CN103364746B - 磁共振系统的梯度强度和梯度切换率的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁共振系统的梯度强度和梯度切换率的测试方法。梯度强度的测试方法包括：将频率编码方向、相位方向和选层方向中的至少一个方向设置为待测方向；利用扫描序列对扫描物体进行扫描，该扫描序列包含所述至少一个方向上的梯度，以获取成像视野在所述至少一个方向上的成像视野尺寸；利用所述成像视野尺寸获得所述待测方向上的梯度强度。本发明利用已有系统，不增加额外的测试设备和工具，因此简化了测试操作流程，降低了测试成本。此外，本发明提供的测试方法还具有测试方便、简捷、快速，可操作性强等优点。另外，由于无需长时间地施加恒定电流，不用考虑线圈及功放过载问题，可直接施加较大电流进行测试，因此测试精度较高。

Description

磁共振系统的梯度强度和梯度切换率的测试方法

技术领域

本发明涉及医学领域，尤其涉及一种磁共振系统的梯度强度的测试方法。另外，还涉及一种磁共振系统的梯度切换率的测试方法。

背景技术

磁共振系统的研发和使用中，需要对梯度磁场的强度(即梯度强度)和梯度磁场的切换速度(即梯度切换率)进行测试和标定。

梯度磁场是由磁共振系统中的梯度放大器将输入信号进行放大，将放大的输出通过梯度线圈后在扫描区域形成的时变的具有空间强度成梯度线性分布的磁场，用于对实现磁共振成像的空间编码。

目前，为了测试梯度强度，通常对梯度线圈加载一定的电流，或对梯度功放加入一定的输入信号，在扫描区域产生一个不随时间变化的梯度磁场。然后，使用专用的高精度磁场测试仪器(例如高斯计)，对扫描区域内的磁场进行逐点测试记录。最后，将测试得到的磁场分布与未施加梯度电流时的固有磁场分布求差，从而得到梯度强度。

然后，上述已有的测试方法存在以下缺陷：

首先，测试过程较为繁琐，测试周期较长。除已有的磁共振系统外，还需要相对较多的辅助测试仪器和工具，如高精度磁场测试仪器、磁场测试探头、探头定位工装以及稳定精度较高的梯度信号源等。

其次，由于测试过程中需长时间施加恒定电流，与磁共振系统扫描过程中的脉冲式电流不同。为防止线圈及功放过载，施加的测试电流相对较小，与磁共振系统实际使用的梯度电流相差数十倍，与磁共振系统可输出的最大电流相差百倍左右，甚至更大。依据测试得到的数据，通过线性模型核算磁共振系统实际和最大的梯度强度。但由于测试电流与梯度电流和最大电流相差倍数较为悬殊，线性模型拟合会存在相对较大偏差，使上述方法的测试误差较大。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，根据本发明的一个方面，提供一种磁共振系统的梯度强度的测试方法，包括：将频率编码方向、相位方向和选层方向中的至少一个方向设置为待测方向；利用扫描序列对扫描物体进行扫描，所述扫描序列包含所述频率编码方向、所述相位方向和所述选层方向中的所述至少一个方向上的梯度，以获取成像视野在所述至少一个方向上的成像视野尺寸；利用所述成像视野尺寸获得所述待测方向上的梯度强度。

优选地，所述扫描序列至少包括频率编码梯度，其为所述频率编码方向上的梯度。

优选地，将所述频率编码方向设置为待测方向，并获得所述成像视野在所述频率编码方向上的成像视野尺寸，根据以下公式对所述频率编码梯度进行计算，以得到所述待测方向上的梯度强度：

g_read＝f_bw/L_FOV/γ

其中g_read为所述频率编码方向上的梯度强度；f_bw＝1/Δt，Δt为采样间隔；L_FOV为所述成像视野在所述频率编码方向上的成像视野尺寸；且γ为磁共振拉莫系数。

