共振信号，并得到主磁场检测信号值。若是，则EPI扫描结束。

S40：通过主磁场检测信号值与主磁场参考信号值获取主磁场漂移信号值。

具体主磁场漂移信号值的计算公式为：

$S_t\left(\mathrm{n\Δt}\right)={\mathrm{\ρ}}_0\·e^{-\frac{\mathrm{n\Δt}}{T_2^{*}}}\·e^{j\·\mathrm{\γ}\·(B_0+\mathrm{\ΔB}\left(t\right))\·\mathrm{n\Δt}}$

其中，公式中Δt为ADC采样间隔，n为ADC采样的第n个点，γ为旋磁比，ρ₀为H氢质子个数，

为横向驰誉时间，B₀+ΔB(t)为t时刻主磁场量。

S:50：通过主磁场漂移信号值计算补偿电流值。

具体的包括：

S51：通过主磁场漂移信号值计算主磁场漂移量。具体的计算公式为：

$\mathrm{\Φ}\left(\mathrm{n\Δt}\right)=\mathrm{angle}(S_t\left(\mathrm{n\Δt}\right)\·\mathrm{conj}\left(S_{t_0}\left(\mathrm{n\Δt}\right)\right))=\mathrm{\γ}\·(\mathrm{\ΔB}\left(t\right)-\mathrm{\ΔB}\left(t_0\right))\·\mathrm{n\Δt}$

其中，angle为相角；conj为共轭；γ为旋磁比，Δt为ADC采样间隔，n为ADC采样的第n个点，γ为旋磁比，ΔB(t)为t时刻主磁场量，ΔB(t₀)为t₀时刻主磁场量。

S53：通过主磁场漂移量计算补偿电流值。具体地，根据磁与电的转换关系，通过主磁场漂移量计算得到需要补偿的电流值，即需要补偿的直流电流量。

S60：根据补偿电流值对主磁场进行补偿。具体地，根据需要补偿的直流电流值并施加至补偿线圈，对主磁场进行补偿，达到主磁场矫正的目的。

本申请的基于磁共振的脑功能成像扫描方法，首先获得主磁场最为均匀时的主磁场信号作为主磁场参考信号值，然后扫平面回波序列EPI，在扫描的过程中判断EPI是否扫描完毕，若没有则穿插的发射检测主磁场信号的序列并获得主磁场检测信号值，通过主磁场检测信号值与主磁场参考信号值计算得到主磁场漂移信号值，根据主磁场漂移信号值计算得到需要进行补偿的电流值，并通过该电流值对主磁场进行补偿，克服主磁场漂移。

主磁场检测信号（例如FID序列）的扫描时间非常短，故对EPI序列的扫描时间没有什么影响。

本申请磁共振的脑功能成像扫描方法是一边矫正主磁场一边扫EPI序列，对所采集的图像信号是没有相位差，因此在成像的过程中就不需要重新对图像进行后处理，因此为获得快速、高质量的磁共振图像提供了保障。

基于磁共振的主磁场漂移矫正方法，还有必要提供一种基于磁共振的脑功能成像扫描系统，结合附图6，包括处理模块10，磁共振装置20，检测线圈30、判断模块40和矫正模块50。

检测线圈30，用于获取主磁场参考信号值。具体地，检测线圈30设置在磁共振的腔体内，并获取主磁场参考信号值，在没有扫描序列的时候，该主磁场是最为均匀的，故作为主磁场参考信号值。

在其他实施例中，结合附图7，基于磁共振的脑功能成像扫描系统还包括信号源，该信号源设置在磁共振的腔体内。检测线圈30还用于对信号源发射检测主磁场信号的序列，该主磁场检测信号可以是FID序列，检测线圈30获取由受激发信号源所释放的磁共振信号，处理模块10根据主磁场检测信号计算获得主磁场参考信号值。该信号源可以是水溶液、半固体状的硅胶等能够产生磁共振信号的材料制成。检测线圈30绕接在信号源上，该绕接的方式可以是螺旋绕接方式，也可以是正交的绕接方式；若采用螺旋线圈，则螺旋线圈的轴向不能够与主磁场平行；若采用正交线圈，则正交线圈可任意角度的设置。

磁共振装置20，用于执行平面回波序列扫描。具体地，磁共振装置20通过射频序列对待检测物体进行扫描，例如平面回波序列EPI。

进一步地，磁共振装置20把平面回波序列EPI划分多个子序列，按预设指令扫EPI子序列。EPI序列按照预设的时间进行划分，例如每5分钟的时间长度为一个子序列，每个子序列停顿30秒；也可以按照控制指令划分，即磁共振装置根据获得的暂停扫描序列的控制指令划分子序列。另外，预设指令可以是时间指令或者是控制指令。时间指令的时间间隔与子序列扫描时间一致，即每扫完一个子序列就完成一个时间扫描周期。也可以是根据控制指令，EPI扫描的过程中，可以连续扫多个子序列而根据指令暂停；或者是在扫描的过程中，随时根据指令暂停。