优选地，所述L_FOV的获取方法包括：对扫描信号进行傅里叶变换，以得到所述扫描物体在所述频率编码方向上的像；测量所述扫描物体在所述像中沿预定方向的成像尺寸W_obj；测量所述成像视野在所述像中沿所述预定方向的成像视野尺寸W_FOV；通过以下公式对所述L_FOV进行计算：

L_FOV＝L_obj×W_FOV/W_obj，

其中L_obj为所述扫描物体在所述预定方向上的实际尺寸。

优选地，所述扫描序列为一维成像序列，所述预定方向为任意方向。

优选地，所述扫描序列为二维或三维成像序列，所述预定方向为所述频率编码方向。

优选地，所述扫描序列至少包括相位编码梯度，其为所述相位方向上的梯度。

优选地，将所述相位方向设置为待测方向，并获得所述成像视野在所述相位方向上的成像视野尺寸，根据以下公式对所述相位编码梯度进行计算，以得到所述待测方向上的梯度强度：

Δg_p＝1/[(τ_p+t_p)×L_FOVP×γ]

其中Δg_p为每次施加所述相位编码梯度的步进差值对应的梯度强度；τ_p为所述相位编码梯度的上升或下降时间；t_p为所述相位编码梯度的持续时间；L_FOVP为所述成像视野在所述相位方向上的成像视野尺寸；且γ为磁共振拉莫系数。

优选地，所述L_FOVP的获取方法包括：对扫描信号进行傅里叶变换，以得到所述扫描物体在所述相位方向上的像；测量所述扫描物体在所述像中沿所述相位方向的成像尺寸W_obj；测量所述成像视野在所述像中沿所述相位方向的成像视野尺寸W_FOVP；通过以下公式对所述L_FOVP进行计算：

L_FOVP＝L_obj×W_FOVP/W_obj，

其中L_obj为所述扫描物体在所述相位方向上的实际尺寸。

优选地，所述扫描序列至少包括选层编码梯度，其为所述选层方向上的梯度。

优选地，将所述选层方向设置为待测方向，并获得所述成像视野在所述选层方向上的成像视野尺寸，根据以下公式对所述选层编码梯度进行计算，以得到所述待测方向上的梯度强度：

Δg_sp＝1/[(τ_sp+t_sp)×L_FOVS×γ]

其中Δg_sp为每次施加所述选层编码梯度的步进差值对应的梯度强度；τ_sp为所述选层编码梯度的上升或下降时间，t_sp为所述选层编码梯度的持续时间；L_FOVS为所述成像视野在所述选层方向上的成像视野尺寸；且γ为磁共振拉莫系数。

优选地，所述L_FOVS的获取方法包括：对扫描信号进行傅里叶变换，以得到所述扫描物体在所述选层方向上的像；测量所述扫描物体在所述像中沿所述选层方向的成像尺寸W_obj；测量所述成像视野在所述像中沿所述选层方向的成像视野尺寸W_FOVS；通过以下公式对所述L_FOVS进行计算：

L_FOVS＝L_obj×W_FOVS/W_obj，

其中L_obj为所述扫描物体在所述选层方向上的实际尺寸。

优选地，所述扫描物体为矩形的扫描切片。

优选地，所述扫描序列包括自旋回波序列和/或梯度回波序列。

优选地，所述待测方向上的梯度强度的最大值通过线性关系或将所述磁共振系统中与所述待测方向上的梯度强度对应的参数设置为最大值来计算。

本发明还提供一种磁共振系统的梯度切换率的测试方法，包括：根据如上所述的任一种方法测试所述待测方向上的梯度强度；测量磁共振系统施加具有所述梯度强度的磁场所需要的攀升时间或下降时间；计算所述梯度切换率，其中所述梯度切换率为所述梯度强度与所述攀升时间或下降时间的比值。

本发明仅利用已有的磁共振成像系统来得到实际使用的梯度强度。由于利用已有系统，不增加额外的测试设备和工具，因此简化了测试操作流程，降低了测试成本。此外，本发明提供的测试方法还具有测试方便、简捷、快速，可操作性强等优点。另外，由于无需长时间地施加恒定电流，不用考虑线圈及功放过载问题，可直接施加较大电流进行测试，因此测试精度较高。

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为根据本发明一个实施例的磁共振系统的梯度强度的测试方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的获取L_FOV的流程图；

图3为一维自旋回波扫描序列的时序图；

图4为一维梯度回波扫描序列的时序图；

图5为二维自旋回波扫描序列的时序图；

图6为三维自旋回波扫描序列的时序图；

图7为根据本发明一个实施例的扫描物体的一维成像在成像视野中的关系的示意图；以及

图8为根据本发明一个实施例的磁共振系统的梯度切换率的测试方法的流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

图1为根据本发明一个实施例的磁共振系统的梯度强度的测试方法的流程图。本发明提供的梯度强度的测试方法包括以下步骤：

首先，执行步骤101，将频率编码方向、相位方向和选层方向中的至少一个方向设置为待测方向。

磁共振成像过程中，需要在静磁场B₀上叠加一个线性梯度磁场，如X方向的梯度磁场G_x＝ΔB/Δx，则磁场强度B(x)在梯度方向随着距离x线性的变化，并可用下式表示：

B(x)＝B₀+G_xx

线性梯度磁场的磁场强度方向可以与静磁场B₀的方向相同，但是线性梯度磁场的磁场强度随空间位置线性的变化。根据拉莫尔公式，样品的磁化强度的旋进频率ω亦随着梯度方向的距离线性变化，即

ω(x)＝γB₀+γG_xx

其中，γ为磁共振拉莫系数。

在磁共振成像时必须获得三维空间中各点的信号，因此需要频率编码方向、相位方向和选层方向三个方向的梯度磁场g_read、g_p、g_s进行空间选择和编码。g_read使样品各点信号的频率与频率编码方向位置坐标有关，因此g_read叫做频率编码梯度，又称为读梯度，即读方向编码梯度；g_p使样品相位方向信号与相位方向位置坐标有关，因此g_p叫做相位编码梯度；g_s使样品产生磁共振信号的层面与选层方向位置坐标有关。在g_s和一定带宽的射频磁场共同作用下，样品中只有与选层方向垂直的一定厚度截层上的物质才能被激发，并产生磁共振信号，因此g_s叫做选层梯度。

采用根据本发明提供的方法进行测试时，可以在磁共振系统中将频率编码方向、相位方向和选层方向中的一个或多个方向设置为待测方向，即根据期望的待测方向，可以将频率编码方向、相位方向和选层方向中的一个或多个方向设置为跟空间上的一个或多个待测方向对应。该待测方向可以为空间上的X方向、Y方向、Z方向和/或其它任意方向。作为示例，相位方向和选层方向可以分别设置为与频率编码方向垂直的方向，相位方向和选层方向也可以设置为相互垂直。

接着，执行步骤102，利用扫描序列对扫描物体进行扫描，该扫描序列包含前面提到的频率编码方向、相位方向和选层方向中的至少一个方向上的梯度，以获取成像视野在该至少一个方向上的成像视野尺寸。

如果将频率编码方向设置为待测方向，则扫描序列中应至少包括频率编码方向上的梯度，以便获得成像视野在该频率编码方向上的成像视野尺寸。同样道理，如果将相位方向或选层方向设置为待测方向时，则扫描序列中应至少包括对应的相位方向或选层方向上的梯度，以便获得成像视野在对应的相位方向或选层方向上的成像视野尺寸。

如果将频率编码方向、相位方向和选层方向中的两个方向设置为待测方向，则扫描序列中应至少包括这两个方向上的梯度。以频率编码梯度和相位编码梯度为例，扫描序列中应至少包括这两个梯度，以便分别获得成像视野在频率编码方向和相位方向上的成像视野尺寸。

同理，如果将频率编码方向、相位方向和选层方向均设置到待测方向，则扫描序列中应包括这三个方向上的梯度，以便分别获得成像视野在频率编码方向、相位方向和选层方向上的成像视野尺寸。