判断模块40，用于判断平面回波序列是否扫描完毕，否，则通知所述检测线圈30，检测线圈30还用于获取主磁场检测信号值。具体地，平面回波序列EPI在整个扫描的过程中会根据预设的时间或指令暂停扫描，为了保证EPI序列扫描完毕，首先需要判断EPI是否扫描完毕，若否，则通知所述检测线圈30，通知所述检测线圈30发射检测主磁场信号的序列并获取主磁场检测信号值；即受发射检测主磁场信号序列激发的信号源释放出磁共振信号，并得到主磁场检测信号值。若是，则EPI扫描结束。

处理模块10，用于通过主磁场检测信号值与主磁场参考信号值计算得到主磁场漂移信号值，通过主磁场漂移信号值计算补偿电流值。进一步地，处理模块10先通过主磁场漂移信号值计算主磁场漂移量，然后再通过主磁场漂移量计算补偿电流值。

矫正模块50，用于根据补偿电流值对主磁场进行补偿。具体地，结合附图8，该矫正模块50包括：主磁场补偿线圈52，与主磁场补偿线圈52相连接的直流电源51。直流电源51，根据处理模块10计算的补偿电流值提供电流量。主磁场补偿线圈52，根据电流量对主磁场进行补偿。

通过增加一个信号源以及绕接在该信号源的线圈，结合主磁场检测信号（例如FID序列）的配合，然后磁共振装置20扫平面回波序列EPI，在扫描的过程中判断模块40判断EPI是否扫描完毕，若没有则检测线圈30穿插的发射检测主磁场信号的序列并获得主磁场检测信号值，处理模块10通过主磁场检测信号值与主磁场参考信号值计算得到主磁场漂移信号值，根据主磁场漂移信号值计算得到需要进行补偿的电流值，矫正模块50通过该电流值对主磁场进行补偿，达到主磁场矫正的目的。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于磁共振的脑功能成像扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：

发射检测主磁场信号的序列并获取主磁场参考信号值；

扫平面回波序列；

判断所述平面回波序列是否扫描完毕，否，则发射检测主磁场信号的序列并获取主磁场检测信号值；

通过所述主磁场检测信号值与所述主磁场参考信号值获取主磁场漂移信号值；

通过所述主磁场漂移信号值计算补偿电流值；

根据所述补偿电流值对主磁场进行补偿。

2.根据权利要求1所述基于磁共振的脑功能成像扫描方法，其特征在于，所述扫平面回波序列的步骤为：

把所述平面回波序列划分成子序列；

按预设指令扫所述子序列。

3.根据权利要求1或2所述基于磁共振的脑功能成像扫描方法，其特征在于，所述发射检测主磁场信号的序列并获取主磁场参考信号值的步骤为：

发射检测主磁场信号的序列并获取主磁场检测信号；

通过所述主磁场检测信号计算得到主磁场参考信号值。

4.根据权利要求3所述基于磁共振的脑功能成像扫描方法，其特征在于，所述通过所述主磁场漂移信号值计算补偿电流值的步骤为：

通过所述主磁场漂移信号值计算主磁场漂移量；

通过所述主磁场漂移量计算补偿电流值。

5.根据权利要求4所述基于磁共振的脑功能成像扫描方法，其特征在于，在所述根据所述补偿电流值对主磁场进行补偿的步骤之后有：

返回所述扫平面回波序列的步骤。

6.一种基于磁共振的脑功能成像扫描系统，包括处理模块，磁共振装置，其特征在于，还包括检测线圈、判断模块和矫正模块；

检测线圈，用于获取主磁场参考信号值；

磁共振装置，用于执行平面回波序列扫描；

判断模块，用于判断平面回波序列是否扫描完毕，否，则通知所述检测线圈，所述检测线圈还用于获取主磁场检测信号值；

处理模块，用于通过所述主磁场检测信号值与所述主磁场参考信号值计算得到主磁场漂移信号值，通过所述主磁场漂移信号值计算补偿电流值；

矫正模块，用于根据所述补偿电流值对主磁场进行补偿。

7.根据权利要求6所述基于磁共振的脑功能成像扫描系统，其特征在于，还包括信号源，所述检测线圈绕接在所述信号源上；

所述检测线圈还用于对所述信号源发射检测主磁场信号的序列，并得到主磁场检测信号；

所述处理模块还用于通过所述主磁场检测信号计算得到主磁场参考信号值。

8.根据权利要求6或7所述基于磁共振的脑功能成像扫描系统，其特征在于，

所述磁共振装置，进一步用于把所述平面回波序列划分成子序列，按预设指令扫所述子序列。

9.根据权利要求8所述基于磁共振的脑功能成像扫描系统，其特征在于，所述矫正模块包括：主磁场补偿线圈，与所述主磁场补偿线圈相连接的直流电源；

所述处理模块，进一步用于通过所述主磁场漂移信号值计算主磁场漂移量，并通过所述主磁场漂移量计算补偿电流值；

所述直流电源，根据所述处理模块计算的补偿电流值提供电流量；

所述主磁场补偿线圈，根据所述电流量对主磁场进行补偿。

10.根据权利要求9所述基于磁共振的脑功能成像扫描系统，其特征在于，所述信号源为能够产生磁共振信号的材料制成。

Images