作为示例，可以提供水模作为扫描物体。该水模至少沿预定方向具有已知的实际尺寸L_obj。该预定方向为扫描像的待测方向。作为示例，如果期望获得频率编码方向上的像，则该水模至少在频率编码方向上具有已知的实际尺寸。如果期望获得频率编码方向和相位方向上的像，则该水模至少在频率编码方向上的实际尺寸和在相位方向上的实际尺寸为已知。后文将会对成像进行详细描述。为了方便操作，扫描物体可以为矩形的扫描切片，以便方便获得在待测方向上的成像尺寸。本发明不欲对扫描物体的形状进行限制，只要在预定方向上具有已知的实际尺寸L_obj即可。

最后，执行步骤103，利用成像视野尺寸获得待测方向上的梯度强度。

在第一实施例中，将频率编码方向设置为待测方向，并获得成像视野(FOV)在频率编码方向上的成像视野尺寸L_FOV。然后，根据以下公式对频率编码梯度进行计算，以得到待测方向上的梯度强度：

g_read＝f_bw/L_FOV/γ

其中，g_read为频率编码方向上的梯度强度(即频率编码梯度)，其与待测方向上的梯度强度一致。

f_bw为采样带宽，f_bw＝1/Δt，Δt为采样间隔，即利用磁共振系统对样品进行扫描时所设置的信号采集间隔时间。采样间隔Δt可以再磁共振系统中人为地设置，例如可以设置为10微秒、20微秒或40微秒等。

L_FOV为频率编码方向上与g_read对应的成像视野的尺寸。成像视野尺寸L_FOV可以利用多种办法获得，下文将提供一种优选的获得方法。

γ为磁共振拉莫系数，γ＝42.58MHz/T。

根据本发明一个优选实施例，提供一种成像视野尺寸L_FOV的获取方法，如图2所示。该优选实施例利用成像视野和扫描像的像素点数和实际尺寸之间的比例关系，直接利用磁共振系统对扫描物体进行正常扫描，即可获得成像视野尺寸L_FOV，测试精度高，并且测试方便。

首先，执行步骤201，利用包含频率编码梯度的扫描序列对扫描物体进行扫描。

所述扫描序列可以为图3所示的一维自旋回波扫描序列或图4所示的一维梯度回波扫描序列等。所述扫描序列还可以为图5所示的二维自旋回波扫描序列或图6所示的三维自旋回波扫描序列。该优选实施例提供的此方法对扫描序列没有额外的特定要求，只要其包括频率编码梯度即可。图3和图4所示的自旋回波扫描序列和梯度回波扫描序列分别包括频率编码梯度G_f。此外，自旋回波扫描序列和梯度回波扫描序列还可以分别包括射频脉冲RF、选层梯度G_s、射频输出使能信号Unblank和采集信号Acq。图5和图6所示的自旋回波扫描序列除包括上面提到的信号之外，还包括相位编码序列G_p。

然后，继续参见图2，执行步骤202，对扫描信号进行傅里叶变换，以得到扫描物体在频率编码方向上的像。

通过将扫描数据布置在数据空间(称做K空间数据)内，并执行一维或二维傅里叶转换处理，从而将扫描数据再建成在频率编码方向上的真实的空间图像。可以了解，该傅里叶转换处理可以由磁共振系统中具有相应功能的数据处理设备(例如图像重建设备)来完成。由于该步骤已为本领域所熟知，为了简洁，本文不再详述。

接着，执行步骤203，测量扫描物体在像中沿预定方向的成像尺寸W_obj。

在扫描物体为矩形的扫描切片的优选实施例中，该预定方向优选地为矩形的长度方向或宽度方向。当然，该预定方向还可以为除长度方向或宽度方向以外的其它方向。如图7所示，示出了矩形的扫描切片在成像视野中的成像关系的示意图，将扫描切片向预定方向(例如X方向)上成像。在预定方向上的成像尺寸记为W_obj。在像中的尺寸可使用像素点数来计算。

然后，执行步骤204，测量成像视野在像中沿预定方向的成像视野尺寸W_FOV。

如图7所示，在像中成像视野在预定方向上的成像视野尺寸记为W_FOV。同样地，该像中的成像视野尺寸也用像素点数来计算。

其中，步骤203和步骤204无执行顺序。可以先测量成像视野在像中沿预定方向的成像视野尺寸W_FOV，然后再测量扫描像在预定方向上的成像尺寸为W_obj。

最后，执行步骤205，通过以下公式对L_FOV进行计算。

L_FOV＝L_obj×W_FOV/W_obj。

扫描切片和成像视野的实际尺寸与两者在扫描像中用像素点数计算的尺寸成比例。通过在预定方向上的成像的像素点数W_obj和成像视野的像素点数W_FOV、以及扫描切片在该预定方向上的实际尺寸L_obj，即可以获得该方向上的成像视野尺寸L_FOV。

例如，在预定的X方向上，成像视野的W_FOV为256像素点，扫描切片的扫描像的尺寸W_obj为150像素点，扫描切片的实际尺寸L_obj为140mm，通过L_FOV＝L_obj×W_FOV/W_obj可以获得成像视野的尺寸L_FOV为238.9mm，即0.2389m。

另外，再以采样间隔Δt为20微秒为例，根据g_read＝f_bw/L_FOV/γ计算可以获得频率编码方向上的梯度强度g_read为4.915mT/m。

通过调整扫描设置，可以将频率编码方向分别设置为X方向、Y方向或Z方向等任意的待测方向，即可以获得在对应方向上的梯度场强的输出值。

在第二实施例中，将相位方向设置为待测方向，并获得成像视野在相位方向上的成像视野尺寸L_FOVP。然后，根据以下公式对相位编码梯度进行计算，以得到待测方向上的梯度强度：

Δg_p＝1/[(τ_p+t_p)×L_FOVP×γ]

其中，Δg_p为每次施加相位编码梯度的变化(增量或减量)值，即步进差值(例如系统设置值10)对应的梯度强度。τ_p为相位编码梯度的上升或下降时间，且t_p为相位编码梯度的持续时间，参见图5或图6。γ为磁共振拉莫系数，γ＝42.58MHz/T。如果需要测量系统设置值对应的梯度强度，可通过线性关系计算得到。如磁共振系统设置值1000对应的梯度强度为(1000/10)×Δg_p。

L_FOVP为成像视野在相位方向上的成像视野尺寸。成像视野尺寸L_FOVP可以利用多种办法获得，下文将提供一种优选的获得方法。

作为示例，成像视野尺寸L_FOVP的获取方法可以利用成像视野和扫描像的像素点数和实际尺寸之间的比例关系，直接利用磁共振系统对扫描物体进行正常扫描，其与上文提到的L_FOV基本相同。为了简洁，在此对于相同或相似的步骤仅进行简单描述。

首先，利用包含相位编码梯度的扫描序列对扫描物体进行扫描。所述扫描序列可以为图5所示的二维自旋回波扫描序列或图6所示的三维自旋回波扫描序列。虽然图5和6中示出利用包含相位编码梯度的二维和三维扫描序列来进行扫描，但是本发明并不限于此，本发明不排除利用包含相位编码梯度的一维扫描序列来执行扫描的情况。无论采用二维/三维扫描序列还是一维扫描序列都可以采用以下方法来测量L_FOVP。其中，扫描物体在相位方向上的实际尺寸L_obj已知。

作为示例，利用包含相位编码梯度的扫描序列进行二维成像扫描时，每次需施加不同的相位编码值，采集一条数据(例如256点)，通过多次施加(例如256次)不同的相位编码梯度值，可得到一组二维的K空间数据(如256×256)，经傅立叶变换得到二维图像。每次施加的相位编码梯度值具有固定的步进差值，例如可以分别设置为-2560、-2550...-10、0、10....2540、2550，步进差值为10。实际扫描中这256个值可以按步进差值顺序施加；也可用不同顺序施加，再得到K空间数据时，再按顺序重新排列；也可施加部分，K空间数据排列时将为施加位编码梯度扫描的数据采用填零或插值等方法处理。

作为示例，还可以在原频率编码梯度处进行单次数据采集，采256点或1个点都可以。如果每次采1个点，则形成沿相位编码方向的一维像。如果每次采256点，最终的二维像也是只有沿着相位方向的一条近于单像素宽的线段。

然后，对扫描信号进行傅里叶变换，以得到扫描物体在相位编码方向上的像。

接着，测量扫描物体成像沿相位方向的成像尺寸W_obj，并测量成像视野在像中沿相位方向的成像视野尺寸W_FOVP。

最后，通过以下公式对L_FOV进行计算。

L_FOVP＝L_obj×W_FOVP/W_obj。

通过调整扫描设置，可以将相位方向分别设置为X方向、Y方向或Z方向等任意的待测方向，即可以获得在对应方向上的梯度场强的输出值。

在第三实施例中，将选层方向设置为待测方向，并获得成像视野在选层方向上的成像视野尺寸L_FOVS。然后，根据以下公式对选层编码梯度进行计算，以得到待测方向上的梯度强度：

Δg_sp＝1/[(τ_sp+t_sp)×L_FOVS×γ]

其中，Δg_sp为每次施加选层编码梯度的变化(增量或减量)值，即步进差值(例如系统设置值10)对应的梯度强度。τ_sp为选层编码梯度的上升或下降时间，且t_sp为选层编码梯度的持续时间，参见图6。γ为磁共振拉莫系数，γ＝42.58MHz/T。如果需要测量系统设置值对应的梯度强度，可通过线性关系计算得到。如磁共振系统设置值1000对应的梯度强度为(1000/10)×Δg_sp。

L_FOVS为成像视野在选层方向上的成像视野尺寸。成像视野尺寸L_FOVS可以利用多种办法获得，下文将提供一种优选的获得方法。

作为示例，成像视野尺寸L_FOVS的获取方法可以利用成像视野和扫描像的像素点数和实际尺寸之间的比例关系，直接利用磁共振系统对扫描物体进行正常扫描，其与上文提到的L_FOVP基本相同。不同之处在于：扫描物体在选层方向上的实际尺寸L_obj已知；利用包含选层编码梯度的扫描序列对扫描物体进行扫描，以得到扫描物体在选层编码方向上的像；测量扫描物体在像中沿选层方向的成像尺寸W_obj和成像视野在像中沿选层方向的成像视野尺寸W_FOVP。最后，通过以下公式对L_FOV进行计算。

L_FOVP＝L_obj×W_FOVP/W_obj。

通过调整扫描设置，可以将选层方向分别设置为X方向、Y方向或Z方向等任意的待测方向，即可以获得在对应方向上的梯度场强的输出值。

在第四实施例中，将频率编码方向和相位方向均设置为待测方向，例如相互垂直的第一待测方向和第二待测方向。利用包含频率编码梯度和相位编码梯度的扫描序列(例如图5所示的二维扫描序列)对扫描物体进行扫描。

对于频率编码方向，可以直接采用第一实施例的方式基本相同的方法来获得该方向上的梯度强度。不同之处在于：测量扫描物体和成像视野在像中沿频率编码方向的成像尺寸，即将前文所述的预定方向设置为频率编码方向。对于相同或相似的特征，这里及下文均不再赘述。

对于相位方向，可以采用与第二实施例基本相同的方法来获得该方向上的梯度强度。

通过分别获得频率编码方向和相位方向上的梯度强度，即可以分别获得第一待测方向和第二待测方向上的梯度强度。

在第五实施例中，还可以将相位方向和选层方向分别设置为第一待测方向和第二待测方向，利用包含相位编码梯度和选层编码梯度的扫描序列执行扫描，以获得与相位方向对应的第一待测方向上的梯度强度和与选层方向对应的第二待测方向上的梯度强度。相位编码梯度和选层编码梯度的获得方式与第二实施例和第三实施例基本相同。

在第六实施例中，还可以频率编码方向和选层方向分别设置为第一待测方向和第二待测方向，利用包含频率编码梯度和选层编码梯度的扫描序列执行扫描，以获得与频率编码方向对应的第一待测方向上的梯度强度和与选层方向对应的第二待测方向上的梯度强度。频率编码梯度和选层编码梯度的获得方式与第一实施例和第二实施例基本相同。对于频率编码方向，测量扫描物体和成像视野在所成像中沿频率编码方向的尺寸。

在第七实施例中，可以将频率编码方向、相位方向和选层方向分别设置为第一待测方向、第二待测方向和第二待测方向。利用包含频率编码梯度、相位编码梯度和选层编码梯度的扫描序列执行扫描，以获得与频率编码方向对应的第一待测方向上的梯度强度、与相位方向对应的第二待测方向上的梯度强度和与选层方向对应的第三待测方向上的梯度强度。频率编码梯度、相位编码梯度和选层编码梯度的获得方式可以分别参见上文相应部分的描述。对于频率编码方向，测量扫描物体和成像视野在所成像中沿频率编码方向的尺寸。

为了获得待测方向上的梯度强度的最大值，在一个优选实施例中，可以通过线性关系来计算。例如，在磁共振系统中将与待测方向上的梯度强度(例如g_read)对应的设置参数(例如g_read’)分别设置多个值，采用上述方法分别进行扫描以获得对应的多个梯度强度，然后根据上述多组数据获得梯度强度与设置参数的线性关系，进而获得待测方向上的梯度强度的最大值。或者，还可以根据设置参数的当前设置值与最大设置值的比例关系，由当前的梯度强度乘以其比例系数得到系统梯度强度的最大值。

在另一个优选实施例中，可以将磁共振系统中与梯度强度对应的设置参数直接设置为最大值，并采用上述步骤来获得待测方向上的梯度强度的最大值。

根据本发明的另一个方面，还提供一种磁共振系统的梯度切换率的测试方法。图8为根据本发明一个实施例的梯度切换率的测试方法。

首先，测试待测方向上的梯度强度，该步骤可以采用上述所述的任一种方法，如图8中所示的步骤101-103。由于步骤101-103与上文提到的完全相同，因此这里不再详述。

然后，执行步骤801，测量磁共振系统施加具有该梯度强度的磁场所需要的攀升时间或下降时间。攀升时间是指梯度磁场由零增加至该梯度强度所需要的时间。下降时间是指梯度磁场由该梯度强度下降至零所需要的时间。

最后，执行步骤802，计算所述梯度切换率，其中梯度切换率为梯度强度与攀升时间或下降时间的比值。

本发明仅利用已有的磁共振成像系统来得到实际使用的梯度强度。由于利用已有系统，不增加额外的测试设备和工具，因此简化了测试操作流程，降低了测试成本。此外，本发明提供的测试方法还具有测试方便、简捷、快速，可操作性强等优点。另外，由于无需长时间地施加恒定电流，因此不用考虑线圈及功放过载问题，可直接施加较大电流进行测试，因此测试精度较高。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (16)

1.一种磁共振系统的梯度强度的测试方法，其特征在于，包括：

将频率编码方向、相位方向和选层方向中的至少一个方向设置为待测方向；

利用扫描序列对扫描物体进行扫描，所述扫描序列包含所述待测方向上的梯度，以获取成像视野在所述待测方向上的成像视野尺寸；

利用所述成像视野尺寸获得所述待测方向上的梯度强度。

2.按照权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述扫描序列至少包括频率编码梯度，其为所述频率编码方向上的梯度。

3.按照权利要求2所述的测试方法，其特征在于，将所述频率编码方向设置为待测方向，并获得所述成像视野在所述频率编码方向上的成像视野尺寸，根据以下公式对所述频率编码梯度进行计算，以得到所述待测方向上的梯度强度：

g_read＝f_bw/L_FOV/γ

其中g_read为所述频率编码方向上的梯度强度；f_bw＝1/Δt，Δt为采样间隔；L_FOV为所述成像视野在所述频率编码方向上的成像视野尺寸；且γ为磁共振拉莫系数。

4.按照权利要求3所述的测试方法，其特征在于，所述L_FOV的获取方法包括：

对扫描信号进行傅里叶变换，以得到所述扫描物体在所述频率编码方向上的像；

测量所述扫描物体在所述像中沿预定方向的成像尺寸W_obj；

测量所述成像视野在所述像中沿所述预定方向的成像视野尺寸W_FOV；

通过以下公式对所述L_FOV进行计算：

L_FOV＝L_obj×W_FOV/W_obj，

其中L_obj为所述扫描物体在所述预定方向上的实际尺寸。

5.按照权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述扫描序列为一维成像序列，所述预定方向为任意方向。

6.按照权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述扫描序列为二维或三维成像序列，所述预定方向为所述频率编码方向。

7.按照权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述扫描序列至少包括相位编码梯度，其为所述相位方向上的梯度。

8.按照权利要求7所述的测试方法，其特征在于，将所述相位方向设置为待测方向，并获得所述成像视野在所述相位方向上的成像视野尺寸，根据以下公式对所述相位编码梯度进行计算，以得到所述待测方向上的梯度强度：

Δg_p＝1/[(τ_p+t_p)×L_FOVP×γ]

其中Δg_p为每次施加所述相位编码梯度的步进差值对应的梯度强度；τ_p为所述相位编码梯度的上升或下降时间；t_p为所述相位编码梯度的持续时间；L_FOVP为所述成像视野在所述相位方向上的成像视野尺寸；且γ为磁共振拉莫系数。

9.按照权利要求8所述的测试方法，其特征在于，所述L_FOVP的获取方法包括：

对扫描信号进行傅里叶变换，以得到所述扫描物体在所述相位方向上的像；

测量所述扫描物体在所述像中沿所述相位方向的成像尺寸W_obj；

测量所述成像视野在所述像中沿所述相位方向的成像视野尺寸W_FOVP；

通过以下公式对所述L_FOVP进行计算：

L_FOVP＝L_obj×W_FOVP/W_obj，

其中L_obj为所述扫描物体在所述相位方向上的实际尺寸。

10.按照权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述扫描序列至少包括选层编码梯度，其为所述选层方向上的梯度。

11.按照权利要求10所述的测试方法，其特征在于，将所述选层方向设置为待测方向，并获得所述成像视野在所述选层方向上的成像视野尺寸，根据以下公式对所述选层编码梯度进行计算，以得到所述待测方向上的梯度强度：

Δg_sp＝1/[(τ_sp+t_sp)×L_FOVS×γ]

其中Δg_sp为每次施加所述选层编码梯度的步进差值对应的梯度强度；τ_sp为所述选层编码梯度的上升或下降时间，t_sp为所述选层编码梯度的持续时间；L_FOVS为所述成像视野在所述选层方向上的成像视野尺寸；且γ为磁共振拉莫系数。

12.按照权利要求11所述的测试方法，其特征在于，所述L_FOVS的获取方法包括：

对扫描信号进行傅里叶变换，以得到所述扫描物体在所述选层方向上的像；

测量所述扫描物体在所述像中沿所述选层方向的成像尺寸W_obj；

测量所述成像视野在所述像中沿所述选层方向的成像视野尺寸W_FOVS；

通过以下公式对所述L_FOVS进行计算：

L_FOVS＝L_obj×W_FOVS/W_obj，

其中L_obj为所述扫描物体在所述选层方向上的实际尺寸。

13.按照权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述扫描物体为矩形的扫描切片。

14.按照权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述扫描序列包括自旋回波序列和/或梯度回波序列。

15.按照权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述待测方向上的梯度强度的最大值通过线性关系或将所述磁共振系统中与所述待测方向上的梯度强度对应的参数设置为最大值来计算。

16.一种磁共振系统的梯度切换率的测试方法，其特征在于，包括：

根据如权利要求1-15中任一项所述的方法测试所述待测方向上的梯度强度；

测量磁共振系统施加具有所述梯度强度的磁场所需要的攀升时间或下降时间；

计算所述梯度切换率，其中所述梯度切换率为所述梯度强度与所述攀升时间或下降时间的比值。